Pada saat ini dikenal ada tiga jenis perpindahan energi yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Nah pada postingan kali ini akan membahas tentang perpindahan energi secara konduksi.
Konduksi merupakan perpindahan kalor tanpa diikuti oleh
mediumnya. Perpindahan energi secara konduksi ini banyak terjadi pada zat
padat, sehingga didefinisikan juga konduksi adalah perpindahan kalor pada zat
padat. Contoh dalam kehidupan sehari-hari tentang perpindahan energi secara
konduksi adalah sendok sayur yang berbahan logam dimana ujung pegangannya dilapisi
dengan bahan plastik, seperti gambar di bawah ini.
Gagang sendok sayur dilapisi dengan plastik
Jika alat-alat memasak (seperti sendok sayur) tidak
dilapisi dengan plastik atau kayu, maka tangan akan terasa panas apalagi sendok
tersebut didiamkan di dalam panci atau penggorengan tentu akan terasa cepat
panas. Awalnya gagang terasa dingin kemudian lama-kelamaan akan terasa panas. Hal
ini disebabkan karena terjadi aliran kalor atau energi dari panasnya kuah atau
air menuju gagang sendok sayur. Kenapa sendok sayur yang terbuat dari logam
harus dilapisi dengan plastik atau kayu?
Alasan kenapa sendok sayur yang terbuat dari metal atau logam dilapisi dengan plastik atau kayu karena plastik atau kayu lebih lambat mengantarkan kalor dibandingkan dengan metal atau logam. Kemampuan suatu bahan untuk mengantarkan kalor disebut dengan konduktivitas termal bahan. Tiap-tiap bahan memiliki konduktivitas bahan yang berbeda-beda lho. Berikut admin bagikan tabel konduktivitas termal beberapa jenis bahan.
Tabel konduktivitas termal beberapa bahan
Nah dari tabel di atas terlihat bahwa konduktivitas
termal untuk aluminum (bahan yang biasa untuk membuat sendok sayur) lebih besar
daripada konduktivitas kayu (bahan untuk melapisi gagang sendok sayur). Lalu bagaimana
cara menghitung energi kalor yang
dipindahkan secara konduksi?
Besarnya kalor yang dipindahkan secara konduksi tiap satu
satuan waktu sebanding dengan luas penampang mediumnya, perbedaan suhunya dan
berbanding terbalik dengan panjang mediumnya serta tergantung pada jenis mediumnya.
Besarnya kalor yang dipindahkan secara konduksi tiap satu satuan dapat
dirumuskan dengan persamaan:
H = kAΔT/L
atau
Q/Δt = kAΔT/L
Di mana ΔT = T2 – T1
dengan:
Q = kalor yang dihantarkan (J)
Δt = selang waktu yang diperlukan (s)
A = luas penampang lintang benda (m2)
ΔT = beda suhu
antara kedua ujung benda (°C)
T1 = suhu awal (°C)
T2 = suhu akhir (°C)
L = jarak antara kedua bagian benda yang berbeda suhunya
(m)
k = konduktivitas termal bahan (J/s.m.°C)
Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara menghitung
energi kalor yang dipidahkan secara konduksi, silahkan pahami contoh soal di
bawah ini.
Contoh
Soal 1
Sebuah jendela kaca suatu ruangan panjangnya 2 m lebarnya
1 m dan tebalnya 16 mm. Suhu di permukaan dalam dan permukaan luar kaca
masing-masing 23°C dan 33°C. Jika konduksi termal = 0,8 W/mK, maka berapakah jumlah
kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu tiap sekon?
Penyelesaian:
p = 2 m
l = 1 m
L = 16 mm = 1,6 x 10-2 m
T1 = 23°C
T2 = 33°C
k = 0,8 W/mK
Ditanya: H = ?
Jawab:
Cari terlebih dahulu luas permukaan kaca yakni:
A = p x l
A = (2 m)(1 m)
A = 2 m2
Cari perubahan suhunya yakni:
ΔT = T2 – T1
ΔT = 33 – 23
ΔT = 10° C
ΔT = 10 K
Jumlah kalor yang mengalir dapat dihitung dengan
menggunakan rumus yakni:
H = kAΔT/L
H = (0,8)(2)(10)/(1,6 x 10-2)
H = (16 x 102)/(1,6)
H = 10x102 W
H = 1 x 103 W
Jadi, jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui
jendela itu tiap sekon adalah 1 x 103 W.
Contoh
Soal 2
Sebatang besi berbentuk silinder dengan luas penampang 10
cm2 dan panjang 50 cm. Pada ujung-ujung besi tersebut mempunyai beda
suhu 2°C. Jika koefisien konduksi besi
4,6 . 10-3 KJ/m.s°C, berapakah besar rambatan kalor
tiap detik pada besi tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
A = 10 cm2 = 10 x 10-4 m2
t = 50 cm = 0,5 m
ΔT = 2°C
k = 4,6 x 10-3 KJ/m.s°C
Ditanyakan: H = ?
Jawab:
H = kAΔT/t
H = (4,6 x 10-3)(10 x 10-4)(2)/(0,5)
H = 184 x 10-7 kJ/s
H = 1,84 x 10-5 kJ/s
Jadi, besar rambatan kalor tiap detik pada besi tersebut
adalah 1,84 x 10-5 kJ/s.
Contoh Soal 3
Pelat dengan tebal 2 cm dan luas penampang 0,5 m2,
menyekat dua ruangan dengan suhu masing-masing pelat 50°C dan 150°C. Berapa rambatan
kalor pada pelat dalam waktu 1 menit jika koefisien konduksi pelat = 1,6 x 10-3
kJ/m.s.K?
Penyelesaian:
Diketahui:
L = 2 cm = 2 x 10-2 m
A = 0,5 m2
T1 = 50°C
T2 = 150°C
t = 1 menit = 60 s
k = 1,6 x 10-3 kJ/m.s.K
Ditanyakan: H = ?
Jawab:
Perubahan suhu yakni:
ΔT = T2 – T1
ΔT = 150° C – 50° C
ΔT = 100° C
ΔT = 100 K
Rambatan kalor pada pelat yakni:
H = kAΔT/L
H = (1,6 x 10-3)(0,5)(100)/(2 x 10-2)
H = 40 x 10-1 kJ/s
Dalam 1 menit rambatan kalor dapat dihitung yakni:
H = Q/t
Q = H.t
Q = (40 x 10-1 kJ/s)(60 s)
Q = 2400 x 10-1 kJ
Q = 240 kJ
Jadi rambatan kalor pada pelat dalam waktu 1 menit adalah
sebesar 240 kJ.
Demikian artikel tentang cara menghitung energi kalor yang dipindahkan secara konduksi, lengkap dengan contoh soal dan pembahasannya. Mohon maaf jika ada tulisan atau kata yang salah.
0 Response to "Cara Menghitung Energi Kalor Yang Dipindahkan Secara Konduksi"
Posting Komentar
Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.