Karakteristik Aliran Panas dalam Logam Penghantar Listrik

dokumen-dokumen yang mirip
KARAKTERISTIK ALIRAN PANAS DALAM LOGAM PENGHANTAR LISTRIK THE CHARACTERISTICS OF HEAT FLOW IN AN ELECTRICAL METAL CONDUCTOR

PDP linear orde 2 Agus Yodi Gunawan

Pengaruh Karakteristik Logam Dalam Elemen Pemanas Terhadap Waktu Pengeringan Kayu

STUDI PERPINDAHAN PANAS DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOORDINAT SEGITIGA

Simulasi Perpindahan Panas pada Lapisan Tengah Pelat Menggunakan Metode Elemen Hingga

Studi Analitik dan Numerik Perpindahan Panas pada Fin Trapesium (Studi Kasus pada Finned Tube Heat Exchanger)

Distribusi Air Bersih Pada Sistem Perpipaan Di Suatu Kawasan Perumahan

PENYELESAIAN MODEL DISTRIBUSI SUHU BUMI DI SEKITAR SUMUR PANAS BUMI DENGAN METODE KOEFISIEN TAK TENTU. Jl. Prof. H. Soedarto, S.H.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

PENYELESAIAN MASALAH DIFUSI PANAS PADA SUATU KABEL PANJANG

Sidang Tugas Akhir - Juli 2013

Pemodelan Distribusi Suhu pada Tanur Carbolite STF 15/180/301 dengan Metode Elemen Hingga

Aplikasi Persamaan Bessel Orde Nol Pada Persamaan Panas Dua dimensi

PERANCANGAN ALAT PRAKTIKUM KONDUKTIVITAS TERMAL. Jl. Menoreh Tengah X/22, sampangan, semarang

TINJAUAN KASUS PERSAMAAN GELOMBANG DIMENSI SATU DENGAN BERBAGAI NILAI AWAL DAN SYARAT BATAS

PERCOBAAN PENENTUAN KONDUKTIVITAS TERMAL BERBAGAI LOGAM DENGAN METODE GANDENGAN

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1

Perpindahan Panas. Perpindahan Panas Secara Konduksi MODUL PERKULIAHAN. Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh 02

Studi Analitik dan Numerik Perpindahan Panas pada Fin Trapesium (Studi Kasus pada Finned Tube Heat Exchanger)

BAB I PENDAHULUAN. perkembangan bakteri, sedangkan dalam bidang teknik yaitu pemodelan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Arie Wijaya, Yuni Yulida, Faisal

PENENTUAN LAJU DISTRIBUSI SUHU DAN ENERGI PANAS PADA SEBUAH BALOK BESI MENGGUNAKAN PENDEKATAN DIFFUSION EQUATION DENGAN DEFINITE ELEMENT METHOD

NASKAH PUBLIKASI ANALISA PERPINDAHAN PANAS TERHADAP RECTANGULAR DUCT DENGAN TEBAL m MENGGUNAKAN ANSYS 12 SP1 DAN PERHITUNGAN METODE NUMERIK

Studi Eksperimental Efektivitas Penambahan Annular Fins pada Kolektor Surya Pemanas Air dengan Satu dan Dua Kaca Penutup

Bab 2 TEORI DASAR. 2.1 Model Aliran Panas

PENGANTAR PINDAH PANAS

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

: Arus listrik, tumbukan antar elektron, panas, hukum joule, kalorimeter, transfer energi.

ARUS LISTRIK. Di dalam konduktor / penghantar terdapat elektron bebas (muatan negatif) yang bergerak dalam arah sembarang (random motion)

Pengaruh Karakteristik Logam Dalam Elemen Pemanas Terhadap Waktu Pengeringan Kayu

Arus Listrik dan Resistansi

Solusi Numerik Persamaan Gelombang Dua Dimensi Menggunakan Metode Alternating Direction Implicit

BAB III PEMBAHASAN. dengan menggunakan penyelesaian analitik dan penyelesaian numerikdengan. motode beda hingga. Berikut ini penjelasan lebih lanjut.

PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT UNTUK MENENTUKAN KONDUKTIVITAS PLAT SENG, MULTIROOF DAN ASBES

BAB II LANDASAN TEORI. Pada bab ini, akan diuraikan definisi-definisi dan teorema-teorema yang

HEAT TRANSFER METODE PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL

Jurnal Matematika Murni dan Terapan Epsilon Juni 2014 Vol. 8 No. 1 METODE KARMARKAR SEBAGAI ALTERNATIF PENYELESAIAN MASALAH PEMROGRAMAN LINEAR

Lampiran 1 Nilai awal siswa No Nama Nilai Keterangan 1 Siswa 1 35 TIDAK TUNTAS 2 Siswa 2 44 TIDAK TUNTAS 3 Siswa 3 32 TIDAK TUNTAS 4 Siswa 4 36 TIDAK

PEMBUATAN ALAT UKUR KONDUKTIVITAS PANAS BAHAN PADAT UNTUK MEDIA PRAKTEK PEMBELAJARAN KEILMUAN FISIKA

Simulasi Peredaman Getaran Bangunan dengan Model Empat Tumpuan

Unnes Journal of Mathematics SOLUSI SISTEM OSILASI DUA DERAJAT KEBEBASAN PADA RANGKAIAN PEGAS GANDENG DENGAN PEREDAM DAN GAYA LUAR

PENYELESAIAN PERSAMAAN PANAS BALIK (BACKWARD HEAT EQUATION) Oleh: RICHA AGUSTININGSIH

BAB II KAJIAN PUSTAKA. glide/refleksi geser, grup simetri, frieze group, graphical user interface (GUI) dijelaskan mengenai operasi biner.

Waktu Optimal Dalam Diversifikasi Produksi Sumber Energi Terbarukan dan Tidak Terbarukan dengan Menggunakan Prinsip Minimum Pontryagin

AGUS PUTRA PRASETYA

BAB III PEMBAHASAN. genetik (genom) yang mengandung salah satu asam nukleat yaitu asam

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Oleh : Annisa Dwi Sulistyaningtyas NRP Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Basuki Widodo, M.Sc

Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan Tradisional Dengan Memanfaatkan Uap Es Kering

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik Konsep Arus Listrik dan Beda Potensial Listrik

I. PENDAHULUAN. dan kotoran manusia atau kotoran binatang. Semua polutan tersebut masuk. ke dalam sungai dan langsung tercampur dengan air sungai.

Simulasi Konduktivitas Panas pada Balok dengan Metode Beda Hingga The Simulation of Thermal Conductivity on Shaped Beam with Finite Difference Method

Menentukan Distribusi Temperatur dengan Menggunakan Metode Crank Nicholson

PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL

Solusi Persamaan Laplace Menggunakan Metode Crank-Nicholson. (The Solution of Laplace Equation Using Crank-Nicholson Method)

PERKIRAAN SELANG KEPERCAYAAN UNTUK PARAMETER PROPORSI PADA DISTRIBUSI BINOMIAL

Kontrol Fuzzy Takagi-Sugeno Berbasis Sistem Servo Tipe 1 untuk Sistem Pendulum-Kereta

LABORATORIUM TERMODINAMIKA DAN PINDAH PANAS PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012

METODE BEDA HINGGA DALAM PENENTUAN DISTRIBUSI TEKANAN, ENTALPI DAN TEMPERATUR RESERVOIR PANAS BUMI FASA TUNGGAL

PERPINDAHAN KALOR J.P. HOLMAN. BAB I PENDAHULUAN Perpindahan kalor merupakan ilmu yang berguna untuk memprediksi laju perpindahan

Alat Peraga Pembelajaran Laju Hantaran Kalor

PENDEKATAN NUMERIK KONTROL SISTEM PILOT OTOMATIS UNTUK GERAK LONGITUDINAL PESAWAT DENGAN METODE PARKER-SOCHACKI

KOMPUTASI DISTRIBUSI SUHU DALAM KEADAAN MANTAP (STEADY STATE) PADA LOGAM DALAM BERBAGAI DIMENSI

BAB I PENDAHULUAN. pedoman untuk menyelesaikan permasalahan sehari-hari dan juga untuk

