Pengukuran konduktivitas termal beberapa material. Tujuannya untuk menentukan jenis material apakah konduktor atau isolator dengan mengukur laju aliran panas melalui material dengan menggunakan metode pengumpulan es yang melebur. Material yang diuji antara lain masonite, lexan, kayu, dan sheetrock dengan mengukur perubahan diameter es serta massa es yang melebur sebelum dan sesudah dialiri uap.
Teks ini membahas tentang cacat kristal dan dislokasi pada bahan padat. Dijelaskan berbagai jenis cacat kristal seperti cacat titik, cacat bidang, dan cacat ruang. Dislokasi didefinisikan sebagai pergeseran atom-atom akibat tegangan mekanik yang dapat menyebabkan deformasi plastis pada logam."
Bab 3 membahas struktur kristal logam dan ketidaksempurnaan pada kristal sejati. Terdapat tiga struktur kristal utama pada logam yaitu BCC, FCC, dan HCP. Kristal sejati tidak pernah sempurna karena getaran atom, adanya unsur paduan, dan keberadaan cacat seperti dislokasi yang mempengaruhi sifat mekaniknya.
Dokumen tersebut memberikan ringkasan tentang tiga topik utama: (1) packing efisiensi untuk simple cubic, body centered cubic, dan face centered cubic; (2) penjelasan indeks Miller untuk menentukan orientasi bidang kristal; (3) rumus untuk menghitung jarak antar bidang kristal untuk berbagai sistem kristal.
Teks ini membahas tentang cacat kristal dan dislokasi pada bahan padat. Dijelaskan berbagai jenis cacat kristal seperti cacat titik, cacat bidang, dan cacat ruang. Dislokasi didefinisikan sebagai pergeseran atom-atom akibat tegangan mekanik yang dapat menyebabkan deformasi plastis pada logam."
Bab 3 membahas struktur kristal logam dan ketidaksempurnaan pada kristal sejati. Terdapat tiga struktur kristal utama pada logam yaitu BCC, FCC, dan HCP. Kristal sejati tidak pernah sempurna karena getaran atom, adanya unsur paduan, dan keberadaan cacat seperti dislokasi yang mempengaruhi sifat mekaniknya.
Dokumen tersebut memberikan ringkasan tentang tiga topik utama: (1) packing efisiensi untuk simple cubic, body centered cubic, dan face centered cubic; (2) penjelasan indeks Miller untuk menentukan orientasi bidang kristal; (3) rumus untuk menghitung jarak antar bidang kristal untuk berbagai sistem kristal.
Laporan praktikum fisika ini membahas percobaan perpindahan kalor secara konduksi pada berbagai jenis logam. Hasilnya menunjukkan bahwa tembaga adalah bahan yang paling cepat menghantarkan panas sehingga lilin di atasnya jatuh paling dulu.
Dokumen tersebut membahas spektrum emisi atom hidrogen dan hubungannya dengan deret Balmer, Rydberg, Lyman, dan Paschen. Spektrum emisi atom hidrogen terdiri atas serangkaian garis-garis diskret pada inframerah, visible, dan ultraviolet yang dapat dijelaskan oleh rumus-rumus tersebut.
Dokumen tersebut membahas konsep-konsep fisika tentang pusat massa, momentum linier, dan tumbukan untuk sistem partikel dan benda kontinu dalam 1 dan 2 dimensi. Di antaranya adalah definisi pusat massa, hukum Newton kedua untuk sistem partikel, definisi dan sifat-sifat momentum linier dan energi kinetik, serta hukum kekekalan momentum dan energi dalam tumbukan elastik dan inelastik.
Dokumen tersebut membahas struktur kristal logam, termasuk tiga struktur utama yaitu FCC, BCC, dan HCP. FCC memiliki atom pada sudut dan tengah muka kubus dengan bilangan koordinasi 12. BCC memiliki atom pada sudut dan tengah kubus dengan bilangan koordinasi 8. HCP terdiri dari lapisan atom di atas dan bawah ditambah lapisan tengah.
Makalah ini membahas osilator harmonik dan pembahasan mencakup definisi osilator harmonik, jenis osilator linier dan non linier, osilator harmonik sederhana, energi osilator harmonik sederhana, dan aplikasi osilator harmonik dalam kehidupan sehari-hari.
Ringkasan dokumen tersebut adalah:
1) Dokumen tersebut membahas tentang cacat kristal dan dislokasi pada logam.
2) Terdapat berbagai jenis cacat kristal seperti cacat titik, cacat bidang, dan cacat ruang.
3) Dislokasi adalah pergeseran atom-atom di dalam kristal logam akibat tegangan mekanik yang dapat menyebabkan deformasi plastis.
1. Mekanisme penguatan pada logam meliputi pengerasan regangan, penguatan larutan padat, dan penguatan presipitasi.
2. Pengerasan presipitasi melibatkan pembentukan partikel endapan halus melalui tahapan solusi, pendinginan cepat, dan penuaan untuk meningkatkan kekuatan logam.
3. Contohnya adalah paduan aluminium seri 2xxx yang diperkuat oleh endapan CuAl2 yang dihasilkan melalui proses pen
Nanomaterial adalah bidang ilmu material dengan pendekatan berbasis Nanoteknologi. Nanoteknologi adalah pembuatan dan penggunaan materi atau devais pada ukuran sangat kecil, antara 1-100 nm. Nanomaterial memiliki sifat istimewa karena ukurannya pada skala nano.
