Pengertian, Contoh Perpindahan Panas Secara Konduksi, dan Rumusnya

Pengertian Perpindahan Panas, Rumus, dan Contohnya

 

Layarpustaka.com-Perpindahan kalor dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalam industri proses. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Kondisi pertama yaitu mencapai keadaan yang dibutuhkan untuk pengerjaan, terjadi umpamanya bila pengerjaan harus berlangsung pada suhu tertentu dan suhu ini harus dicapai dengan jalan pemasukan atau pengeluaran kalor. Kondisi kedua yaitu mempertahankan keadaan yang dibutuhkan untuk operasi proses, terdapat pada pengerjaan eksoterm dan endoterm. Disamping perubahan secara kimia, keadaan ini dapat juga merupakan pengerjaan secara alami. Dengan demikian, Pada pengembunan dan penghabluran (kristalisasi) kalor harus dikeluarkan. Pada penguapan dan pada umumnya juga pada pelarutan, kalor harus dimasukkan. Hukum alam menyatakan bahwa kalor adalah suatu bentuk energi.
Bila dalam suatu sistem terdapat gradien suhu, atau bila dua sistem yang suhunya berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan energi. Proses ini disebut sebagai perpindahan panas (Heat Transfer). Dalam perpindahan panas ada tiga jenis perpindahan panas yaitu perpindahan panas dengan cara konduksi, konveksi, dan radiasi. Pada makalah ini akan dibahas tentang perpindahan panas secara konduksi.


Adapun rumusan masalah dari makalah ini yaitu :

Bagaimana proses perpindahan panas secara konduksi ?
Faktor-faktor apasaja yang mempengaruhi laju perpindahan panas secara konduksi ?

Adapun tujuan dari makalah ini yaitu :

 
Untuk mengetahui proses perpindahan panas secara konduksi
Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi laju perindahan kalor secara konduksi
 

Manfaat
Adapun manfaat dari makalah ini yaitu :
Dapat mengetahui proses perpindahan panas secara konduksi
Dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor

Pengertian Perpindahan Panas

Panas atau kalor adalah salah satu bentuk energi, yaitu energi panas. Jika suatu benda melepaskan kalor pada benda lain maka kalor yang diterima benda lain sama dengan kalor yang dilepas benda itu. Pernyataan ini disebut juga sebagai Asas Black, yaitu jumlah kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima.
Panas telah diketahui dapat berpindah dari tempat dengan temperatur lebih tinggi ke tempat dengan tempeatur lebih rendah. Hukum percampuran panas juga terjadi karena panas itu berpindah, sedangkan pada kalorimeter, perindahan panas dapat terjadi dalam bentuk pertukaran panas dengan luar sistem.
Jadi pemberian atau pengurangan panas tidak saja mengubah temperatur atau fasa zat suatu benda secara lokal, melainkan panas itu merambat ke atau dari bagian lain benda atau tempat lain. Peristiwa ini disebut perindahan panas (Masyithah, 2006). Baca Juga  Makalah Fisika Bumi dan Antariksa

Perpindahan Panas Konduksi

 
Tenaga panas dari suatu bagian benda bertemperatur lebih tinggi akan mengalir melalui zat benda itu ke bagian lainnya yang bertemperatur lebih rendah. Zat atau partikel zat dari benda yang dilalui panas ini sendiri tidak mengalir sehingga tenaga panas berpindah dari satu partikel ke lain partikel dan mencapai bagian yang dituju. Perpindahan panas secara ini disebut konduksi panas; arus panasnya adalah arus panas konduksi dan zatnya itu mempunyai sifat konduksi panas. Konduksi panas ini bergantung kepada zat yang dilaluinya dan juga kepada distribusi temperatur dari bagian benda sedangkan menurut penyelidikan, selanjutnya juga bergantung sedikit banyak kepada temperatur itu sendiri. Berlangsungnya konduksi panas melalui zat dapat diketahui oleh perubahan temperatur yang terjadi. 

