Download - Tugas Umum HC
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
1/16
TUGAS UMUM
Perpindahan panas adalah proses dimana energi (dalam bentuk panas)
dipertukarkan diantara benda-benda atau bagian dari benda yang sama karena adanya
perbedaan temperatur. Panas akan mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke
tempat yang suhunya lebih rendah. Berikut ini beberapa alat-alat di pabrik yang
menggunakan prinsip heat conduction ( HC).
1. BoilerBoiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai
terbentuk air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk
mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk
mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam ,
volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali menghasilkan tenaga yang menyerupai
bubuk mesiu yang mudah meledak sehingga boiler merupakan peralatan yang harus
dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan
bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengankebutuhan steam Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan.
Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam
dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem,
tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan
alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang di gunakan
untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan.
Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar
yang digunakan pada sistem. Air yang disuplai ke boiler untuk diubah menjadi steam
disebut air umpan.
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
2/16
2. ReboilerReboilers adalah penukar panas biasanya digunakan untuk menyediakan panas
ke bagian bawah kolom distilasi industri. Alat ini merebus cairan dari bagian bawah
kolom distilasi untuk menghasilkan uap yang kembali ke kolom untuk
mendorong pemisahan distilasi. Operasi reboiler yang tepat sangat penting untuk
distilasi efektif. Dalam sebuah kolom distilasi khas klasik, semua uap mengemudi
pemisahan berasal dari reboiler. Reboiler menerima aliran cairan dari bagian bawah
kolom dan mungkin sebagian atau seluruhnya menguap aliran itu. Uap biasanya
menyediakan panas yang dibutuhkan untuk penguapan tersebut.
Unsur yang paling penting dari desain reboiler adalah pemilihan jenis yang
tepat dari reboiler untuk pemakaian tertentu. Reboiler kebanyakan dari jenis penukar
panas shell and tube dan biasanyauap digunakan sebagai sumber panas dalam
reboilers tersebut. Namun, cairan panas transfer lain seperti minyak panas atau
DOWTHERM (TM) dapat digunakan. Bahan bakar berbahan bakar tungku juga dapat
digunakan sebagai reboiler dalam beberapa kasus.
3. KondensorKondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Secara umum, terdapat 2 jenis
kondensor yaitu :
a. Surface condenserPrinsip kerja surface condenser Steam masuk ke dalam shell kondensor melalui
steam inlet connection pada bagian atas kondensor. Steam kemudian bersinggungan
dengan tube kondensor yang bertemperatur rendah sehingga temperatur steam turun
dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul pada hotwell.Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air yang menyerap
kalor dari steam pada proses kondensasi. Kalor yang dimaksud disini disebut kalor
laten penguapan dan terkadang disebut juga kalor kondensasi (heat of condensation)
dalam lingkup bahasan kondensor. Kondensat yang terkumpul di hotwell kemudian
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
3/16
dipindahkan dari kondensor dengan menggunakan pompa kondensat ke exhaust
kondensat.
Ketika meninggalkan kondensor, hampir keseluruhan steam telah terkondensasi
kecuali bagian yang jenuh dari udara yang ada di dalam sistem. Udara yang ada di
dalam sistem secara umum timbul akibat adanya kebocoran pada perpipaan, shaft
seal, katup-katup, dan sebagainya. Udara ini masuk ke dalam kondensor bersama
dengan steam. Udara dijenuhkan oleh uap air, kemudian melewati air cooling section
dimana campuran antara uap dan udara didinginkan untuk selanjutnya dibuang dari
kondensor dengan menggunakan air ejectors yang berfungsi untuk mempertahankan
vacuum di kondensor. Untuk menghilangkan udara yang terlarut dalm kondensat
akibat adanya udara di kondensor, dilakukan de-aeration. De-aeration dilakukan di
kondensor dengan memanaskan kondensat dengan steam agar udara yang terlalut
pada kondensat akan menguap. Udara kemudian ditarik ke air cooling section dengan
memanfaatkan tekanan rendah yang terjadi pada air cooling section. Air ejector
kemudian akan memindahkan udara dari sistem.
b.