Eksperimen ini bertujuan untuk memahami konsep kinematika dan hukum Newton serta menghitung momen inersia katrol dengan menggunakan pesawat Atwood. Eksperimen ini melibatkan pengukuran percepatan dan kecepatan beban yang bergerak di bawah pengaruh gravitasi dengan menambah beban tambahan.
Dokumen tersebut membahas tentang komposit, yaitu campuran dua atau lebih bahan yang menghasilkan bahan baru dengan sifat unik. Komposit terdiri atas matrik sebagai bahan utama dan filler sebagai penguat. Beberapa jenis komposit yang dijelaskan adalah komposit matrik logam, keramik, dan polimer. Komposit matrik logam banyak digunakan dalam otomotif.
Dislokasi adalah pergeseran atom akibat tegangan mekanik yang menyebabkan deformasi plastik pada logam. Ada tiga jenis dislokasi yaitu sisi, ulir, dan campuran. Kerapatan dislokasi dapat meningkat akibat deformasi plastik. Gerakan dislokasi tergantung pada sistem slip yang terdiri dari bidang dan arah preferensial. Slip cenderung terjadi pada bidang terpadat sesuai dengan struktur kristalnya.
Metode BET (Brunaur, Emmett and Teller) pertama kali ditemukan oleh Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett, and Edward Teller pada tahun 1938. Metode ini digunakan untuk permukaan yang datar (tidak ada lekukan) dan tidak ada batas dalam setiap layer yang dapat digunakan dalam menjelaskan luas permukaan. Metode ini digunakan berdasarkan asumsi bahwa pada setiap permukaan mempunyai tingkat energi yang homogen (energi adsorpsi tidak mengalami perubahan dengan adanya adsorpsi di layer yang sama) dan tidak ada interaksi selama molekul teradsorpsi
Diagram fasa menunjukkan hubungan antara komposisi, temperatur, dan fasa yang terbentuk pada suatu paduan logam. Diagram ini berguna untuk memprediksi sifat dan perubahan fasa pada suatu paduan dengan variasi komposisi dan temperatur. Terdapat beberapa jenis diagram fasa berdasarkan kelarutan logam dalam keadaan cair dan padat.
Eksperimen ini menguji efek fotolistrik dengan mengukur tegangan yang dihasilkan oleh sel foto saat diterangi cahaya berbeda warna dan intensitas. Hasilnya digunakan untuk menghitung energi kinetik fotoelektron, energi foton, fungsi kerja, dan frekuensi ambang untuk setiap warna cahaya. Eksperimen ini bermanfaat untuk mempelajari sifat kuantum cahaya dan konfirmasi teori Einstein tentang efek fotolistrik
Eksperimen ini bertujuan untuk mengukur konduktivitas termal beberapa material dengan menggunakan metode pengukuran langsung dimana material diuji ditempatkan antara blok es dan ruang uap, dan mengukur massa es yang melebur dalam waktu tertentu untuk menghitung nilai konduktivitasnya."
Laporan praktikum fisika ini membahas percobaan perpindahan kalor secara konduksi pada berbagai jenis logam. Hasilnya menunjukkan bahwa tembaga adalah bahan yang paling cepat menghantarkan panas sehingga lilin di atasnya jatuh paling dulu.
Dokumen tersebut membahas spektrum emisi atom hidrogen dan hubungannya dengan deret Balmer, Rydberg, Lyman, dan Paschen. Spektrum emisi atom hidrogen terdiri atas serangkaian garis-garis diskret pada inframerah, visible, dan ultraviolet yang dapat dijelaskan oleh rumus-rumus tersebut.
Dokumen tersebut membahas konsep-konsep fisika tentang pusat massa, momentum linier, dan tumbukan untuk sistem partikel dan benda kontinu dalam 1 dan 2 dimensi. Di antaranya adalah definisi pusat massa, hukum Newton kedua untuk sistem partikel, definisi dan sifat-sifat momentum linier dan energi kinetik, serta hukum kekekalan momentum dan energi dalam tumbukan elastik dan inelastik.
Dokumen tersebut membahas struktur kristal logam, termasuk tiga struktur utama yaitu FCC, BCC, dan HCP. FCC memiliki atom pada sudut dan tengah muka kubus dengan bilangan koordinasi 12. BCC memiliki atom pada sudut dan tengah kubus dengan bilangan koordinasi 8. HCP terdiri dari lapisan atom di atas dan bawah ditambah lapisan tengah.
Makalah ini membahas osilator harmonik dan pembahasan mencakup definisi osilator harmonik, jenis osilator linier dan non linier, osilator harmonik sederhana, energi osilator harmonik sederhana, dan aplikasi osilator harmonik dalam kehidupan sehari-hari.
Ringkasan dokumen tersebut adalah:
1) Dokumen tersebut membahas tentang cacat kristal dan dislokasi pada logam.
2) Terdapat berbagai jenis cacat kristal seperti cacat titik, cacat bidang, dan cacat ruang.
3) Dislokasi adalah pergeseran atom-atom di dalam kristal logam akibat tegangan mekanik yang dapat menyebabkan deformasi plastis.
