Penyerapan Energi Radiasi

Transkripsi

1 Penyerapan Energi Radiasi Devia Simon (190108), Esrisia ngu Bima ( ), Ini Musika ( ), Isiyana Yumaroh (19010), Jayanri Paola ( ) I. PENDHULUN ujuan dilakukannya eksperimen: Unuk mengeahui dan membandingkan nilai emissivias dari benda berwarna puih dengan benda berwarna hiam pada jenis bahan yang berbeda. Hipoesa erhadap apa yang dielii: Benda hiam menyerap radiasi lebih banyak dibandingkan benda puih. II. DSREORI Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akiba suhunya disebu radiasi panas (radiasi ermal). Seiap benda secara koninyu memancarkan radiasi panas dalam benuk gelombang elekromagneik. eapi, pada umumnya benda erliha oleh kia karena benda iu memanulkan cahaya yang daang padanya, dan bukan karena ia memancarkan panas. Benda baru erliha karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah. Pada suhu diaas 000 K benda berpijar kuning aau kepuihpuihan. Begiu suhu benda erus diingkakan, inensias relaif dari spekrum cahaya yang dipancarkannya berubah. [1,] Gambar 1. Warna pijar suau benda panas berubah erhadap suhunya. [] Benda hiam adalah suau benda yang permukaannya sedemikian sehingga menyerap semua radiasi yang daang padanya (idak ada radiasi yang dipanulkan keluar dari benda hiam). Benda hiam jika berpijar pada suhu erenu akan memancarkan inensias radiasi paling besar daripada benda lain pada suhu yang sama. Misalnya, pakaian berwarna hiam aau gelap, jika dipakai pada siang hari akan erasa lebih panas daripada pakaian yang berwarna puih aau erang. [1] Inensias radiasi oal dari seluruh panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh benda hiam yang dipanaskan hanya berganung pada suhu (e = 1). Menuru

2 Seffan-Bolzman, jumlah energi yang dipancarkan suau permukaan benda dalam benuk radiasi kalor persauan waku, sebanding dengan pangka empa suhu mulak permukaan iu. Pernyaaan diaas disebu Hukum Seffan-Bolzman, yang dapa dirumuskan sebagai beriku : Keerangan : P = daya (wa) Q = energi Kalor ( J ) e = waku (s) = koefisien emisivias benda =konsana Sefan-Bolzman (5, W/m K - ) = suhu mulak permukaan benda ( K ) Besarnya inensias oal merupakan besarnya daya radiasi dalam seiap luas permukaan benda. [,] Dimana: P I e I = inensias radiasi oal (wa / m ) = luas permukaan ( m ) Koefisien emisivias ( e ) pada dasarnya menyaakan sifa permukaan benda (kemampuan benda unuk memancarkan radiasi kalor dibandingkan dengan benda hiam sempurna), dengan keenuan sebagai beriku : Q P e Unuk benda hiam sempurna, e 1, sehingga Q Unuk benda puih sempurna, e 0, sehingga Q 0 Unuk benda-benda yang umum diemukan di alam ini 0 e 1 Di alam ini sebenarnya idak ada sebuah benda yang berperilaku sebagai benda hiam sempurna,sehingga benda hiam sempurna hanya merupakan model idealisasi. [3,] III. MEODOLOGI. la 1. Kompuer. Vernier Compuer Inerface Logger Pro Vernier emperaure Probes / emperaure range Maximum emperaure ha he sensor can olerae wihou damage 13-bi resoluion (SensorDQ) 1-bi resoluion (LabQues,LabQues,LabQues Mini, LabPro, I- Nspire Lab Cradle,Go! Link, or EasyLink) 10-bi resoluion (CBL ) emperaure sensor sensor suhu dengan spesifikasi : 5 o 15 C ( 13 o 57 F) 150 C 0.0 C ( 5 o 0 C) 0.0 C(0 o 0 C) 0.05 C(0 o 100 C) 0.13 C(100 o 15 C) 0.08 C ( 5 o 0 C) 0.03 C (0 o 0 C) 0.1 C (100 o 15 C) 0.5 C (100 o 15 C) 0.3 C ( 5 o 0 C) 0.1 C (0 o 0 C) 0. C (0 o 100 C) 1.0 C (100 o 15 C) 0 kω NC hermisor ccuracy ±0. C a 0 C, ±0.5 C a 100 C Response ime (ime for 90% change in 50 seconds (in sill air) 0 second (in moving air)

