Laporan Praktikum Konduktivitas Termal
www.hajarfisika.com
I. Latar Belakang
Setiap materi atau material mempunyai karakteristik dan sifat yang berbeda-beda. Karakteristik dan sifat-sifatnya tidak sanggup diamati secara langsung, sehingga perlu dilakukan percobaan untuk mengamati huruf dan sifatnya. Setiap materi pun juga mempunyai sifat penghantaran panas yang berbeda, ada yang bersifat konduksi, konveksi, dan radiasi(Donald,1997).
Untuk sanggup mengetahui seberapa cepat dan seberapa besar suhu yang sanggup berubah pada sebuah materi atau material, maka harus mengetahui konduktivitas termal dari materi tersebut. Oleh lantaran itu dilakukanlah percobaan konduktivitas termal untuk sanggup memahami lebih dalam mengenai konduktivitas termal dari suatu bahan.
II. Tujuan Percobaan
2.1 Menjelaskan konsep perpindahan panas
2.2 Menghitung konduktivitas termal dari suatu material
III. Dasar Teori
Suhu yaitu penunjuk derajat panas daru suatu benda. Semakin tinggi suhu suatu benda, maka semakin panas benda tersebut. Suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Pada dikala suatu material suhunya dinaikkan, maka molekul-molekul didalamnya akan mengalami pergerakan. Pergerakan molekul-molekul ini berbeda-beda, tergantung pada jenis material. Ketika suhu dinaikkan, molekul-molekul akan bergerak secara vibrasi, translasi, ataupun rotasi. Jika suhu terus dinaikkan maka akan terjadi perubahan wujud pada suatu material tersebut(Abbot,1979).
Panas berpindah dari kawasan yang bersuhu tinggi ketempat yang bersuhu rendah. Ada 3 cara dalam perpindahan panas, yaitu (Bradbury,1997) :
1. Konveksi, perpindahan panas secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Perpindahan panas secara konveksi ini terjadi lantaran adanya perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan panas yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi/aliran
2. Radiasi, perpindahan panas ini dilakukan melalui pancaran. Contoh ketika energi panas matahari sanggup hingga kebumi, pada dikala duduk api unggun ataupun pada dikala menjemur pakaian. Perpindahan ini dilakukan secara pancaran dan tidak melalui perantara
3. Konduksi, perpindahan panas ini dilakukan dengan memakai zat perantara. Contohnya pada dikala mengaduk kopi panas, maka lama-kelamaan tangan juga akan ikut mencicipi panas. Zat perantaranya tidak ikut berpindah.
Laju pedoman panas (H) yaitu panas atau kalor setiap satuan luas dan waktu yang menembus bidang. Dalam satuan MKS H mempunyai satu J/m2, sedangkan gradien temperaturnya kelvin/m. Hubungan antara perpindahan panas dengan konduksi suatu materi yaitu sebagai berikut :
Laju pedoman panas (H) yaitu panas atau kalor setiap satuan luas dan waktu yang menembus bidang. Dalam satuan MKS H mempunyai satu J/m2, sedangkan gradien temperaturnya kelvin/m. Hubungan antara perpindahan panas dengan konduksi suatu materi yaitu sebagai berikut :
dengan,
H = laju pedoman panas (W)
K = konduktivitas termal (W/mK)
A = luas penampang (m2)
ΔT = perubahan suhu (K)
Δx = panjang (m)
Perpindahan panas secara konduksi terjadi antara dua benda padat yang berbeda temperatur akan terjadi kontak secara langsung(Zemansky,1954).
IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan Bahan
a. Terhmocouple (1 buah), berfungsi untuk mengukur suhu
b. WaterBath (1 buah), berfungsi untuk memanaskan air
c. Sampel logam (tembaga (2 buah), kuningan (2 buah), aluminium (1 buah)), berfungsi sebagai materi uji
d. Jangka sorong (1 buah), berfungsi untuk mengukur diameter dan tinggi bahan
e. Tabung pendingin (1 buah), berfungsi untuk mendinginkan air
f. Selang (1 buah), berfungsi untuk mengalirkan air
g. Air (secukupnya), berfungsi sebagai materi yang dipakai untuk menghasilkan panas
4.2 Gambar Rangkaian Alat
4.3 Langkah Kerja
V. Data dan Analisa
5.2 Analisa Data
Prinsip pada percobaan ini yaitu dengan mengalirkan panas atau kalor dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kemudian setiap persambungan dari benda diukur suhunya, sehingga didapatkan konduktivitas thermal dari benda tersebut.
Pada percobaan ini memakai 3 jenis logam, yaitu logam aluminium, kuningan , dan tembaga. Reservoir panas berada diatas logam dan reservoir hambar berada dibawahnya, dipakai 2 reservoir ini supaya terjadi keseimbangan termal. Perpindahan antar molekul pada percobaan ini melalui medium zat padat atau sering disebut sebagai konduksi. Nilai kerapatan dari suatu zat juga besar lengan berkuasa pada besar konduktivitas thermalnya, semakin besar nilai kerapatan dari suatu zat maka semakin besar juga nilai konduktivitas thermalnya, hal ini terjadi lantaran antar molekul menjadi lebih akrab dalam proses tumbukan, sehingga energi yang tersalur menjadi lebih besar. Nilai konduktivitas termal dari suatu materi sanggup ditentukan dengan memakai suatu contoh zat yang mempunyai laju alir standar. Dalam hal ini H standar yang dipakai yaitu dari alumunium. Alumunium dipilih lantaran mempunyai struktur yang gampang menghantarkan panas. Alasan lain yaitu lantaran alumunium telah diketahui besar nilai K yang di sanggup dari contoh literatur yaitu sebesar 202 W/mk.