1. Mekanisme penguatan pada logam meliputi pengerasan regangan, penguatan larutan padat, dan penguatan presipitasi.
2. Pengerasan presipitasi melibatkan pembentukan partikel endapan halus melalui tahapan solusi, pendinginan cepat, dan penuaan untuk meningkatkan kekuatan logam.
3. Contohnya adalah paduan aluminium seri 2xxx yang diperkuat oleh endapan CuAl2 yang dihasilkan melalui proses pen
Nanomaterial adalah bidang ilmu material dengan pendekatan berbasis Nanoteknologi. Nanoteknologi adalah pembuatan dan penggunaan materi atau devais pada ukuran sangat kecil, antara 1-100 nm. Nanomaterial memiliki sifat istimewa karena ukurannya pada skala nano.
Eksperimen ini bertujuan untuk memahami konsep kinematika dan hukum Newton serta menghitung momen inersia katrol dengan menggunakan pesawat Atwood. Eksperimen ini melibatkan pengukuran percepatan dan kecepatan beban yang bergerak di bawah pengaruh gravitasi dengan menambah beban tambahan.
Dokumen tersebut membahas tentang komposit, yaitu campuran dua atau lebih bahan yang menghasilkan bahan baru dengan sifat unik. Komposit terdiri atas matrik sebagai bahan utama dan filler sebagai penguat. Beberapa jenis komposit yang dijelaskan adalah komposit matrik logam, keramik, dan polimer. Komposit matrik logam banyak digunakan dalam otomotif.
Dislokasi adalah pergeseran atom akibat tegangan mekanik yang menyebabkan deformasi plastik pada logam. Ada tiga jenis dislokasi yaitu sisi, ulir, dan campuran. Kerapatan dislokasi dapat meningkat akibat deformasi plastik. Gerakan dislokasi tergantung pada sistem slip yang terdiri dari bidang dan arah preferensial. Slip cenderung terjadi pada bidang terpadat sesuai dengan struktur kristalnya.
Metode BET (Brunaur, Emmett and Teller) pertama kali ditemukan oleh Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett, and Edward Teller pada tahun 1938. Metode ini digunakan untuk permukaan yang datar (tidak ada lekukan) dan tidak ada batas dalam setiap layer yang dapat digunakan dalam menjelaskan luas permukaan. Metode ini digunakan berdasarkan asumsi bahwa pada setiap permukaan mempunyai tingkat energi yang homogen (energi adsorpsi tidak mengalami perubahan dengan adanya adsorpsi di layer yang sama) dan tidak ada interaksi selama molekul teradsorpsi
Diagram fasa menunjukkan hubungan antara komposisi, temperatur, dan fasa yang terbentuk pada suatu paduan logam. Diagram ini berguna untuk memprediksi sifat dan perubahan fasa pada suatu paduan dengan variasi komposisi dan temperatur. Terdapat beberapa jenis diagram fasa berdasarkan kelarutan logam dalam keadaan cair dan padat.
Eksperimen ini menguji efek fotolistrik dengan mengukur tegangan yang dihasilkan oleh sel foto saat diterangi cahaya berbeda warna dan intensitas. Hasilnya digunakan untuk menghitung energi kinetik fotoelektron, energi foton, fungsi kerja, dan frekuensi ambang untuk setiap warna cahaya. Eksperimen ini bermanfaat untuk mempelajari sifat kuantum cahaya dan konfirmasi teori Einstein tentang efek fotolistrik
Eksperimen ini bertujuan untuk mengukur konduktivitas termal beberapa material dengan menggunakan metode pengukuran langsung dimana material diuji ditempatkan antara blok es dan ruang uap, dan mengukur massa es yang melebur dalam waktu tertentu untuk menghitung nilai konduktivitasnya."
Dokumen tersebut membahas tentang sifat termal bahan yang terkait dengan perpindahan kalor, termasuk konduktivitas termal, tahanan termal, koefisien permukaan, dan faktor-faktor yang mempengaruhinya."
Dokumen tersebut membahas tentang teknologi bahan elektrik, termasuk pengelompokan bahan elektrik seperti konduktor, isolator, semikonduktor, magnetik, superkonduktor, dan nuklir. Juga dibahas sifat-sifat fisis, kimia, dan mekanis dari bahan-bahan elektrik tersebut beserta contoh aplikasinya dalam teknik elektro.
1. Superkonduktor pertama kali ditemukan oleh fisikawan Belanda Kamerlingh Onnes pada tahun 1911 ketika ia berhasil mendinginkan raksa hingga kehilangan resistansi listriknya.
2. Pada tahun 1933, Meissner dan Ochsenfeld menemukan bahwa superkonduktor akan menolak medan magnet, yang dikenal sebagai efek Meissner.
3. Berbagai penemuan superkonduktor dengan suhu kritis yang semakin tinggi terus dilak
Dokumen tersebut membahas tentang tiga cara perpindahan kalor yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Dijelaskan definisi dan contoh-contoh setiap jenis perpindahan kalor beserta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Terdapat pula latihan soal untuk menerangkan konsep-konsep yang diajarkan.
Dokumen tersebut membahas tentang transfer kalor yang terjadi dalam 3 bentuk yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Transfer kalor penting dalam kehidupan sehari-hari seperti merebus air, memanaskan panci, dan pemanasan ruangan. Transfer kalor juga bermanfaat dalam bidang pertanian seperti sistem irigasi dan pengeringan hasil pertanian.
