p3 - daya hantar panas - labdasar dan sentral UNAND

MEKANIKA, FLUIDA, PANAS DAN OPTIK
P3 - DAYA HANTAR PANAS
TUJUAN
1. Mempelajari proses perpindahan panas secara konduksi
2. Mengukur daya hantar panas gabus
I. LANDASAN TEORI
Bila sebuah benda memiliki perbedaan suhu di kedua ujungnya, maka akan terjadi perpindahan panas dari
suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Perubahan panas dQ yang dipindahkan sepanjang d dalam jangka waktu
dt (disebut juga sebagai laju panas) bergantung pada luas penampang A dan gradien suhu
=
:
[j/s]
(1)
dengan k adalah koefisien konduktivitas panas dari zat.
T1
T2
d
Gambar 1 : Susunan penerima dan pemberi kalor dimana
suhu T2 > T1 dengan jarak keduanya sejauh d
Bahan yang bersuhu T2 disebut penerima panas. Jika suhu penerima lebih tinggi dari suhu sekelilingnya,
maka bahan tersebut akan memancarkan kalor persatuan waktu yang besarnya sama dengan :
=
[j/s]
(2)
dengan m adalah massa penerima [g] dan c adalah kapasitas kalor jenis penerima [kal/g.K]
Dalam keadaan setimbang, jumlah kalor yang diterima dan dipancarkan penerima harus sama, sehingga
koefisien konduktivitas didefinisikan sebagai :
=
(
)
[kal/m.s.k]
(3)
berarti perubahan suhu persatuan waktu [K/s] pada penerima saat suhu setimbang (Ts).
II. PROSEDUR KERJA
II.1 Alat dan Bahan
1. Bejana logam
2. Silinder tembaga
3. Termometer
Laboratorium Fisika Dasar - UNAND
4. Jangka sorong
5. Heater
6. Lembar gabus
33
MEKANIKA, FLUIDA, PANAS DAN OPTIK
II.2 Cara Kerja
1. Ukurlah tebal lembaran zat, diameter penerima dan massa penerima.
2. Didihkan air dalam bejana, kemudian susun alat seperti pada Gambar 2.
Gambar 2 : Susunan peralatan pengukuran daya hantar panas gabus
3. Catat suhu tembaga (T2) hingga penunjukan termometer pada tembaga tidak naik lagi selama 5
menit (suhu setimbang, Ts).
4. Pindahkan lembaran gabus, sehingga tembaga mendapat pemanasan langsung hingga suhu naik
5oC di atas suhu setimbang (T2 > Ts).
5. Angkat bejana pemanas dan letakkan kembali lembaran zat di atas tembaga.
6. Catat waktu yang dibutuhkan setiap penurunan suhu setiap 1oC, dari 5oC di atas suhu setimbang
hingga 5oC di bawah suhu setimbang.
PERTANYAAN
1. Carilah satuan koefisien konduktivitas k dan turunkan persamaan (3)!
2. Apakah cara semacam ini dapat digunakan untuk menentukan daya hantar zat yang mempunyai daya
hantar besar? Jelaskan!
3. Apakah cara semacam ini dapat dipakai kalau suhu bejana lebih rendah dari suhu tembaga? Jelaskan!
4. Mengapa suhu lingkungan tidak diperhitungkan pada percobaan ini?
5. Buatlah perkiraan bagan data pengamatan!
EVALUASI
1. Buat grafik perubahan suhu terhadap perubahan waktu (ΔT vs Δt) dari penerima panas dan tentukan
gradien
pada titik setimbang dengan menarik garis sesuai kemiringan kurva!
2. Hitunglah harga koefisien konduktivitas k, bandingkan dengan nilai literatur! (Petunjuk : untuk
menghitung harga k dari persamaan (3) gunakan T1 suhu air panas, sementara T2 adalah suhu Cu
dalam kondisi kesetimbangan (= Ts)).
3. Bagaimana jika penerima panas tembaga dilapisi dengan nikel?
4. Buat analisa dan beri kesimpulan dari percobaan ini!
Laboratorium Fisika Dasar - UNAND
34