Direct Contact condenserDirect-contact condenser mengkondensasikan steam dengan mencampurnya
langsung dengan air pendingin. Direct-contact atau open condenser digunakan pada
beberapa kasus khusus, seperti :
1. Geothermal powerplant
2. Pada powerplant yang menggunakan perbedaan temperatur di air laut (OTEC)
Spray Condenser
Pada spray condenser, pencampuran steam dengan air pendingin dilakukan
dengan jalan menyemprotkan air ke steam. Sehingga steam yang keluar dari exhaust
turbin pada bagian bawah bercampur dengan air pendingin pada bagian tengah
menghasilkan kondensat yang mendekati fase saturated.Kemudian dipompakan
kembali ke cooling Tower . Sebagian dari kondensat dikembalikan ke boiler sebagai
feedwater. Sisanya didinginkan, biasanya didalam dry- (closed-) cooling tower . Air
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
4/16
yang didinginkan pada Cooling tower disemprotkan ke exhaust turbin dan proses
berulang.
Proses Perpindahan Panas Pada Dinding Rotary Kiln (Tanur Putar) Di
Pt.Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk
Proses pembakaran yang terjadi pada tanur kiln ini disebabkan karena adanya
perpaduan antara bahan bakar batubara dengan udara atau oksigen yang betekanan
tinggi dimana batubara yang digunakan adalah batubara yang telah dihaluskan hingga
berbentuk seperti tepung yang dapat menghasilkan semburan api hingga suhu
1500C.
Kiln memiliki dua lapisan yaitu lapisan luar dan lapisan dalam dimana pada
lapisan luar dilapisi dengan baja st 400 sedangkan pada lapisan dalam menggunakan
bata tahan api jenis CAST-15ES yang berfungsi sebagai isolasi untuk menahan panas
yang terjadi pada saat proses pembakaran terjadi untuk menahan panas hingga suhu
1500C dimana bata ini memiliki kemampuan tahan panas dan air yang baik. Dalam
proses pembakaran di kiln terjadilah proses perpindahan panas secara alamiah baik
secara konduksi, konveksi dan radiasi. Dalam perpindahan panas ini mambahas
perpindahan panas secara konduksi, dimana panas yang terjadi antara didalam dandiluar kiln itu berbeda. Dalam hal ini membahas perpindahan yang terjadi dari dalam
hingga ke luar kiln dengan suhu bagian dalam 1500C yang dalam prosesnya
melewati beberapa hambatan baik dari material yang di panaskan hingga dinding
isolasi bata tahan api dan baja st 400 kemudian barulah kita bisa mengetahui panas
akhir setelah melewati hambatan-hanbatan tadi menggunakan perhitungan
perpindahan panas secara konduksi.
Seiring dengan perkembangan teknologi, penanganan material (material
handling) di dunia industry menjadi bagian yang sangat penting didalam rangkaian
proses produksi. Tak terkecuali di industri semen PT. Indocement Tunggal Prakarsa,
Tbk. transportasi untuk bahan baku semen seperti batu kapur (limestone), tanah liat
(clay), pasir besi (laterite), pasir silica (silica sand) juga memanfaatkan teknologi
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
5/16
tersebut, seperti ban berjalan (belt conveyor) dan tidak menggunakan trasportasi darat
lagi seperti mobil truck yang dalam pengoprasiannya kurang efisien dan banyak
memakan biaya oprasional.
Dari semua system operasi di PT. Indocement Tunggal Pakarsa, Tbk
menggunakan sistem otomatisasi pada saat proses produksinya. Dari proses awal
penambangan hingga proses penggilingan akhirnya, semua itu diatur oleh satu pusat
control yang dinamakan Central Control Room (CCR). Di dalam CCR selama proses
produksi berlangsung semuanya dapat dipantau dari computer yang ada di CCR,
hingga api yang ada didalam tanur Kiln juga dapat dilihat dengan jelas menggunakan
kamera yang ditempel pada pintu masuk kiln. Pada proses pembakaran di tanur kiln
menggunakan bahan bakar batubara sebagai bahan bakar utamanya sedangkan bahan
bakar pemantik awal setelah shut down menggunkana bahan bakar Industri Diesel Oil
(IDO) karena memiliki nyala api yang tinggi dibandingkan dengan batu bara. Dalam
proses kerjanya, kiln melakukan pembakaran dengan proses pembakaran dalam.
