Contoh Soal Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Dua Logam

Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Dua Logam - Pada kesempatan kali ini saya akan membahas contoh soal tentang perpindahan kalor secara konduksi. Bagaimana cara menentukan suhu sambungan pada logam yang memiliki panjang yang sama dan berbeda. Baik Langsung saja kita mulai.

Sumber : www.sciencenewsforstudents.org

Konduksi panas atau konduksi termal adalah perpindahan energi berupa kalor pada suatu penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi dari penghantar tersebut.


Baca Juga : Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black Lengkap Dengan Konsep

Contohnya adalah ketika Anda mengaduk teh yang panas menggunakan sendok maka lama kelamaan Anda akan merasakan panas pada ujung pegangan sendok tersebut, Contoh lain adalah misalkan kita membakar besi di salah satu ujungnya maka lama kelamaan ujung yang satunya akan terasa panas pula. Peristiwa ini disebut dengan perpindahan panas secara konduksi.

Laju perpindahan kalor secara konduksi dapat dihitung menggunakan rumus berikut

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang memiliki suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada saat kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Keterangan:

H adalah Laju perpindahan kalor (J/s atau Watt)

Q adalah kalor (J atau Kal)

t adalah waktu (sekon)

k adalah konduktivitas termal (W/mK)

A adalah luas penampang (m^2)

∆T adalah perubahan suhu (°C atau K)

L adalah panjang logam penghantar (m)

Penting : ∆T adalah suhu tinggi - suhu rendah

#Menentukan Suhu Sambungan Dua Batang Yang Berbeda dan Ukurannya Sama

1. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Logam

Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas yang sama di disambungkan menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Diketahui koefisien termal batang penghantar kedua adalah 3 kali koefisien konduksi termal batang pertama.

Jika pada ujung batang pertama dipanaskan sehingga suhu pada batang pertama adalah 120 °C dan suhu pada batang kedua adalah 20 °C, maka tentukanlah suhu pada sambungan kedua batang penghantar?

Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada dua logam penghantar di atas

Penjelasan ∆T

• Karena suhu T1 > Ts artinya T1 suhunya lebih tinggi dari pada Ts; maka ∆T1 = T1 – Ts
• Suhu Ts > T2 artinya Ts suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T1 = Ts – T2

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:

L1 = L2 (Panjangnya sama)

A1 = A2 (Luasnya sama)

k2 = 3 k1

T1 = 120 °C

T2 = 20 °C

Ditanya : tentukanlah suhu pada sambungan kedua batang penghantar?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai

Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Karena perpindahan kalor melalui penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi, maka proses perpindahan kalor ini merupakan peristiwa konduksi. Besarnya laju perpindahan kalor dapat dihitung menggunakan rumus.

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang memiliki suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada saat kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Langkah terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui

A1 = A2 ; L1 = L2 dan K2 = 3 K1 maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar adalah 45 °C

Baca Juga : 5 Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Penjelasan Lengkap

2. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Logam

Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran yang sama disambungkan satu sama lain pada salah satu ujungnya seperti pada gambar di bawah ini. Jika suhu ujung bebas logam A adalah 210 °C dan pada ujung bebas logam B adalah 30 °C dan koefisien konduksi kalor logam A adalah dua kali koefisien konduksi logam B, maka tentukanlah suhu pada sambungan kedua logam tersebut?

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada dua logam penghantar di atas

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
La = La (Panjangnya sama)
Aa = Ab (Luasnya sama)
ka = 2 kb
Ta = 210 °C
Tb = 30 °C
Ditanya : tentukanlah suhu pada sambungan kedua batang penghantar?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Langkah terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui
Aa = Ab ; La = Lb dan Ka = 2 Kb maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar adalah 150 °C

#Menentukan Suhu Sambungan Dua Batang Yang Berbeda dan Ukurannya Berbeda

3. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Logam

Dua buah batang logam P dan Q dengan suhu ujung-ujung berbeda seperti pada gambar di bawah ini. Apabila koefisien konduktivitas logam P adalah ½ kali koefisien konduktivitas logam Q dan panjang batang logam Q adalah dua kali panjang logam P maka, tentukan suhu sambungan kedua logam?

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada dua logam penghantar di atas

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
Lq = 2 Lp (Panjangnya Berbeda)
Ap = Aq (Luasnya sama)
kp = ½ kq
maka kq = 2 kp
Tp = 110 °C
Tb = 40 °C
Ditanya : tentukan suhu sambungan kedua logam?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Langkah terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui
Ap = Aq ; Lq = 2 Lp dan kq = 2 kp maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar adalah 150 °C



Baca Juga : Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Perubahan Wujud Zat

4. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Logam

Dua batang penghantar mempunyai luas yang sama tetapi panjang batang pertama adalah 2/3 kali panjang batang kedua. Kemudian kedua batang penghantar tersebut di disambungkan menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Diketahui koefisien termal batang penghantar kedua adalah 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.

Jika pada ujung batang pertama dipanaskan sehingga suhu pada batang pertama adalah 200 °C dan suhu pada batang kedua adalah 300 °C, maka tentukanlah suhu pada sambungan kedua batang penghantar?

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada dua logam penghantar di atas

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
L1 = 2/3 L2 (Panjangnya Berbeda)
A1 = A2 (Luasnya sama)
k2 = 2 k1
T1 = 100 °C
T1 = 150 °C
Ditanya : tentukan suhu sambungan kedua logam?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Langkah terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui
A1 = A2 ; L1 = 2/3 L2 dan k2 = 2 k1 maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar adalah 128,57 °C

Baca Juga : Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black

Itulah artikel tentang Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Dua Logam. semoga artikel ini bisa bermanfaat untuk kita semua. terimakasih telah berkunjung, jika Anda suka dengan artikel ini silahkan klik like dan share artikel ini bila perlu. Jika Anda tidak ingin ketinggalan updatetan artikel terbaru silahkan Follow blog ini dan selamat belajar.

Advertisement