LAPORAN PRAKTIKUM “PERPINDAHAN PANAS” Oleh: NAMA : ADAM AMIRULLAH NIM : 18412011000703 ASISTEN : PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN SEKOLAH TINGGI PERTANIAN KUTAI TIMUR STIPER KUTAI TIMUR 2020 I. 1.1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perpindahan panas adalah salah satu dari displin ilmu teknik termal yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan menukarkan panas di antara sistem fisik. Perpindahan panas diklasifikasikan menjadi konduktivitas termal, konveksi termal, radiasi termal, dan perpindahan panas melalui perubahan fasa (adimsyah, 2010). Konduksi termal adalah pertukaran mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel melalui batas antara dua sistem. Ketika suatu objek memiliki temperatur yang berbeda dari benda atau lingkungan di sekitarnya, panas mengalir sehingga keduanya memiliki temperatur yang sama pada suatu titik kesetimbangan termal. Perpindahan panas secara spontan terjadi dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, seperti yang dijelaskan oleh hukum kedua termodinamika (Sears, 2014) Konveksi terjadi ketika aliran bahan curah atau fluida (gas atau cairan) membawa panas bersama dengan aliran materi. Aliran fluida dapat terjadi karena proses eksternal, seperti gravitasi atau gaya apung akibat energi panas mengembangkan volume fluida. Konveksi paksa terjadi ketika fluida dipaksa mengalir menggunakan pompa, kipas, atau cara mekanis lainnya. Perpindahan panas dari suatu zat ke zat lain sering terjadi berulangulang dalam industri pangan. Seperti proses memasak, membakar, sterilisasi ataupun pendinginan termasuk ke dalam perpindahan panas. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran ka1or, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Pindah panas adalah suatu proses yang dinamis, yaitu panas dipindahkan secara spontan dari satu kondisi ke kondisi lain yang suhunya lebih rendah. Kecepatan pindah panas ini akan bergantung pada perbedaan suhu antar kedua kondisi. Semakin besar perbedaan, maka semakin besar kecepatan pindah panasnya. 1.2 Tujuan Praktikum Mahasiswa mampu mengetahui bagaimana cara terjadinya perpindahan panas dan mempelajari perpindahan panas pada media meliputi pindah panas (ekosterm) dan pindah dingin.(endotem). 1.3 Manfaat Praktikum Mahasiswa dapat mengetahui bagaimana cara terjadinya perpindahan panas dan mempelajari perpindahan panas pada media meliputi pindah panas dan pindah dingin. II. 2.1 TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Pindah Panas Panas suatu benda tergantung pada suhu benda tersebut. Semakin tinggi suhu benda, maka benda semakin panas. Panas berpindah dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah. Bahan yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor kalor, misalnya besi, baja, tembaga, seng, dan aluminium (jenis logam). Adapun penghantar yang kurang baik/penghantar yang buruk disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan plastic (jenis bukan logam). Apabila ditinjau dari cara perpindahannya, ada tiga cara dalam perpindahan kalor yaitu; konveksi (aliran), radiasi (pancaran), dan konduksi (hantaran) dll (Anonim1 , 2010). Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikelpartikel zatnya disebut konveksi/aliran. Selain perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair, ternyata konveksi juga dapat terjadi pada gas/udara. Peristiwa konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor melalui penghantar air. Perpindahan panas secara konveksi terjadi melalui aliran zat. Misalnya, es batu yang mencair dalam air panas. Panas dari air panas berpindah ke es batu. Panas berpindah bersama mengalirnya air panas ke es batu. Panas tersebut menyebabkan es batu meleleh. Peristiwa konveksi juga terjadi pada proses terjadinya angin darat dan angin laut.