4. perpindahan kalor

Matakuliah
Tahun
: K0614 / FISIKA
: 2006
PERTEMUAN 13
1
Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai :
1. Skala temperatur
2. Pemuaian
3. Kalor dan kapasitas kalor
4. Perpindahan kalor
2
1. TEMPERATUR
Menyatakan ukuran kuantitatif keadaan panas-dinginnya
suatu benda.

Skala Thermometer
Terdapat beberapa sistem penskalaan termometer,
diantaranya:
a. Celcius ( TC )
: 0C
b. Kelvin ( TK )
:K
c. Fahrenheit ( TF ) : 0F
TK = TC + 273
dan
TF = TC + 32
3
•
Standar Skala Temperatur / suhu :
titik didih air
: 373 K = 100 0C = 212 0F
titik beku air
: 273 K = 0 0C
Nol mutlak : 0 K
= 32 0F
= -273 0C = - 460 0F
2. Pemuaian
Perubahan temperatur benda akan menyebabkan perubahan
ukuran dan keadaan (wujud) benda .
a. Koefisien muai panjang (  )
L =  L T
dimana :
L = perubahan panjang
L = panjang mula-mula
T = perubahan temperatur
4
b. Koefisien Muai luas (  )
A =  A T
dimana : A = perubahan luas
A = luas mula-mula
Untuk benda padat, dapat diambil pendekatan: = 2 
c. Koefisien Muai Volume (  )
V = VT
dimana : V = perubahan volume
V = volume mula-mula
Untuk benda padat, dapat diambil pendekatan:  = 3  5
•
Perubahan wujud benda
Wujud benda dapat dalam bentuk : padat , cair , gas
Perubahan wujud benda dapat disebabkan oleh :
perubahan tekanan dan atau temperatur benda.
P
C
Padat
cair
gas
A
T
A : adalah titik triple , dimana wujud padat , cair dan
uap dalam kesetimbangan thermal ( temperatur sama)
C : adalah titik kritis (TC) , dimana pada temperatur >Tc
tidak terdapat wujud cair
Pada umumnya setiap benda mempunyai titik kritis
6
dan titik triple sendiri
4. K A L O R dan Kapasitas kalor
• Kalor : adalah energi yang mengalir dari suatu benda
ke benda
lain
karena
adanya perbedaan
temperatur antara kedua benda
Kalorimeter : adalah alat untuk mengukur kalor
• Satuan kalor :
Satuan kalor yang biasa digunakan adalah :
a. Sistem SI : kalori ( cal )
b. British : BTU(british thermal unit )
dimana : 1 BTU = 252 Cal
7
• Kalor jenis ( c) :
adalah Kapasitas kalor (Q/T) persatuan massa
c = Q / ( m T ) atau Q = c m T
Q = + berarti benda menerima kalor
Q = - berarti benda melepas kalor
• AZAS BLACK
Jika dua benda yang berlainan temperatur digabung menjadi satu ,
maka akan terjadi perpindahan kalor dari benda panas ke benda
dingin , hingga mencapai kesetimbangan ( suhu kedua benda
menjadi sama )
Qdilepas + Qditerima = 0
Qdilepas : bertanda negatif
Qditerima : bertanda positif
8
4. PERPINDAHAN KALOR
Kalor akan mengalir dari sistem yang suhunya tinggi ke
sistem yang suhunya lebih rendah hingga tercapai
kesetimbangan thermal .
Cara perpindahan kalor tergantung pada medium yang
dilewati :
a. Cara konduksi
Perpindahan kalor dimana tidak terjadi gerakan molekul
medium perantara.
Kalor
dipindahkan
karena
vibrasi molekul
dan
menumbuk molekul tetangga.
Cara ini terjadi pada medium padat
9
Kalor yang mengalir dalam arah tegak lurus permukaan
dalam waktu dt adalah :
dQ/dt = H = - k A dT/dX
cal /s
k = konduktivitas panas
A = luas penampang benda
dT/dX = perubahan temperatur
Untuk batang yang homogen :
H 
k A ( T2 - T1 )
L
jika batang terdiri atas n lempengan (lapisan)
A ( T2 - T1 )
H(Li /k i )
10
b. Secara konveksi
Perpindahan kalor dimana molekul medium
perantaranya berpindah sambil membawa kalor .
Perpindahan kalor seperti terjadi pada medium
fluida
Panas yang mengalir dalam fluida yang beda
temperaturnya T adalah :
H = h A T
h = koefisien konveksi
11
c. Secara radiasi
Perpindahan kalor melalui pancaran radiasi (
gelombang )
Kecepatan energi meninggalkan suatu benda yang
suhunya T ( Kelvin)
dQ/dt = e  A T4
Watt/m2
 = 5,67x10-8 W/m2K4 ( konstanta Boltzman )
e = faktor emisivitas permukaan ( 0 < e < 1 )
12
13