YunardiPERPINDAHAN PANAS

Materi Kuliah ini: PendahuluanKesetimbangan ThermalPanas KonduksiKonverksiRadiasiPeralatan Penukar Panas

PERPINDAHAN PANASIlmu yang mempelajarai mengenai bagaimana panas mengalir/berpindah disebut dengan Perpindahan PanasAda tiga cara panas mengalir/berpindah: Konduksi, Konveksi, dan Radiasi.Panas berpindah tergantung pada Perbedaan Temperatur

Kesetimbangan ThermalDua benda dikatakan berada dalam keadaan kesetimbangan thermal terhadap satu sama lain jika keduanya mempunyai temperatur yang samaDi alam, panas selalu berpndah dari benda yang panas ke benda yang dingin

Panas KonduksiKonduksi merupakan perpindahan panas melalui suatu benda secara kontak langsung. Benda padat seperti tembaga dan aluminium merupakan konduktor yang sangat baik, benda yang cukup baik memindahkan panas secara konduksi.

Isolator Panas merupakan material yang tidak baik untuk memindahankan panas.Panas berpindah sangat lambat melalui plastik sehingga temperatur tangan saudara tidak meningkat secara signifikan.

Mangkuk styrofoam memiliki kemampuan isolasi dengan memperangkap udara di dalam busa.Padatan biasanya merupakan konduktor yang lebih baik daripada cairan. Cairan biasanya merupakan konduktor yang lebih baik daripada gas.

Kemampuan memindahkan panas secara konduksi sering sekali tergantung kepada struktur material daripada material itu sendiri. Kaca padat merupakan koduktor panas ketika dibuat sebagai gelas minum atau mangkuk. Tetapi ketika kaca tadi dibuat menjadi serat, udara yang terperangkap pada antar serat menjadikannya sebagai isolator panas.

Konduksi merupakan perpindahan panas secara kontak langsung partikel-partikel (molekul) di dalam benda. Molekul-molekul di dalam cairan panas yang ada di dalam wadah minuman memindahkan energi panasnya ke molekul-melekul sendok yang temperaturnya lebih rendah.

Konduktifitas Panas Konduktifitas Panas suatu material menunjukkan seberapa baik meterial tersebut memindahkan panas secara konduksi.

Konduksi panas di dalam padatan dan cairan bekerja dengan meindahkan energi melalui ikatan antar atom atau molekul

Persamaan Konduksi PanasQH = k A (T2 -T1) LLuas Penampang (m2)Panjang (m)Konduktifitas Panas(watts/moC)Aliran Panas (watts)Perbedaan Temperatur (oC)

Variabel pada pers konduksi

Perhitungan Perpindahan PanasSebuah batang logam menghubungkan dua gelas beaker berisi air dengan temperatur berbeda. Gelas beaker yang satu mempunyai temperatur 100C dan yang satu lagi memiliki temperatur 0C. Batang logam memiliki luas penampang 0.0004 m2 dan panjangnya 0.5 m.Berapa watt panas yang dipindahkan secara konduksi melalui batang logam dari gelas beaker panas ke gelas beaker dinginKonduktifitas thermal tembaga 401 W/mC.

KonveksiPertanyaan Kunci:Dapatkah benda bergerak membawa energi panas?

Konveksi merupakan perpindahan panas akibat gerakan cairan dan gas. Konveksi pada gas terjadi karena gas mengembang ketika dipanaskan. Konveksi terjadi karena aliran gas panas naik dan gas dingin turun. Konveksi pada cairan terjadi karena perbedaan densitas.

Konveksi merupakan perpindahan panas dikarenakan gerakan aktual fluida (cair atau gas) dalam bentuk arus/aliran

Ketika aliran gas atau cairan terjadi akibat perbedaan densitas dan temperatur, ini disebut sebagai konveksi alamiah/bebas.Ketika aliran gas atau cairan mengalir karena disirkulasi menggunakan pompa atau kipas, perpindahan panasnya disebut konveksi paksa.

Konveksi sangat tergantung kepada kecepatan.Gerakan meningkatkan perpindahan panas secara konveksi di seluruh fluida.

Baik Konveksi bebas dan konveksi paksa membantu memanaskan/mendinginkan rumah dan mendinginkan mesin mobil

Konveksi darat-lautPada skala kecil dekat pantai, konveksi bertanggungjawab terhadap pendinginan lautanPada siang hari, daratan lebih panas dari lautan. Pendinginan lautan ketika udara panas pada permukaan daratan meningkat akibat konveksi dan digantikan oleh udara yang lebih dingin dari lautan. Pada malam hari, kebalikannya terjadi sehingga berlangsung pendinginan daratan

Sebagian besar cuaca di bumi dipengaruhi oleh konveksi yang sangat besar yang terjadi akibat arus air laut.

Persamaan Konveksi PanasQH = h A (T2 -T1)Luas kontak fluida(m2)Koefisien pindah panas(watts/m2oC)Aliran Panas(watts)Perbedaan Temperatur (oC)

Perhitungan KonveksiPermukaan jendela memiliki temperatur 18C (64oF). Angin dengan temperatur 5C (41oF) berhembus melalui jendela cukup cepat sehingga mampu menghasilkan koefisien pindah panas 100 W/m2C. Berapa banyak panas yang dipindahkan antara jendal dan udara jika luas permukaan jendela 0.5 m2

RadiasiPertanyaan Kunci:Bagaimana panas dari matahari bisa sampai ke bumi.

Radiasi merupakan perpindahan panas akibat gelombang elektromagnetikRadiasi Thermal adalah gelombang elektromagnetik (termasuk cahaya) yang dihasilkan oleh suatu benda karena temperaturSemakin tinggi temperatur suatu benda, semakin tinggi radiasi thermal yang dikeluarkan

Radiasi : perpindahan panas akibat gelommbang elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik dari matahari memanaskan bumi

Panas RadiasiKita tidak melihat radiasi panas karena terjadi pada panjang gelombang inframerah, yang tak terlihat oleh mata manusiaBenda mengeluarkan cahaya yang berbeda-beda berbagai temperatur

Dengan meningkatnya temperatur, radiasi thermal menghasilkan panjang gelombang yang lebih pendek, energi cahaya yang tinggi. Pada 1,000C warna yang dihasilkan kuning, berubah menjadi putih pada 1,500C. Jika anda perhatingkan bola lampu bening, anda akan melihat perubahan warna dengan semakin panasnya filamen. Cahaya putih tajam dari bola lampu merupakan radiasi filamen yang sangat manas, mendekati 2,600C.

*1) You are asked for the power transferred as heat.2) You are given the area, length, temperature difference, and thermal conductivity.3) The heat conduction equation is PH = kA(T2-T1)/L.4) Solve the problem:PH = (401 W/mOC)(0.0004 m2)(100 OC)/(.5 m) = 32 watts

****1) You are asked for the rate of heat transfer.2) You are given the temperature difference, area, and heat transfer coefficient.3) Use the convection equation PH = hA(T2-T1).4) Solve: PH = (100)(0.5)(13) = 650 watts.This is a lot of heat to lose out your window! Storm windows and double-paneglass help reduce convection by preventing the outside air from contactingthe inner window.

*