Solusi Penyelesaian Persamaan Laplace dengan Menggunakan Metode Random Walk Gapar 1), Yudha Arman 1), Apriansyah 2)

TUGAS MATA KULIAH ILMU MATERIAL UMUM THERMAL PROPERTIES

Analisa Variable Moment of Inertia (VMI) Flywheel pada Hydro-Shock Absorber Kendaraan

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. jalan Kolam No. 1 / jalan Gedung PBSI Telp , Universitas Medan

HUKUM JOULE. Waktu yang diperlukan untuk menaikan temperatur Tabel 1. Data Hasil Pengamatan

PENENTUAN SIFAT LISTRIK AIR PADA WADAH ALUMINIUM DAN BESI BERDASARKAN PENGARUH RADIASI MATAHARI

PERPINDAHAN PANAS PIPA KALOR SUDUT KEMIRINGAN

Momentum, Vol. 9, No. 1, April 2013, Hal ISSN ANALISA KONDUKTIVITAS TERMAL BAJA ST-37 DAN KUNINGAN

BAB I PENDAHULUAN. Karena penyelesaian partikular tidak diketahui, maka diadakan subtitusi: = = +

SIMULASI NUMERIK POLA DISTRIBUSI SUHU PADA PLAT LOGAM DENGAN METODE BEDA HINGGA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Uji Kekerasan Material dengan Metode Rockwell

Simulasi Numerik Aliran Fluida pada Permukaan Peregangan dengan Kondisi Batas Konveksi di Titik-Stagnasi

Metode Elemen Batas (MEB) untuk Model Konduksi-Konveksi dalam Media Anisotropik

Studi Eksperimental Efektivitas Penambahan Annular Fins Pada Kolektor Surya Pemanas Air dengan Satu dan Dua Kaca Penutup

TINJAUAN KASUS PERSAMAAN PANAS DIMENSI SATU SECARA ANALITIK

ARUS SEARAH (ARUS DC)

STUDI NUMERIK VARIASI INLET DUCT PADA HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1(Sept. 2012) ISSN: G-340

Pengaruh Variasi Fraksi Volume, Temperatur, Waktu Curing dan Post-Curing Terhadap Karakteristik Tekan Komposit Polyester - Hollow Glass Microspheres

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) B-91

ANALISIS TEMPERATUR DAN ALIRAN UDARA PADA SISTEM TATA UDARA DI GERBONG KERETA API PENUMPANG KELAS EKONOMI DENGAN VARIASI BUKAAN JENDELA

Analisa Pengaruh Variasi Pinch Point dan Approach Point terhadap Performa HRSG Tipe Dual Pressure

BAB I PENDAHULUAN. digunakan untuk masalah-masalah dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya

SIMULASI DISPENSER HOT AND COOL UNIT

Jurnal Flywheel, Volume 1, Nomor 2, Desember 2008 ISSN :

LAPORAN RESMI PRAKTEK KERJA LABORATORIUM 1

Solusi Problem Dirichlet pada Daerah Persegi dengan Metode Pemisahan Variabel

Hukum Ohm. Fisika Dasar 2 Materi 4

KALOR DAN KALOR REAKSI

Soal Suhu dan Kalor. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!

SOLUSI ANALITIK MASALAH KONDUKSI PANAS PADA TABUNG

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

MENGEFISIENSIKAN PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK : STUDI KASUS PADA MODEL ALIRAN PANAS PADA WATER COOKER (PEMANAS AIR ELEKTRIK)

Transkripsi:

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (23) ISSN: 2337-3539 (23-927 Print) A- Karakteristik Aliran Panas dalam Logam Penghantar Listrik Mudmainnah Farah Dita, dan Basuki Widodo Jurusan Matematika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 6 Indonesia e-mail: b_widodo@matematika.its.ac.id Abstrak Aplikasi matematika banyak sekali dalam kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah analisa aliran panas yang terjadi pada logam penghantar listrik. Dalam tugas akhir ini membahas mengenai karakteristik aliran panas dalam logam penghantar listrik. Mulai dengan analisa persamaan aliran panas, penyelesaian dengan transformasi Laplace, simulasi dengan MATLAB dan visualisasinya dengan Surfer. Sehingga diperoleh berbagai macam karakteristik logam penghantar listrik yang mempengaruhi perubahan panas dalam penghantar listrik. Dari hasil tugas akhir ini, dapat disimpulkan bahwa logam tembaga cukup baik untuk dijadikan sebagai logam penghantar listrik karena sifatnya yang tidak menghasilkan panas terlalu besar namun memiliki daya hantar listrik yang cukup besar. Kata Kunci aliran panas, penghantar listrik, simulasi, transformasi Laplace, visualisasi. I. PENDAHULUAN ATEMATIKA artikel merupakan salah satu disiplin Milmu yang mempunyai banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Aplikasi matematika selanjutnya disebut sebagai matematika terapan. Dalam bidang matematika terapan banyak teori-teori matematika yang dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah transformasi Laplace yang dapat menyelesaikan persamaan diferensial parsial[2]. Persamaan diferensial parsial merupakan salah satu cabang matematika yang sangat penting dalam riset matematika modern. Banyak sekali aplikasi penting tentang persamaan ini, diantaranya dalam ilmu fisika dan ilmu teknik. Salah satu persamaan yang termasuk didalam persamaan diferensial parsial adalah persamaan aliran panas. Oleh karena itu muncullah ide untuk membahas model persamaan aliran panas dalam logam penghantar listrik yang selanjutnya diselesaikan menggunakan transformasi Laplace untuk mendapatkan karakteristik aliran panas dari logam penghantar listrik. II. METODE PENELITIAN Langkah-langkah untuk memperoleh karakteristik aliran panas dalam logam penghantar listrik dapat dilihat pada diagram alur konseptual penelitian (Gambar ). A. Analisa Model Aliran Panas Analisis yang dilakukan adalah dengan memodelkan aliran panas yang terjadi dalam penghantar listrik sehingga akan diperoleh persamaan aliran panas dalam penghantar listrik ini dalam bentuk umum. Untuk memodelkan aliran panas ini dibutuhkan informasi/pengetahuan yang berkenaan dengan persamaan dasar aliran panas, batasan suhu, inisial suhu, dan karakteristik dari bahan konduktornya. B. Transformasi Laplace Bentuk umum aliran panas yang diperoleh dari analisis aliran panas selanjutnya diselesaikan menggunakan transformasi Laplace. Transformasi Laplace ini akan mengubah persamaan diferensial parsial dan nilai batas kedalam suatu persamaan diferensial biasa dan nilai batas yang baru dalam peubah x. Persamaan diferensial biasa yang diperoleh diselesaikan dan dengan memanfaatkan nilai batas yang baru diperoleh suatu solusinya. Selanjutnya, solusi masalah persamaan diferensial parsial semula dapat dicari dengan invers transformasi Laplace dari persamaan diferensial biasa tersebut.untuk mempermudah dalam mencari hasil invers dari selesai antransformasi Laplace, dapat digunakan Tabel transformasi Laplace. C. Simulasi dengan Software MatLab Setelahdiperolehbentukaljabardaritransformasi