Fisika Panas 2 SKS

Fisika Panas 2 SKS
Adhi Harmoko S, M.Kom
Fenomena
Apa yang terjadi
dengan energi
potensial kimiawi
dalam kayu jika kayu
dibakar ?
Mengapa kulit
merasakan panas
walaupun udara di
sekeliling dingin ?
Fenomena
Mengapa turbin kertas dapat berputar ?
Heat (Kalor)
Adhi Harmoko S, M.Kom
Heat (Kalor)
Heat (kalor) adalah energi yang dipindahkan dari satu
obyek ke obyek lainnya karena perbedaan temperatur
obyek itu sendiri
Satuan Kalor
Kalori (cal) : jumlah kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan temperatur 1 °C dari 1 gram air.
Kilokalori (kcal, Calorie) : kalor yang diperlukan untuk
menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1 °C.
British thermal unit (Btu) : kalor yang diperlukan untuk
menaikkan temperatur 1 lb air sebesar 1 °F.
Hubungan Joule dengan kalori/ekivalen mekanis dari kalor:
4,186 J = 1 cal
1 J = 0,24 kal
Sehari-hari
Gagang Besi
Gagang Besi & Kayu
Mengapa gagang penggorengan menjadi panas, walaupun
yang dipanasi adalah penggorengannya ?
Mengapa gagang kayu tidak panas, walaupun
penggorengan dipanasi ?
Demonstrasi
Lilin mana yang lebih dulu jatuh bila air dipanaskan.
Mengapa?
Sehari-hari
Bagaimana gerakan putik sari dalam minyak yang
dipanaskan?
Sehari-hari
Bagaimana orang dapat memasak tanpa api ?
Bagaimana mobil dapat bekerja tanpa bahan bakar ?
Transfer Kalor
(Heat Transfer)
Adhi Harmoko S, M.Kom
Cara transfer kalor
C
A
B
Heat Transfer
Kalor dapat ditransfer dari satu tempat/benda ke
tempat/benda yang lainnya dengan tiga cara :
Konduksi
Konveksi
Radiasi
Konduksi
Panas
A
Dingin
T2
T1
l
Konduksi : Penghantaran panas melalui suatu benda dengan
cara partikel-partikel dalam benda tersebut menstransfer
energi melalui tumbukan.
Konduksi Panas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan
temperatur
Konduksi
Pertanyaan ?
Apakah kalor dapat mengalir secara spontan
Mungkin ngga ?
Apakah kalor membutuhkan waktu
Tergantung apa saja?
Laju transfer energi panas
Panas
A
Dingin
T2
T1
l
T1 − T2
ΔQ
=kA
Δt
l
k : konduktivitas termal material
Konduksi
Koefisien Konduktivitas Material
Proteksi Termal pada pesawat ruang angkasa
Proteksi termal pada di daerah subtropis
Konveksi
Konveksi : proses transfer panas dengan melibatkan
perpindahan massa molekul-molekul dari satu tempat ke
tempat lainnya.
Sirkulasi Udara
Sirkulasi udara di dalam rumah
Peristiwa konveksi di dalam matel bumi
Radiasi
Radiasi : proses perpindahan panas tanpa medium
penghantar
Laju radiasi panas yang dipancarkan obyek
ΔQ
= e σ AT
Δt
4
σ : kontanta Stefan-Boltzmann = 5,67 × 10-8 W/m2.K4
e : emisivitas (0 < e < 1) Æ karakteristik material
Penyerap panas yang baik = Peradiasi panas yang baik
Proses pengawetan makanan dengan metode
radiasi
Bagaimana transfer panas yang terjadi pada
lilin ?
Bagaimana transfer panas yang terjadi pada
lilin ?
Konveksi
Radiasi
Radiasi
Konduksi
Latihan – 1
Sumber utama yang menyebabkan ruangan ber-AC tetap
panas adalah karena adanya transfer kalor dari luar ruangan
melalui jendela. Hitunglah kecepatan aliran kalor yang
menembus jendela kaca dengan panjang 10 m, tinggi 60
cm dan ketebalan 5 mm, jika temperatur di dalam ruangan
20°C dan di luar 30°C.
Solution: Bila A = (10 m).(0,6 m) = 6 m2, l = 5 × 10-3 m,
maka
30 − 20
ΔQ
= 0,84. 6 .
= 10,08 kJ/s
−3
5 × 10
Δt
Latihan – 2
Sebuah poci keramik (e = 0,7) berbentuk kubus dengan sisi
10 cm berisikan 0,75 liter teh pada temperatur 95°C.
Misalkan hanya memperhatikan transfer kalor radiasi dan
temperatur di sekitar adalah 20°C.
Estimasikan kecepatan aliran energi yang hilang?
Estimasikan penurunan temperatur setelah 30 menit?
Solution: Ketika poci keramik berbentuk kubus, maka
terdapat 5 sisi yang “exposed”, maka A = 5 × 10-2 m2.
Maka aliran kalor yang hilang berkisar
(
)
ΔQ
= 0,7 × 5,67.10−8 × 5.10−2 3684 − 2934 = 20 W
Δt