Pengertian Perpindahan Panas (kalor) dan Contoh Soal

Pengertian Perpindahan Panas (kalor) dan Contoh Soal

Pengertian Perpindahan Panas (kalor) dan Contoh Soal

Perpindahan panas (kalor) adalah salah satu dari displin ilmu teknik termal yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan menukarkan panas di antara sistem fisik. Perpindahan panas diklasifikasikan menjadi konduktivitas termal, konveksi termal, radiasi termal, dan perpindahan panas melalui perubahan fasa (wikipedia). Proses Perpindahan panas (kalor) secara alami berpindah dari benda bersuhu tinggi (panas) ke benda bersuhu rendah (dingin) dan diukur dalam satuan Kalori.

Terdapat 3 Cara Perpindahan panas (kalor), adalah:
1. Konduksi
2. Konveksi
3. Radiasi
image via Fir0002/Flagstaffotos.com.au

Perpindahan Panas (kalor) Konduksi

Konduksi terjadi pada zat padat. Contohnya jika sepotong logam dipanaskan di atas nyala api, maka ujung lain dari logam itu menjadi panas pula. Hal ini menunjukkan bahwa kalor berpindah melalui batang logam itu dari bagian yang panas ke bagian yang dingin, tetapi partikel dari logam tersebut tidak ikut berpindah.
Perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat disebut dengan konduksi
Menurut daya hantar kalornya zat dibagi menjadi dua yaitu koduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik contohnya: besi, baja, alumunium, dll, sedangkan isolator adalah zat yang dapat menghantarkan kalor dengan buruk contohnya: kaca, kayu, plasti,dan sebagainya.

Perpindahan Panas (kalor) Konveksi

Proses perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Konveksi disebabkan karena perbedaan massa jenis. Konveksi terjadi pada zat cair dan zat gas.
Konveksi pada zat cair contohnya pada waktu memasak air. Air yang dipanaskan akan memuai, sehingga massa jenisnya berkurang dan air akan bergerak naik. Tempatnya digantikan oleh air yang masih dingin di atas bergerak turun karena massa jenisnya lebih besar.
Konveksi pada zat gas atau udara menyebabkan terjadinya angin darat dan angin laut di pantai. Pada siang hari, daratan lebih cepat panas. Akibatnya udara di atas daratan naik dan udara sejuk di atas laut bergerak ke daratan karena tekanan udara di atas permukaan laut lebih besar. Dengan demikian terjadilah angin laut yang bertiup dari laut ke daratan. Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih cepat dingin daripada laut. Akibatnya, udara panas di atas laut bergerak naik dan udara sejuk di atas daratan bergerak ke lautan karena tekanan udara di atas daratan lebih besar. Dengan demikian, terjadilah angin darat yang bertiup dari daratan ke lautan.

Perpindahan Panas (kalor) Radiasi

Proses perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara (medium). contohnya ketika siswa sedang berkemah dimalam hari yang dingin selalu menyalakan api unggun untuk menghangatkan badan. Bagaimana kalor dari api sampai ke tubuh mereka? jika rambatan itu dimisalkan secara konveksi, maka udara panas dekat api akan naik. Akan tetapi pada kasus ini rambatan kalor adalah ke samping, jadi rambatan kalor disini pastilah secara radiasi.

Penyerap Perpindahan Panas (kalor) Radiasi yang baik dan buruk.
  1. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik.
  2. Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap kalor radiasi yang buruk dan pemancar kalor radiasi yang buruk.

Pemanfaatan Perpindahan Kalor Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Adakalanya kalor perlu dipindahkan, tetapi tidak jarang kita berkepentingan agar kalor dapat diisolasi supaya awet dan digunakan untuk tujuan-tujuan tertentu.

