laporan konduksi
DESCRIPTION
konduksiTRANSCRIPT
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
1/34
LAPORAN PRAKTIKUM
UOP I - KONDUKSI
1 0 / 3 1 / 2 0 1 4
ABI SATRIO PRAMONO/1206261296
GITASHA AFIYAH PUTRI/120629206
RIZKY ANGGRAENI PUTRI/1206239150
USWATUN NUR KHAZANAH/1206201946
D E P A T E M E N T E K N I K K I M I A
F A K U L T A S T E K N I K
U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
2/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI...................................................................................................................... 2
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................. 3
1.1 Latar Belakang ......................................................................................................... 3
1.1 Tujuan Percobaan ..................................................................................................... 3
1.1 Rumusan Masalah .................................................................................................... 3
1.1 Batasan Masalah ....................................................................................................... 4
BAB II TEORI DASAR.................................................................................................... 52.1 Konduksi .................................................................................................................. 5
2.2 Konduktivitas Termal............................................................................................... 7
2.3 Tahanan Kontak Termal ........................................................................................... 8
BAB III PERCOBAAN.................................................................................................... 11
3.1 Prosedur Percobaan .................................................................................................. 11
3.2 Data Percobaan ......................................................................................................... 11
3.3 Pengolahan Data ....................................................................................................... 12
BAB IV ANALISIS........................................................................................................... 24
4.1 Analisis Percobaan ................................................................................................... 24
4.2 Analisis Hasil ........................................................................................................... 27
4.3 Analisis Grafik ......................................................................................................... 30
4.3 Analisis Kesalahan ................................................................................................... 32
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................ 33
5.1 Kesimpulan .............................................................................................................. 335.2 Saran ......................................................................................................................... 33
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................ 34
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
3/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Perpindahan kalor secara konduksi melibatkan transfer energi dengan difusi mikrosopik
dan tumbukan partikel dalam suatu material tanpa gerak materi secara keseluruhan. Tumbukan
dan difusi mikroskopik terjadi pada molekul, elektron, atom, dan foton yang mentransfer energi
kinetik dan potensial mikroskopik sebagai energi internal. Tingkat perpindahan panas tergantung
pada gradien suhu dan konduktivitas termal material. Konduksi hanya dapat terjadi dalam suatu
benda atau materi, atau antara dua objek yang berada dalam kontak langsung atau tidak langsung
dengan satu sama lain. Konduksi terjadi di semua bentuk materi ditimbang, seperti padat, cair,
gas dan plasma, namun perpindahan kalor dengan cara konduksi pada umumnya terjadi pada zat
padat. Suatu zat yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor, seperti berbagai jenis
logam. Konduktor logam yang baik contohnya adalah (dalam urutan menurun) perak, tembaga,
emas, aluminium, berilium, dan tungsten. Sedangkan zat penghantar kalor yang buruk disebut
isolator, pada umumnya benda-benda non logam seperti kayu, plastik, udara, kertas, dan lain-
lain.
Pada skala mikroskopik, konduksi panas muncul sebagai "rasa panas", atom yang
bergetar atau berpindah sedemikian cepat berinteraksi dengan atom dan molekul sekelilingnya
sehingga memindahkan sejumlah energi mereka ke partikel di sekelilingnya. Dengan kata lain,
panas dipindahkan dengan konduksi ketika atom yang saling berdampingan menggetarkan satu
sama lain, atau ketika elektron berpindah dari satu atom ke atom lain. Konduksi adalah bentuk
perpindahan panas paling umum pada benda padat pada kontak termal. Fluida-terutama gas-
kurang konduktif.Konduktansi kontak termal adalah studi konduksi panas antara benda padat
yang saling bersentuhan.
Konduksi steady state adalah bentuk konduksi yang terjadi ketika perbedaan temperatur
yang terjadi pada konduksi berlangsung spontan, maka setelah waktu kesetimbangan, distribusi
spasial temperatur pada benda terkonduksi tidak berubah-ubah lagi. Pada konduksi steady state,
jumlah panas yang memasuki suatu bagian sama dengan jumlah panas yang keluar.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kontak_termal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktansi_kontak_termal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktansi_kontak_termal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kontak_termal&action=edit&redlink=1 -
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
4/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
4
Konduksi transient muncul ketika temperatur objek berubah sebagai fungsi waktu.
Analisis pada sistem transient lebih kompeks dan sering dipakai untuk aplikasi dari analisis
numerik oleh komputer.