(anonim2 , 2014). 2.2 Proses Perpindahan Panas Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagianfluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri.Konveksi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu konveksi alamiahdan konveksi paksa. Konveksi alamiah merupakan pergerakan fluidayang terjadi akibat perbedaan massa jenis. Bagian fluida yangmenerima kalor/dipanasi memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil, sehingga bergerak ke atas. Kemudian tempatnya akandigantikan oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karenamassanya jenisnya lebih besar. Sedangkan pada konveksi paksa, fluida yang telah dipanasi akan langsung diarahkan tujuannya olehsebuah blower atau pompa (Masyithah, 2009). Konduksi ialah pemindahan panas yang dihasilkan dari kontak langsung antara permukaan-permukaan benda. Konduksi terjadi hanya dengan menyentuh atau menghubungkan permukaan-permukaan yang mengandung panas. Setiap benda mempunyai konduktivitas termal (kemampuan mengalirkan panas) tertentu yang akan mempengaruhi panas yang dihantarkan dari sisi yang panas ke sisi yang lebih dingin. Semakin tinggi nilai konduktivitas termal suatu benda, semakin cepat ia mengalirkan panas yang diterima dari satu sisi ke sisi yang lain (Darwish, 2010). Radiasi ialah pemindahan panas atas dasar gelombang-gelombang elektromagnetik. Misalnya tubuh manusia akan mendapat panas pancaran dari setiap permukaan dari suhu yang lebih tinggi dan ia akan kehilangan panas atau memancarkan panas kepada setiap obyek atau permukaan yang lebih sejuk dari tubuh manusia itu. Panas pancaran yang diperoleh atau hilang, tidak dipengaruhi oleh gerakan udara, juga tidak oleh suhu udara antara permukaan-permukaan atau obyek-obyek yang memancar, sehingga radiasi dapat terjadi di ruang hampa. Jumlah keseluruhan panas pindahan yang dihasilkan oleh masing-masing cara hampir seluruhnya ditentukan oleh kondisi-kondisi lingkungan. Umpamanya, udara yang jenuh tak dapat menerima kelembaban tubuh, sehingga pemindahan panas tak dapat terjadi melalui penguapan. Pengondisian suatu ruang seharusnya meningkatkan laju kehilangan panas bila para penghuni terlalu panas dan mengurangi laju kehilangan panas bila mereka terlalu dingin. Tujuan ini tercapai dengan mengolah dan menyampaikan udara yang nyaman dari segi suhu, uap air (kelembaban), dan velositas (gerak udara dan pola-pola distribusi). Kebersihan udara dan hilangnya bau (melalui ventilasi) merupakan kondisi-kondisi kenyamanan tambahan yang harus dikendalikan oleh sistem penghawaan buatan (agusalim, 2010). 2.3 Prinsip Kerja Kalorimeter Prinsip kerja kalorimeter adalah hukum kekekalan energi yaitu kalor yang hilang sama dengan kalor yang diterima. Teknik yang digunakan dikenal sebagai “metode campuran”, suatu sampel zat dipanaskan sampai temperatur tinggi yang diukur secara akurat, dan dengan cepat ditempatkan pada air dingin kalorimeter. Kalor yang hilang pada sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter. Dan dengan mengukur temperatur akhir campuran tersebut, kalor jenis dapat ditimbang. Jadi, kekekalan energi memiliki peranan penting untuk kita. Kehilangan kalor sebanyak satu bagian sistem sama dengan kalor yang didapat oleh bagian lain (tripler, 2009). 