Mencegah perpindahan kalor pada termos penyimpan panas

Mencegah perpindahan kalor pada termos penyimpan panas, Kita pasti sudah mengenal termos untuk menyimpan air panas. Agar air tetap awet panasnya, air harus diisolasi. Caranya, tabung termos bagian dalam yang merupakan tempat menyimpan air, permukaannya dibuat mengkilap sehingga tidak menyerap kalor. Selain itu, agar kalor tidak berpindah secara konduksi dan konveksi maka antara bagian tabung dalam dan tabung bagian luar dibuat hampa udara. Dengan demikian, kalor tidak akan keluar dari termos tersebut.
  1. Perpindhan kalor pada panci masak, Mengapa panci dibuat dari logam? Logam mudah sekali menghantarkan kalor. Kalor dari api akan sampai ke panci dengan radiasi dan konduksi sehingga terjadi konduksi kalor hingga ke air oleh logam panci. Selanjutnya, kalor menyentuh molekul-molekul air dan air. Kalor ini akan dipindahkan ke seluruh bagian air dengan cara konveksi. Dengan demikian, kalor akan merata ke seluruh bagian air.
  2. Perpindahan pada strika pakaian, Setrika dipanaskan oleh sumber panas berupa kumparan yang dialiri arus listrik. Kumparan akan memanaskan logam setrika dengan cara konduksi. Logam setrika yang panas, saat digunakan akan menyentuh molekul-molekul kain. Dengan konduksi dan radiasi, kain yang kusut akan menjadi halus karena diratakan oleh panas dari setrika.
  3. Pemanfaatan perpindahan kalor dalam dunia industri salah satunya pada tungku boiler, oven dan pada pembangkit listrik energi panas bumi, dimana pemanfaatan perpindahan kalor digunakan untuk menghasilkan energi listrik.(fisikazone)
Berikut ini adalah contoh soal dan pembahasan jawaban kalor,tercakup rumus-rumus kalor jenis zat, dan asas black atau pertukaran kalor sederhana hubungannya dengan massa dan kenaikan suhu benda serta membedakan perpindahan kalor secara konveksi, konduksi dan radiasi yang dikutif dari fisikastudycenter.

Soal No. 1

Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga suhu 80° C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan kalori!

Pembahasan

Data soal:
m = 100 gram
c = 1 kal/gr°C
T1 = 20°C
T2 = 80°C

Kalor yang diperlukan:

Q = m x c x Δ T
Q = 100 x 1 x (80−20)
Q = 100 x 60
Q = 6000 kalori

Soal No. 2

Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga mendidih. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan

m = 100 gram = 0,1 kg
c = 4200 J/kg °C
T1 = 20°C
T2 = 100°C

Kalor yang diperlukan:

Q = m x c x Δ T
Q = 0,1 x 4200 x (100−20)
Q = 420 x 80
Q = 33600 joule

Soal No. 3

Es massa 200 gram bersuhu − 5°C dipanasi hingga suhunya menjadi − 1° C, jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/gr ° C. Tentukan berapa kalori kalor yang diperlukan dalam proses tersebut!

Pembahasan

m = 200 gram
c = 0,5 kal/gr°C
T1 = −5°C
T2 = −1°C

Kalor yang diperlukan:

Q = m x c x Δ T
Q = 200 x 0,5 x [−1−(−5)]
Q = 100 x 4
Q = 400 kalori

Soal No. 4

Es bermassa 150 gram berada pada suhu 0°C dipanasi hingga seluruhnya melebur menjadi air yang bersuhu 0 °C. Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut! (Kalor lebur es = 80 kal/g)

Pembahasan

Data soal:
m = 150 gram
L = 80 kal/gr

Kalor untuk melebur seluruh es:

Q = m x L
Q = 150 x 80
Q = 12000 kalori

Soal No. 5

Es bermassa 250 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 0°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan

Data soal:
m = 250 gram
ces = 0,5 kal/gr°C
Les = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:

Q1 = m x c x ΔT
Q1 = 250 x 0,5 x 5
Q1 = 625 kalori kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:

Q2 = m x L = 250 x 80 = 20000 kalori

Jumlah kalor seluruhnya yaitu Q1 + Q2

Q = 625 + 20000
Q = 20625 kalori

Soal No. 6

Es bermassa 200 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 100°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan

Data soal:
mes = mair = 200 gram
ces = 0,5 kal/gr°C
cair = 1 kal/gr°C
Les = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:

Q1 = m x c x ΔT
Q1 = 200 x 0,5 x 5
Q1 = 500 kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:

Q2 = m x L = 200 x 80 = 16000 kalori

Proses 3, menaikkan suhu air dari 0 hingga 100

Q3 = m x c x ΔT
Q3 = 200 x 1 x 100
Q3 = 20000

Keseluruhan jumlah kalor yang diperlukan adalah jumlah dari Q1, Q2 dan Q3:

Q = 500 + 16000 + 20000
Q = 36500 kalori
(thanks to Faris,... via fisikastudycenter)

Soal No. 7

Air bersuhu 20°C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 90°C bermassa 300 gram. Tentukan suhu akhir campuran!