Padasaat proses produksi berlangsung panas didalm kiln dapat mencapai 14000C
15000C .
Refraktori Bata Tahan Api Yang Digunakan Pada Dinding Kiln
Refraktori secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu bahan tahan
terhadap suhu tinggi yang berbentuk bata dan bubuk (powder), sedangkan refraktori
menurut ilmu material adalah bahan anorganik yang tidak meleleh atau melebur pada
suhu tinggi, sering juga disebut high temperature material. Dalam industri, refraktori
adalah sebagai bahan anorganik dalam konstruksi peralatan yang digunakan untuk
memanaskan, membakar, atau melebur bahan industri.
1) Kandungan Senyawa RefraktoriBahan-bahan yang terdapat dalam refraktori, biasanya merupakan senyawa
oksida logam yang memiliki daya tahan terhadap suhu tinggi. Berikut ini beberapa
senyawa oksida yang terdapa dalam refraktori:
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
6/16
2) Sifat-Sifat RefraktoriAksi kimia mugkin terjadi karena kontak dengan kerak, abu bahan bakar, gas
tanur, atau dengan produk-produk seperti kaca atau baja. Oleh karena itu, untuk
penggunaan refraktori perlu diperhatikan bahan baku yang digunakan, suhu
pengerjaan didalam tanur, dan beban yang diberikan pada waktu pemanasan, serta
reaksi kimia yang berlangsung.
a) Titik lebur.Kebanyakan refraktori komersial melunak secara berangsur dalam
jangkauan suhu yang cukup luas dan tidak mempunyai titik cair yang tajam,
karena biasanya terdiri dari berbagai mineral.
b) PorositasPorositas berkaitan langsung dengan berbagai sifat fisika bata lainnya,
termasuk ketahanan terhadap serangan kimia.
c) Ketahanan terhadap perubahan suhuBata yang mempunyai ekspansi termal paling rendah dan teksturnya
paling kasar, sangat tahan terhadap perubahan termal yang berlangsungmendadak dan juga paling sedikit mengalami regangan.
Radiasi atau Pancaran (R)
Radiasi adalah mekanisme kehilangan panas tubuh dalam bentuk gelombang
panas inframerah. Gelombang inframerah yang dipancarkan dari tubuh memiliki
panjang gelombang 5 20 mikrometer. Tubuh manusia memancarkan gelombang
panas ke segala penjuru tubuh. Radiasi merupakan mekanisme kehilangan panas
paling besar pada kulit (60%) atau 15% seluruh mekanisme kehilangan panas.
Panas adalah energi kinetic pada gerakan molekul. Sebagian besar energi pada
gerakan ini dapat di pindahkan ke udara bila suhu udara lebih dingin dari kulit. Sekali
suhu udara bersentuhan dengan kulit, suhu udara menjadi sama dan tidak terjadi lagi
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
7/16
pertukaran panas, yang terjadi hanya proses pergerakan udara sehingga udara baru
yang suhunya lebih dingin dari suhu tubuh.
Perpindahan kalor secara konduksidan konveksimemerlukan adanya materi
sebagai medium dimana pada konduksi medium perantara tidak ikut berpindah
sedangkan pada konveksi medium perantara ikut berpindah dalam membawa kalor
dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin. Akan tetapi, perpindahan
kalor secara radiasi (pancaran) terjadi tanpa medium apapun. Semua kehidupan di
dunia ini bergantung pada transfer energi dari Matahari, dan energi ini ditransfer ke
Bumi melalui ruang hampa (hampa udara). Bentuk transfer energi ini dalam bentuk
kalor yang dinamakan radiasi, karena suhu Matahari jauh lebih besar (6.000 K)
daripada suhu permukaan bumi.
Radiasi pada dasarnya terdiri dari gelombang elektromagnetik. Radiasi dari
Matahari terdiri dari cahaya tampak ditambah panjang gelombang lainnya yang tidak
bisa dilihat oleh mata, termasuk radiasi inframerah (IR) yang berperan dalam
menghangatkan Bumi. Kecepatan atau laju radiasi kalor dari sebuah benda sebanding
dengan pangkat empat suhu mutlak benda tersebut. Sebagai contoh, sebuah benda
pada suhu 2.000 K, jika dibandingkan dengan benda lain pada suhu 1.000 K, akanmeradiasikan kalor dengan kecepatan 16 (2 pangkat 4) kali lipat lebih besar.
