pengukuran konduktivitas termal

8/20/2019 PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL

http://slidepdf.com/reader/full/pengukuran-konduktivitas-termal 1/6

PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL

A. TUJUAN

1. Mengukur konduktivitas termal pada isolator plastisin

B. ALAT DAN BAHAN

Peralatan yang digunakan dalam kegiatan pengukuran dapat diperhatikan pada

gambar 1.

Gambar 1. Peralatan yang dibutuhkan pada percobaan

NO NAMA PERAA!AN "E!ERANGAN #$MA%

1 &tand 'ith insulating pad !empat material es 1

( Generator uap Penghasil uap 1) !abung 1 Mengumpulkan es yang melebur 1

* !abung ( Mengumpulkan uap yang

terkondensasi

1

+ Material berbeda Masonite,'ood,le-an,sheetrock 1 set

!ermometer Pengukuran suhu 1

/ #angka sorong Mengukur diameter es 1

0 &top'atch Pencatat 'aktu 1

C. TEORI DASAR

"onduksi termal adalah suatu enomena transport di mana perbedaan temperatur

menyebabkan transer energi termal dari satu daerah benda panas ke daerah yang lain dari

benda yang sama pada temperatur yang lebih rendah. Panas yang ditranser dari suatu titik

ke titik yang lain melalui salah satu dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

2ila panas yang di transer tidak diikuti dengan perpindahan massa dari benda disebut dengan

peristi'a konduksi.

Penyelidikan terhadap konduktivitas termal adalah untuk menyelidiki la3u dari konduksi

termal melalui beberapa material. #umlah panas yang dikonduksikan melalui material

persatuan 'aktu dilukiskan oleh persamaan4



Δ Q

Δ t 5 kA Δ T

Δ x

6alam kasus perubahan temperatur sebagai akibat perubahan posisi yang sangat kecil di

mana 7- 8, maka berlaku4

dT

dx 5(T 2−T 1)

x

2ila garis dari aliran panas adalah parallel , maka gradien temperatur pada setiap

penampang adalah sama. $ntuk kondisi ini 3umlah panas yang dikonduksikan persatuan

'aktu dapat dituliskan dalam bentuk 4

Δ Q

Δ t 5 kA

(T 2−T 1)

h

6alam penampang ∆ Q 5 energi panas total yang dikonduksikan , A5 luas dimana

konduksi mengambil tempat, ∆T 5 perbedaan temperatur dua sisi dari material, ∆t 5

'aktu selama konduksi ter3adi , h5 ketebalan dari material dan k5 konduktivitas termal dari

material.

"oeisien konduktivitas termal k dideinisikan sebagai la3u panas pada suatu benda

dengan suatu gradien temperatur . Nilai konduktivitas termal penting untuk menentukan

3enis dari penghantar yaitu konduksi panas yang baik 9good conductor: dan penghantar panas

yang tidak baik9good insulator:. "arena itu nilai dari konduktivitas termal men3adi penting

untuk dibahas. Nilai konduktivitas termal suatu material dapat ditentukan melalui pengukuran

tak langsung. 6engan melakukan pengukuran secara langsung terhadap beberapa besaran

lain, maka nilai konduktivitas termal secara umum dapat ditentukan melalui persamaan4

"5∆ Q h

A ∆ T ∆ t

6alam teknik pengukuran konduktivitas termal, suatu plat material yang akan diu3i di

3epitkan di antara satu ruang uap 9stem chamber: dengan mempertahankan temperatur

konstan sekitar 188 ℃ dan satu blok es yang di pertahankan pada temperatur



"onstan 8 ℃ . 2erarti perbedaan temperatur di antara dua permukaan dari material

adalah 188 ℃ . Panas yang di transer diukur dengan mengumpulkan air yang berasal

dari es yang melebur . Es melebur pada suatu la3u 1 gram per 08 kalori dari aliran panas9panas laten untuk peleburan es:. "arena itu konduktivitas termal dari suatu material dapat

ditentukan menggunakan persamaan4

"5

M es K 1 h

AΔT Δt

6alam system ;G& kalor lebur es adalah 08 kal<gram9!im eksperimen isika,(88=:.

Konduktivita t!"#a$

"onduktivitas termal adalah suatu enomena transport dimana perbedaan temperatur

menyebabkan transer energi termal dari suatu daerah benda panas ke daerah yang lain dari

benda yang sama pada temperatur rendah. Panas yang di transer dari satu titik ke titik lain

melalui salah satu dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

"onduksi4 atom>atom hanya bergetar acak di tempat , sambil saling bertumbukan .

"onveksi4 atom>atom pindah tempat sambil memba'a energy kinetic < energy getar acak. Radiasi4 atom>atom bergetar , menghasilkan gelombang elektromagnetik yang memba'a

energipotensial listrik magnet.

Konduki

?ang menun3ukan suatu batang logam yang pada keadaan kontak termal dengan

sebuah reservoir panas9tandon kalor: dan sebuah reservoir dingin, suhu reservoir panas

adalah !panas , sedangkan suhu reservoir dingin !dingin. 2atang logam dibalut dengan

bahan yang tidak bisa menghantarkan panas9isolator:.

