Materi fisika kayu,sifat kayu terhdap pans ,bagaimana kita bisa tau apa-apa saja sih faktor" yang mempengaruhi sifat kayu terhadap panas tersebut dan juga bisa mempelajari hasil" sifat kayu terhadap panas itu tersebut
2. Hantaran panas (Thermal Conductivity) kayu adalah suatu
pengukuran aliran panas dalam satu unit ketebalan kayu pada
temperatur tertentu (gradien). Dalam sistem inggris, daya hantaran
panas kayu (k) adalah banyaknya panas dalam BTU (British Thermal
Unit) yang dihantarkan selama 1 jam melalui benda dengan tebal 1 inchi
(2,54 cm), dengan penampang 1 feet2 (30,48 cm2), jika diusahakan
perbedaan suhu 1oF di kedua ujungnya. Satu BTU ialah banyaknya panas
yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 pound air 1oF yaitu 0,252 Kcal.
Dengan kata lain bahwa nilai hantaran panas kayu ditunjukkan oleh
koefisien konduktivitas panas (k), yang merupakan ukuran jumlah panas
dalam kalori, yang mengalir dalam satuan unit atau 1 satuan waktu (s)
pada benda setebal 1 cm dan luas permukaan 1 cm2 bila perbedaan suhu
pada kedua permukaan benda 1oC. Satuan untuk k adalah cal.cm/s.cm2.oC
atau Kcal m/h.m2.oC.
A. Hantaran Panas
3. Nilai daya hantar panas kayu lebih rendah dibandingkan dengan
material lainnya (aluminium, besi, gelas, gips dll) dan kurang lebih
sama dengan bahan isolasi. Hal ini disebabkan kayu mempunyai
struktur yang berporos (banyak rongga).
Besarnya hantaran panas dipengaruhi oleh :
Kerapatan
Kadar air
Kandungan zat ekstraktif
Arah serat
Cacat (checks, knots, sudut serat, cross grain)
Temperatur
4. Daya hantar panas kayu bervariasi menurut berat jenis atau kerapatan, kadar air,
temperatur yang masing-masing dalam hubungan garis lurus. Hubungan antara
ketiga faktor diatas dengan daya hantar panas kayu dapat dituliskan dalam rumus
daya hantar panas dalam arah melintang (tangensial dan radial) kayu, yaitu :
K = G (B + C.M) + A
Dimana : G = Berat jenis kayu pada kadar air yang ditentukan
(kering oven)
M = Kadar air dalam %
A, B & C = Konstanta
Konstanta untuk kerapatan > 0,3 dengan suhu sekitar 24oC dan nilai kadar air <
25%, maka :
•Nilai A = 0,01864, B = 1,1941 dan C = 0,004064 dengan nilai K dalam satuan
W/m.K
•Nilai A = 0,129, B = 1,34 dan C = 0,028 dengan nilai K dalam satuan
BTU.M/(h.ft2.oF).
Pengaruh kombinasi antara kerapatan dengan kadar air memiliki hubungan sebagai
berikut :
K = 0,165 + (r0 (1,39 + 0,038 m)
Dimana : m = Kadar air (%)
r0 = Kerapatan kering tanur (gr/cm3)
1 - 270 r0
1 - 270 r0
5. Pengaruh temperatur terhadap hantaran panas
membentuk hubungan sebagai berikut :
1 - 270 r0
rW
Dimana : K0 = Hantaran panas (TC) pada 0oC
t = Temperatur
b = Koefisien proporsionalitas, dihubungkan dengan
pengaruh dari kerapatan dan kadar air
r0 = Kerapatan kering tanur
rW = 1,59 g/cm3
6. Arah
Sumbu
K (K
Cal.m/hoC
Keterangan
Aksial 0,191 – 0,284 Terjadi karena adanya
morfologi
serat (fibrous)
Radial 0,104 – 0,151 Karena ada jari-jari kayu
Tangensial 0,090 –
0,140
Perbedaan kerapatan
antara kayu
awal dan kayu akhir
Koefisien konduktivitas panas berbeda menurut jenis kayu, pada temperatur (t) = 20oC, nilai rata-
ratanya dapat dilihat pada Tabel 11.
