BAB I
Pengantar Perpindahan Kalor
Analogi Hukum Alam
No. Aliran Mekanisme Rumusan
No. Aliran Mekanisme matematikRumusan 1 Fluida Mengalir dari tekanan tinggi ke
tekanan rendah (ada Δ P) PV2gzC 2
tekanan rendah (ada Δ P)
2 Listrik Mengalir dari muatan tinggi ke muatan rendah (ada Δ Q)
C z g 2 t Q I muatan rendah (ada Δ Q)
3 Massa Mengalir dari konsentrasi tinggi
ke konsentrasi rendah (ada Δ C) y C D N A AB A '' t
4 Kalor Mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah (ada Δ T)
y x T k qx ' '
Metode Perpindahan Kalor
Kalor perpindah dalam tiga cara:
Konduksi
Konduksi
Konveksi
Konveksi
Radiasi
Konduksi
Bila pelat metal dipanaskan di salah satu sisi, kalor menjalar ke sisi lain.
Saat metal dipanaskan, partikel2 nya bergetar. Getaran membuat partikel yang berdampingan turut bergetar. membuat partikel yang berdampingan turut bergetar. Fenomena ini berlangsung terus sampai terjadi di sepanjang metal. Akibat getaran timbullah kalor. Perpindahan kalor ini disebut …konduksi Perpindahan kalor ini disebut …konduksi
Sifat-sifat material
Konduksi
Sifat-sifat material
E______ terluar dari atom metal adalah mengambang sehingga bebas bergerak.
lektron
mengambang sehingga bebas bergerak.
Bila metal dipanaskan, ‘lautan elektron2’ ‘lautan elektron2’ bertambah energi k____ nya dan ditransfer di inetik ditransfer di sepanjang metal. Material insulator, seperti k__ dan p____ , ayu lastik
Material insulator, seperti k__ dan p____ , tidak memiliki ‘lautan elektron2’ itu. Inilah sebabnya material ini tidak menghantarkan kalor sebagaimana metal.
ayu lastik
sebabnya material ini tidak menghantarkan kalor sebagaimana metal.
Konduksi
Mengapa metal terasa lebih dingin dari pada kayu, walaupun temperatur keduanya sama?
Metal adalah konduktor, kayu adalah insulator. Metal menghantarkan kalor keluar dari tangan. Metal menghantarkan kalor keluar dari tangan.
Konveksi Alamiah
Apa yang terjadi pada partikel cairan
Apa yang terjadi pada partikel cairan
atau gas bila dipanaskan?
Partikel2 menjalar ke luar dan Partikel2 menjalar ke luar dan mengakibatkan berkurangnya kerapatan
cairan atau gas.
Mengakibatkan gerakan fluida Apa fluida ini? cairan atau gas.
Mengakibatkan gerakan fluida
Gerakan fluida
Konveksi Alamiah
Gerakan fluida
Partikel lebih dingin Partikel lebih dingin mempunyai berat jenis yang ____, sedang partikel lebih
besar
____, sedang partikel lebih panas mempunyai berat jenis yang______.
besar rendah
Akibatnya cairan dan gas yang panas akan ___. naik
Cairan dan gas yang dingin berada di _____. bawah
Gerakan air saat direbus
Konveksi Alamiah
Gerakan air saat direbus
Arus Pendinginan Arus konveksi Pendinginan di permukaan Air panas
Air dingin Air panas
naik Air dingin
Konveksi Alamiah
Gerakan udara dalam Freezer
Di manakah Kotak Freezer Di manakah kotak freezer ditempatkan? Kotak Freezer
Diletakkan di Udara panas Diletakkan di bagian atas, karena udara Udara panas berada di bagian bawah karena udara dingin bergerak ke bawah. Pendinginan bagian bawah sehingga bergerak naik. Pendinginan makanan terjadi pada arah ke bawah. naik. Terjadilah arus konveksi udara. arah ke bawah. udara.
Konveksi Paksa
Pendinginan makanan/minuman
Makanan bila ditiup Kopi panas dihembus Makanan bila ditiup
lebih cepat dingin
Kopi panas dihembus dengan fan akan cepat
dingin
Konveksi Paksa
Pendinginan alat
Apa yang terjadi pada Apa yang terjadi pada Apa yang terjadi pada Apa yang terjadi pada
Radiasi
Bagaimana energi kalor
diperoleh bumi dari
matahari?
Tidak ada partikel
antara matahari dan
matahari?
antara matahari dan
bumi, sehingga
perpindahan energi
perpindahan energi
tidak dapat terjadi
secara konduksi atau
konveksi.
konveksi.
?
RADIASI
RADIASI
RadiasiSifat-sifat radiasi pada benda
1. Dipantulkan/refleksi 2. Diserap/absorpsi 2. Diserap/absorpsi 3. Diteruskan/transmisi
(khusus untuk benda transparan) (khusus untuk benda transparan) 4. Dipancarkan/emisi
(total energi yang diradiasikan) (total energi yang diradiasikan)
Eksperimen emisi/pancaran
Radiasi
Empat jenis kontainer diisi air panas. Kontainer mana yang paling panas permukaannya setelah sepuluh menit sejak pengisian bila sifat penyerapan kalor dari luar diabaikan? pengisian bila sifat penyerapan kalor dari luar diabaikan?