Ditinjau dari sudut teori molukuler, yakni benda atau zat terdiri dari molekul, pemberian panas pada zat menyebabkan molekul itu bergetar. Getaran ini makin bertambah jika panas ditambah, sehingga tenaga panas berubah menjadi tenaga getaran. Molekul yang bergetar ini tetap pada tempatnya tetapi getaran yang lebih hebat ini akan menyebabkan getaran yang lebih kecil dari molekul di sampingnya, bertambah getarannya, dan demikian seterusnya sehingga akhirnya getaran molekul pada bagian lain benda akan lebih hebat. Sebagai akibatnya, temperatur pada bagian lain benda itu akan naik dan kita lihat bahwa panas berpindah ke tempat lain. Jadi pada konduksi panas, tenaga panas dipindahkan dari satu partikel zat ke partikel di sampingnya, berturut-turut sampai mencapai bagian lain zat yang bertemperatur lebih rendah.
Persamaan umum laju perpindahan panas konduksi dikenal dengan hukum Fourier (Fourier’s law) seperti dibawah ini:
 

q=-kA dT/dx (2.1)

Keterangan :
q = Laju Perpindahan Panas (kj / det,W)
k = Konduktifitas Termal (W/m.°C)
A = Luas Penampang (m²)
dT = Perbedaan Temperatur ( °C, °F )
dx = Perbedaan Jarak (m / det)
ΔT = Perubahan Suhu ( °C, °F ) 

dT/dx = gradient temperatur kearah perpindahan kalor (K/m)

Konstanta positif ”k” disebut konduktifitas atau kehantaran termal benda itu, sedangkan tanda negatif (-) disisipkan agar memenuhi hukum kedua termodinamika, yaitu bahwa kalor mengalir dari media bertemperatur tinggi ke media yang bertemperatur rendah dan laju perpindahan panas konduksi pada suatu plat juga sebanding dengan beda temperatur diantara dua sisi plat dan luas perpindahan panas, tetapi berbanding terbalik dengan tebal plat (Frank, 1996).

Gambar 1. Perpindahan Panas

Hubungan dasar aliran panas melalui konduksi adalah perbandingan antara laju aliran panas yang melintas permukaan isothermal dan gradient yang terdapat pada permukaan tersebut berlaku pada setiap titik dalam suatu benda pada setiap titik dalam suatu benda pada setiap waktu yang dikenal dengan Hukum Fourier.
Dalam penerapan Hukum Fourier (persamaan 2.1) pada suatu dinding datar, jika persamaan tersebut diintegrasikan maka akan didapatkan :

Bilamana konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap. Tebal dinding adalah Δx, sedangkan T1 dan T2 adalah temperatur muka dinding. Jika konduktivitas berubah menurut hubungan linear dengan temperatur, seperti k=k_0 (1+βT), maka persamaan aliran kalor menjadi :

C.    Konduktivitas Termal
 
Tetapan kesebandingan (k) adalah sifat fisik bahan atau material yang disebut konduktivitas termal. Persamaan (2.1) merupakan persamaan dasar tentang konduktivitas termal. Berdasarkan rumusan itu maka dapatlah dilaksanakan pengukuran dalam percobaan untuk menentukan konduktifitas termal berbagai bahan. Pada umumnya konduktivitas termal itu sangat tergantung pada suhu.

A.    Kesimpulan

1.    Perpindahan panas  konduktivitas Adalah proses perpindahan panas dari suhu tinggi ke suhu yang lebih rendah, dengan media penghantar panas tetap.
2.    Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor secara konduksi yaitu beda suhu diantara kedua permukaan ∆T, ketebalan dinding, luas permukaan A, konduktivitas termal zat k.

Baca Juga Pengertian, Sejarah dan Bagian Bagian Mikroskop

Pengertian Perpindahan Panas, Rumus, dan Contohnya.

Referensi / Daftar Pustaka

Buchori, Lukman. 2011. Perpindahan Panas (Heat Transfer). Semarang : Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik UNDIP Semarang.

Frank.P  Incropera  dan David P. DeWitt. 1996. Fundamentals of Heat Transfer, 4rd ed.. John Wiley & Sons, Inc., New York.

Holman, J.P. 1984. Perpindahan Kalor (Heat Transfer), Erlangga: Jakarta Pusat

Masyithah, Z dan Haryanto, B. 2006. Perpindahan Panas. Medan: USU