I.
II.
III.
IV.
Tujuan
Mengamati adanya perpindahan kalor pada benda secara konduksi
Menyelidiki perpindahan kalor secara konduksi pada berbagai jenis logam
Dasar Teori Jika sepotong besi dipanaskan pada salah satu ujungnya, dan ujung lainnya kita pegang tidak lama kemudian tangan akan merasakan panas. Hal ini disebabkan kalor dari ujung yang dipanaskan merambat ke ujung yang lainnya yang dipegang. Pada perpindahan kalor ini tidak ada bagian besi yang ikut berpindah. Konduksi panas hanya terjadi jika terdapat perbedaan temperatur. Pada sebagian zat konduksi merupakan akibat perilaku kinetik zat. Laju konduksi pada suatu bahan tergantung dari empat besaran, yaitu :
Perbedaan temperatur, makin besar perbedaan temperatur makin cepat kalor berpindah
Ketebalan bahan, makin tebal suatu bahan maka makin lambat kalor berpindah
Luas penampang, makin luas penampang maka semakin cepat kalor berpindah
Konduktivitas thermal bahan, semakin besar nilai konduktivitas maka semakin cepat kalor berpindah
Alat dan Bahan
Power Supply
Joulemeter
Kabel jumper buaya
Kabel jumper banana
Stopwatch
Plat galvanis
Pipa galvanis
Langkah Pengerjaan 1. Kalibrasi/setting peralatan a) Hubungkan power supply dengan Joulemeter b) Hubungkan Joulemeter dengan sumber listrik c) Nyalakan Joulemeter d) Tekan power pada Joulemeter e) Tekan start pada Joulemeter f) Set/pilih satuan Joule pada Joulemeter g) Set tegangan 20 V (maksimum) h) Ukur rugi daya dari power supply sebelum diberi beban i) Nilai yang tertera/terukur pada Joulemeter sebagai pengurang daya total yang terukur. = j)
= −
Catat rugi-rugi dari power supply
2. Praktek Konduksi Bidang Plat a) Setelah setting voltage, matikan power supply dan Joulemeter b) Pasang kabel jumper (-) dan (+) pada power supply c) Jepit plat yang akan diukur pada bagian ujung kanan atau kiri pada suatu sisi dengan kabel jumper buaya (+) dan sisi lainnya dengan kabel jumper buaya (-) d) Hubungkan sisi plat yang dijepit dengan termometer digital sebagai T1 dan sisi yang tidak dijepit sebagai T2 e) Setelah langkah a-d siap, nyalakan Joulemeter dengan setting satuan Joule f) Tekan power pada power supply g) Tekan start pada Joulemeter bersamaan dengan start stopwatch h) Setelah 60 detik, tekan stop pada Joulemeter bersamaan tekan tombol digital meter untuk T1 (catat nilainya) dan tekan ulang tombol T2 (catat nilainya) i) Catat nilai panas yang tertera pada Joulemeter dengan satuan Joule
j)
Tekan tombol (sambil menekan tombolnya) Press to read time/PRT (sebagai lamanya waktu mengalirnya panas pada plat), catat nilainya. k) Matikan (tekan tombol reset) pada Joulemeter dan matikan (tekan tombol power pada power supply) l) Ulang pengukuran dengan waktu 75, 90, 105, 120, 135, 150, 165, 180
3. Praktek Konduksi Bidang Radial-Silinder Langkah-langkah sama seperti pada bidang plat, kecuali langkah : c) Tempelkan kabel jumper banana (+) disebelah dalam (diameter dalam) pada suatu titik dan tempelkan kabel jumper banana (-) disebelah dalam (diameter dalam) pada titik lainnya d) Hubungkan sisi bagian dalam (diameter dalam) dengan Termometer digital sebagai T1 dan sisi bagian luar sebagai T2 V.
