Contoh Soal Konduksi, Konveksi dan Radiasi

Contoh Soal Konduksi, Konveksi dan Radiasi - Berdasarkan medium yang dilaluinya peristiwa perpindahan kalor ini dibedakan menjadi 3 sebagai berikut

Perpidahan Kalor secara Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor yang terjadi pada medium padat. Dalam perpidahan ini yang berpindah hanyalah kalor dan mediumnya tidak ikut berpindah. Contohnya ketika seorang pandai besi sedang membuat parang atau pisau bagian ujung besi yang tidak dipanaskan akan ikut panas. Inilah sebabnya kenapa pandai besi menggunakan sarung tangan sebagai isolator. Kalor dari perapian berpindah dari ujung besi yang dipanaskan ke ujung lain yang tidak dipanaskan. Itulah contoh sederhana bahwa kalor memang berpindah.

Secara sederhana laju perpindahan kalor bisa dirumuskan sebagai kalor yang mengalir persatuan waktu. Laju perpidahan kalor secara koduksi dirumuskan sebagai perkalian antara konduktivitas kalor (k) dengan luas penampang (A)dan selisih suhu kedua titik ( T2-T1) dibagi dengan jarak kedua titik (x). Rumus laju perpindahan kalor nya:

Contoh Soal
Sebuah lempeng baja mempunyai luas penampang 20 cm² panjang 50 cm. Jika perubahan suhuyang terjadi antara 2 titik yang jaraknya 1 m pada lempeng baja tersebut adalah 50^o C dan Konduktivitas kalor dari lempeng baja tersebut adalah 0,16 W/mK. Berapa laju perpindahan kalor?
Jawab

= 0,16 . 20. 10^-4 50/1
= 1,6. 10^-3  W/m²

Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi pada medium cair dan gas. Berbeda dengan konduksi, perpindahan kalor ini disertai dengan perpindahan medium. Jadi yang bergerak tidak hanya kalor tetapi juga medium perambatannya.

Contoh perpindahan kalor secara konveksi misalnya ketika sobat hitung masak air, ketika airmendidih terjadi perpindahan kalor dari api kompor ke panci kemudian ke air. Perpindahan ini juga diiringi perpindahan atau bergeraknya medium berupa air. Laju perpindahan kalor secara konveksi dapa dirumuskan

h  = adalah tetapan konveksi. Setiap benda memiliki tetapan konveksi yang berbeda. Semakinmudah benda itu menyerap atau melepas kalor dan memindahkannya maka semakin besar nilai tetapan ini. A adalah luas penampang melintang dan T2-T1 adalah selisih suhu.

Contoh Soal
Sejenis gas beracun berada di dalam ruang tertutup berbentuk tabung dengan penampang melintang 80 cm². Jika terjadi perubahan suhu sebesar 80^oC dan koefisien konveksi gas tersebut adalah 80 W/mK maka berapa laju perpindahan kalor dalam gas beracun tersebut?

Jawab:Heheh ayo sobat hitung silahkan dicoba sendiri ya,, tinggal dimasukkan rumus di atas

Perpidahan Kalor Secara Radiasi

Berbeda dengan 2 jenis perpindahan kalor sebelumnya yang menggunakan medium, perpindahan kalor ini tdak membutuhkan medium atau perantara. Apa contohnya? Panas matahari yang sampai kebumi melewati ruang angkasa yang hampa udara (tanpa ada medium). Setiap benda bisa menyerap kalor dipancarkan secar radiasi. Akan tetapi yang menentukan daya serap dan daya bukannlah jenis bahan benda tersebut melainkan warnanya.

Semakin hitam sebuah benda maka benda tersebut akan cenderung semakin menyerap panas yang dipancarkan melalui radiasi. Kehitaman sebuah inilah yang disebut sebagai emisivitas bahan disimbolkan dengan e. Laju penyerapan kalor yang dipancarkan secara radiasi dirumuskan

Dengan e adala emisivitas benda, dimana jika benda hitam mempunyai nilai e = 1 jka benda berwarna hitam dan e bernilai 0 (nol) jika benda berwarna putih. σ adalah konstanta Setfan-Boltzman σ = 5,67 x10 ^-8C. A adalah luas permukaan benda dan T adalah suhu dalam kelvin.

Contoh:

1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 1 m² dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka e = 1

T₁ = 300 K

T₂ = 350 K

σ = 5,67.10^-8 watt m^-2K^-4

a. Kalor yang diserap per satuan waktu  = e σ ( T₂⁴ – T₁⁴) = 1. 5,67.10^-8 (350⁴ – 300⁴) = 391,72 watt/m²

b. R = Q/A.t = 391,72. 1. 3600 = 1.410.120 Joule

Sekian Contoh Soal Konduksi, Konveksi dan Radiasi