Pembahasan

Data soal:
m1 = 200 gram
m2 = 300 gram
c1 = c2 = 1 kal/gr°C
ΔT1 = t − 20
ΔT2 = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black

Qlepas = Qterima
m2 x c2 x ΔT2 = m1 x c1 x ΔT1
300 x 1 x (90 − t) = 200 x 1 x (t − 20)
27000 − 300t = 200t − 4000
27000 + 4000 = 300t + 200t
31000 = 500t
t = 31000 / 500
t = 62°C

Soal No. 8

Sepotong logam dengan kalor jenis 0,2 kal/gr°C bermassa 100 gram bersuhu 30°C dimasukkan pada bejana berisi air yang bersuhu 90°C bermassa 200 gram. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan pengaruh bejana diabaikan tentukan suhu akhir logam!

Pembahasan

Data soal:
m1 = 100 gram
m2 = 200 gram
c1 = 0,2 kal/gr°
c2 = 1 kal/gr°C
ΔT1 = t − 30
ΔT2 = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black

Qlepas = Qterima
m2 x c2 x ΔT2 = m1 x c1 x ΔT1
200 x 1 x (90 − t) = 100 x 0,2 x (t − 30)
18000 − 200t = 20 t − 600
18000 + 600 = 200t + 20t
18600 = 220t
t = 18600 / 220
t = 84,5 °C

Soal No. 9

Peristiwa-peristiwa berikut berkaitan dengan proses perpindahan kalor:
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas.
2) terjadinya angin darat dan angin laut
3) sinar matahari sampai ke bumi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas.
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas.
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering
Pilahkan peristiwa-peristiwa di atas berdasarkan kaitannya dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi!

Pembahasan

1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas → konduksi
2) terjadinya angin darat dan angin laut→ konveksi
3) sinar matahari sampai ke bumi → radiasi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas → radiasi
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur → konveksi
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas → konveksi
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas→ konduksi
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering→ konduksi

Soal No. 10

Perhatikan grafik berikut:

Pengertian Perpindahan Panas (kalor) dan Contoh Soal
image via fisikastudycenter.com

Air bermassa 500 gram mengalami penurunan suhu dari D menjadi C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, tentukan jumlah kalor yang dilepaskan oleh air, nyatakan dalam satuan kilojoule!

Pembahasan

Q = m x c x Δ T
Q = 0,5 x 4200 x 50
Q = 105000 joule

"Hendaknya kesibukan kita lebih berfokus pada penyempurnaan penunaian kewajiban-kewajiban kita kepada Tuhan, sebab Dia, Tuhan yang sekaligus Pemberi Rejeki pasti akan membalas penunaian kewajiban tersebut dengan anugrah-Nya yang akan mencukupi kebutuhan kita." my fav words!

DONASI VIA FASAPAY



Share this:

Share this with short URL: Get Short URL loading short url

You Might Also Like:

Disqus
Blogger
Pilih Sistem Komentar Yang Disukai

0 Comment

Add Comment

Suka dengan postingan ini? Silahkan share postingan ini dengan cara klik Tombol SHARE THIS di atas, Terimakasih.


image
How to style text in Disqus comments Top Disqus Commentators
  • To write a bold letter please use <strong></strong> or <b></b>.
  • To write a italic letter please use <em></em> or <i></i>.
  • To write a underline letter please use <u></u>.
  • To write a strikethrought letter please use <strike></strike>.
  • To write HTML code, please use <code></code> or <pre></pre> or <pre><code></code></pre>.
    And use parse tool below to easy get the style.
Show Parser Box

How to get ID DISQUS - http://disq.us/p/[ID DISQUS] - lihat di sini

strong em u strike
pre code pre code spoiler
embed

Like Anton Cabon? Keep us running by whitelisting Antoncabon in your ad blocker.

This is how to whitelisting Antoncabon in your ad blocker.

Thank you!

×
×
×