Besarnya Koefisen konduktivitas arah sumbu batang
Hantaran panas meningkat dengan meningkatnya kerapatan kayu, kadar air dan suhu. Hubungan
tersebut linier, sebagai contoh untuk konduktivitas tranversal pada kerapatan 0,2 – 0,8 g/cm2 dan
pada suhu 25oC. Hubungan tersebut dapat digambarkan dengan rumus :
K= 0,177 R12 + 0,0205
Dimana : K = Koefisien hantaran panas
R12 = Kerapatan kering udara pada KA 12%
7. Kayu dengan kandungan ekstraktif tinggi, mempunyai
daya hantar panas yang lebih tinggi. Beberapa
penggunaan praktis kayu ditinjau dari sifat insulasi
panas, yaitu :
Kayu memiliki kapasitas insulasi panas lebih besar
dalam arah, tranversal (sifat menguntungkan kayu,
misal konstruksi pintu kayu, dinding penyekat dan
lain-lain)
Kayu kering dan ringan lebih baik sifat insulasi
panasnya
Kayu yang terang insulasi panasnya baik
8. B. Panas Jenis
Panas jenis (Spesific Heat = SH) adalah jumlah
panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan
temperatur 1oC per satuan massa benda. Satuan SH
adalah cal/g oC atau K cal/Kg oC. Rata-rata panas
jenis untuk air diketahui 1 (artinya 1 kalori
dibutukan untuk meningkatkan temperatur 1 gram
air dari 15oC ke 16oC).
9. C. Difusivitas atau Penyebaran Panas
Difusivitas atau penyebaran panas (Thermal Diffusivity =
TD) merupakan ukuran kecepatan temperatur sebuah
benda, bila temperatur di sekitar benda tersebut
mengalami perubahan.
Kayu memiliki penyebaran panas yang jauh lebih kecil dari
baja (Steel). TD mempunyai nilai yang lebih kecil pada kayu
yang memiliki kadar air lebih rendah dan kerapatan lebih
tinggi, tetapi pengaruhnya kemudian lebih kecil.
10. D. Ekspansi dan Kontraksi Panas atau Koefisien Ekspansi Panas
Besarnya koefisien ekspansi panas berbeda sesuai dengan arah sumbu
pertumbuhan (sumbu utama) pada kayu berturut-turut dari nilai
koefisien yang paling kecil yaitu arah aksial, radial dan yang paling besar
adalah arah tangensial.
Sumbu aksial : 3,7 x 10–6 (fir) – 9,5 x 10–6 (ash)
Sumbu radial : 6,3 x 10–6 (spruce) – 22 x 10–6 (beech)
Sumbu tangensial : 29 x 10–6 (pine) – 72,7 x 10–6 (pine)
Bandingkan dengan nilai koefisien ekspansi panas pada :
Gelas = 9 x 10–4
Baja = 11 x 10–6
Aluminium = 24 x 10–6
11. Dimana
:
D = Ekspansi (cm/cm,
in/in)
I1
I
2
=
=
Panjang mula-mula
(cm, in)
Panjang akhir (cm,
in)
Hubungan antara ekspansi dengan temperatur berbentuk linier dalam
semua bidang pertumbuhan pohon. Begitu juga dengan hubungan antara
ekspansi dengan kerapatan, tetapi pengaruh kerapatan sangat kecil
dalam arah aksial. Ekspansi kayu pada setiap arah pertumbuhan untuk
perubahan temperatur dari t1 ke t2 (oC, oF) dapat dihitung dari
hubungan :
12. Hantaran panas (Thermal Conductivity) kayu adalah suatu pengukuran aliran panas dalam satu unit
ketebalan kayu pada temperatur tertentu (gradien). Nilai daya hantar panas kayu lebih rendah
dibandingkan dengan material lainnya (aluminium, besi, gelas, gips dll) dan kurang lebih sama dengan
bahan isolasi. Daya hantar panas kayu bervariasi menurut berat jenis atau kerapatan, kadar air,
temperatur yang masing-masing dalam hubungan garis lurus.
KESIMPULAN
