Materi ini mengandung informasi tentang perpindahan panas

1. MEKANISME PERPINDAHAN PANAS
HEAT/KALOR/PANAS
Perpindahan sebuah kalor atau
panas dari suatu system ke system
yang lain diakibatkan adanya
perbedaan suhu
Temperatur tinggi ke rendah
KONVEKSI
FLUIDA(CAIR/GAS)
KONDUKSI
PADATAN
RADIASI
PANCARAN
PERPINDAHAN

2. KONDUKSI Perpindahan panas dari suatu zat ke zat
yang memiliki suhu yang lebih rendah
dengan perantara benda padat
Perpindahan energi dengan konduksi dan tingkat
perpindahan panas per satuan luas sebanding dengan
gradien temperature normal.

3. CONTOH SOAL
1. Batang besi dengan Panjang 4 m, memiliki luas penampang 24 cm^2, dan perbedaan suhu
kedua ujungnya 50ºC. Jika koefisien konduksi termalnya 0,2 kal/msC. Tentukan jumlah kalor
yang dirambatkan!
Solusi:
Diketahui: X = 4m
A = 24 cm^2 = 0,00024 m^2 = 24x10ˉ4 m^2
k = 0,2 kal/msK
∆T = 50ºC
Ditanya : Q=…?
Jawab :
Q= (k.A. ∆T)/X
Q= (0,2.24x10ˉ4)/5
Q= 0,0024/4
Q= 0,0006
Q= 6x10ˉ4 J/s
Jadi, jumlah kalor yang dirambatkan oleh besi yang dipanaskan adalah 6 x 10ˉˉ4 J/s

4. Curtis Jean Babtiste Joseph Fourier (21 Maret 1768 - 16
Mei 1830), yang terkenal sebagai matematikawan dan
fisikawan Prancis yang penerapannya pada masalah arus
panas. Dia adalah pendiri hukum fourier, 1822 dalam karya
”Panas Teori Analisis” untuk memecahkan panas dalam
distribusi non-seragam propagasi panas dalam padatan
sebagai aplikasi ilmu fisika di salah satu contoh awal abad
ke-19 pengembangan teori fisika memiliki dampak yang
mendalam.
PENERAPAN HUKUM FOURIER PADA PERPINDAHAN PANAS
“Laju perpindahan panas konduksi pada suatu plat
sebanding dengan beda temperatur di antara dua sisi plat
dan luas perpindahan panas, tetapi berbanding berbalik
dengan tebal plat”

5. PERPINDAHAN KONDUKSI
Perpindahan kalor yang tanpa disertai perpindahan zat perantara, biasanya pada
benda solid.
Tingkat konduksi panas melalui lapisan bidang sebanding dengan perbedaan suhu di
seluruh lapisan dan area perpindahan panas, tetapi berbanding terbalik dengan
ketebalan lapisan.
Persamaan Fourier

7. CONTOH SOAL :
Salah satu permukaan sebuah plat tembaga yang tebalnya 3 cm mempunyai suhu tetap
4000 C, sedangkan suhu permukaan yang sebelah lagi dijaga tetap 1000 C. Berapa kalor
yang berpindah melintasi lempeng itu?
T1= 1000 C
T2= 4000 C
A = 3 cm
k = 370
W/mºC

8. KONDUKTIVITAS TERMAL
Tingkatan perpindahan panas yang melewati
ketebalan suatu material per luas permukaan
per perbedaan suhu.
Kemampuan dari suatu material untuk menghantarkan panas
Penghantar Baik
KONDUKTOR
Pengantar Buruk
INSULATOR

9. Grafik Tingkatan Konduktivitas thermal beberapa Material

10. Ada tiga jenis zat
Gas
Ikatan antara atom di zat gas lebih rendah/kecil, dan sifat gas
cenderung mengisi ruang tertutup Jadi gas memiliki kemampuan
penghantar panas yang rendah
Liquid
Ikatan antara atom di zat liquid/cair lebih tinggi dari zat gas namun
masih dibawah zat padat, Jadi liquid memiliki kemampuan penghantar
panas yang lebih baik dibanding zat gas
Solid
ikatan antara atom di zat padat jauh lebih tinggi dibanding gas dan
cair
Jadi solid/padat memiliki kemampuan penghantar panas yg jauh lebih
baik dibanding zat gas dan cair

11. PERPINDAHAN PANAS SECARA KONVEKSI
Konveksi merupakan perpindahan kalor
suatu zat yang disertai dengan
perpindahan bagian-bagian zat tresebut.
Pada umumnya perpindahan kalor
dengan cara konveksi terjadi pada zat
cair dan gas. Perpindahan kalor terjadi
karena adanya zat yang dipanaskan
sehingga menimbulkan aliran yang
diakibatkan oleh perbedaan massa jenis
(berat jenis) zat tersebut.

