MODUL 13 FS - Universitas Mercu Buana

MODUL 13. FISIKA DASAR I
1. Tujuan Instruksional Khusus
Mahasiswa diharapkan dapat menganalisa panas dan pengaruhnya terhadap zat
serta perpindahannya.
2. Daftar Materi Pembahasan
2.1 . Panas
2.2 . Perpindahan Panas
3. Pembahasan
12.1 Panas
2.1.1 Pemuaian Termal
Sebuah benda jika dipanaskan akan memuai, sehingga akan merubah dimensi
( panjang, lebar, volume ). Perubahan dimensi terjadi sebanding dengan perubahan
temeraturnya dengan tetapan pembanding yang hanya bergantung pada jenis bahan
dan bukan pada ukurannya. Bila suatu batang sepanjang L dengan temperature To,
dan panjangnya bertambah sepanjang
L setelah dipanaskan pada perubahan
temperature T. Maka persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut :
LLoT

( 13.1 )
= Koefisien muai panjang bahan atau koefisien muai linier ( 1/oC)
T = selisih suhu ( Takhir – T awal )
L = selisih panjang ( Lakhir –Lawal )
Dari persamaan ( 13.1 ), maka diperoleh perubahan luas :
 A Ao T
( 13.2 )
 = Koefisien muai luas
Untuk perubahan Volume, dinyatakan sebagai berikut :
http://www.mercubuana.ac.id
m = massa bahan
T = selisih temeperatur akhir dan awal
c
C
m
( 13.5 )
Hubungan antara kalori dengan satuan energi mekanik adalah sebagai berikut ;
1 kal =
4,2 Joule
1 BTU = 252 kal = 1,054 KJ
Peristiwa perubahan fase seperti melebur, meleleh, dan bentuk lainnya yang terjadi
pada temperatur tetap, karena kalor juga digunakan untuk melepaskan ikatan
antaratom bahan, bukan untuk menaikkan energi kinetik atom-atom. Kalor yang
digunakan untuk merubah suatu bahan dari satu fase ke fase lainnya disebut kalor
laten ( L ) dinyatakan :
Q mL
( 13. 6 )
Contoh 3 :
Berapa kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 3 kg tembaga dengan perubahan
temperatur 20 o C . ( c tembaga = 0,386 kJ/kg.K )
Penyelesaian :
Q mcT (3kg )(0,386kJ / kg.K )(20o K ) 23,2KJoule
2.2
Perpindahan Panas
Energi termis di transfer dari satu tempat ke tempat lain melalui tiga proses, yaitu :
a. Konduksi, energi termis ditransfer antara atom-atom atau molekul, namun
molekul tidak ikut berpindah
http://www.mercubuana.ac.id
Tembaga
kayu
K1= 386,4
K2 = 0,10
T1= 1200 K
Tx
T2 = 304 K
Penyelesaian :
Laju kalor yang mengalir pada tembaga
x = 70 cm = 0,7 m
T =
-29T1 - Tx = 1200 K - Tx
k1 = 386,4 J/det.m.k
= 5 cm2 = 5 x 10-4 m2 .
A
Laju kalor pada tembaga , yaitu :
Q
 kA
t
T
x
4
 ( 386 , 4 )( 5 10
)
(1200 Tx )
(0,7)

331,2 0,276Tx
Laju kalor kayu :
Q
 kA
t
T
x
 ( 0 ,10 )( 5 10
4
)
( Tx 304 )
(0,3)

1,610 4Tx 0,051
dalam keseimbangan, maka :
Qtembaga
t

Qkayu
t
atau
331,2 0,276Tx 1,610 4Tx 0,051
0,27616Tx 331,251 Tx 1199,5
Jadi temperatur sambungan Tx = 1199,5 K
Dan arus panas yang terjadi :
http://www.mercubuana.ac.id