Kalor merupakan energi panas yang dapat berpindah antar benda melalui konduksi, konveksi, atau radiasi. Perpindahan kalor ini dapat menyebabkan perubahan wujud benda dari padat, cair, atau gas. Benda-benda dalam kehidupan sehari-hari sering dirancang berdasarkan sifat konduktor atau isolator untuk memanfaatkan perpindahan kalor.
Dokumen tersebut membahas sifat listrik bahan, meliputi jenis bahan dan ikatan atomnya, sifat konduksi listriknya, data tahanan dan kekuatan dielektrik beberapa bahan, serta sifat isolator dan semikonduktor. Peserta dikelas dibagi menjadi kelompok untuk mengumpulkan informasi tentang konduktor, isolator, atau semikonduktor tertentu dan membuat makalah ringkas mengenai produk tersebut.
Dokumen tersebut membahas tentang bahan-bahan listrik dan magnetik yang diajarkan dalam mata kuliah tersebut. Mata kuliah ini bertujuan agar mahasiswa memahami struktur, sifat-sifat, dan karakteristik dari bahan-bahan listrik dan magnetik. Materi kuliah meliputi teori dasar, konduktor, semikonduktor, isolator, magnet, superkonduktor, dan serat optik. Jenis-jenis bahan dikelompokkan menj
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panasYudi Hartono
Dokumen tersebut membahas tentang pengertian dasar perpindahan panas, yang terjadi karena adanya perbedaan suhu antar benda atau material. Perpindahan panas dapat terjadi melalui radiasi, konduksi, atau konveksi, bergantung pada sifat material dan kondisinya. Ilmu perpindahan panas mempelajari laju alih panas di berbagai kondisi.
1. PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL
A. TUJUAN
1. Mengukur konduktivitas termal beberapa material yang berbeda
2. Menentukan tipe material sampel yang digunakan apakah konduktor atau
isolator
B. ALAT DAN BAHAN
Peralatan yang digunakan dalam kegiatan pengukuran dapat diperhatikan pada
gambar 1.
Gambar 1. Peralatan yang dibutuhkan pada percobaan
NO NAMA PERALATAN KETERANGAN JUMLAH
1 Stand with insulating pad Tempat material es 1
2 Generator uap Penghasil uap 1
3 Tabung 1 Mengumpulkan es yang melebur 1
4 Tabung 2 Mengumpulkan uap yang 1
terkondensasi
5 Material berbeda Masonite,wood,lexan,sheetrock 1 set
6 Termometer Pengukuran suhu 1
7 Jangka sorong Mengukur diameter es 1
8 Stopwatch Pencatat waktu 1
2. Keterangan dari material yang digunakan:
1. Masonite
Masonite adalah jenis hardboard ditemukan oleh William H. Mason. Produksi massal
dimulai pada tahun 1929. Hal ini dibentuk dengan menggunakan metode Mason,
menggunakan kayu chip, peledakan mereka ke dalam serat panjang dengan uap dan
kemudian membentuk mereka ke papan. Papan tersebut kemudian ditekan dan dipanaskan
untuk membentuk papan selesai. Tidak ada lem lain materi atau ditambahkan. Serat lama
memberikan Masonite tinggi lentur kekuatan, kekuatan tarik , kepadatan dan stabilitas.
Tidak seperti panel kayu komposit yang diproduksi menggunakan formalin berbasis resin-
untuk serat mengikat, Masonite dibuat dengan menggunakan bahan alami saja, yang
membuat produk ramah lingkungan. Masonite membengkak dan membusuk dari waktu
ke waktu bila terkena elemen. Koefisien Konduktivitas termal 0,2 W / m ° K.
(http://en.wikipedia.org/wiki)
2. Lexan
Lexan adalah nama merek untuk lembar polikarbonat resin termoplastik . Bahan
polikarbonat utama dihasilkan oleh reaksi bisphenol A dan fosgen (COCl 2).
Polycarbonate adalah bahan yang sangat tahan lama. Meskipun memiliki ketahanan yang
berdampak tinggi, memiliki ketahanan yang rendah gores. polimer ini sangat transparan
untuk cahaya tampak dan memiliki karakteristik transmisi cahaya lebih baik daripada
berbagai jenis kaca. Tidak seperti kebanyakan termoplastik, polikarbonat dapat
mengalami deformasi plastik besar tanpa retak atau pecah. Sebagai hasilnya, dapat diolah
dan dibentuk pada suhu kamar. Lexan mempunyai sifat yang tahan terhadap suhu.
Koefisien Konduktivitas termal: 0,19-0,22 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
3. 3. Wood
Kepadatan kayu terkait erat dengan berat jenis kayu (perbandingan berat dan volume
kayu dalam keadaan udara kering dengan kadar air sekitar 15%) dan kekuatan kayu.