1.2Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan Konduksi ini adalah sebagai berikut:
a. Menghitung koefisien perpindahan panas logam dan pengaruh suhu terhadap k, dengan
menganalisa mekanisme perpindahan panas konduksi stedi dan tak stedi
b. Menghitung koefisien kontak
1.3Rumusan Masalah
Masalah utama dalam percobaan ini antara lain:
a. Bagaimana pengaruh perbedaan suhu terhadap koefisien perpindahan panas dan koefisien
kontak logam pada node
b. Bagaimana pengaruh perbedaan suhu terhadap perubahan suhu air yang dialirkan
melewati alat
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
5/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
5
BAB II
TEORI DASAR
II.1 Konduksi
Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu, akan terjadi perpindahan energi berupa kalor
dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah. Salah satu cara perpindahan
energi ini melalui mekanisme yang disebut konduksi atau hantaran. Konduksi dapat diartikan
sebagai transmisi energi (panas) dari satu bagian padatan yang bersuhu tinggi ke bagian padatan
lain yang kontak dengannya dan memiliki suhu lebih rendah.
Besarnya perpindahan kalor sebanding dengan gradien suhu yang dinyatakan dalam
persamaan:
X
T
A
q
Apabila konstanta proporsionalitas dimasukkan dalam persamaan tersebut, didapat:
X
TAkq
Persamaan di atas disebut hukum Fourier tentang konduksi kalor. Pada persamaan di atas, q
menyatakan laju perpindahan kalor danX
T
merupakan gradien suhu ke arah perpindahan
kalor. Konstanta k melambangkan konduktivitas termal benda, sedangkan tanda minus diberikan
untuk memenuhi hukum kedua termodinamika yaitu kalor berpindah ke tempat yang suhunya
lebih rendah.
Untuk konduksi kalor satu dimensi dapat digunakan persamaan:
Tcq
x
Tk
xdx
x
Tk
xx
TkAdx
TcAqAdx
x
TkA
Sedangkan untuk aliran kalor tiga dimensi, kita perlu memperhatikan kalor yang
dihantarkan ke dalam dan ke luar satuan volume dalam tiga arah kordinat. Dengan menggunakan
neraca energi akan didapat persamaan:
Tcq
z
Tk
zy
Tk
yx
Tk
x
atau dapat ditulis
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
6/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
6
T
k
q
z
T
y
T
x
T 12
2
2
2
2
2
Dalam persamaan di atas, besaran menyatakan difusifitas termal atau kebauran termal
bahan. Makin besar nilai , makin cepat kalor membaur di dalam bahan tersebut. Satuan dari
difusifitas termal adalah m2/s.
Perpindahan kalor konduksi dibagi menjadi dua macam, yaitu konduksi keadaan tunak dan
tak tunak. Pada konduksi keadaan tunak, suhu tidak berubah terhadap waktu. Namun, jika suhu
benda berubah terhadap waktu atau jika ada sumber kalor (heat source) dan sumur kalor (heat
sink), konduksi yang terjadi adalah konduksi tak tunak.
Konduksi keadaan tunak
Apabila tidak ada pembangkitan panas di dalam benda, maka persamaan hukum Fourier
dapat diintegrasikan , sehingga diperoleh:
12 TTX
Akq
Jika konduktivitas termal merupakan fungsi suhu, dimana k = k0 (1 + T), maka
persamaan aliran kalor menjadi:
2
1
2
212
0
2TTTT
x
Akq
Gambar 1. Perpindahan kalor satu-dimensi melalui dinding komposit dan analogi listriknya
Pada sistem yang terdiri dari beberapa bahan seperti pada gambar, aliran kalor dapat
dirumuskan sebagai berikut:
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
7/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
7
Ak
x
Ak
x
Ak
x
TTq
x
TTAk
x
TTAk
x
TTAkq
C
C
B
B
A
A
C
C
B
B
A
A
41
342312
Konduksi keadan tak tunak
Dalam proses pemanasan atau pendinginan yang bersifat transien, yang berlangsung
sebelum terjadinya kesetimbangan, analisisnya harus menggunakan persamaan-
persamaan untuk keadaan tak tunak.