Kecepatan radiasi juga sebanding dengan luasA dari benda yang memancarkan kalor.
Dengan demikian, kecepatan radiasi kalor meninggalkan sumber tiap selang waktu
tertentu (Q/t ) dirumuskan:
Persamaan di atas disebut persamaan Stefan-Boltzmann, dan adalah
konstanta universal yang disebut konstanta Stefan-Boltzmann. Faktor edisebut
emisivitas bahan, merupakan bilangan antara 0 sampai 1 yang bergantung pada
karakteristik materi. Permukaan yang sangat hitam, misalnya arang, mempunyai
emisivitas yang mendekati 1, sedangkan bahan yang permukaannya mengkilat
mempunyai e yang mendekati nol sehingga memancarkan radiasi yang lebih kecil.
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
8/16
Permukaan mengkilat tidak hanya memancarkan radiasi yang lebih kecil, tetapi bahan
tersebut juga hanya menyerap sedikit dari radiasi yang menimpanya (sebagian besar
dipantulkan). Benda hitam dan yang sangat gelap, menyerap kalor hampir seluruh
radiasi yang menimpanya. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa bahan
penyerap kalor yang baik juga merupakan pemancar kalor yang baik. Kecepatan total
pancaran kalor dari benda ke lingkungan.
Pada proses radiasi, energi termis diubah menjadi energi radiasi. Energi ini
termuat dalam gelombang elektromagnetik, khususnya daerah inframerah (700 nm
100 mm). Saat gelombang elektromagnetik tersebut berinteraksi dengan materi energi
radiasi berubah menjadi energi termal.
Untuk benda hitam, radiasi termal yang dipancarkan per satuan waktu per satuan luas
pada temperatur T kelvin adalah :
E = e..T4
dimana : konstanta Boltzmann : 5,67 x 10-8
W/ m2K
4.
e : emitansi (0 e 1)
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium/perantara.Sebagai contoh adalah apabila pada siang hari kita merasakan panasnya matahari.
Berarti kita merasakan panas yang di pancarkan matahari yang melaui hampa udara,
atau juga kita berada pada api unggun yang sedang menyala.
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
9/16
Telah kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang hampa
udara, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa melalui zat perantara.
Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium ini disebut
radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita
mengadakan kegiatan perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api
unggun.
Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya
perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi. Walaupun di sekitar
kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara
merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan
kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat
kita rasakan lagi. Hal ini berarti tidak ada kalor yang sampai ke tubuh kita, karena
terhalang oleh penyekat itu. Dari peristiwa api unggun dapat disimpulkan bahwa:
1) Dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya, karena cahayadapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam
ruang hampa;
2)
Radiasi kalor dapat dihalangi dengan cara memberikan tabir/penutup yang dapatmenghalangi cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya.
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium/perantara.
Sebagai contoh adalah apabila pada siang hari kita merasakan panasnya matahari.
Berarti kita merasakan panas yang di pancarkan matahari yang melaui hampa udara,
atau juga kita berada pada api unggun yang sedang menyala.
Radiasi termal dan pelindung radiasi
Radiasi termal terdiri dari seluruh jenispanjang gelombangcahaya, tetapi
sebgian besar energi yang diradiasikan padatemperatur ruanganberbentuk
gelombanginframerah.Radiasi tidak membutuhkan medium untuk mengalirkan kalor
karena panas diradiasikan dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Besarnya energi
yang diradiasikan berbanding lurus dengan luas permukaan danemisivitas. Setiap
http://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_termalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatur_ruangan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Inframerahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Emisivitashttp://id.wikipedia.org/wiki/Emisivitashttp://id.wikipedia.org/wiki/Inframerahhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatur_ruangan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_termal -
5/28/2018 Tugas Umum HC
10/16
objek bertemperatur di atasnol mutlakpasti meradiasikan energi.
