Resistivitas dan Konduktivitas Konduktor dan Semikonduktor Terhadap Suhu Resistivitas (ρ) adalah kemampuan suatu bahan untuk mengantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya medan istrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu bahan maka semakin besar pula medan listrik yang dibutuhkan untuk menimbulkan sebuah kerapatan arus. Satuan untuk resistivitas adalah Ω.m. Konduktivitas adalah kebalikan dari resistivitas. Nilai konduktivitas yang baik dimiliki oleh logam. Nilai konduktivitas adalah perbandingan a ntara sifat kelistrikan dengan konduktivitas termal. Misalnya logam yang merupakan bahan dengan konduktivitas baik, maka daya hantar listrik pada bahan ini sama baiknya dengan kepekaannya terhadap perubahan suhu. Ini dikarenakan dalam bahan logam teradpat banyak electron bebas yang mengangkut muatan baik dalam konduksi listrik maupun konduksi termal.
KONDUKSI Diposkan oleh Elfia Iriani di Jumat, Februari 03, 2012 0 komentar
B. Cara Perpindahan Kalor
1. Konduksi
Coba kalian pegang salah satu ujung sebuah sendok makan, sedangkan ujung yang lain kalian panaskan pada api kompor gas! Apa yang terjadi pada ujung sendok yang kalian pegang? Selanjutnya ambil sebuah pisau yang mempunyai pegangan dari kayu! Peganglah pisau pada pegangannya, sedang ujung yang lain dipanaskan. Apakah yang terasa pada tanganmu? Bandingkan, apa yang kalian rasakan pada pengangan pisau dan ujung sendok! a.
Laju Perpindahan Kalor dengan Cara Konduksi
Peristiwa yang terjadi pada sendok, menunjukkan adanya aliran panas ke daerah dingin, bukan? Begitu pula pada pisau. Bagaimana fungsi kayu itu sendiri? Peristiwa aliran panas ini membuktikan adanya transfer energi panas ke dingin. Bagaimana cara mentransfer energi panas tersebut? Untuk menjawab pertanyaan ini perlu adanya analisis secara fisika.
Jika zat mendapat energi panas maka energi panas tersebut digunakan untuk menggetarkan partikelpartikel zat tersebut. Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar ini, memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi kinetik lebih besar pula. Begitu seterusnya partikel tetangga ini memindahkan energi ke partikel tetangga berikutnya. Sedangkan partikelnya sendiri tidak berpindah tempat. Pemindahan energi panas atau kalor semacam ini disebut konduksi. Jadi, perpindahan panas dengan cara konduksi adalah perpindahan panas yang tidak diikuti oleh perpindahan partikel zat. Sebatang logam panjang l , luas penampangnya A, perbedaan temperatur kedua ujungnya adalah , besarnya laju perpindahan panas H adalah berbanding terbalik dengan l , berbanding lurus dengan
dan
A. Secara matematis dapat ditulis dengan persamaan :
dengan k adalah koefisien konduksi termal zat atau sering disebut konduktivitas termal ( ), dinyatakan dalam
dinyatakan dalam K, A dinyatakan dalam
, l dinyatakan dalam m, maka H
.
Persamaan di atas menunjukkan bahwa zat yang mempunyai nilai konduktivitas panas besar merupakan konduktor panas yang baik. Bagaimana terhadap kayu yang digunakan pada pegangan pisau? Tentu kayu bukan konduktor yang baik, bukan? Pada tabel konduktivitas termal zat menunjukkan bahwa logam merupakan konduktor termal yang baik daripada bukan logam, seperti kayu, karena mobilisasi elektron ikut berpartisipasi dalam konduktivitas listrik dan juga ikut berperan dalam transfer energi panas.
