Contoh Soal Serta Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam Berbeda

Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam Berbeda

Pada kesempatan kali ini saya bakal membahas contoh soal tentang perpindahan kalor secara konduksi pada tiga logam yang berbeda. Di sini Ente bakal belajar cara menentukan suhu sambungan pada logam yang memiliki panjang yang sama serta berbeda. Baik Langsung saja kita mulai

Konduksi panas atau konduksi termal ialah perpindahan energi berupa kalor pada suatu penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi dari penghantar tersebut. Contoh perpindahan kalor secara konduksi ialah saat kita memanaskan salah satu ujung logam maka lama kelaman kita bakal merasakan panas di ujung lainya. Di sini logam bertindak sebagai medium perpindahan energi berupa kalor, bentuk logam masih tetap sama artinya yang perpindahan ini tanpa di sertai dengan perpindahan materi dari penghantar. Peristiwa ini diketahui dengan proses perpindahan energi berupa kalor secara konduksi.  

Laju perpindahan kalor secara konduksi dapat dihitung menggunakan persamaan 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 ialah Laju perpindahan kalor (J/s atau Watt)
Q ialah kalor (J atau Kal)
t ialah waktu (sekon)
k ialah konduktivitas termal (W/mK)
A ialah luas penampang (m^2)
∆T ialah perubahan suhu (°C atau K)

L ialah panjang logam penghantar (m)


Penting : ∆T ialah suhu tinggi - suhu rendah

#Menentukan Suhu Sambungan Tiga Logam Yang Berbeda serta Ukurannya Sama

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

Soal UN 2018

Tiga batang konduktor P, Q serta R dari jenis berbeda serta memiliki panjang serta luas penampang yang sama disambungkan seperti pada gambar berikut:

Jika suhu T1 = 20 °C serta T4 = 90 °C koefisien konduksi kp = 2 kq = 4 kr, maka suhu T2 serta T3 adalah

Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan sistem buat mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor P serta Q

• Karena suhu T1 < T2 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T1; maka ∆T12 = T2 – T1
• Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2

Perhatikan Konduktor Q serta R

• Karena Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2
• Suhu T3 < T4 artinya T4 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T34 = T4 – T3

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui serta yang ditanyakan

Diketahui:

Lp = Lq = Lr (Panjangnya sama)

Ap = Aq = Ar (Luasnya sama)

kp = 2 kq = 4 kr

2 kq = 4 kr   maka   kq = 2 kr

T1 = 20 °C

T4 = 90 °C

Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 serta T3?

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.

#Amati Konduktor P serta Q

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

Substitusikan nilai yang diketahui

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

#Amati Konduktor Q serta R

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

Substitusikan nilai yang diketahui

Aq = Ar ; Lq = Lr serta kq = 2 kr ; maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T3 pada persamaan 1 serta 2 

Kalikan 3 pada kedua ruas persamaan 1, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T2 ke persamaan (1)

Jadi, diperoleh suhu sambungan T2 = 30 °C serta T3 = 50 °C, terlihat kalau T2 < T3 hal ini sesuai dengan ilustrasi di atas serta sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Baca Juga : Contoh Soal Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Dua Logam

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

Batang logam yang berbeda A, B, serta C memiliki panjang serta luas penampang yang sama. Disambungkan satu sama lain seperti pada gambar di bawah ini. apabila Besar Konduktivitas 4ka = 2 kb = kc serta suhu T1 = 100 °C serta T4 = 20 °C, maka tentukanlah suhu T2 serta T3 ?

Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan sistem buat mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor A serta B

• Karena suhu T1 > T2 artinya T1 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T12 = T1 – T2
• Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3

Perhatikan Konduktor B serta C

• Karena Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3
• Suhu T3 > T4 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T4; maka ∆T34 = T3 – T4

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui serta yang ditanyakan

Diketahui:

La = Lb = Lc (Panjangnya sama)

Aa = Ab = Ac (Luasnya sama)

4ka = 2 kb = kc

4ka = 2 kb  atau kb = 2ka

2 kb = kc  atau kc = 2 kb

T1 = 100 °C

T4 = 20 °C

Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 serta T3?

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.