Koefisien Konduktivitas termal : 0,04-0,4 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
4. Sheet Rock
Sheetrock atau drywall dikenal juga sebagai eternit atau papan gypsum, adalah sebuah
panel terbuat dari gypsum plaster ditekan antara dua lembar kertas tebal. Sebuah panel
papan dinding terbuat dari kertas liner membungkus suatu inti dibuat terutama dari
gypsum plaster, semi- hydrous bentuk kalsium sulfat (CaSO 4 · ½ H 2 O). gipsum baku,
CaSO 4 ·2H 2 O, (ditambang atau diperoleh dari desulfurisasi gas buang ( FGD ))
harus dikalsinasi sebelum digunakan. plester ini dicampur dengan serat (biasanya
kertas dan / atau fiberglass ), plasticizer , berbusa agen , digiling halus kristal gipsum
sebagai akselerator, pati atau chelate sebagai retarder, berbagai aditif yang dapat
meningkatkan jamur dan / atau tahan api ( fiberglass atau vermikulit ), lilin emulsi atau
silane untuk penyerapan air rendah dan air. Ini kemudian dibentuk oleh mengapit inti
dari gips yang basah antara dua lembar kertas tebal atau tikar fiberglass. Ketika inti set
dan dikeringkan di ruang pengeringan besar, sehingga menjadi cukup kaku dan kuat.
SheetRock memiliki sifat elastic termo yang sangat baik. Hal ini memungkinkan
SheetRock untuk berhasil menahan berbagai variasi suhu.
Koefisien Konduktivitas termal : 0,17 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
4. C. TEORI DASAR
Konduksi termal adalah suatu fenomena transport di mana perbedaan temperatur
menyebabkan transfer energi termal dari satu daerah benda panas ke daerah yang lain dari
benda yang sama pada temperatur yang lebih rendah. (Tim Eksperiment fisika, 2009).
Panas yang ditransfer dari suatu titik ke titik yang lain melalui salah satu dari tiga
metoda yaitu:
1. Konduksi adalah Bila panas yang di transfer tidak diikuti dengan perpindahan massa
dari benda. Konduksi diakibatkan oleh tumbukan antar molekul penyusun zat. Ujung
benda yang panas mengandung molekul yang bergetar lebih cepat. Ketika molekul yang
bergetar cepat tadi menumbuk molekul di sekitarnya yang lebih lambat, maka terjadi
transfer energi ke molekul disebelahnya sehingga getaran molekul yang semula lambat
menjadi lebih cepat. Molekul ini kemudian menumbuk molekul lambat di sebelahnya
dengan disertai transfer energi. Demikian seterusnya sehingga pada akhirnya energi
sampai pada ujung benda yang lainnya.
2. Konveksi terjadi karena gerakan massa molekul dari satu tempat ke tempat lain.
Konveksi terjadi perpindahan molekul dalam jarak yang jauh.
3. Radiasi adalah perpindahan panas tanpa memerlukan medium. (Mikrajuddin Abdullah.
2005; 56-59)
Penyelidikan terhadap konduktivitas termal adalah untuk menyelidiki laju dari konduksi
termal melalui beberapa material. Jumlah panas yang dikonduksikan melalui material
persatuan waktu dilukiskan oleh persamaan:
= kA
Dalam kasus perubahan temperatur sebagai akibat perubahan posisi yang sangat kecil
di mana Δx 0, maka berlaku:
=
Bila garis dari aliran panas adalah parallel , maka gradien temperature (kuantitas fisik
yang menggambarkan ke arah mana dan berapa tingkat suhu perubahan yang paling cepat
di seluruh lokasi tertentu) pada setiap penampang adalah sama. Untuk kondisi ini jumlah
panas yang dikonduksikan persatuan waktu dapat dituliskan dalam bentuk :
5. = kA
Dalam penampang = energi panas total yang dikonduksikan , A= luas dimana
konduksi mengambil tempat, = perbedaan temperatur dua sisi dari material, = waktu
selama konduksi terjadi , h= ketebalan dari material dan k= konduktivitas termal dari
material.(Tim Eksperiment fisika, 2009)
Koefisien konduktivitas termal k didefinisikan sebagai laju panas pada suatu benda
dengan suatu gradien temperatur . Dengan kata lain konduktivitas termal menyatakan
kemampuan bahan menghantarkan kalor.(Hasra, Amran:2008). Nilai konduktivitas termal
penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi panas yang baik (good
conductor) untuk nilai koefisien konduktivitas termal yang besar dan penghantar panas
yang tidak baik(good insulator) untuk nilai koefisien panas yang kecil. (Tim Eksperiment
fisika, 2009)
Konduktivitas termal berbagai bahan pada 0 :
BAHAN Konduktivitas termal(k)
W/M
Logam
Perak(murni) 410
Tembaga(murni) 385
Alumunium (murni) 202
Nikel(murni) 93
Besi(murni) 73
Baja karbon,1% 43
Timbal (murni) 35
Baja krom - 16.3
nikel(18%Cr,8%Ni)
Bukan logam
Kuarsa(sejajar sumbu) 41.6
Magnesit 4.15
6. Marmar 2.08-2.94
Batu pasir 1.83
Kaca, jendela 0.78
Kayu, maple atau ek 0.17
Serbuk gergaji 0.059
Wol kaca 0.038
Sumber (j.P. Holman,1993:6-10)
Energi termal dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari dua modus
berikut : melalui getaran kisi (lattice vibration) atau dengan angkutan melalui elektron
bebas. Dalam konduktor listrik yang baik, diman terdapat elektron bebas yang bergerak di
dalam stuktur kisi bahan –bahan , maka elektron di samping dapat mengangkut muatan
muatan listrik, dapat pula membawa energy termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah
bersuhu rendah, sebagaimana halnya dalam gas. Bahkan elektron ini sering di sebut gas
elektron (electron gas). Energi dapat pula berpindah sebagai energi getaran dalam stuktur
kisi bahan. Namun , pada umumnya perpindahan energi melalui gataran ini tidaklah
sebanyak dengan cara angkutan elektron. Karena itu, penghantar listrik yang baik selalu
merupakan penghantar kalor yang baik pula, seperti halnay tembaga, alumunium dan
perak. Sebaliknya isolator listrik yang baik merupakan isolator kalor pula. Konduktivitas
termal beberapa zat padat tertentu.