Pelindung radiasi menunjuk pada sifatemisivitas danpenyerapan yang rendah,
danreflektivitas yang tinggi. Pada jenis benda tersebut, energi yang diserap jauh lebih
kecil dari pada energi yang dipantulkan. Logam yang disemir dengan sangat baik
memiliki sifat pelindung radiasi yang baik. Kebalikannya, benda gelap akan memiliki
emisivitas dan penyerapan yang tinggi, serta reflektivitas yang rendah. Pada material
jenis ini, energi yang diserap akan lebih tinggi dari pada yang dipantulkan
(lihatbenda hitam).
Pakaian dipergunakan untuk mempertahankan temperatur tubuh manusia.
Untuk memungkinkan dipergunakannya pakaian di lingkungan yang panas, bahan
pakaian harus memungkinkan bagi keringat untuk menguap. Antisipasi yang baik
ketika cuaca panas adalah dengan menyediakan aliran udara dalam pakaian sehingga
udara dapat masuk dan pendinginan oleh keringat dapat terjadi. Keringat menguap
karena menyerap panas tubuh, sehingga jika uap jenuh di dalam pakaian, tubuh akan
semakin panas. Untuk melawan dingin, mengaplikasikan beberapa lapis pakaian
mungkin berguna untuk mempertahankan panas tubuh. Dalam cuaca yang dingin,
panas tubuh dapat menghilang dari pakaian karena angin, perbedaan temperatur, danradiasi. Hal ini juga berlaku untuk aksesoris pakaian lainnya (sepatu, topi, dan
sebagainya).
Mempertahankan temperatur bangunan pada tingkat kenyamanan umumnya
menggunakan banyak energi karena konsumsienergi dipakai
untukpendinginan ataupemanasan ruangan. Ketika bangunan diinsulasi dengan baik,
manfaat yang dapat diambil diantaranya:
1) Lebih efisien dalam penggunaan energi.2) Menyediakan temperatur yang cenderung seragam di dalam ruang. Perbedaan
temperatur secara horisontal maupun vertikal sangat kecil , menciptakan
lingkungan yang nyaman untuk ditinggali meski temperatur udara di luar sedang
dalam keadaan panas ataupun dingin.
http://id.wikipedia.org/wiki/Nol_mutlakhttp://id.wikipedia.org/wiki/Emisivitashttp://id.wikipedia.org/wiki/Penyerapanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reflektivitas&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pendinginan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pemanasan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pemanasan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pendinginan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitamhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Reflektivitas&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Penyerapanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Emisivitashttp://id.wikipedia.org/wiki/Nol_mutlak -
5/28/2018 Tugas Umum HC
11/16
3) Tidak seperti alat pemanas atau pendingin, insulasi cenderung permanen danhampir tidak membutuhkan perawatan, penyimpanan ataupun pengaturan.
Beberapa jenis insulasi termal juga menyerapkebisingan dangetaran yang
datang dari dalam dan luar ruangan sehingga menciptakan kenyamanan dalam
bertempat tinggal. Insulasi pipa juga bermanfaat dalam bangunan untuk pipa yang
menyalurkanfluidapanas ataupun dingin.
Wahana antariksa memiliki banyak kebutuhan insulasi. Insulasi yang
dibutuhkan harus ringan, karena penambahan massa berarti penambahan biaya
peluncuran. Di luar angkasa tidak adaatmosferyang melindungi darisinar
matahari sehingga setiap objek akan dipanaskan oleh matahari dalam sekejap. Di luar
angkasa, panas tidak bisa dikonveksikan ataupun dikonduksikan ke objek
lain.Insulasi berlapis, lempenganemas, umumnya menutupi satelit dan kendaraan
luar angkasa, yang berguna untuk mengontrol radiasi termal. Peluncuran dan
kembalinya wahana antariksa ke bumi mengakibatkan tekanan pada wahana
antariksa, sehingga ketahanan insulator sangat dibutuhkan (lihatkasus Pesawat Ulang
Alik Columbia). Proses kembalinya wahana antariksa ke bumi menghasilkan panas
yang tinggi ketika menyentuh atmosfer sehingga membutuhkan insulator dengan sifattermal yang sangat baik, sepertikarbon komposit di bagian hidung dan
lapisansilikapada badanpesawat ulang alik.
Radiasiinframerah sering dihubungkan dengan panas, karena objek dalam
suhu ruangan atau di atasnya akanmemancarkan radiasi kebanyakan terkonstentrasi
dalam "band" inframerah-tengah.