#Amati Konduktor A serta B

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

Substitusikan nilai yang diketahui

Aa = Ab ; La = Lb serta kb = 2ka maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

#Amati Konduktor B serta C

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

Substitusikan nilai yang diketahui

Ab = Ac ; Lb = Lc serta kc = 2 kb ; maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T2 pada persamaan 1 serta 2 

Kalikan 3 pada kedua ruas persamaan 2, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T3 ke persamaan (1)

Jadi, diperoleh suhu sambungan T2 = 54,26 °C serta T3 = 31,4 °C, terlihat kalau T2 > T3 hal ini sesuai dengan ilustrasi di atas serta sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.



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

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

Soal UN 2017
Perhatikan gambar tiba batang logam A, B, serta C yang ditempelkan berikut ini! Batang-batang tersebut memiliki panjang serta luas penampang yang sama. Pada sisi bagian A diberi suhu 90 °C serta pada sisi bagian C diberi suhu 30 °C. Konduktivitas bahan ka = 2 kb = kc, maka suhu pada persambungan T2 serta T3 ialah ?

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem buat mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor A serta B

• Karena suhu T1 > T2 artinya T1 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T12 = T1 – T2
• Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3

Perhatikan Konduktor B serta C

• Karena Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3
• Suhu T3 > T4 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T4; maka ∆T34 = T3 – T4

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui serta yang ditanyakan

Diketahui:
La = Lb = Lc (Panjangnya sama)
Aa = Ab = Ac (Luasnya sama)
ka = 2 kb = kc
2 kb = kc  atau kc = 2kb
T1 = 90 °C
T4 = 30 °C
Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 serta T3?

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.

#Amati Konduktor A serta B

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

Substitusikan nilai yang diketahui
Aa = Ab ; La = Lb serta ka = 2kb maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

#Amati Konduktor B serta C

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

Substitusikan nilai yang diketahui
Ab = Ac ; Lb = Lc serta kc = 2 kb ; maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T2 pada persamaan 1 serta 2 

Kalikan 3 pada kedua ruas persamaan 2, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T3 ke persamaan (2)

Jadi, diperoleh suhu sambungan pada logam AB ialah Tab =  T2 = 75 °C serta suhu sambungan pada logam BC ialah Tbc = T3 = 45 °C, terlihat kalau T2 > T3 hal ini sesuai dengan ilustrasi di atas serta sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.



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

#Menentukan Suhu Sambungan Tiga Logam Yang Berbeda serta Ukurannya Berbeda

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

Tiga batang konduktor P, Q serta R dari jenis berbeda serta memiliki luas penampang yang sama tetapi panjang berbeda, kemudian disambungkan seperti pada gambar berikut:

Jika panjang konduktor Lp = Lq = 2 Lr, suhu T1 = 20 °C serta T4 = 90 °C serta koefisien konduksi kp = 2 kq = 4 kr, maka suhu T2 serta T3 adalah

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem buat mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor P serta Q

• Karena suhu T1 < T2 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T1; maka ∆T12 = T2 – T1
• Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2

Perhatikan Konduktor Q serta R

• Karena Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2
• Suhu T3 < T4 artinya T4 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T34 = T4 – T3

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui serta yang ditanyakan

Diketahui:
Lp = Lq = 2Lr (Panjangnya berbeda)
Ap = Aq = Ar (Luasnya sama)
kp = 2 kq = 4 kr
2 kq = 4 kr   maka   kq = 2 kr
T1 = 20 °C
T4 = 90 °C
Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 serta T3?

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.

#Amati Konduktor P serta Q

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

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

#Amati Konduktor Q serta R

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

Substitusikan nilai yang diketahui
Aq = Ar ; Lq = 2Lr serta kq = 2 kr ; maka kita dapat mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T3 pada persamaan 1 serta 2

Kalikan 2 pada kedua ruas persamaan 1, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T2 ke persamaan (1)

Jadi, diperoleh suhu sambungan T2 = 34 °C serta T3 = 62 °C, terlihat kalau T2 < T3 hal ini sesuai dengan ilustrasi di atas serta sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Untuk Soal Selanjutnya Klik Next

Selamat Belajar

Itulah artikel tentang Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam. semoga artikel ini bisa bermanfaat buat kita semua. terimakasih telah berkunjung, jika Ente suka dengan artikel ini silahkan klik like serta share artikel ini bila perlu. apabila Ente enggak mau ketinggalan updatetan artikel terbaru silahkan Follow blog ini serta selamat belajar.

Bagikan Artikel ini