Pada keadaan tak tunak berlaku:
xT
xT
1
2
2
Sebagai contoh, untuk konduksi keadaan tak tunak pada benda padat semi tak berhingga
dengan fluks kalor tetap berlaku:
21
4exp
20
20 x
erfkA
xqx
kA
qTT i
II.2 Konduktivitas termal
Konduktivitas termal merupakan besaran yang menyatakan kemampuan suatu bahan
dalam menghantarkan kalor secara konduksi di mana perbedaan temperatur menyebabakan
transfer energi termal dari satudaerah benda panas ke daerah yang sama pada temperatur yang
lebih rendah. Pada umumnya, nilai konduktivitas termal ini sangat tergantung pada suhu. Bila
perubahan k merupakan fungsi linier terhadap perubahan suhu, maka hubungan tersebut dapat
ditulis:
)1(0 Tkk
Satuan dari konduktivitas termal adalah Watt/moC atau BTU/hour.Ft.
oF
Koefisien daya hantar panas juga tergantung pada suhu, akan tetapi berlainan dengan
koefisien muai panas. Naiknya suhu yang tinggi terhadap suatu bahan akan mengakibatkan
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
8/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
8
perubahan atom yang mengiringi pencairan dan pengaturan kembali susunan atom-atom yang
diakibatkan perubahan suhu akan menyebabkan daya hantar panas terganggu.
II.3 Tahanan kontak termal
Apabila dua benda padat dihubungkan satu sama lain dan perpindahan panas hanya
dalam arah aksial, maka akan terjadi penurunan suhu yang tiba-tiba pada perbatasan kedua bahan
tersebut. Hal ini disebabkan oleh adanya tahanan kontak termal. Tahanan kontak termal
merupakan akibat dari ketidaksempurnaan kontak antara kedua bahan, sehingga terdapat fluida
yang terperangkap di dalamnya.
Gambar 2. Tahanan Kontak Termal
Ada dua faktor yang mempengaruhi perpindahan kalor pada sambungan, yaitu:
- konduksi antara zat padat dengan zat padat pada titik-titik singgung
- konduksi melalui gas yang terkurung pada ruang-ruang kosong yang terbentuk karena
persinggungan tersebut. Hal ini yang merupakan tahanan utama pada aliran kalor,
karena konduktivitas gas sangat kecil bila dibandingkan dengan konduktivitas zat
padat.
Untuk lebih jelas deskrpsi aliran kalor melalui sambungan bisa dilihat pada gambar
berikut:
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
9/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
9
Gambar 3. Model kekasaran sambungan untuk analisis tahanan kontak termal
Aliran kalor melintasi sambungan tersebut dapat ditulis dalam bentuk persamaan sebagai
berikut:
Ah
TT
L
TTAk
Ak
L
Ak
L
TTq
c
BA
g
BAvf
CB
g
CA
g
BA
1
22
222222
dimana:
Ac= bidang kontak
Av = bidang lowong
Lg= tebal ruang lowong
kf = konduktivitas termal fluida
hc= tahanan kontak termal
Persamaan umum dengan menerapkan neraca energi pada kedua bahan, karena merupakan
gabungan anatara 2 bahan maka aliran kalor disetiap titik ialah sama maka:
B
BB
c
BA
A
AA
x
TTAk
Ah
TT
x
TTAkq
322221
/1
Dengan melihat kepada sambungan tadi dimana terjadi perpindahan kalor secara konduksi
dapat dinyatakan dalam persamaan perpindahan kalor secara konveksi. Secara matematis
dinyatakan sebagai berikut:
Q konveksi A
B= Qkonduksi pada bidang yang kontak + Q konduksi gas-gas pada bidag yang tidak kontak
Ah
TT
c
BA
/1
22 =x
TTAk BAcga bu ng an
22. +1
22
x
TTAk BArf
Dimana;BAga bu ng an kkk
111
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
10/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
10
BA
BAga bu ng an
kk
kkk
x = tebal bidang yang kontak, diasumsikan tebal bidang ini adalah dari jarak ruang
yang kosong antara 2 logam tersebut (gambar 2) = Lg/2
x1= tebal bidang kosong = jarak anatara dua logam = Lg
Dengan memberi tanda Ac untuk bidang kontak dan Av untuk bidang lowong maka
persamaan diatas menjadi:
Ah
TT
c
BA
/1
22 =2/
. 22
Lg
TTA
kk
kk BAc
BA
BA
+
Lg
TTAk BArf
22
Ahc/1
1=
2/
1.