2.4 Perubahan Frasa panas Bila panas diberikan pada suatu zat pada tekanan kostan, maka biasanya, hasilnya adalah kenaikan temperatur zat. Namun, kadang-kadang zat dapat menyerap panas dalam jumlah besar tanpa mengalami perubahan apapun dalam temperaturnya. Ini terjadi selama perubahan fasa, artinya ketika kondisi fisis zat itu berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Jenis perubahan fasa adalah pembekuan (perubahan cairan menjadi padatan), penguapan (perubahan cairan menjadi uap atau gas), sublimasi (perubahan padatan menjadi gas). Ada juga perubahan fasa lain, seperti bila padatan berubah dari satu bentuk kristalin ke bentuk lain (Foster, 2010). Perubahan fasa dapat dimengerti dengan teori molekuler. Kenaikan temperatur zat menggambarkan kenaikan energi kinetik gerakan molekulmolekul. Bila suatu zat berubah dari cairan menjadi bentuk gas, molekulmolekulnya yang dekat dalam bentuk cairan digerakkan saling menjauh. Ini perlu usaha untuk melawan gaya-gaya tarik yang mempertahankan molekul berdekatan, artinya diperlukan energi untuk memisahkan mereka. Energi ini beralih menjadi energi potensial molekul. Karena itu, temperatur zat yang merupakan ukuran energi kinetik rata-rata molekulnya tidak berubah (Tipler, 2009). 2.5 Kalor dalam Perpindahan Panas Kalor uap cairan adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menguapkan satu satuan massa cairan pada suhu tetap. Sedangkan kalor sublimasi adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa padatan menjadi uap pada suhu tetap (Bueche, 2012). III. 3.1 METODOLOGI PERCOBAAN Waktu dan Tempat Pelaksaan kegiatan pratikum Perpindahan Panas dilaksanakan pada tanggal 3 Mei 2020, pukul 10.00-selesai WITA. Bertempat di Laboratorium Teknik Pertanian STIPER Kutai Timur 3.2 Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum pindah panas dan pindah dingin sebagai berikut : Tabel 1. Alat dan Bahan No 1. Nama alat dan bahan Kompor Gambar Alat dan Bahan Fungsi Alat dan Bahan Untuk memanaskan bahan pada praktikum perpindahan panas 2. Panci Untuk sebagai wadah penyimpanan bahan yang akan dipanaskan 3. Gelas Piala Untuk mengukur volume bahan, sebagai wadah menyimpan larutan, untuk tempat mencampur dan memanaskan cairan dan mereaksikan larutan. 4. Thermometer Untuk mengukur suhu pada percobaan 5. Batang pengaduk Untuk mengaduk suatu larutan percobaan agar semua larutan tercampur secara merata 6. Air dan Es Sebagai bahan percobaan pada praktikum pindah panas dan dingin 3.3 Prosedur Kerja 3.3.1 Perpindahan Panas 1. Perpindahan Panas Menggunakan Batang Pengaduk Penyiapan Alat dan Bahan 500 ml air dituang kedalam panci 150 ml air dituang kedalam gelas Gelas diletakkan kedalam panci Panci diletakkan diatas kompor Mengaduk air didalam gelas dengan menggunakan batang pengaduk Mengukur suhu air yang berada dipanci dan gelas dengan thermometer setiap 15 menit dalam jangka waktu 20 menit Mencatat seluruh hasil pengamatan di tabel hasil pengamatan Selesai 2. Perpindahan Panas Tanpa Menggunakan Batang Pengaduk Penyiapan Alat dan Bahan 500 ml air dituang kedalam panci 150 ml air dituang kedalam gelas Gelas diletakkan kedalam panci Panci diletakkan diatas kompor Mengukur suhu air yang berada dipanci dan gelas dengan thermometer setiap 15 menit dalam jangka waktu 20 menit Mencatat seluruh hasil pengamatan di tabel hasil pengamatan Selesai 3.3.2 Perpindahan Dingin 1. Perpindahan dingin Menggunakan Batang Pengaduk Penyiapan Alat dan Bahan 500 ml air dituang kedalam panci 250 ml air dituang kedalam gelas Gelas diletakkan kedalam panci Suhu es didalam gelas dan panci diamati menggunakan termometer Mengukur suhu air yang berada dipanci dan gelas dengan thermometer setiap 15 menit dalam jangka waktu 20 menit Mencatat seluruh hasil pengamatan di tabel hasil pengamatan Selesai 2. Perpindahan Panas Tanpa Menggunakan Batang Pengaduk Penyiapan Alat dan Bahan 500 ml air dituang kedalam panci 250 ml air dituang kedalam gelas Gelas diletakkan kedalam panci Panci diletakkan diatas kompor Mengukur suhu air yang berada dipanci dan gelas dengan thermometer setiap 15 menit dalam jangka waktu 20 menit Mencatat seluruh hasil pengamatan di tabel