Laplace, selanjutnya dibuatkan program computer dengan menggunakan software MATLAB versi 7.7..Dengan simulasi menggunakan software ini, diharapkan mampu memberikan penyelesaian untuk kasus sejenis namun dengan nilai batasan atau karakteristik yang berbeda-beda. D. Visualisasi Pola Aliran Panas Hasil dari simulasidengansoftware MATLAB selanjutnya divisualisasikan dengan software Surfer. Hasil visualisasi ini nantinya akan menghasilkan informasi pola aliran panas dalam logam penghantar listrik. Hal ini dapat memberikan informasi yang lebih rinci mengenai karakteristik dari suatu penghantar listrik.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (23) ISSN: 2337-3539 (23-927 Print) A-2 Gambar.Gambar Alur Konseptual Penelitian x L x+δx Gambar 2. Penampang Konduktor Listrik III. PEMBAHASAN A. Analisa Model Persamaan Aliran Panas Konduktor Isolator Suatu konduktor penghantar listrik umumnya dilapisi oleh suatu bahan isolator listrik. Isolator listrik ini dapat menghentikan pelepesan panas akibat dari adanya aliran listrik. Telah diketahui bahwa suatu kawat penghantar listrik dapat menjadi panas setelah mengantarkan arus listrik. Selanjutnya akan dianalisis model dari hilangnya panas pada penghantar listrik setelah sumber listrik dihentikan alirannya. Dikontruksikan sebuah model aliran panas sederhana dari suatu penghantar listrik dengan panjang L dapat dilihat pada Gambar 2. Panas akan mengalir searah dengan kenaikan suhu. Ratarata aliran panas sebanding dengan gradien suhu. Dalam persamaan satu dimensi dapat didefinisikan rata-rata aliran panas sebagai Rata-rata aliran panas = KKKK () dengan : uu = suhu KK = konduktivitas termal logam AA = luas penampang logam penghamtar listrik Karena kawat penghantar listrik dilapisi isolator maka panas hanya mengalir searah sumbu-x dan konservasi panas terjadi pada segmen kawat [, + ΔΔ]. Sehingga untuk masing-masing segmen diperoleh : Rata-rata aliran panas yang mengalir dibagian belakang (,tt) dirumuskan dengan KKKK Rata-rata aliran panas yang mengalir dibagian depan (+,tt) didefinisikan dengan KKKK dan total panas yang mengalir pada segmen ini adalah : (+,tt) (,tt) heeeeeeeeeeeeee = KKKK (2) Total kuantitas panas dari elemen ini adalahσσσσσσσσσσσσ,dengan σσ = kalor jenis dan ρρ= massa jenis. Sehingga diperoleh : heeeeeeeeeeeeeeeeee = σσσσ (3) Berdasarkan hukum kekelan energi, bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, maka jumlah energi yang masuk dan keluar pada aliran listrik adalah sama, sehingga perubahan energi panas pada elemen tersebut adalah. Dapat dituliskan : ΔΔheeeeeeeeeeeeeeeeee + ΔΔheeeeeeeeeeeeee = Sehingga diperoleh : ΔΔheeeeee eeeeeeeeeeee = ΔΔheeeeee ffffffff Substitusikan persamaan (2) dan (3) maka dapat dituliskan : σσσσ +, tt) (, tt) = KKKK ( sehingga dapat dituliskan : = KK ( +, tt) (, tt) σσσσ Jika diambil ΔΔΔΔ, maka diperoleh persamaan panas satu dimensi sebagai ( +, tt) (, tt) KK = lim ΔΔΔΔ σσσσ Sehingga, = KK 2 uu σσσσ Bentuk K/σρ disebut sebagai difusifitas dan sering dituliskan sebagai α 2. Sehingga persamaan panas dalam satu dimensi dapat dituliskan sebagai : = αα2 2 uu (4) Dengan αα 2 = KK/σσσσ. B. Penyelesaian Persamaan Aliran Panas Bentuk umum persamaan panas satu dimensi : = αα2 2 uu ekivalen dengan bentuk : uu tt = αα 2 uu < < LL (5) dengan syarat awal uu(, ) = uu () dan syarat batas uu(, tt) = uu (tt) dan uu(ll, tt) = uu 2 (tt). Misalkan transformasi Laplace untuk uu(, tt) terhadap variabel tt diberikan oleh : L[uu(, tt)] = UU(, ss) = uu(, tt)ee ssss (6) maka dapat diperoleh : [uu (, tt)] = UU (, ss) = uu (, tt)ee ssss (7)