LgA
kk
kkc
BA
BA
+
LgAk rf
1
AhcLg
1
rf
BA
cBA Akkk
Akk ).(2,
maka didapatkan persamaan koefisien kontak sebagai berikut :
chLg
1
A
Ak
A
A
kk
kk rrf
c
BA
BA .)(2
Dengan satuan m2 0
C/Watt
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
11/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
11
BAB III
PERCOBAAN
III.1. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Memeriksa aliran air yang masuk dan keluar dari unit konduksi, membuka kran
pengontrol air
2. Mengalirkan air dengan laju yang rendah
3. Memeriksa kabel ke hubungan listrik, memasang voltmeter, DC
4. Menyalakan saklar utama pada Unit 2 dan Unit 3
5. Mengamati suhu setiap node 1 s.d. 10 untuk Unit 2 dan Unit 3
6. Menghentikan pengamatan apabila suhu node 10 telah tidak berubah suhunya pada 3 kali
pengamatan.
III.2. DATA PERCOBAAN
a. Data Percobaan Unit 2
Tabel 1. Data percobaan unit 2
Node T1(mV) T2(mV) T1air (oC) T2air (
oC)
1 4,423 4,492 28,0 28,0
2 2,602 2,639 28,0 28,0
3 1,194 1,208 28,0 28,0
4 1,059 1,076 28,0 28,0
5 0,976 0,948 28,0 28,0
6 0,821 0,832 28,0 28,0
7 0,590 0,599 28,0 28,0
8 0,476 0,481 28,0 28,0
9 0,365 0,369 28,0 28,0
10 0,263 0,264 28,0 28,0
b. Data Percobaan Unit 3
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
12/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
12
Tabel 2. Data percobaan unit 3
Node T1 (mV) T2 (mV) T1,out air (0C) T2,out air (
0C)
1 3.919 3.911 28 28
2 3.417 3.410 28 28
3 2.974 2.961 28 28
4 2.578 2.570 28 28
5 2.233 2.229 28 28
6 1.967 1.971 28 28
7 1.712 1.709 28 28
8 1.474 1.467 28 28
9 1.282 1.281 28 28
10 1.111 1.117 28 28
III.3. PENGOLAHAN DATA
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai pengolahan dari data-data yang telah dilakukan
selama percobaan. Metode yang digunakan adalah metode pendekatan linear, sehingga untuk
menentukan Tair pada tiap node dibuat grafik antara k vs.T node, kemudian nilai Tair pada tiap
node dapat diambil sesuai dengan persamaan garisnya.
a. Pengolahan data unit 2
Pada bagian sebelumnya, yaitu bagian data pengamatan telah dijabarkan data-data yang
didapat dari hasil percobaan. Data yang diperoleh ditampilkan dalam tabel berikut:
Node T1(mV) T2(mV) T1air (oC) T2air (oC)
1 4,423 4,492 28,0 28,0
2 2,602 2,639 28,0 28,0
3 1,194 1,208 28,0 28,0
4 1,059 1,076 28,0 28,0
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
13/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
13
5 0,976 0,948 28,0 28,0
6 0,821 0,832 28,0 28,0
7 0,590 0,599 28,0 28,0
8 0,476 0,481 28,0 28,0
9 0,365 0,369 28,0 28,0
10 0,263 0,264 28,0 28,0
Selain itu juga didapatkan data-data lain,yaitu:
Basis Nilai Satuan
Q
6,297x10 m /s
A 7,94x10 mM 6,297x10 KgCp 4200 J.kg/C
1000 kg/m
Jenis konduktor yang digunakan pada setiap node sebagai berikut.
Node 1-2 Stainless Steel
Node 3-6 Aluminium
Node 7-10 Magnesium
Basis yang digunakan : 1s
Nilai Q didapatkan dari perhitungan laju air yang keluar dari unit 2, dimana untuk
mencari debit digunakan persamaan umum sebagai berikut.
Q = Vt Nilai V dan t didapat pada setiap node yang diukur pada saat percobaan. Nilai Q yang
didapat dgunakan untuk menghitung nilai m
Nilai m didapatkan dari hubungan massa jenis air dan volume air, yaitu:
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
14/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
14
=mV m = . V
sehingga bila dilakukan perhitungan dengan excel akan didapatkan nilai Q rata-rata
untuk mencari nilai m, yaitu.
m Q V t
0,0000290 0,00580 29,000 5,000
0,0000300 0,00600 30,000 5,000
0,0000290 0,00597 29,000 4,860
0,0000310 0,00588 31,000 5,270
0,0000280 0,00549 28,000 5,100
0,0000310 0,00613 31,000 5,060
0,0000290 0,00562 29,000 5,160
0,0000310 0,00604 31,000 5,130
0,0000300 0,00604 30,000 4,970
0,0000330 0,00625 33,000 5,280
0,00592
Nilai A diperoleh dari nilai diameter batang logam yang telah diketahui sebelumnya
(3,18 cm), menggunakan persamaan berikut:
A = . r= . 3,18x102
= 7,94x10mPerhitungan
Dengan menggunakan data-data yang telah ada, maka perhitungan dapat dilakukan,
langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.