Oleh karena itu yang perlu diperhatikan adalah suatu logam yang mempunyai nilai konduktivitas termal tinggi, logam tersebut mempunyai konduktor termal yang baik. Menurut hukum Wideman-Franz, dinyatakan bahwa pada temperatur T , konduktivitas termal ( K ) berbanding lurus dengan konduktivitas listrik ( ) dengan satuan (
). Kenaikan temperatur akan menaikkan konduktivitas termal
tetapi terjadi penurunan konduktivitas listrik, dapat ditulis :
dengan I adalah bilangan Lorentz. Pada persamaan di atas menunjukkan bahwa konduktivitas termal berbanding lurus dengan kenaikan temperatur. Tabel 7.4 menunjukkan bahwa nilai konduktivitas termal pada udara, gabus, wol,dan kapuk sangat kecil. Berdasarkan persamaan di atas menunjukkan bahwa nilai konduktivitas kecil, nilai perpindahan panas persatuan waktu, H juga kecil, ini berarti bisa dikatakan bahwa pada bahan tersebut tidak menghantarkan panas. Bahan seperti ini disebut isolator. Bahan yang bersifat isolator sangat bermanfaat bagi manusia, misalnya plastik digunakan untuk pegangan alat-alat pem anas, udara, dan gabus untuk penyekat pada termos dan lain-lainnya.
kapasitas panas HK. termodinamika 1 Dulong & Petit hukum 2 termodinamika DEBYE Kbm Fisika o
o o o o
o o
Pembelajaran o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o
o o o o o o o o o o
media fisika o o o o o o o o o o
karya dari fisika online
[close]
berbagi GRATIS
SOAL FISIKA XII
DOWNLOAD LAGU
Blog Archive Diberdayakan oleh Blogger.
III.KONDUKTIVITAS TERMAL (K) DAN MEKANISME PERPINDAHAN ENERGI Minggu, 19 Desember 2010 18.58 Diposkan oleh Media Fisika Online Label: II. KAPASITAS PANAS A. Perpindahan Kalor dengan cara Konduksi
Ketika salah satu bagian logam bersentuhan dengan nyala lilin atau nyala api, secara o tomatis kalor mengalir dari nyala lilin (suhu tinggi) menuju bagian logam tersebut (suhu rendah). Walaupun hanya salah satu bagian logam yang bersentuhan dengan nyala api, semua bagian logam tersebut a kan 1) kepanasan juga. Tangan bisa terasa panas, karena kalor mengalir dari logam (suhu tinggi) menuju tangan (suhu rendah). Kita bisa mengatakan bahwa ketika salah satu bagian benda yang bersuhu tinggi bersentuhan dengan benda yang bersuhu rendah, energi berpindah dari benda yang bersuhu t inggi menuju bagian benda yang bersuhu rendah. Karena mendapat tambahan energi maka molekul-molekul penyusun benda bergerak semakin cepat. Molekul
2)
lain yang berada di sebelahnya bergerak lebih lambat karena molekul tersebut tidak
bersentuhan langsung dengan benda yang bersuhu tinggi. Ketika bergerak, molekul tersebut memiliki 3)
2
3
energi kinetik (EK = ½ mv ). Molekul-molekul yang bergerak lebih cepat energi kinetik nya lebih besar
menumbuk molekul lain. Karena ditumbuk atau ditabrak , maka molekul-molekul yang pada mulanya bergerak lambat ikut bergerak lebih cepat. Pada mulanya molekul bergerak lambat (v kecil) sehingga 2
energinya juga kecil (EK = ½ mv ). Setelah bergerak lebih cepat (v besar), energi kinetiknya bertambah. 4)
Molekul tadi menumbuk lagi molekul lain di sebelah, molekul yang lain lagi pun ikut bergerak lebih cepat. Karena v besar, energinya pun bertambah. Demikian seterusnya, mereka saling tumbuk menumbuk, sambil berbagi energi. Ketika benda yang memiliki perbedaan suhu
1)
saling bersentuhan, terdapat sejumlah kalor yang
mengalir dari benda atau tempat yang bersuhu tinggi me nuju benda atau tempat yang bersuhu rendah. Ketika mengalir, kalor juga membutuhkan selang waktu tertentu. Perlu diketahui bahwa setiap benda (khususnya benda padat) yang dilewati kalor pasti mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda. Ada benda padat yang panjang, ada juga benda padat yang pendek. Ada yang gemuk (luas penampangnya besar), ada juga yang kurus (luas penampangnya kecil). Untuk mengetahui secara pasti hubungan antara jumlah kalor yang mengalir melalui suatu benda selama selang waktu tertentu akibat adanya perbe daan suhu, maka kita perlu menurunkan persamaan Amati gambar di bawah ini :
Benda yang terletak di sebelah kiri memiliki suhu yang lebih tinggi (T 1) sedangkan benda yang terletak di sebelah kanan memiliki suhu yang lebih rendah (T 2). Karena adanya perbedaan suhu (T 1 - T2), kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah (arah aliran kalor ke kanan). Benda yang dilewati kalor memiliki luas penampang (A) dan panjang (l).