Data Pengamatan Plat
Qrugi-rugi = 96J/s pada T=23.3 ˚C
Tebal
=8.5 x
Panjang
= 9.65 cm
Lebar
= 7.75 cm
Waktu Stopwatch (detik) 60 75 90 105 120 135 150 165 180
10−4
T1(˚C)
T2(˚C)
Q total (Joule)
Waktu dari PRT (detik)
∆T(˚C)
25.8 29.4 29.9 31.0 31.2 31.5 32.7 31.7 32.5
25.6 28.5 28.8 30.4 29.9 29.1 30.7 29.7 30.4
3650.0 17918.5 21732.0 24064.5 27547.0 30857.5 34290.0 34136.5 38136.0
63.9 75.1 90.5 105.1 119.3 136.0 150.2 164.8 179.9
0.2 0.9 1.1 0.6 0.3 1.4 1.5 2.0 2.1
Silinder
Qrugi-rugi
= 96J/s pada T=23.3 ˚C
Tebal
= 2.95 x
Panjang
= 3.30 cm
d Dalam
= 0.01705 m
d Luar
= 0.02007 m
Waktu Stopwatch (detik) 60 75 90 105 120 135 150 165 180
10−3
T1(˚C)
T2(˚C)
Q total (Joule)
Waktu dari PRT (detik)
∆T(˚C)
22.4 23.6 30.4 32.2 33.1 33.4 34.2 39.9 39.8
23.9 23.4 29.4 30.8 32.4 31.5 33.9 37.1 37.2
14473.5 17993.5 21693.0 24519.0 27568.5 31595.0 35595.0 40231.5 42153.0
60.2 75.3 89.4 105.5 119.4 136 150.1 165.8 180.4
1.5 0.2 1.0 1.4 0.7 1.8 0.3 2.8 2.6
VI.
Pembahasan
a. Plat
= × ×∆ –
Keterangan : k = konduktivitas panas, Joule/(s m ) q = laju perpindahan panas konduksi, Joule/s b. Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi Keterangan : Q net = q konduksi, Joule/detik. Q total = Q akhir pengukuran yang tertera pada Joulemeter, Joule/detik. Q rugi-rugi = Q pengukuran pada saat setting, Joule/detik. = tebal plat, m = panjang lebar, m2 T1 = temperature sisi yang dipanaskan, T2 = temperature sisi lainnya,
℃
∆
×
℃
℃
1.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 57,121 – 4,120 = 53,001 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 53,001 Joule/detik × 0,00085 m = 30,119 Joule/(s m ) 0,0965 m × 0,0775 m × 0,2 ͦ C
℃
2.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 238,6 – 4,120 = 234,48 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 234,48 Joule/detik × 0,00085 m = 29,611 Joule/(s m ) 0,0965 m × 0,0775 m × 0,9 ͦ C
℃
3.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 240,133 – 4,120 = 236,013 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 236,013 Joule/detik × 0,00085 m = 24,385 Joule/(s m 0,0965 m × 0,0775 m × 1,1 ͦ C
℃)
4.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 228,968 - 4,120 = 224,848 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 224,848 Joule/detik × 0,00085 m = 42,592 Joule/(s m ) 0,0965 m × 0,0775 m × 0,6 ͦ C
℃
5.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik
Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 230,905 – 4,120 = 226,785 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 226,785 Joule/detik × 0,00085 m = 85,917 J/(s m ) 0,0965 m × 0,0775 m × 0,3 ͦ C
℃
6.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 226,893 – 4,120 = 222,773 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 222,773 Joule/detik × 0,00085 m = 18,085 J/(s m ) 0,0965 m × 0,0775 m × 1,4 ͦ C
℃
7.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 228,296 – 4,120 = 224,176 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 224,176 Joule/detik × 0,00085 m = 16,986 J/(s m 0,0965 m × 0,0775 m × 1,5 ͦ C
℃)
8.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 207,139 – 4,120 = 203,019 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 203,019 Joule/detik × 0,00085 m = 11,537 J/(s m 0,0965 m × 0,0775 m × 2 ͦ C
℃)
9.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 211,984 – 4,120 = 207,864 Joule/detik k = q × Δx A × (T1 - T2) k = 207,864 Joule/detik × 0,00085 m = 11,250 J/(s m ) 0,0965 m × 0,0775 m × 2,1 ͦ C
℃
b. Radial Silinder
ln = 2
Keterangan : k = konduktivitas panas, Joule/(s m ) q = laju perpindahan panas konduksi, Joule/s c. Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi Keterangan : Q net = q konduksi, Joule/detik.