Molekul>molekul pada reservoir panas memiliki energy yang lebih besar , yang

kemudian dipindahkan melalui tumbukan kepada atom>atom pada u3ung batang logam hingga

bersingungan Atom>atom pada batang logam kemudian mentranser energi kepada atom>

atom disebelahnya. Proses ini terus berlan3ut , hingga akhirnya energi kalor berpindah ke

reservoir dingin, dan baru berhenti setelah mencapai kesetimbangan termal Perpindahan kalor

dengan cara seperti ini disebut konduksi . #adi konduksi adalah perpindahan kalor melaluisesuatu benda akibat interaksi molekuler. "ela3uan kalor berpindah secara konduksi ternyata



sebanding dengan luas penampang batang atau medianya, selisih suhu antara kedua

benda9kedua reservoir misalnya:, dan berbanding terbalik dengan pan3ang bidang batang.

!erdapat konduktivitas termal menyatakan kemampuan bahan menghantarkan kalor.9%asra,

Amran4(880:

"onduktivitas termal berbagai bahan pada 8 ℃

2A%AN "onduktivitas termal9k:

@<M ℃

ogam

Perak9murni: *18

!embaga9murni: )0+

Alumunium 9murni: (8(

Nikel9murni: =)

2esi9murni: /)

2a3a karbon,1 ∁ *)

!imbal 9murni: )+

2a3a krom >

nikel910;r,0Ni:

1.)

2ukan logam

"uarsa9se3a3ar sumbu: *1.

Magnesit *.1+Marmar (.80>(.=*

2atu pasir 1.0)

"aca, 3endela 8./0

"ayu, maple atau ek 8.1/

&erbuk gerga3i 8.8+=

@ol kaca 8.8)0

Sumber 93.P. %olman,1==)4>18:

Energi termal dihantarkan dalam Bat padat menurut salah satu dari dua modus

berikut 4 melalui getaran kisi 9lattice vibration: atau dengan angkutan melalui elektron bebas.

6alam konduktor listrik yang baik, diman terdapat elektron bebas yang bergerak di dalam

stuktur kisi bahan Cbahan , maka elektron di samping dapat mengangkut muatan muatan

listrik, dapat pula memba'a energy termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu

rendah, sebagaimana halnya dalam gas. 2ahkan elektron ini sering di sebut gas elektron

9electron gas:. Energi dapat pula berpindah sebagai energi getaran dalam stuktur kisi bahan.

Namun , pada umumnya perpindahan energi melalui gataran ini tidaklah sebanyak dengan

cara angkutan elektron. "arena itu, penghantar listrik yang baik selalu merupakan penghantar



kalor yang baik pula, seperti halnay tembaga, alumunium dan perak. &ebaliknya isolator

listrik yang baik merupakan isolator kalor pula. "onduktivitas termal beberapa Bat padat

tertentu.

"onduktivitas termal berbagai bahan isolator 3uga diberikan dalam table.&ebagai

contoh, nilai untuk 'ol kaca9glass 'ol: ialah 8.8)0@<m ℃ dan untuk kaca 3endela 8./0

@<m ℃ . Pada suhu tinggi , perpindahan energy pada bahan isolator berlangsung dalam

beberapa cara4konduksi melalui bahan berongga atau padat, konduksi melalui udara yang

terkurung dalam rongga Crongga dan 3ika suhu cukup tinggi melalui radiasi.93.P.

%olman,1==)4>18:

D. PROSEDUR KERJA

1. Mengisi ben3ana es dengan air lalu bekukan dalam reeBer . Peker3aan ini dilakukan sebelum

pelaksanaan kegiatan pratikum.

(. Mengukur ketebalan dari setiap material sampel yang digunakan dalam pratikum9h:.

). Memasang material sampel pada tabung ruang uap seperti yang ditun3ukan pada gambar (

Gambar (. &usunan peralatan untuk konduktivitas termal

*. Mengukur diameter dari bloke s dan nilai ini dilambangkan dengan d1. !empatkan es tersebut

di atas sampel.

+. Membiarkan es berada di atas sampel selama beberapa menit sehingga es mulai melebur dan

ter3adi kontak penuh antara es dengan permukaan material sampel.

. Mentukan massa dari tabung kecil yang digunakan untuk menampung es yang melebur9Mt:./. Mengumpulkan es yang melebur dalam tabung untuk suatu 'aktu pengukuran ta



Misalnya sekitar ) menit, lakukan untuk ) kali pengukuran.

0. Menentukan massa dari tabung yang berisi es yang melebur tadi9Mta:

=. Menentukan massa es yang melebur 9Ma: dengan cara mengurangi Mta dengan Mt

18. Mengalirkan uap ke dalam ruang uap .biarkan uap mengalir untuk beberapa menit sampai

temperature mencapai stabil sehingga aliran panas dalam keadaan mantap 9steady:, artinya

temperature pada beberapa titik tidak berubah terhadap 'aktu.

11. Mengosongkan tabung yang digunakan untuk mengmpulkan es yang melebur. $langi

langkah sampai = tetapi pada 'aktu ini dengan uap dialirkan ke dalam ruang uap dalam

suatu 'aktu tertentu tau9missal sekitar ) menit:. $kurlah massa es yang melebur 9Mau:.

akukan lah untuk ) kali pengukuran.

1(. Melakukanlah pengukuran ulang diameter bloke s yang dinyatakan dengan d(.

1). Melakukanlah kegiatan yang sama untuk sampel material yang lainnya.

pengukuran konduktivitas termal

Documents