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 KalorKalori (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 cal1 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

A B

C

Heat TransferKalor dapat ditransfer dari satu tempat/benda ke tempat/benda yang lainnya dengan tiga cara :

KonduksiKonveksiRadiasi

Konduksi

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

Panas Dingin

T1 T2

A

l

Konduksi

Pertanyaan ?Apakah kalor dapat mengalir secara spontan

Mungkin ngga ?Apakah kalor membutuhkan waktu

Tergantung apa saja?

Laju transfer energi panas

k : konduktivitas termal material

l21 TT

AktQ −

=ΔΔ

Panas Dingin

T1 T2

A

l

Konduksi

Koefisien Konduktivitas Material

Proteksi Termal pada pesawat ruang angkasa

Proteksi termal pada di daerah subtropis

KonveksiKonveksi : 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

σ : kontanta Stefan-Boltzmann = 5,67 × 10-8 W/m2.K4

e : emisivitas (0 < e < 1) karakteristik material

4TAetQ σ=ΔΔ

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 ?

Konduksi

Konveksi

RadiasiRadiasi

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.

kJ/s10,08105

2030.60,84.

tQ

3 =×−

= −ΔΔ

Solution: Bila A = (10 m).(0,6 m) = 6 m2, l = 5 × 10-3 m, maka

Latihan – 2Sebuah 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

( ) W202933685.105,67.100,7tQ 4428 =−××= −−

ΔΔ