Konduktivitas termal berbagai bahan isolator juga diberikan dalam table.Sebagai
contoh, nilai untuk wol kaca(glass wol) ialah 0.038W/m dan untuk kaca jendela 0.78
W/m . Pada suhu tinggi , perpindahan energy pada bahan isolator berlangsung dalam
beberapa cara:konduksi melalui bahan berongga atau padat, konduksi melalui udara yang
terkurung dalam rongga –rongga dan jika suhu cukup tinggi melalui radiasi.(j.P.
Holman,1993:6-10). Karena itu nilai dari konduktivitas termal menjadi penting untuk
dibahas.
Nilai konduktivitas termal suatu material dapat ditentukan melalui pengukuran tak
langsung. Dengan melakukan pengukuran secara langsung terhadap beberapa besaran lain,
maka nilai konduktivitas termal secara umum dapat ditentukan melalui persamaan:
7. K=
Dalam teknik pengukuran konduktivitas termal, suatu plat material yang akan diuji
di jepitkan di antara satu ruang uap (stem chamber) dengan mempertahankan temperatur
konstan sekitar 100 dan satu blok es yang di pertahankan pada temperatur
Konstan 0 . Berarti perbedaan temperatur di antara dua permukaan dari material
adalah 100 . Panas yang di transfer diukur dengan mengumpulkan air yang berasal dari
es yang melebur . Es melebur pada suatu laju 1 gram per 80 kalori dari aliran panas (panas
laten untuk peleburan es). Karena itu konduktivitas termal dari suatu material dapat
ditentukan menggunakan persamaan:
K=
Dalam system CGS kalor lebur es adalah 80 kal/gram(Tim eksperimen
fisika,2009).
D. PROSEDUR KERJA
1. Mengisi benjana es dengan air lalu bekukan dalam freezer . Pekerjaan ini
dilakukan sebelum pelaksanaan kegiatan pratikum.
2. Mengukur ketebalan dari setiap material sampel yang digunakan dalam
pratikum(h).
3. Memasang material sampel pada tabung ruang uap seperti yang ditunjukan
pada gambar 2
8. Gambar 2. Susunan peralatan untuk konduktivitas termal
4. Mengukur diameter dari bloke s dan nilai ini dilambangkan dengan d1.
Tempatkan es tersebut di atas sampel.
5. Membiarkan es berada di atas sampel selama beberapa menit sehingga es mulai
melebur dan terjadi kontak penuh antara es dengan permukaan material sampel.
6. Mentukan massa dari tabung kecil yang digunakan untuk menampung es yang
melebur(Mt).
7. Mengumpulkan es yang melebur dalam tabung untuk suatu waktu pengukuran ta
Misalnya sekitar 3 menit, lakukan untuk 3 kali pengukuran.
8. Menentukan massa dari tabung yang berisi es yang melebur tadi(Mta)
9. Menentukan massa es yang melebur (Ma) dengan cara mengurangi Mta dengan
Mt
10. Mengalirkan uap ke dalam ruang uap .biarkan uap mengalir untuk beberapa
menit sampai temperature mencapai stabil sehingga aliran panas dalam keadaan
mantap (steady), artinya temperature pada beberapa titik tidak berubah terhadap
waktu.
11. Mengosongkan tabung yang digunakan untuk mengmpulkan es yang melebur.
Ulangi langkah 6 sampai 9 tetapi pada waktu ini dengan uap dialirkan ke dalam
ruang uap dalam suatu waktu tertentu tau(missal sekitar 3 menit). Ukurlah massa
es yang melebur (Mau). Lakukan lah untuk 3 kali pengukuran.