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (23) ISSN: 2337-3539 (23-927 Print) A-3 Jenis Logam Tabel. Tabel karakteristik logam penghantar listrik Konduktivitas Termal (K)W/M C Massa Jenis (ρρ) Kg/m 3 Kalor Jenis(σσ) J/Kg C αα 2 = KK σσσσ Perak 4.5 23,7 Tembaga 385 892 39, Aluminium 22 2.7 9 8,3E-5 Besi 73 7.9 45 2,5E-5 Emas 38 9.3 26,3 Sedangkan untuk L[uu tt (, tt)] diperoleh bentuk sebagai berikut : L[uu tt (, tt)] = UU tt (, ss) = uu tt (, tt)ee ssss (8) Persamaan (8) dapat diselesaikan dengan menggunakan aturan integral parsial dengan pemisalan sebagai Misalkan uu = ee ssss maka = ss. ee ssss dan = uu tt (, tt) sehingaa dengan mengintegralkan kedua ruasnya diperoleh vv = uu(, tt). Substitusikan ke persamaan (8) diperoleh : L[uu tt (, tt)] = UU tt (, ss) = uu tt (, tt)ee ssss UU tt (, ss) = lim ee ssss. uu(, tt) uu(, tt)( ss. ee ssss ) aa UU tt (, ss) = lim aa ee ssss. uu(, aa) ee. uu(, ) aa + ss uu(, tt). ee ssss UU tt (, ss) = uu(, ) + ssss(, ss) = UU () + ssss(, ss) (9) Selanjutnya untuk menyelesaikan persamaan aliran panas dengan menggunakan transformasi Laplace, kedua ruas persamaan (4) ditransformasikan sehingga diperoleh bentuk : L[uu tt (, tt)] = αα 2 L[uu (, tt)] Substitusikan persamaan (7) dan persamaan (9) diperoleh : UU () + ssss(, ss) = αα 2 UU (, ss) () Sehingga persamaan () dapat disederhanakan sebagai uu (, ss) ss αα2 UU(, ss) = UU αα 2 () () dengan kondisi batas UU(, ss) = UU (ss), UU(LL, ss) = UU 2 (ss). Setelah menyelesaikan syarat batas, uu(, tt) dapat diperoleh dengan menghitung invers transformasi Laplace UU(, ss). Persamaan (4.2.7) inilah yang merupakan penyelesaian umum untuk persamaan panas dengan menggunakan transformasi Laplace. Salah satu contoh penggunaan penyelesaian persamaan panas untuk transformasi Laplace, dapat dilihat pada contoh aa Misalkan pada saat temperatur awalnya nol, uu(, ) = dan syarat awal uu(, tt) = ff(tt) maka persamaan panas dimensi satu dapat diubah menjadi : UU (, ss) qq 2 UU(, ss) = (2) dengan qq 2 = ss αα 2 dan kondisi batas UU(, ss) = FF(ss) solusi yang mensyaratkan agar solusi terbatas untuk dipenuhi oleh : UU(, ss) = FF(ss)ee qqqq (3) Bentuk dari ff(tt) ini sendiri dapat diberikan dalam bentuk konstan CC atau dalam bentuk fungsi ff(tt) secara umum. Untuk ff(tt) = CC penyelesaianya diperoleh sebagai UU(, ss) = CC ee qqqq Sehingga dari tabel transformasi Laplace yang diberikan diperoleh [3]: uu(, tt) = CC erfc 2αα tt dengan erfc (uu) = erf(uu) dengan erf(uu) = 2 uu ππ ee yy 2 fungsierfc (uu) dan erf(uu) secara berturut-turut merupakan complementary eror function dan eror function. Sedangkan untuk sembarang syarat awal ff(tt) solusinya diberikansebagai ff(tt) = ff(tt) Transformasi Laplace persamaan tersebut adalah sebagai L{ff(tt)} = FF(ss) sehingga dengan substitusi ke persamaan (3) diperoleh : UU(, ss) = FF(ss) ee qqqq Dari tabel transformasi Laplace yang diberikan untuk persamaan tersebut diperoleh : uu(, tt) = tt 2αα ππ ff(tt) ee 2 4αα 2 (tt yy) (tt yy) 3 2 C. Simulasi Model Aliran Panas Simulasi model aliran panas dilakukan dengan menggunakan bantuan software MATLAB versi 7.7.. Simulasi dilakukan untuk mendapatkan nilai temperatur UU sepanjang dalam selang waktu tt. Hal ini dilakukan dengan menyelesaikan persamaan aliran panas dimensi satu yang sudah diperoleh pada analisis aliran panas sebagai = 2 uu αα2 dengan kondisi