Tiga macam radiasi ion yang dapat menembus benda-benda
padat:kertas,aluminium dantimbal
http://id.wikipedia.org/wiki/Suarahttp://id.wikipedia.org/wiki/Getaranhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fluidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Wahana_antariksahttp://id.wikipedia.org/wiki/Atmosferhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinar_mataharihttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinar_mataharihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Insulasi_berlapis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Emashttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kasus_Pesawat_Ulang_Alik_Columbia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kasus_Pesawat_Ulang_Alik_Columbia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Karbon_komposit&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Silika&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_ulang_alikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inframerahhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Emisi_spontan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kertashttp://id.wikipedia.org/wiki/Aluminiumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Timbalhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Berkas:Alfa_beta_gamma_radiation_penetration.svg&filetimestamp=20091227224900http://id.wikipedia.org/wiki/Timbalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Aluminiumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kertashttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Emisi_spontan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Inframerahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_ulang_alikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Silika&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Karbon_komposit&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kasus_Pesawat_Ulang_Alik_Columbia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kasus_Pesawat_Ulang_Alik_Columbia&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Emashttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Insulasi_berlapis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Sinar_mataharihttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinar_mataharihttp://id.wikipedia.org/wiki/Atmosferhttp://id.wikipedia.org/wiki/Wahana_antariksahttp://id.wikipedia.org/wiki/Fluidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Getaranhttp://id.wikipedia.org/wiki/Suara -
5/28/2018 Tugas Umum HC
12/16
Dalamfisika,radiasimendeskripsikan setiap proses di manaenergibergerak
melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam
sering menghubungkan kata radiasiionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada
senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zatradioaktif), tetapi juga dapat merujuk
kepadaradiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahayainframerah, cahaya
tampak, sinarultra violet, danX-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang
lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu,
bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini
secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku
untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.
Radiasi termal adalah proses dimana permukaan benda memancarkan energi
panas dalam bentukgelombang elektromagnetik. radiasiinfra merah dari radiator
rumah tangga biasa atau pemanas listrik adalah contoh radiasi termal,
sepertipanas dancahaya yang dikeluarkan oleh sebuah bola lampu pijar bercahaya.
Radiasi termal dihasilkan ketikapanas dari pergerakanpartikelbermuatan
dalamatom diubah menjadiradiasi elektromagnetik. Gelombang frekuensi yang
dipancarkan dariradiasi termal adalah distribusi probabilitas tergantung hanya padasuhu, dan untuk benda hitam asli yang diberikan olehhukum radiasi Planck.hukum
Wien memberikanfrekuensipaling mungkin dari radiasi yang dipancarkan,
danhukum Stefan-Boltzmann memberikan intensitaspanas.
Secara umum,radiasi adalah proses di mana panas mengalir dari benda yang
bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di dalam
ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut. Istilah
radiasi pada umumnya dipergunakan untuk segala jenis hal ikhwal gelombang
elektromagnetik. Tetapi dalam ilmu perpindahan panas kita hanya perlu
memperhatikan hal ikhwal yang diakibatkan oleh suhu dan yang dapat mengangkut
energi melalui medium yang tembus cahaya atau melalui ruang. Energi yang
berpindah dengan cara ini diistilahkan panas radiasi.
http://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radioaktifhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inframerahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ultra_violethttp://id.wikipedia.org/wiki/X-rayhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Infra_merahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Panashttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Panashttp://id.wikipedia.org/wiki/Partikelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Atomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_termalhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_radiasi_Planck&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Wienhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Wienhttp://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_Stefan-Boltzmann&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Panashttp://id.wikipedia.org/wiki/Panashttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_Stefan-Boltzmann&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensihttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Wienhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Wienhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_radiasi_Planck&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_termalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Atomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Partikelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Panashttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Panashttp://id.wikipedia.org/wiki/Infra_merahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/X-rayhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ultra_violethttp://id.wikipedia.org/wiki/Inframerahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radiasi_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Radioaktifhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisika -
5/28/2018 Tugas Umum HC
13/16
Dilihat dari suhu daun, radiasi netolah yang penting. Radiasi neto adalah
perbedaan antara radiasi yang diserap oleh suatu benda dan yang dipancarkannya.