Berdasarkan hasil percobaan, jumlah kalor yang mengalir selama selang waktu tertentu (Q/t) berbanding lurus dengan perbedaan suhu (T1 – T2), luas penampang (A), sifat suatu benda (k = konduktivitas termal) dan berbanding terbalik dengan panjang benda. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :
Keterangan : Q
t
= Kalor (satuannya kilokalori (k) atau Joule (J) )
= Waktu (satuannya sekon (s) )
Q/t = Laju aliran kalor (satuannya kilokalori per sekon (kkal/s) atau Joule/sekon (J/s). 1 J/s = 1 watt ) A
2
= Luas penampang benda (Satuannya meter kuadrat (m ) ) o
T1 – T2 = Perbedaan suhu (Satuannya Kelvin (K) atau derajat celcius ( C) ) T1 = Suhu alias Temperatur tinggi (Satuannya Kelvin (K) atau derajat c elcius (oC) ) o
T2 = Suhu alias Temperatur rendah (Satuannya Kelvin (K) atau derajat celcius ( C) ) l
= Panjang benda (satuannya meter (m) ) o
T1 - T2 / l = Gradien suhu (satuannya Kelvin per meter (K/m) atau derajat celcius per meter ( C/m) ) k = Konduktivitas termal benda
Persamaan konduktivitas termal 1)
Kita oprek persamaan laju aliran kalor di atas untuk memperoleh persamaan konduktivitas termal.
Satuan konduktivitas termal
Kita bisa menurunkan satuan konduktivitas termal dengan mengoprek persamaan konduktivitas termal :
Catatan : 1)
Pertama, skala celcius dan skala Kelvin mempunyai interval yang sama. Karenanya selain menggunakan o
2)
C , kita juga bisa menggunakan K. Mengenai hal sudah dijelaskan pada pokok bahasan Termometer dan Skala suhu Kedua, kkal bisa diubah menjadi Joule menggunakan tara kalor mekanik (sudah dijelaskan pada pokok
bahasan Kalor, Kalor Jenis dan Kalor laten). Ketiga, satuan konduktivitas termal (k) bisa juga ditulis seperti ini :
Joule/sekon = J/s = Watt (satuan Energi per waktu alias satuan Daya)
Berikut ini nilai konduktivitas termal beberapa benda yang diperoleh melalui percobaan.
Benda yang memiliki konduktivitas termal (k) besar merupakan penghantar kalor yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal yang kecil merupakan merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk). Tahanan Termal (R)
Para insinyur biasanya menggunakan konsep tahanan termal (R = resistansi termal) untuk menyatakan kemampuan suatu bahan dalam menghambat aliran kalor. Tahanan termal merupakan perbandingan antara ketebalan suatu bahan dengan konduktivitas termal bahan tersebut. Secara matematis bisa dirumuskan sebagai berikut : Keterangan : R = tahanan atau hambatan termal l = ketebalan bahan k = konduktivitas termal Tambahan : Pada umumnya zat padat merupakan konduktor termal yang baik, sedangkan zat cair dan zat gas 1)
merupakan konduktor termal yang buruk. Konduktor termal . Zat cair dan zat gas bisa disebut juga 2)
sebagai isolator termal terbaik. Isolator termal .