12. JENIS-JENIS KONVEKSI
terjadi karena fluida bergerak secara alamiah dimana
pergerakan fluida tersebut lebih disebabkan oleh
perbedaan massa jenis fluida akibat adanya variasi suhu
pada fluida tersebut. Logikanya, kalau suhu fluida tinggi,
tentunya dia akan menjadi lebih ringan dan mulai
bergerak keatas.
Konveksi alami (konveksi bebas)
terjadi karena bergeraknya fluida bukan karena faktor
alamiah. Fluida bergerak karena adanya alat yang
digunakan untuk menggerakkan fluida tersebut, seperti
kipas, pompa, blower dan sebagainya.
Konveksi paksa

13. Issac newton merupakan ahli fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, ahli
kimiawan, dan teolog yang berasal dari inggris. Dia merupakan bapak ilmu fisika klasik.
Hukum pendinginan Newton menyatakan bahwa laju kehilangan panas suatu benda berbanding
lurus dengan perbedaan suhu antara tubuh dan sekitarnya. Perpindahan panas dari hukum
Newton, membutuhkan koefisien perpindahan panas yang konstan, menyatakan bahwa laju
kehilangan panas benda sebanding dengan perbedaan suhu antara benda dan lingkungannya.
Laju perpindahan panas dalam kondisi seperti itu dinyatakan sebagai berikut:

14. Pada perpindahan panas secara konveksi berlaku HUKUM PENDINGINAN NEWTON
qKonv : Laju perpindahan panas konveksi (Watt)
h : Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 .K)
A : Luas permukaan perpindahan panas (m2)
T∞
: Temperatur permukaan (K)
Ts
: Temperatur fluida (K)

15. CONTOH SOAL

16. PERPINDAHAN PANAS SECARA RADIASI

17. Q =
ΣAT4
Dimana:
q = perpindahan panas (W)
σ = 5.6703 10-8 (W/m2K4) - The Stefan-Boltzmann
Constant
T = Suhu (K)
A = Luas Permukaan(m2)
ε = koefisien emisivitas objek (satu - 1 - untuk benda
hitam)
q =
εσT4 A
OR
Stefan–Boltzmann law

18. Benda abu-abu atau benda mengkilap didefenisikan
sebagai benda yang dapat menyerap, memantalkukan,
dan melanju
Gray Bodies and Emissivity CoefficientsThe Black body
Benda hitam di defenisikan sebagai benda yang dapat
menyerap semua radiasi yang jatuh pada
permukaannya

19. 1. Koefisien emisivitas berada dalam kisaran 0 <ε
<1, tergantung pada jenis bahan dan suhu
permukaan.
2. Kirchhoff’s law: Emisivitas suatu benda sama
dengan absorpsivitas nya pada suhu yang sama

20. Keuntungan Perpindahan panas radiasi
Perbedaan antara tingkat radiasi dipancarkan
oleh permukaan dan radiasi diserap
Penentuan laju transfer panas oleh radiasi antara
dua permukaan merupakan masalah yang rumit
karena tergantung pada:
1. Sifat sifat permukaan
2. Orientasi mereka relatif satu sama lain
3. Interaksi medium antara permukaan dengan
radiasi
Radiasi biasanya relatif signifikan terhadap
konduksi atau alami, tetapi relatif dapat
diabaikan terhadap konveksi
Ketika suatu permukaan tertutup sepenuhnya
oleh permukaan yang jauh lebih besar pada
suhu 𝑇𝑠𝑢𝑟𝑟 dipisahkan oleh gas (seperti udara)
yang tidak campur tangan dengan radiasi, laju
bersih perpindahan panas radiasi antara kedua
permukaan ini dientukan oleh

21. ketika radiasai dan konveksi terjadi secara
bersamaan antara permukaan dan gas
Perpindahan panas gabungan koefisien ℎcombined
termasuk efek konveksi dan radiasi

22. PRACTICE
A rectangular object with a length of 20 cm and a width of 10 cm. The emissivity of an object is 0.6 and has a
temperature of 727ºC. Determine the radiation power of the object!
Diketahui:
σ = 5,67 x 10-8 (W/m2K4)
A = 20 cm x 10 cm =200 cm2 = 200 x 10-4 = 2 x 10-2 m2
e = 0,6
T = 727ºC + 273 K = 1000 K
Ditanya: P…?
Jawab:
P = e A T4
P = 0,6 x 5,67 x 10-8 x 2 x 10-2 x 10004
P = 6,804 x 102 = 680,4 W

23. MEKANISME PEMANFAATAN PANAS TRANSFER