Persamaan neraca panas (kalor) untuk permukaan daun (semua nilai dapat dinyatakan
dalam watt per meter persegi:W m-2
):
Q + H + V + B + M = 0
Keterangan:
Q = radiasi neto ( positif bila daun melepaskan energi kurang dari radiasi yang
diserap dari sekitarnya).
H = perpindahan energi panas (kalor) yang peka (termasuk rambatan dan
konveksi; positif biola daun memperoleh energi panas (kalor) lebih besar
daripada yang hilang).
V = fluks energi panas (kalor) laten; istilah dalam transpirasi (negatif saat air
menguap;positif saat mengembun atau membeku).
B = penyimpanan energi panas (kalor) (positif saat suhu daun naik).
M = metabolisme dan faktor lainnya (positif saat panas (kalor) dihasilkan).
Pada suhu daun yang tetap dan metabolisme diabaikan:
Q + H + V = 0
Fluks energi radiasi yang diserap permukaan daun (Qabs, W m-2
)
Qabs=eQv+ eQth
Dengan:
eQv = jumlah radiasi yang diserap di bagian yang berfotosintesis secara aktif (W
m-2
)
eQth= jumlah radiasi (panas) yang diserap di luar bagian yang berfotosintesis
secara aktif (W m-2
)
edan e= daya pancar (daya serap) daun dalam kedua daerah spektrum (tanpa
satuan)
Energi yang dipancarkan oleh daun dikurangkan dari energi radiasi yang diserap
(Qabs):
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
14/16
Q = Qabs +eT
4
Dengan :
e= daya pancar atau daya serap daun untuk radiasi gelombang panjang
(termal); lazimnya kira-kira 0,95 untuk daun hidup, pada suhu normal.
= konstatnta Stefan-Boltzman (5,670 x 10-8
W.m-2
K-4
)
T = suhu mutlak
Sering persamaan di atas dituliskan sebagai berikut
Q = IsrIs+ Lenv- eT
4
Dengan :
Is = radiasi matahari yang diterima di permukaan daun (W.m-2)
r = koefisien pemantulan oleh permukaan daun (dalam pecahan desimal)
Lenv= radiasi gelombang panjang dari lingkungan di permukaan (W.m-2
)
Daun menyerap radiasi tampak (cahaya) dan radiasi tak tampak (infra- merah)
dari lingkungan sekitar dan memancarkan energi infra- merah. Jika daun menyerap
energi radiasi lebih banyak daripada yang dipancarkannya, maka kelebihannya harus
dibuang dengan cara konveksi atau melalui transpirasi, atau melalui kedua cara
tersebut (bila tidak, suhu akan naik). Pada malam hari, daun sering memancarkan
energi lebih banyak daripada yang diserapnya. Apabila suhu daun di bawah suhu
udara, daun akan menyerap panas (kalor) dari udara dan mungkin dari air embun atau
titik es di permukaannya. Ada tiga hal penting yang perlu diingat saat membahas
radiasi neto dari sehelai daun:panjang gelombang yang diserap, seluruh spektrum
radiasi yang dating, dan jumlah energi yang dipancarkan oleh daun.
Pertama adalah spektrum penyerapan oleh daun. Dari energi yang datang ke
daun, sebagaian akan diteruskan, sebagaian dipantulkan, dan sebagian lagi diserap.
Energi yang diserap bergantung pada spektrumnya. Daun yang disinari cahaya putih
akan menyerap sebagian besar panjang gelombang biru dan merah, serta hijau.
Tetapi, sinar hijau lebih banyak dipantulkan dan diteruskan, sehingga daun tampak
berwarna hijau. Daun menyerap sedikit sekali bagian spektrum infra- merah dekat;
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
15/16
spektrum itu lebih banyak diteruskan atau dipantulkan. Gambar 4.14 pada halaman 9
memperlihatkan spektrum penyerapan daun secara kuantitatif.