batas diberikan oleh : UU(, tt) = 2, UU(, tt) = 2 dan UU(, ) = 25.Kondisi batas yang diberikan tersebut, merupakan kondisi Dirichlet dengan asumsi bahwa masing-masing ujung logam penghantar listrik dalam keadaan panas sedangkan tengah-tengah dari logam penghantar listrik dipertahankan dalam keadaan suhu kamar. Selanjutnya akan dihitung bagaimna pola aliran panas yang akan terjadi pada logam penghantar listrk tersebut secara keseluruhan. Dengan αα 2 = KK yang selanjutnya disebut σσσσ diffusivitas logam maka untuk setiap logam penghantar listrik maka diperoleh data yang dapat dilihat pada Tabel.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (23) ISSN: 2337-3539 (23-927 Print) A-4 4, 38, 36, 34, 32, Rata-Rata Temperatur Perak Tembaga Alumini Besi Emas Rata-Rata Temperatur Gambar 3. Grafik Temperatur Rata-Rata Logam Pengahantar Listrik Dari hasil seluruh simulasi jenis-jenis logam penghantar listrik yang diberikan, diperoleh nilai temperatur(suhu) yang dicapai oleh masing-masing logam dengan memberikan perlakuan atau batasan yang sama dapat dilihat pada Gambar 3. D. Visualisasi Pola Aliran Panas Visualisasi yang dikerjakan dengam menggunakan program surfer menunjukkan countur dari aliran panas yang mengalir sepanjang x dalam satuan waktu. Dari countur yang diperoleh dapat mempermudah pembacaan hasil simulasi dari persamaan aliran panas yang telah dikerjakan dengan menggunakan MATLAB. Untuk sumbu horisontal mewakili nilai waktu t dan sumbu vertikal menujukkan nilai dari panjang x. Berikut adalah hasil visualisasi untuk masingmasing logam penghantar listrik yang diberikan (Gambar 4-8). Dari hasil visualisasi, tampak gambar penyebaran aliran panas yang dihasilkan logam penghantar listrik. Panas yang mengalir terjadi di ujung-ujung tepi logam penghantar listrik dilanjutkan ke arah tengah dari logam penghantar listrik. Selanjutnya panas terus menyebar seiring berjalannya waktu menyebabkan panas merata pada logam. Penyebaran panas yang terjadi pada logam penghantar listrik ini berbeda-beda tergantung pada karakteristik masingmasing logam penghantar listriknya. Namun dari hasil yang diperoleh dari kelima jenis logam yang dianalisa, penyebaran panas yang terjadi hampir sama. Dimana masing-masing logam penghantar listrik menghantar panas sepanjang segmen tertentu dan pada waktu tertentu pula. Perbedaan yang terjadi cukup signifikan adalah pada saat tt = 8ss. Hasil visualisasi yang diberikan pada logam besi menunjukkan bahwa besi pada saat tt = 8ss penyeberan panas pada besi hanya terjadi hingga segmen,5m dari ujung-ujung logam penghantar listrik. Karena untuk segmen yang melebihi jarak ini, suhu yang dicapai oleh besi cenderung konstan atau tidak terjadi perubahan kenaikan suhu. Hal ini diperkuat dengan hasil suhu rata-rata yang diperoleh dari kelima jenis logam tersebut. Besi menghasilkan suhu ratarata paling rendah diantara kelima jenis logam. Sehingga besi menghasilkan panas lebih kecil dari logam yang lain karena suhu yang dihasilkanpun kecil.namun, besi tidak baik untuk digunakan sebagai logam penghantar listrik karena besi mempunyai daya hantar yang cukup rendah.5 2 3 4 5 6 7 8 9.5 Gambar 4. Visualisasi Perak 2 3 4 5 6 7 8 9.5 Gambar 5. Visualisasi Tembaga 2 3 4 5 6 7 8 9.5.5 Gambar 6. Visualisasi Aluminium 2 3 4 5 6 7 8 9 Gambar 7. Visualisasi Besi 2 3 4 5 6 7 8 9 Gambar 8. Visualisasi Emas