hasil pengamatan Selesai 3.4 Analisis Data Perpindahan panas 1. Perpindahan panas menggunakan Batang Pengaduk Suhu dipanci (°C) = T1 Suhu di gelas (°C) = T2 βπ = π1 − π2 a. 5 Menit ΔT = T1 – T2 = 69°C - 51°C = 18°C b. 10 Menit ΔT = T1 – T2 = 91°C - 72°C = 19°C c. 15 Menit ΔT = T1 – T2 = 95°C - 88°C = 7°C d. 20 Menit ΔT = T1 – T2 = 95°C - 88°C = 7°C 2. Perpindahan panas Tanpa Batang Pengaduk Suhu dipanci (°C) = T1 Suhu di gelas (°C) = T2 βπ = π1 − π2 a. 5 Menit ΔT = T1 – T2 = 90°C - 60°C = 30°C b. 10 Menit ΔT = T1 – T2 = 96°C - 95°C = 1°C c. 15 Menit ΔT = T1 – T2 = 97°C - 87°C = 10°C d. 20 Menit ΔT = T1 – T2 = 97°C - 87°C = 10°C Perpindahan Dingin : 1. Perpindahan panas menggunakan Batang Pengaduk Suhu dipanci (°C) = T1 Suhu di gelas (°C) = T2 βπ = π1 − π2 a. 5 Menit ΔT = T1 – T2 = 17°C - 19°C = 2°C b. 10 Menit ΔT = T1 – T2 = 13°C - 11°C = 2°C c. 15 Menit ΔT = T1 – T2 = 17°C - 10°C = 7°C d. 20 Menit ΔT = T1 – T2 = 18°C - 8°C = 10°C 3. Perpindahan panas Tanpa Batang Pengaduk Suhu dipanci (°C) = T1 Suhu di gelas (°C) = T2 βπ = π1 − π2 a. 5 Menit ΔT = T1 – T2 = 19°C - 20°C = 1°C b. 10 Menit ΔT = T1 – T2 = 19°C - 20°C = 1°C c. 15 Menit ΔT = T1 – T2 = 18°C - 20°C = 2°C d. 20 Menit ΔT = T1 – T2 = 18°C - 18°C = 0°C IV. 4.1 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengamatan Adapun hasil dari pengamatan pada perpindahan panas dan perpindahan dingin yaitu: 4.1.1 Tabel perpindahan panas Tabel 1. Pengamatan Perpindahan Panas Menggunakan Batang Pengaduk Menit Suhu di Panci β Suhu di Gelasβ βTβ 1 5 69β 51β 19β 2 10 91β 72β 19β 3 15 95β 88β 7β 4 20 95β 88β 7β No Adapun Grafik perpindahan panas dengan menggunakan batang pengaduk : SUHU DI PANCI VS SUHU DI GELAS 100 80 60 40 20 0 69 91 95 95 Table 2. Pengamatan Perpindahan Panas Tanpa Batang Pengaduk Menit Suhu di Panci β Suhu di Gelasβ βTβ 1 5 90β 60β 30β 2 10 96β 95β 11β 3 15 97β 87β 10β 4 20 97β 87β 10β No Adapun Grafik perpindahan panas tanpa batang pengaduk : SUHU DI PANCI VS SUHU DI GELAS 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 90 96 97 97 Keterangan: 1 = Dengan Stirrer/ batang pengaduk 2 = Tanpa Stirrer/ batang pengaduk Suhu awal = 28oC 4.1.2 Tabel perpindahan dingin Tabel 1. Pengamatan Perpindahan Dingin Menggunakan Batang Pengaduk Menit Suhu di Panci β Suhu di Gelasβ βTβ 1 5 17β 19β 2β 2 10 13β 11β 2β 3 15 17β 10β 7β 4 20 18β 8β 10β No Adapun Grafik perpindahan dingin menggunakan batang pengaduk : SUHU DI PANCI VS SUHU DI GELAS 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 13 17 17 18 Table 2. Pengamatan Perpindahan Panas Tanpa Batang Pengaduk No Menit Suhu di Panci β Suhu di Gelasβ βTβ 1 5 19β 20β 1β 2 10 19β 20β 3β 3 15 18β 20β 2β 4 20 18β 18β 0β V. VI. Adapun Grafik perpindahan dingin tanpa batang pengaduk : suhu dipanci vs suhu digelas 20,5 20 19,5 19 18,5 18 17,5 17 18 Keterangan: 1 = Dengan Stirrer/ batang pengaduk 18 19 19 2 = Tanpa Stirrer/ batang pengaduk Suhu Awal = 28 0C 4.2 Pembahasan Pengamatan yang dilakukan pada praktikum ini antara lain pengamatan mengenai perpindahan panas dan perpindahan dingin. Pada pindah panas pada awalnya diukur suhu antara 2 air yang berada pada wadah yang berbeda. Pengamatan pertama dilakukan menggunakan stirrer atau batang pengaduk. Pada percobaan pertama pada waktu 5 Menit sampai 20 Menit suhu dalam panci lebih besar dari pada suhu dalam gelas. Data yang didapat pada pengukuran pertama, air dalam panci memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan pada suhu dalam gelas.Begitu pula dengan hasil percobaan ke dua dari waktu 5 menit sampai 20 menit tanpa batang pengaduk suhu panci lebih besar dari pada suhu gelas. Dan dapat dilihat hasil dari grafik pindah panas dengan batang pengaduk setiap wadah mengalami kenaikan suhu hal ini disebabkan