12. Melakukanlah pengukuran ulang diameter bloke s yang dinyatakan dengan d2.
13. Melakukanlah kegiatan yang sama untuk sampel material yang lainnya.
9. E. DATA PENGAMATAN
Jenis sampel : Masonite h=0,73 cm Mt=53,7 gr
No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket
(menit)
1 9,45 - 3 menit 22,2 - - Sebelum
2 19,9 dialiri
3 26,0 uap
4 - 6,6 - - 3 menit 21,0 Sesudah
5 20,4 dialiri
6 20,0 uap
Jenis sampel : Wood h=0,95 cm Mt=53,7 gr
No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket
(menit)
1 7,75 - 3 menit 18,0 - - Sebelum
2 20,4 dialiri
3 19,0 uap
4 - 4,5 - - 3 menit 15,8 Sesudah
5 16,0 dialiri
6 16,0 uap
Jenis sampel : Sheet Rock h=0,65 cm Mt=53,7 gr
No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket
(menit)
1 6,75 - 3 menit 16,4 - - Sebelum
2 18,5 dialiri
3 15,4 uap
10. 4 - 3,9 - - 3 menit 11,0 Sesudah
5 11,9 dialiri
6 11,0 uap
Jenis sampel : Lexan h=0,6 cm Mt=53,7 gr
No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket
(menit)
1 8,70 - 3 menit 17,9 - - Sebelum
2 22,0 dialiri
3 20,7 uap
4 - 5,25 - - 3 menit 16,4 Sesudah
5 20,0 dialiri
6 20,9 uap
F. PENGOLAHAN DATA
1. Menghitung diameter rata-rata dari es selama eksperimen(dave) dari d1 dan d2
Masonite
dAVE =
=
= 7,23 cm
Wood
dAVE =
=
11. = 5,63 cm
Sheet Rock
dAVE =
=
= 4,70 cm
Lexan
dAVE =
=
= 6,31 cm
2. Menghitung luas diatas aliran panas antara es yang berkontak dengan
permukaan material sampel (A) dengan diameter dAVE
Masonite
dAVE = 8,03 cm
r = 4,015 cm
A= r2
= (3,14)(4,015 cm)2
= 3,14 x 16,120 cm2
=506 cm2
Wood
dAVE = 6,13 cm
r =3,07 cm
A= r2
= (3,14)(3,07 cm)2
= 3,14 x 9,39cm2
=295 cm2
Sheet Rock
dAVE =5,34 cm
r =2,67 cm
A= r2
12. = (3,14)(2,67 cm)2
= 3,14 x 7,13 cm2
=173 cm2
Lexan
dAVE = 6,98cm
r =3,49 cm
A= r2
= (3,14)(3,49 cm)2
= 3,14 x 12,18 cm2
=312 cm2
3. Menghitung laju es yang melebur sebelum dialirkan uap(Ra) dan laju setelah
dialirkan uap (R) untuk setiap material sampel
Mesonite
Ma = 22,2 gr
Ra =
=
= 0,12 gr/s
Mau = 21 gr
R=
=
=0,11 gr/ s
Wood
Ma = 18 gr
Ra =
=
13. = 0,10 gr/s
Mau = 15,8 gr
R=
=
=0,0.09 gr/ s
Sheet Rock
Ma =16,4 gr
Ra =
=
= 0,09 gr/s
Mau = 11,1 gr
R=
=
=0,06gr/ s
Lexan
Ma = 17,9 gr
Ra =
=
= 0,10 gr/s
Mau = 16,4 gr
R=
14. =
=0,09 gr/ s
4. Menghitung laju pada es yang melebur sesuai dengan temperatur differensial
untuk setiap material sampel
Masonite
R O = Ra – R
= (0,12 – 0,11) gr/s
= 0,01 gr/s
Wood
R O = Ra – R
= (0,11 – 0,09) gr/s
= 0,02 gr/s
Sheet Rock
R O = Ra – R
= (0,09 – 0,006) gr/s
= 0,03 gr/s
Lexan
R O = Ra – R
= (0,09 – 0,08) gr/s
= 0,01 gr/s
5. Memasukan data hasil perhitungan pada poin sebelumnya pada sebuah tabel
Tabel data hasil perhitungan diameter rata-rata , luas dan laju peleburan
NO SAMPEL dAVE A(cm2) Ra(g/s) R(g/s) Ro(g/s)
(cm)
1 Masonite 8,03 50,6 012 011 0,01
2 Wood 6,98 29,5 O,011 0,09 0,02
3 Sheet Rock 5,34 22,4 0,09 0,06 0,03
4 Lexan 6,98 38,0 0,09 0,08 0,01
15. 6. Nilai konduktivitas termal dari setiap material sampel
Masonite
Ro = 0,01 gr/s
h = 0,73 cm
A = 50,6 cm2
ΔT = 100
K=
=
= 0,012 x 10-5 kal/cm s
Wood
Ro = 0,02 gr/s
h = 0,95 cm
A = 29,5 cm2
ΔT = 100
K=
=
= 0,049 x 10-5 kal/cm s
Sheet rock
Ro = 0,03 gr/s
h = 0,65 cm
A = 22,4 cm2
ΔT = 100
K=
=
= 0,069 x 10-5 kal/cm s
16. Lexan
Ro = 0,01gr/s
h = 0,6 cm
A = 38,0 cm2
ΔT = 100
K=
=
= 0,013 x 10-5 kal/cm s
7. Menentukan jenis material sampel berdasarkan nilai konduktivitas termal
Masonite = isolator
Wood = isolator
Sheet rock = isolator
Lexan = isolator
8. Nilai konduktivitas untuk setiap material sampel berdasarkan praktikum yang
didapat:
Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s
Wood = 0,049 x 10-5 kal/cm s
Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s
Lexan = 0,013 x 10-5 kal/cm s
Masonite<lexan<wood<Seet Rock
17. PEMBAHASAN
A. Referensi Teori
Koefisien konduktivitas termal (k) merupakan formulasi laju panas pada suatu benda
dengan suatu gradien temperature. Nilai konduktivitas termal sangat berperan penting
untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi yang baik atau buruk. Suatu bahan
dikatakan konduktor (penghantar panas yang baik) bila bahan tersebut mempunyai nilai k
yang besar yaitu > 4.15 W/mºC, biasanya bahan tersebut terbuat dari logam. Sedangkan
untuk isolator (penghantar panas yang buruk) mempunyai nilai k < 4.01 W/mºC, biasanya
bahan tersebut terbuat dari bahan bukan logam. ( J.P.Holman, 1993 : 6-7 )
Berdasarkan formulanya, konduktivitas termal suatu bahan ditentukan oleh
tingkatan nilai suhu benda, yang juga menunjukkan laju perpindahan energi benda
tersebut. Dari struktur atau komposisi material juga dapat menentukan nilai
konduktivitas termal bahan. Adapun kategori bahan dapat dikelompokkan bersifat
konduktor adalah :
1) Konduktifitasnya cukup baik. Konduktivitas yang dimaksud adalah
konduktivitas bahan dan pengaruhnya terhadap perubahan suhu (termal). Suatu
konduktivitas dikatakan baik jika nilai k nya melebihi batas standar bahan
konduktor yaitu > 4.2 W/m°C
2) Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi. Kekuatan mekanis disini
adalah kekuatan struktur bahan, artinya bahan tersebut tidak mudah rusak secara
struktur.