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (23) ISSN: 2337-3539 (23-927 Print) A-5 IV. KESIMPULAN. Aliran panas pada logam penghantar listrik merupakan persamaan dimensi panas pada satu dimensi yaitu : = 2 uu αα2 dengan αα 2 = KK σσσσ 2. Penyelesaian persamaan panas dengan tranformasi Laplace secara umum diberikan oleh : uu(, tt) = tt 2αα ππ ff(tt) ee 2 4αα 2 (tt yy) (tt yy) 3 2 dengan ff(tt)adalah kondisi batas yang diberikan. 3. Aliran Panas dalam logam pengahantar listrik disebabkan oleh faktor-faktor karakteristik masing-masing jenis logam seperti, massa jenis, kalor jenis dan konduktivitas termal logam. 4. Logam penghantar listrik yang baik adalah logam penghantar yang mampu menghantarkan listrik lebih baik, serta tidak menimbulkan panas yang besar sehingga dapat menyebabkan penggunaan logam sebagai penghantar listrik lebih awet dan tahan lama. Berdasarkan hasil simulasi dan visualisasi yang dilakukan maka logam penghantar listrik yang terbaik diberikan oleh logam tembaga sebagai penghantar listrik karena dengan nilai konduktivitasnya yang tinggi dan suhu yang diperoleh juga cenderung lebih kecil daripada logam lain yang mempunyai konduktivitas yang tinggi juga. SARAN. Keterbatasan yang diberikan pada batasan masalah dapat dikembangkan untuk penelitian selanjutnya. 2. Penggunaan program surfer sangat terbatas dalam menunjukkan aliran panas, sehingga untuk selanjutnya diharapkan dapat digunakan program lain yang dapat memberikan visualisasi yang lebih baik. UCAPAN TERIMA KASIH Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-nya, penulis dapat menyelesaikan jurnal tugas akhir ini.tak lupa penulis mengucapkan terima kasih pada pihak-pihak yang telah membantu dan mendukung dalam penulisan jurnal tugas akhir ini,kedua orang tua dan keluarga, Kemendikbud RI atas bantuan finansial untuk penulisan tugas akhir melalui BOPTN-ITS Surabaya, Prof. Dr. Basuki Widodo, M.Sc.selakudosen pembimbing, Eko Purwanto dan teman-teman Gheal-Gheol, serta pihak-pihak lain yang tak bisa saya sebutkansatu-persatu. DAFTAR PUSTAKA [] Buchor, L. Perpindahan Panas (Heat Transfer). Semarang : Universitas Diponegoro (2). [2] Carslaw, HS., Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids. England : Oxford Univ Press (959). [3] Fidiyah, S. Aplikasi Transformasi Laplace Pada Penyelesaian Persamaan Aliran Panas dan Persamaan Gelombang. Malang : Universitas Muhammadiyah Malang (26). [4] Holman, JP. Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga (995). [5] Spiegel, Murray, R,. Transformasi Lapalce. Jakarta: Penerbit Erlangga (999). [6] Utomo, A. Modul :Transformasi Laplace. Jakarta : Universitas Indonesia. [7] Widodo, B., Fatahillah, A., Rahayuningsih, T. Mathematical Modelling and Numerical Solution of Iron Corrosion Problem Based on Condensation Chemical Properties. Austrlian Journal of Basic and Applied Sciences (2)5(), PP.79-86. [8] Widodo, B. Modul : Heat Transfer. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember (2). [9] Zuhair. Transformasi Laplace dari Diferensial dan Integral. Jakarta : Universitas Mercu Buana (27). [] http://edyyuliono.blogspot.com/2/7/ilmu-bahanlistrik.html Diaksestanggal 25 Agustus 22. [] http://id.m.wikipedia.org/wiki/templat:kotak_infoemas Diaksestanggal 8 September 22. [2] http://www.4shared.com/kapasitas_kalor_dan_kalor_jeni.html Diakses tanggal 7 Oktober 22. [3] http://id.wikipedia.org/wiki/massa_jenis Diakses tanggal 7 Oktober 22. [4] http://id.scribd.com/doc/8962482/pdp-orde2-print Diakses tanggal 4 Oktober 22-vidmar.