oleh batang pengaduk dapat berfungsi untuk meratakan penyebaran kalor pada pendah pada media air didalam gelas. Perpindahan kalor terjadi pada proses konduksi dari panci lalu ke air yang berada didalam panci kemudian ke air pada gelas. Namun pada percobaan tanpa batang pengaduk mengalami penurunan suhu air dalam gelas tidak sebesar air didalam panci karena daya hantar gelas yang rendah sehingga mengalami penurunan suhu. Sedangkan pada pengamatan perpindahan dingin data suhu yang diperoleh pada percobaan pertama mengunakan batang pengaduk atau stirrer pada percobaan ke 5 menit sampai 20 menit suhu dalam panci lebih rendah daripada suhu dalam gelas, sedangkan pada percobaan kedua tanpa batang pengaduk dari waktu ke 5 menit sampai 20 menit mengalami naik turun suhu dari panci ke gelas. Dapat dilihat dari hasil grafik percobaan pindah dingin menggunakan batang pengaduk terjadi perpindahan kalor dari air didalam gelas ke es yang berada didalam panci yang akhirnya mengalami kenaikan suhu, dan perpindahan dingin tanpa batang pengaduk tidak terlalu mengalami perpindahan atau perubahan yang signifikan, hal ini dikarenakan tidak adanya perlakuan pengadukan yang dapat membuat percepatan perpindahan dingin dari panci ke gelas. V. 4.2 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum pindah panas dan pindah dingin sebagai berikut : 1. Pada praktikum kali ini terdapat dua percoban yaitu perpindan panas dan perpindahan dingin, untuk percobaan pindah panas hasilnya dimana pada suhu dalam panci lebih tinggi dari pada suhu dalam gelas. Pada saat mengunakan stirrer dapat mempertahankan panas lebih lebih lama dibandingkan dengan tidak mengunakan stirrer, hal ini dikarenakan stirrer dapat membantu meratakan penyebaran kalor pada media air di dalam panci dan gelas. Sedangkan pada perpindahan dingin didapatkan hasil dimana pada percobaan pertama mengunakan batang pengaduk suhu dalam panci lebih rendah dari pada suhu dalam gelas. Dan pada percobaan kedua tanpa batang pengaduk suhu panci lebih rendah dari pada suhu gelas, hal ini menunjukkan terjadinya perpindahan kalor dari air didalam gelas yang berada dalam panci yang akhirnya menghasilkan keadaan setimbang antara keduanya. 2. Pada perpindahan panas dengan batang pengaduk jika melihat entalpi atau ΔT positif, dan percobaan pada perpindahan panas tanpa batang pengaduk melihat entalpi atau ΔT positif. Sedangkan pada perpindahan dingin batang pengaduk jika melihat entalpi atau ΔT negative dan perpindahan dingin tanpa batang pengaduk melihat ΔT negative juga. 4.3 Saran Sebaiknya praktikan mendengarkan pengarahan dari asisten dosen dan jangan banyak mengeluh musabab mengeluh tidak menyelesaikan masalah. DAFTAR PUSTAKA Adimsyah. S . 2010 .Perpindahan Panas. Gramedia. Jakarta. Agusalim H. 2010. Analisa perpindahan panas secara konveksi. https://royindralesma.word.press.com/2008/01/15/analisa-perpindahanpanas-secara-konveksi/. Diakses pada tanggal 30 Mei 2020. Anonim1. 2010. Perpindahan Panas. https://id.wikipedia.org/wiki/pindahan- panas. Diakses pada tanggal 30 Mei 2020. Anonim2. 2014. Laporan Praktikum Pindah Panas. https://mengerjakantugas.blogspot.co.id. Diakses pada tanggal 30 Mei 2020. Bouche, 2012. Teknik Perpindahan Panas. ITB press. Bogor. Darwish. N,SH. 2010. Perpindahan http://mastino.blogspot.co.id/2012/07/perpindahan-panas.html. panas. Diakses pada tanggal 30 Mei 2020. Foster, 2010. Kalorimeter dan kapasitas kalor. http://choalialmus89.blogspot.co.id/2010/11/percobaan-4-kalorimeter-dankapasitas.html. Diakses pada tanggal 30 Mei 2020. Masyithah, Z dan Haryanto, B. 2009. Perpindahan Panas. USU. Medan. Sears, Z. 2014 Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta. Tripler, 2009. Fisaka Jilid II. Erlangga. Jakarta