℃
Q total = Q akhir pengukuran yang tertera pada Joulemeter, J oule/detik. Q rugi-rugi = Q pengukuran pada saat setting, Joule/detik. , n = jari-jari bagian luar dan dalam pipa, m = panjang silinder atau pipa, m T1 = temperature sisi yang dipanaskan, T2 = temperature sisi lainnya,
℃
℃
1.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 240,42 – 4,12 = 236,30 Joule/detik
( ) = − ) 36,3(,× ,× = .3,4.3,3×.,5℃ = 147,63 Joule/(s m ℃)
2.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 238,95 – 4,12 = 234,83 Joule/detik
( ) = − ) 34,83(,× ,× = .3,4.3,3×.,℃ = 1100,41 Joule/(s m ℃)
3.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 242,65 – 4,12 = 238,53 Joule/detik
= =
( ) − 38,53(,× ,× ) .3,4.3,3×.,℃
= 223,54 Joule/(s m
℃)
4.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 232,40 – 4,12 = 228,28 Joule/detik
( ) = − ) 8,8 (,× ,× = .3,4.3,3×.,4℃ = 152,81 Joule/(s m ℃)
5.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 230,89 – 4,12 = 226,77 Joule/detik
( ) = − 6,77 (,× ) = 303,61 Joule/(s m ℃) = .3,4.3,3×,× .,7℃
6.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi
qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 232,31 – 4,12 = 228,19 Joule/detik
( ) = − 8,9 (,× ) = .3,4.3,3×,× .,8℃
= 118,81 Joule/(s m
℃)
7.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 237,14 – 4,12 = 233,02 Joule/detik
( ) = − 33, (,× ) ,× = .3,4.3,3×.,3℃
= 727,95 Joule/(s m
℃)
8.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 242,65 – 4,12 = 238,53 Joule/detik
( ) = − 38,53 (,× ) ,× = .3,4.3,3×.,8℃ = 79,83 Joule/(s m ℃)
9.) Q = 96,0 J ; t = 23,3 s ; Q rugi-rugi = 4,120 Joule/detik Qnet = Qtotal – Qrugi-rugi = qkonduksi qkonduksi = Qtotal – Qrugi-rugi = 233,66 – 4,12 = 229,54 Joule/detik
( ) = − 9,54 (,× ) = 82,74 Joule/(s m ℃) = .3,4.3,3×,× .,6℃
Percobaan Perpindahan Panas secara Konduksi kami menggunakan material seng untuk bidang plat dan besi campuran untukbidang radial silinder. Pada percobaan perpindahan panas secara konduksi ini bertujuan untuk menentukan laju aliran kalor dan menentukan koefisien kalor pada bidang yang berbentuk plat dan bidang radial silinder. Nilai voltage yang digunakan pada setiap bahan adalah sama yaitu 20 V. Setelah percobaan ini, hasil nilai konduktivitas thermal, koefisien perpindahan panas keseluruhan, dan laju aliran kalor memiliki nilai yang naik turun. Rata-rata nilai konduktivitas thermal pada bidang plat adalah 203,662 Joule/detik dan pada bidang radial silinder adalah 232,666 Joule/detik, koefisien perpindahan panas pada bidang plat adalah 30,054 J/(s m ) dan untuk bidang radial silinder adalah 326,37 J/(s m ), dan laju aliran kalor (Q total) adalah 28424.78 J
℃
VII.
℃
Kesimpulan - Konduktivitas termal rata rata pada percobaan perpindahan panas secara konduksi adalah pada bidang plat 30,054 J/(s m) dan untuk bidang radial silinder adalah 326,37 J/(s m) - Laju aliran kalor rata rata yang diperoleh dari percobaan perpindahan panas secara konduksi pada bidang plat adalah 203,662 Joule/s dan pada bidang radial silinder adalah 232,666 Joule/s - Material yang digunakan dalam percobaan ini dapat memindahkan kalor dengan baik
VIII.
Daftar Pustaka http://febrianipurba.blogspot.co.id/2012/11/perpindahan-panas.html diakses pada tanggal 21 September pukul 17.30 https://olovans.wordpress.com/2011/05/16/praktikum-pindah-panas/ diakses pada tanggal 21 September pukul 17.35 http://sekeping-episode-kehidupan.blogspot.co.id/2012/11/praktikum-konduksi.html diakses pada tanggal 21 September pukul 17.40
