KONDUKSI
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat perantara, tanpa disertai perpindahan zat perantara tersebut (merambat)
Contoh:
- Tangan melepuh saat memegang panci yang panas
- Knalpot motor akan panas saat mesin motor dihidupkan
- Mentega akan meleleh saat dimasukkan ke dalam wajan yang dipanaskan
Rumus laju kalor secara konduksi:
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\dfrac{Q}{t} = \dfrac{k \cdot A \cdot \triangle T}{l}}$$
Keterangan:
\(\dfrac{Q}{t} = \text{ laju kalor (J/s)}\)
\(k = \text{ koefisien konduktivitas termal (W/m.K)}\)
\(A = \text{ luas penampang (m²)}\)
\(l = \text{ panjang batang penghantar (m)}\)
\(\triangle T = \text{ perubahan suhu}\)
KONVEKSI
Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat perantara, dengan disertai perpindahan zat perantara tersebut (mengalir)
Contoh:
- Pada saat mendidihkan air di panci. Air yang suhunya lebih tinggi di bagian dasar panci akan naik ke atas, sedangkan air yang suhunya lebih rendah akan turun ke bawah. Kejadian ini terjadi berulang-ulang.
- Proses terjadinya angin darat dan angin laut.
- Penggunaan AC untuk mendinginkan ruangan.
Rumus laju kalor secara konveksi:
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\dfrac{Q}{t} = h \cdot A \cdot \triangle T}$$
Keterangan:
\(\dfrac{Q}{t} = \text{ laju kalor (J/s)}\)
\(h = \text{ koefisien konveksi termal (W/m.K)}\)
\(A = \text{ luas penampang (m²)}\)
\(\triangle T = \text{ perubahan suhu}\)
RADIASI
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa disertai zat perantara (tidak membutuhkan medium)
Contoh:
- Pakaian basah akan kering saat dijemur di bawah terik matahari
- Tubuh terasa hangat saat berada di sekitar api unggun
- Memanaskan makanan dengan oven
Rumus laju kalor secara radiasi:
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\dfrac{Q}{t} = e \cdot \sigma \cdot A \cdot T^4}$$
Keterangan:
\(\dfrac{Q}{t} = \text{ laju kalor (J/s)}\)
\(e = \text{ koefisien emisivitas}\)
\(\sigma = \text{ tetapan Stefan-Boltzmann }\: 5,67 \times 10^{-8}\: \text{W}\cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{K}^{-4}\)
\(A = \text{ luas penampang (m²)}\)
\(T = \text{ suhu mutlak (K)}\)
LATIHAN SOAL
Soal 01
Batang baja dan kuningan luas penampang dan panjangnya sama, salah satu ujungnya dihubungkan. Suhu ujung baja yang bebas 250°C sedangkan suhu ujung batang kuningan yang bebas 100°C. Jika koefisien konduksi kalor baja dan kuningan masing-masing 0,12 dan 0,24 kal/s. cm. °C, maka suhu pada titik hubung kedua batang tersebut adalah…
(A) 225°C
(B) 200°C
(C) 175°C
(D) 150°C
(E) 125°C
Soal 02
Lempeng tembaga tebalnya 20 cm dan luas penampangnya 4 m². Permukaan yang satu memiliki suhu 273 K, sedangkan yang lain bersuhu 373 K. Jika konduktivitas termal tembaga = 390 J/m.s.K, besarnya kalor yang merambat tiap sekon adalah…
(A) \(7,8 \times 10^4 \text{ J}\)
(B) \(7,8 \times 10^5 \text{ J}\)
(C) \(3,9 \times 10^4 \text{ J}\)
(D) \(3,9 \times 10^5 \text{ J}\)
(E) \(1,36 \times 10^4 \text{ J}\)
Soal 03
Logam P, Q dan R berukuran sama. Konduktivitas logam P, Q dan R berturut-turut adalah 3k, 2k dan k. Ketiganya terhubung dengan suhu pada ujung-ujung terbuka seperti pada gambar berikut ini.
Suhu pada sambungan logam P dan Q \((T_x)\) sekitar…
(A) \(33,63^\circ C\)
(B) \(16,45^\circ C\)
(C) \(17,45^\circ C\)
(D) \(18^\circ C\)
(E) \(20^\circ C\)
Soal 04
Benda hitam memiliki konstanta emisi 1, luas permukaan 200 cm² dan suhunya 400 K. Jika konstanta radiasi \(5,67 \times 10^{-8} \text{ watt}\cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{K}^{-4}\), daya radiasi benda hitam adalah…
(A) 44,5050 watt
(B) 40,2309 watt
(C) 32,0405 watt
(D) 30,0204 watt
(E) 29,0304 watt
Soal 05
Pada suhu 2.000 K, sebuah benda memancarkan energi sebesar 480 J/s. Berapa energi yang dipancarkan benda tersebut pada suhu 3.000 K?
(A) 2.430 J/s
(B) 2.540 J/s
(C) 3.214 J/s
(D) 5.545 J/s
(E) 6.900 J/s