3 reading) Probe dimensions: 15.5 cm Probe lengh (handle plus body). Lampu Pijar 100W, 0 V ` B. Bahan 1. Keras warna puih dengan ukuran : Luas () : 0,1 x 0,1 = 0,0196 ± 0,005 m Massa (m) : 3,00 gr = 0,003 ±. Keras warna hiam dengan ukuran: Luas ( ) : 0,1 x 0,1 = 0,0196 ± 0,005 m massa ( m ) :,9 gr = 0,009 ± 3. Pla warna puih dengan ukuran Luas () : 0,0 x 0,18 =,78 x 10 - ± 0,005 m massa ( m ) : 50,10 gr =0,05010 ±. Pla warna puih dengan ukuran Luas () : 0,0 x 0,13 = 7, ±0,005 m Massa (m) : 56,60 gr = 0,00566 ± 5. Seloip C. Prosedur/langkah-langkah Eksperimen: 1. Rekakan salah sau sensor pada permukaan keras hiam, dan sensor lainnya pada permukaan keras puih.. Leakkan kedua keras yang elah direkakan dengan sensor di aas meja dengan posisi sensor berada di bawah, dimana sensor idak menyenuh permukaan meja. 3. Hubungkan kedua sensor ke kompuer yang sudah siap dengan Logger Pro.. Leakkan lampu epa di aas kedua keras dengan jarak keinggian 10 cm. 5. Hidupkan lampu dan klik ombol collec pada logger pro secara bersamaan. 6. Seelah 10 meni, maikan lampu dan simpan daa yang sudah erekam. IV. HSIL DN PEMBHSN Dalam percobaan ini, sumber radiasi yang digunakan adalah nyala dari lampu pijar yang berwarna kuning dengan daya 100 wa. Dari grafik yang dihasilkan dari percobaan diaas menunjukkan bahwa kenaikan emperaur / suhu dari keras berwarna hiam lebih inggi dibandingkan dengan suhu pada keras berwarna puih. Demikian juga apabila keras digani dengan pla dari bahan alumunium. Dari grafik juga menunjukkan bahwa kenaikan suhu pada pla warna hiam lebih inggi daripada pada pla warna puih. Unuk mengeahui inensias radiasi suau bahan, perlu dikeahui juga nilai emissivias suau bahan yang merupakan ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor dari suau bahan.

4 I. Menenukan Nilai Emisivias pada Pla luminium Pla Hiam Luas ( ) : 0,0 x 0,18 = 0,0360 ± 0,005 m massa ( m ) : 50,10 gr =0,0501 ± Pla Puih Luas ( ) : 0,0 x 0,13 = 0,060 ± 0,005 m massa ( m ) : 56,60 gr = 0,0566 ± Kalor jenis aluminium ( c ) : eapan Bolsman ( ) : -8 5,67.10 W/m K Daa Hasil Percobaan (erlampir) o 900 J/ kg C Mencari persamaan linear dengan penurunan rumus : Q m.. c...(1) Q P P = Q e... mc.. e... m. c. e... d m. c. e... d d m. c. e... d d m. c. e.. d m. c. d e m. c. e... 3 mc. 3. e e......() mc. Y = m X Persamaan () adalah persamaan yang dipakai unuk uji linear dengan fungsi y= mx, dimana: variabel (y) adalah 1/ 3 (dalam Kelvin), variabel (x) adalah (dalam sekon), 3... gradien (m) adalah ( grad ) mc....(3) Sehingga, dari persamaan no (3) bisa diperoleh persamaan yang merupakan rumus emisivias: mc.....() 3