Kedua, sumber radiasi sangat beragam. Matahari dan filament lampu pijar
memancarkan cahaya (bagian tampak dari spektrum elektromagnetik), karena suhu
tinggi yang dipunyainya. Semakin tinggi suhu; puncak spektrum pancaran semakin
bergeser ke arah biru, ini sesui dengn konsep Hukum Wien; persamaan yang
menghubungkan keluaranspektrum (mutu spektrum) dengan suhu benda yangt
disinari. Puncak energi cahaya yang dipancarkan (maks) bergeser menuju panjang
gelombang lebih pendek bila suhu meningkat. Puncak ini dikalikan dengan suhu
mutlak (T) sumber cahaya sama dengan suatu konstanta. Konstanta pergeseran Wien
(w= 2897 m.K) : maks T =w.Hukum Wien diterapkan pada rentang suhu yang
lebar.
Suhu permukaan matahari jauh lebih tinggi daripada suhu filament pijar pada
bola lampu, dan karena itu sinar matahari lebih kaya akan panjang gelombang biru
dan hijau daripada sinar lampu pijar. Radiasi matahari berubah lebih lanjut ketika
melewati atmosfer. Sinar ultra- ungu banyak yang hilang, dan energi radiasi beberapa
panjang gelombang dalam bagian merah jauh(lebih panjang dari 700nm, namuntampak) dan infra- merah diserap oleh atmosfer. Sebagian besar sinar ultra- ungu itu
diserap oleh ozon di atmosfer bagian atas, dan pita infra- merah diserap terutama oleh
air dan karbondioksida.
Semua benda pada suhu di atas nol mutlak memancarkan radiasi karena benda
pada suhu biasa memancarkan sebagian besar infra- merah jauh, maka tumbuhan
menerima radiasi ini dari seluruh lingkungannya, termasuk dari molekul udara.
Jumlahnya dapat diukur (misalnya, 50%) dari radiasi total lingkungan. Radiasi yang
diserap tumbuhan ditentukan oleh spektrum serapan daun dan spektrum radiasi yang
menyinari tumbuhan tersebut. Jadi. Persentase actual radiasi yang diserap amat
beragam (karena spektrum pancaran dan spektrum serapan juga beragam), tetapi kira-
kira sebesar 44 sampai 88% diserap pada keadaan biasa. Penyerapan itu besar bila
tumbuhan disinari cahaya neon, karena daun menyerap dengan kuat sebagian besar
-
5/28/2018 Tugas Umum HC
16/16
panjang gelombang yang dipancarkan oleh tabung neon (cahaya tampak). Penyerapan
banyak berkurang bila tumbuhan disinari lampu pijar dengan total energi setara,
karena cahayanya kaya akan bagian spektrum infra- merah dekat yang memang
diserap paling sedikit oleh tumbuhan.
Ketiga, tumbuhan dan semua benda lain memancarkan energi radiasi pada
bagian spektrum infra merah jauh. Jumlah energi yang dipancarkan dapat dihitung
dengan menggunakan Hukum Stefan- Boltzmann. Hukun ini menyatakan bahwa
semua benda dengan suhu di atas nol mutlak memancarkan energi cahaya (radiasi
panas),jumlah energi (Q) yang dipancarkan merupakan fungsi dari daya keempat dari
suhu Kelvin (mutlak) dari permukaan pemancar, menurut Hukum Stefan Boltzmann:
Q = eT4
dengan: Q = jumlah energi yang dipancarkan
e= daya pancar (sekitar 0,98 untuk daun pada suhu pertumbuhan)
= konstatnta Stefan-Boltzman (5,670x10-8
W.m-2
K-4
, atau
8,132x10-11
cal.cm-2
min-1
K-4
)
T = suhu mutlak dalam K (oC +273)
Jadi, karena suhu daun naik jika terkena cahaya matahari, energi radiasi yangdipancarkannya meningkat pula. Walaupun pada skala suhu Kelvin rentang suhu
normal bagi tumbuhan (dari sekitar 173 K sampai 310 K) tidak terlalu besar, energi
yang dipancarkan pada rentang ini beragam sekitar 50%, yang bias sangat
berpengaruh. Bahkan bila tumbuhan disinari matahari dan mendapatkan pula radiasi
infra- merah jauh dari lingkungannya (misalnya, dari atmosfer, awan pepohonan, batu
karang, atau tanah), energi radiasi yang dipancarkan daunnya biasanya lebih dari 50%
bagian yang diserap, dan dapat mencapai 80% atau lebih.