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 bakal membahas contoh soal tentang perpindahan kalor secara konduksi. Bagaimana cara menentukan suhu sambungan pada logam yang memiliki panjang yang sama serta berbeda. Baik Langsung saja kita mulai.

Sumber : www.sciencenewsforstudents.org

Konduksi panas atau konduksi termal yakni 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 yakni saat Kalian mengaduk teh yang panas menggunakan sendok maka lama kelamaan Kalian bakal merasakan panas pada ujung pegangan sendok tersebut, Contoh lain yakni misalkan kita membakar besi di salah satu ujungnya maka lama kelamaan ujung yang satunya bakal 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 lewat dua logam penghantar yang memiliki suhu berbeda terjadi saat kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada saat kondisi Steady State, laju perpindahan energi lewat logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi lewat logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Keterangan:

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

Q yakni kalor (J atau Kal)

t yakni waktu (sekon)

k yakni konduktivitas termal (W/mK)

A yakni luas penampang (m^2)

∆T yakni perubahan suhu (°C atau K)

L yakni panjang logam penghantar (m)

Penting : ∆T yakni suhu tinggi - suhu rendah

#Menentukan Suhu Sambungan Dua Batang Yang Berbeda serta Ukurannya Sama

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

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

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

Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan sistem buat 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 dikenal serta 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 serta Rumus yang sesuai

Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

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

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

Langkah terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui

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

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar yakni 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 serta B yang memiliki ukuran yang sama disambungkan satu sama lain pada salah satu ujungnya seperti pada gambar di bawah ini. kalau suhu ujung bebas logam A yakni 210 °C serta pada ujung bebas logam B yakni 30 °C serta koefisien konduksi kalor logam A yakni dua kali koefisien konduksi logam B, maka tentukanlah suhu pada sambungan kedua logam tersebut?

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

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta 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 serta Rumus yang sesuai
Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

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

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

#Menentukan Suhu Sambungan Dua Batang Yang Berbeda serta Ukurannya Berbeda

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

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

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

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta 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 serta Rumus yang sesuai
Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

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

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar yakni 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 memiliki luas yang sama namun panjang batang pertama yakni 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 yakni 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.

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

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

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta 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 serta Rumus yang sesuai
Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

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

Jadi, suhu pada sambungan kedua batang penghantar yakni 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 buat kita semua. terimakasih telah berkunjung, jika Kalian suka dengan artikel ini silahkan klik like serta share artikel ini bila perlu. kalau Kalian enggak mau ketinggalan updatetan artikel terbaru silahkan Follow blog ini serta selamat belajar.

Bagikan Artikel ini