5 Gambar. Grafik hasil plo Pla Hiam Dari persamaan hasil fi linear, nilai gradien akan digunakan unuk menghiung nilai emisivias dengan menggunakan persamaan (). Dari hasil perhiungan didapakan nilai emisivias unuk pla aluminium berwarna hiam sebesar, 0, 0501kg 900 J / kg C 5, , 6710 W / m K 0, 0360m 0, Gambar 3. Grafik hasil plo Pla Puih 0, 0566kg 900 J / kg C, Unuk pla puih, dari persamaan hasil fi 8 35, 6710 W / m K 0, 06m linear, nilai gradien juga akan digunakan unuk menghiung nilai emisivias dengan 0,0019 menggunakan persamaan (). Dari hasil perhiungan didapakan nilai emisivias unuk pla aluminium berwarna puih sebesar, II. 0 1 Menenukan Nilai Emisivias pada Keras

6 Keras Hiam Luas ( ) : 0,1 x 0,1 = 0,0196 ± 0,005 m massa ( m ) : 3,00 gr = 0,0030 ± Keras Puih Luas ( ) : 0,1 x 0,1 = 0,0196 ± 0,005 m massa ( m ) :,9 gr = 0,009 ± Q m.. c kalor jenis keras ( c ) : P P. c m. c 100 0,5s 0,003kg 0,09K = 1,8 J/kg K eapan Bolzman ( ) : -8 5,67.10 W/m K Daa Hasil Percobaan ( erlampir) Mencari persamaan linear dengan penurunan rumus : Q m.. c...(1) Q P P = Q e... mc.. e... m. c. e... d m. c. e... d d m. c. e... d d m. c. e.. d m. c. d e m. c. e... 3 mc. 3. e e......() mc. Y = m X Persamaan () adalah persamaan yang dipakai unuk uji linear dengan fungsi y= mx, dimana: variabel (y) adalah 1/ 3 (dalam Kelvin), variabel (x) adalah (dalam sekon), 3... gradien (m) adalah ( grad ) mc....(3) Sehingga, dari persamaan no () bisa diperoleh persamaan yang merupakan rumus emisivias: mc.....() 3

7 Gambar. Grafik hasil plo keras hiam Unuk keras hiam, dari persamaan hasil fi linear, nilai gradien juga akan digunakan unuk menghiung nilai emisivias dengan menggunakan persamaan (). Dari hasil perhiungan didapakan nilai emisivias unuk keras berwarna hiam sebesar, 0, 0030kg 1,8 J / kg C, , 6710 W / m K 0, 0196m 0, Gambar 5. Grafik hasil plo Keras Puih Unuk keras puih, dari persamaan hasil fi linear, nilai gradien juga akan digunakan unuk menghiung nilai emisivias dengan menggunakan persamaan (). Dari hasil perhiungan didapakan nilai emisivias unuk keras berwarna puih sebesar,

8 0, 009kg 1,8 J / kg C, , 6710 W / m K 0, 0196m 0 1 0,000 V. KESIMPULN Benda hiam jika berpijar pada suhu erenu akan memancarkan inensias radiasi paling besar daripada benda puih walaupun pada keadaan suhu yang sama Nilai emissivias pla aluminium berwarna hiam yang didapa dari hasil percobaan ± 0,0391 Nilai emisivias pla aluminium berwarna puih yang didapa dari hasil percobaan ±0,0019 Nilai emisivias pla hiam lebih besar daripada emissivias pla puih Nilai emisivias keras berwarna hiam yang didapa dari hasil percobaan ± 0,0009 Nilai emisivias pla aluminium berwarna puih yang didapa dari hasil percobaan ±0,000 emisivias keras hiam lebih besar dari pada emisivias keras puih VI. DFRPUSK 1.Pusaka yang diambil dari web: [1] hp://indonesia.com/f/97-bab-8- kalor--a/ (June, 01).Pusaka yang diambil dari buku: [] Nugroho Djoko, Mandiri Fisika SM Kelas XII, penerbi Erlangga 007, [3] Hamidah nnis, Fokus Fisika SM/M Kelas XII, CV. Sindunaa, Solo []