Metal buram Material hitam mengkilat
Metal mengkilat Material hitam
Kontainer ______________ akan paling panas setelah sepuluh menit karena sifat permukaan yang mengkilat memantulkan kalor
metal mengkilat
menit karena sifat permukaan yang mengkilat memantulkan kalor ______ kembali ke dalam kontainer sehingga rugi-rugi kalornya rendah. Kontainer _____________ akan menjadi paling dingin karena sifat _____ permukaannya paling baik dalam radiasi kalor.
radiasi
material hitam emisi
Radiasi
Eksperimen absorpsi/penyerapan
Empat jenis kontainer diisi air dan diletakkan sama jauhnya dari dapur listrik. Kontainer mana yang temperatur airnya paling panas setelah sepuluh menit?
panas setelah sepuluh menit?
Metal buram Material hitam mengkilat
Kontainer _____________ memiliki air terpanas karena sifat material hitam
Metal mengkilat Material hitam
Kontainer _____________ memiliki air terpanas karena sifat permukaannya yang menyerap kalor ______. Kontainer ______________ memiliki air bertemperatur paling dingin karena sifat _______ permukaannya paling rendah dalam radiasi kalor.
material hitam
radiasi metal mengkilat
absorpsi
sifat _______ permukaannya paling rendah dalam radiasi kalor.absorpsi
Perpindahan Kalor Simultan
Fenomena yang banyak terjadi di alam
Perpindahan kalor
terjadi secara bersamaan antara bersamaan antara konduksi, konveksi, dan radiasi.
radiasi.
Permasalahannya adalah
seberapa dominasi jenis seberapa dominasi jenis perpindahan kalor yang terjadi.
terjadi.
I. Pertanyaan konduksi
1. Metode perpindahan kalor konduksi …
A. Melibatkan pergolakan molekular di dalam benda tanpa gerakan benda
tanpa gerakan benda
B. Melibatkan pergolakan molekular di dalam benda dengan gerakan benda
C. Melibatkan pergerakan fluida cair dan tanpa C. Melibatkan pergerakan fluida cair dan tanpa
gerakan benda
D. Melibatkan pergerakan fluida gas dan tanpa gerakan benda
2. Tembaga dipilih sebagai pipa penangkap kalor pada panel kolektor SWH. Mengapa bukan memakai pipa pvc?
gerakan benda
I. Pertanyaan konduksi
3. Pada fenomena berikut terdapat perpindahan kalor kalor konduksi, kecuali:
A. Pendinginan air pada radiator mobil A. Pendinginan air pada radiator mobil B. Penguapan air di boiler
C. Lampu bohlam saat menyala D. Menguapnya air laut menjadi awan 4. Kayu mudah dibakar dibanding besi, sebab kayu
menghantarkan kalor dengan baik. D. Menguapnya air laut menjadi awan
menghantarkan kalor dengan baik. Benar/Salah
I. Pertanyaan konduksi
5. Pada benda apa dimana partikel2 nya sangat padat? A. Benda padat A. Benda padat B. Benda cair C. Benda gas D. Fluida D. Fluida
II. Pertanyaan konveksi
6. Mengapa udara panas bergerak naik dan udara dingin bergerak ke bawah?
7. Mengapa tangki air panas diletakkan di atas panel
Tangki air panas Panel kolektor
diletakkan di atas panel kolektor pada SWH?
II. Pertanyaan konveksi
8. Mengapa rumah2 di daerah panas dicat putih?
9. Fenomena berikut adalah peristiwa perpindahan kalor konveksi alamiah, kecuali: perpindahan kalor konveksi alamiah, kecuali: A. Hilangnya keringat tubuh beberapa saat
setelah olah raga
B. Terkumpulnya udara panas di bagian atas B. Terkumpulnya udara panas di bagian atas
ruangan
C. Panasnya kaca meja yang di atasnya diletakkan notebook
diletakkan notebook
D. Bergeraknya udara dari atas ke bawah di sekitar minuman kaleng dingin
III. Pertanyaan radiasi
10. Radiasi berjalan secara garis lurus Benar/Salah 11. Radiasi dapat berjalan melewati vakum
Benar/Salah
12. Radiasi membutuhkan partikel untuk penjalarannya 12. Radiasi membutuhkan partikel untuk penjalarannya
Benar/Salah
13. Radiasi berjalan dengan kecepatan cahaya 13. Radiasi berjalan dengan kecepatan cahaya
Benar/Salah
III. Pertanyaan radiasi
14. Bagaimana caranya energi kalor dari matahari mencapai bumi? A. Radiasi A. Radiasi B. Konduksi C. Konveksi C. Konveksi D. Insulasi
15. Manakah permukaan berikut yang mempunyai sifat 15. Manakah permukaan berikut yang mempunyai sifat
merefleksikan radiasi kalor paling baik? A. Putih glossy
III. Pertanyaan radiasi
16. Permukaan manakah yang mempunyai sifat menyerap radiasi kalor paling baik?
A. Putih glossy B. Putih non glossy C. Hitam glossy C. Hitam glossy D. Hitam non glossy
