BAB II LANDASAN TEORI
2.4 Konsep Dasar Perpindahan Kalor
Perpindahan panas mencakup mengenai perpindahan energi karena perbedaan
temperature diantara dua benda atau material. Disamping itu perpindahan panas juga
Persamaan fundamental didalam perpindahan panas merupakan persamaan
kecepatan yang menghubungkan kecepatan perpindahan panas sebagai diantara dua
sistem dengan sifat termodinamis dalam sistem tersebut. Gabungan persamaan
kecepatan, kesetimbangan energi, dan persamaan keadaan termodinamis
menghasilkan persamaan yang dapat memberikan distribusi temperature dan
kecepatan perpindahan panas. Jadi, pada dasarnya teori perpindahan panas adalah
termodinamika dengan persamaan kecepatan yang ditambahkan.
2.4.1 Hukum Thermodinamika
Thermodinamika merupakan ilmu yang mempelajari tentang hubungan
( pertukaran ) antara panas dan kerja. Hubungan ini didasarkan pada Hukum
Thermodinamika Pertama dan Hukum Thermodinamika Kedua. Prinsip - prinsip dan
metode-metode Thermodinamika dipakai pada perencanaan-perencanaan
motor-motor bakar ( turbin ),pusat-pusat tenaga nuklir, pesawat-pesawat pendingin dengan
tenaga listrik, aliran panas dan kesetimbangan reaksi kimia.
Berbagai konsep, model, dan hukum Thermodinamika dan perpindahan kalor
dikembangkan dari serangkaian konsep yang di kembangkan dari dunia fisika, model
khusus, dan juga hukum yang digunakan untuk memecah masalah dari system
2.4.2 Sifat Termodinamika
Bagian penting yang lain dalam menganalisis system termal adalah penentuan
sifat termodinamika yang bersangkutan.suatu sifat adalah setiap karakteristik atau
cirri bahan yang dijajaki secara kuantatif, seperti suhu, tekanan dan rapat massa.
Kerja perpindahan kalor dapat dijajaki dalam hal perubahan sifat-sifatnya, tetapui
keduanya bukan merupakan sifat itu sendiri. Suatu sifat adalah segala sesuatu yang
dimiliki bahan itu. Kerja dan perpindahan kalor adalah hal yang dilakukan terhadap
suatu system untuk mengubah sifat-sifatnya. Kerja dan kalor dapat diukur hanya
dengan pembatas system dan jumlah energi yang dipindahkan tergantung pada
terjadinya perubahan.
Oleh karena termodinamika berkisar pada energi maka seluruh sifat-sifat
termodinamika berkaitan dengan energi. Keadaan atau kondisi termodinamika suatu
system didefenisikan berdasarkan sifat-sifatnya.
2.4.3 Suhu ( t )
Suhu dari suatu bahan menyatakan keadaan termalnya dan kemampuannya
untuk bertukar energi dengan bahan lain yang bersentuhan dengannya. Jadi suatu
bahan yang bersuhu lebih tinggi akan memberikan energi kepada bahan lain yang
suhunya lebih rendah . titik acuan bagi skala celcius adalah titik beku air ( 0 ºC) dan
Suhu absolute ( T ) adalah derajat diatas suhu nol absolute yang dinyatakan
dengan dengan Kelvin : ( K ) ; yaitu T = t ºC + 273. oleh karena itu interval antar
suhu pada kedua skala suhu tersebut identik maka beda suhu pada suhu Celcius
dinyatakan dengan Kelvin ( K ).
2.4.4 Tekanan ( p )
Tekanan adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan oleh suatu fluida
per-satuan luas benda yang terkena gaya tersebut.tekanan absolute adalah tekanan
diatas nol ( tekanan yang sebenarnya yang berada diatas nol ): tekanan pengukuran
( gauge pressure) diukur atas tekanan atmosfer suatu tempat ( nol tekanan pengukuran
= tekanan atmosfer ditempat atmosfer ditempat tersebut ).
Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah newton per-meter kuadrat ( N/m ), juga
disebut pascal (Pa).newton adalah satuan gaya.
2
Tekanan atmosfer standart adalah 1,01325 X 105 N/m2
Tekanan dapat diukur dengan dengan instrument seperti tera-ukur tekanan
( pressure gauges) atau manometer yang diperlihatkan secara skematik, dipasang pada
suatu saluran udara.oleh karena salah satu ujung manometer terbuka ke atmosfer
maka pergeseran muka air dalam manometer hanya menunjukkan tekanan
2.4.5 Kalor Spesifik
Kalor spesifik dari suatu alat bahan adalah jumlah energi yang diperlukan
untuk menaikkan suhu satu-satuan massa bahan tersebut sebesar 1ºK. oleh karena
besaran ini dipengaruhi oleh cara proses berlangsung, maka cara kalor ditambahkan
atau dilepaskan harus disebutkan. Dua besaran yang umum adalah kalor spesifik pada
tekanan tetap (cp). besaran yang kedua lebih banyak berguna bagi kita karena banyak
dipakai pada proses pemanasan dan pendinginan dalam teknik refrigasi dan
pengkondisian udara.
Nilai pendekatan untuk kalor spesifik dari beberapa bahan yang penting
adalah sebagai berikut,
Udara kering Air Uap air Cp = . / 88 , 1 . / 19 , 4 . / 0 , 1 kg kJ kg kJ kg kJ
Dengan J melambangkan satuan energi, joule.
2.4.6 Entalpi ( h ).
Apabila proses dengan tekanan tetap diatas ditambahkan batasan dengan
meniadakan kerja yang dilakukan terhadap bahan, misalnya pada sebuah compressor
perubahan entalpi dari bahan itu. Tabel dan grafik untuk berbagai bahan sudah
tersedia. Nilai entalpi ini didasarkan pada sejumlah bidang datar data yang dipilih
secara bebas. Sebagai contoh, bidang datar data untuk air dan uap air (steam) adalah
suatu nilai entalpi bagi air pada suhu 0 ºC . berlandaskan pada bidang datar tersebut
entalpi air pada suhu 100 ºC adalah 419,06 kJ/kg dan uap air pada (steam) pada 100
ºC adalah 2676 kJ/kg.
Sumber Lit. 7 Hal. 16
2.4.7 Sifat –Sifat Cairan – Uap
Umumnya sistem pemanasan atau pendingin menggunakan aliran
substansi-substansi yang berupa cairan atau uap yang berubah-ubah keadaannya saat menjalani
pendauran. Contoh dari substansi ini adalah uap air dan refrigran. Oleh karena
tekanan, suhu, dan entalpi adalah sifat penentu selam perubahan, hubungan antara
sifat-sifat ini dimuat dalam table atau digambarkan pada grafik misalnya diagram
hubungan entalpi yang ditunjukkan pada diagram diatas.
Tiga daerah utama dalam diagram ini adalah (1) daerah cairan bawah dingin
(subcooled-liquid) pada bagian kiri, (2) daerah cairan uap dibagian tengah, dan (3)
daerah uap panas-lanjut (superheated-steam) pada bagian kanan. Dalam daerah 1
hanya terdapat cairan , dalam daerah 3 hanya terdapat uap, dan dalam daerah 2
terdapat cairan dan uap bersama-sama. Daerah 2 dan 3 dipisahkan oleh garis uap
jenuh. Bila kita bergeser dari kiri ke kanan sepanjang garis mendatar dengan tekanan
konstan, yaitu dari garis cair-jenuh, campuran cairan dan uap berubah dari 100 persen
cairan ke 100 persen uap.
Tiga garis suhu konstan yang diperlihatkan pada grafik diatas , untuk t = 50
ºC, t = 100 ºC, dan t = 150 ºC . air mendidih pada suhu yang lebih tinggi bila tekanan
lebih tinggi. Untuk tekanan pada 12,3 kPa, air mendidih pada suhu 50 ºC, tapi pada