3) Koefisien muai panjangnya kecil.
4) Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.
Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:
1) Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
2) Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium
yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang
gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
3) Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan
dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
18. Sedangkan untuk bahan isolator memiliki sifat-sifat bahan sebagai berikut :
1) Sifat Kelistrikan
Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik
ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua
penghantar yang berbeda potensial.
2) Sifat Mekanis
Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat, maka
dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi
hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya. Misal
diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari
kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan
kertas.
3) Sifat Termis
Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet,
berpengaruh terhadap kekuatan konduktivitas bahan sampel. Demikian panas
yang berasal dari luar (alam sekitar).
4) Sifat Kimia
Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan
perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga pengaruh adanya kelembaban
udara, basah yang ada di sekitar bahan sampel.
Adapun bahan yang tergolong kedalam bahan isolator adalah :
1) Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)
2) Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya)
3) Gelas dan keramik
4) Plastik
5) Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
6) Bahan yang dipadatkan.
19. B. Analisis Hasil Praktikum
Berdasarkan eksperimen yang dilakukan didapat bahwa luas permukaan material
sampel <A> untuk setiap sampel didapatkan bahwa luas diatas aliran panas antara es yang
berkontak dengan permukaan sampel dengan diameter dave di dapat:
Sheet Rock <Wood<Lexan< Masonite
Dari hasil pengolahan data hasil eksperimen yang telah kami lakukan diperoleh
hargakoefisien konduktivitas termal masing-masing bahan sebagai berikut:
Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s ( 0,054 x 10-3 W/mºC )
Wood = 0,049 x 10-5 kal/cm s ( 0,205 x 10-3 W/mºC )
Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s ( 0,289x 10-3 W/mºC )
Lexan = 0,013 x 10-5 kal/cm s ( 0,0549 x 10-3 W/mºC )
Dalam hal ini dapat kita ketahui bahwasanya nilai konduktivitas terbesar adalah
jenis bahan Sheet Rock dibandingkan ketiga jenis bahan lainnya. Namun disini, keempat
jenis bahan di atas dikategorikan pada bahan isolator karena kita ketahui bahwasannya
suatu bahan dikategorikan dalam konduktor apabila nilai koefisien konduktivitasnya > 4,2
W/m . Dan suatu bahan dikategorikan dalam jenis isolator apabila nilai koefisien
konduktivitasnya < 4,2 W/m .
Hal ini tidak sesuai dengan referensi yang kami jadikan rujukan, karena seharusnya
konduktivitas Masonite lebih besar dari wood, Sheet Rock dan lexan,tetapi praktik
mendapatkan hal yang sebaliknya, hal ini dikarenakan pada waktu praktikum, praktikan
kurang teliti pada waktu pembacaan alat ukur yang kami gunakan. Dalam menentukan
konduktivitas termal juga di pengaruhi oleh luas diatas aliran panas antara es dengan
permukaan sampel. Semakin tinggi nilai A maka konduktivitas termal semakin kecil.
Menentukan jenis material sampel berdasarkan nilai konduktivitas termal
Masonite = isolator
20. Wood = isolator
Sheet rock = isolator
Lexan = isolator
PENUTUP
Kesimpulan
praktikum yang telah dilakukan, maka didapatkan nilai konduktivitas termal untuk
masing-masing bahan material, yaitu :
Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s
Wood = 0,049 x 10-5 kal/cm s
Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s
Lexan = 0,013 x 10-5 kal/cm s
Nilai konduktivitas termal secara langsung dapat menentukan sifat penghantar
dari sampel yang digunakan, dimana keseluruhan nilai k dari sampel material menunjukkan
nilai < 1 kal/cm s ºC. Disamping itu, kategori bahan yang digunakan berdasarkan sifat-sifat
konduktor dan isolator bahan juga akan menentukan sifat penghantar bahan. Dari hasil
konduktivitas yang didapat dalam praktikum bahwa semua bahan termasuk isolator.
Dalam praktikum dan referensi sumber dari buku didapat nilai konduktivitas
termal tidak sesuai, hal ini dikarenakan adanya kesalahan – kesalahan yang dilakukan
selama praktikum, seperti, pada waktu pembacaan alat yang kurang teliti, dan selama
praktikum kurang berhati-hati
22. MAKALAH PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA
Pengukuran konduktivitas termal
OLEH
estuhono (01938/2008)
deri utami alfitri (019 /2008)
dwi fadhilah (019 /2008)
Dosen Pembimbing
Dra. Syakbaniah,M.Si
Drs. Amran Hasrah
Dra. Nailil Husnah,M.Si
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2010