Tabel percobaan 1 yaitu hasil pengukuran tinggi dan diameter masing-masing logam. Logam kuningan mempunyai rata-rata diameter yang lebih besar daripada aluminium dan tembaga. Tinggi dari yang paling besar dimiliki oleh tembaga, aluminium, dan kuningan. Berdasarkan perhitungan tembaga mempunyai luas penampang (A) 1,86.10-5 m2, aluminium sebesar 2,01.10-5 m2, dan kuningan sebesar 2,03.10-5 m2. Pada tabel percobaan 2 didapatkan bahwa T1 > T2 > T3 > T4. Hal ini dikarenakan T1 yang paling akrab dengan reservoir panas, sehingga semakin ke atas pedoman panas yang didapatkan semakin kecil. Kemudian didapatkan nilai dari suhu aluminium (ΔTA) sebesar 2,84°C, suhu tembaga (ΔTT) sebesar 3,52°C, dan suhu kuningan (ΔTK) sebesar 8,12°C. Dari data ini sanggup dihitung nilai konduktivitas termal dengan memilih H standar aluminium terlebih dahulu melalui persamaan 3, dengan memasukkan nilai H yang di sanggup maka sanggup di cari nilai konduktivitas thermal (K) dari kuningan dan tembaga melalui persamaan 3. Berdasarkan perhitungan didapatkan nilai H sebesar 7,844 W, sehingga didapatkan nilai konduktivitas thermal dari kuningan sebesar 65,31 W/mK dan tembaga sebesar 194 W/mK.
Menurut literatur dari Dasar-Dasar Fisika Universitas karya Sears Zemansky, nilai konduktivitas thermal dari logam kuningan, aluminium, tembaga yaitu sebesar 109 W/mK, 202 W/mK, dan 385 W/mK. Hasil pada percobaan ini sedikit berbeda dengan nilai pada literatur. Perbedaan hasil ini disebabkan oleh beberapa hal antara lain ibarat umur logam yang sudah terlalu renta dan terlalu sering dipakai dalam percobaan sehingga struktur kerapatan logam agak sedikit berbeda yang berakibat menghipnotis pada hasil penghantaran panasnya (konduktivitas thermalnya), dampak suhu ruangan, suhu didalam bathwater yang tidak terisolasi, sulitnya mencapai kesetimbangan thermal antara reservoir panas dan reservoir dingin, skala termokopel digital yang terus berubah-ubah (karena suhu tidak terisolasi) sehingga nilai dari suhu antar sambungan logam sulit ditentukan, dan lain-lain.
VI. Kesimpulan
6.1 Perpindahan kalor pada percobaan ini melalui medium zat padat atau sering disebut sebagai konduksi. Panas atau kalor dari suatu benda berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Nilai kerapatan dari suatu zat besar lengan berkuasa pada daya perpindahan kalor, semakin besar nilai kerapatannya maka semakin besar juga daya perpindahan kalornya (konduktivitas termalnya), hal ini terjadi lantaran antar molekul menjadi lebih akrab dalam proses tumbukan sehingga energi yang tersalur menjadi lebih besar.
6.2 Nilai konduktivitas termal aluminium menjadi nilai contoh zat untuk memilih konduktivitas termal dari tembaga dan kuningan, yaitu sebesar KA = 202 W/mK. Aluminium menjadi nilai contoh standar lantaran mempunyai alju alir yang standar dan mempunyai struktur yang gampang menghantarkan panas. Berikut ini yaitu nilai konduktivitas termal dari logam kuningan (KK) dan tembaga (KT) :
Abbot, Michael.1979. Termodinamika Edisi 2. Jakarta : Erlangga.6.2 Nilai konduktivitas termal aluminium menjadi nilai contoh zat untuk memilih konduktivitas termal dari tembaga dan kuningan, yaitu sebesar KA = 202 W/mK. Aluminium menjadi nilai contoh standar lantaran mempunyai alju alir yang standar dan mempunyai struktur yang gampang menghantarkan panas. Berikut ini yaitu nilai konduktivitas termal dari logam kuningan (KK) dan tembaga (KT) :
KK = 65,31 W/mK
KT = 194 W/mK
Literatur :
KA = 202 W/mK
KK = 109 W/mK
KT = 385 W/mK
VII. Daftar Pustaka
Bradbury.1997. Dasar Metalurgi untuk Rekasawan. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
Donald, R.1997. Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga.
Zemansky, Sears.1954. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta : Bina Cipta.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
9.1 Word
9.2 Excel
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Konduktivitas Termal"
Posting Komentar