1. Mengubah T1dan T2yang memiliki satuan mv menjadi satuan C, dengan menggunakan
persamaan berikut:
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
15/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
15
ToC = (24,82xTmV)+ 29,74Kemudian diperoleh hasil sebagai berikut:
Node dx (m) T1 (mV) T2
(mV)
T1 (0C) T2 (
oC)
1 0,183 4,423 4,492 139,519 141,231
2 0,025 2,602 2,639 94,322 95,240
3 0,057 1,194 1,208 59,375 59,723
4 0,045 1,059 1,076 56,024 56,446
5 0,045 0,976 0,948 53,964 53,269
6 0,045 0,821 0,832 50,117 50,390
7 0,035 0,590 0,599 44,384 44,607
8 0,027 0,476 0,481 41,554 41,678
9 0,045 0,365 0,369 38,799 38,899
10 0,045 0,263 0,264 36,268 36,292
2. Menghitung Tavgdan Tavg air untuk setiap node, kemudian diperoleh hasil sebagai berikut.
Node dx (m) T1(mV)
T2 (mV) T1 ( C) T2 (
o
C) T avg(oC)
T air(oC)
T air(oC)
Tair ratrata
1 0,183 4,423 4,492 139,519 141,231 140,375 28,0 28,0 28,00
2 0,025 2,602 2,639 94,322 95,240 94,781 28,0 28,0 28,00
3 0,057 1,194 1,208 59,375 59,723 59,549 28,0 28,0 28,00
4 0,045 1,059 1,076 56,024 56,446 56,235 28,0 28,0 28,00
5 0,045 0,976 0,948 53,964 53,269 53,617 28,0 28,0 28,00
6 0,045 0,821 0,832 50,117 50,390 50,254 28,0 28,0 28,00
7 0,035 0,590 0,599 44,384 44,607 44,495 28,0 28,0 28,00
8 0,027 0,476 0,481 41,554 41,678 41,616 28,0 28,0 28,00
9 0,045 0,365 0,369 38,799 38,899 38,849 28,0 28,0 28,00
10 0,045 0,263 0,264 36,268 36,292 36,280 28,0 28,0 28,00
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
16/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
16
TOTAL 61,605 TOTAL 28,00
3. Menghitung nilai k pada keadaan stedi, untuk setiap daerah antara 2 node. Nilai k dapat
dihitung dnegan mengguankan asas Black, kalor yang diterima (masuk) sama dengan
kalor yang dilepaskan (keluar), asas ini dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut.
maiCpaiTin ai Tou ai= kA dTdxdimana,
mair = laju alir massa (5,967x10kg/s)Cpair = konstanta perpindahan panas (4200 J/(kg.C))
Tin air/ Tout air = temperatur air di tiap node yang dapat diketahui dari metode
linear
A = luas permukaan logam (7,94x10mdT = beda suhu logam pada tiap node
dx = jarak antar node
Kemudian nilai k dapat dihitung dengan persamaan:
=maiCpaiTin ai Tou aidx. Karena adanya perbedaan jenis bahan setiap nodenya, maka nilai k untuk masing-
masing node dapat dihitung dengan menggunakan cara berikut:
a. kavgstainless steel = knode 1-2
b. kavgalumunium = (knode 3-4+ knode 4-5+ knode 5-6)/3c. kavgmagnesium = (knode 7-8+ knode 8-9+ knode 9-10)/3
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
17/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
17
4. Menghitung persentase kesalahan literatur dari setiap nilai k yang didapatkan dengan
membandingkan hasil perhitungan dengan hasil literatur. Persentase kesalahan (%KL)
dirumuskan sebagai berikut:
% = 100%Hasil perhitungan langkah 3 dan 4 dijabarkan dalam tabel berikut.
Selan
g node
dx
(m)
dT1
(oC)
dT2
(oC)
dT avg
(oC)
T node
avg
(oC) k k avg k lit % KL
1-2
0,02
5
44,20
4
45,99
1 45,098
117,82
6 8,726 8,726 16 45,463
3-4
0,04
5 3,351 3,276 3,313 57,892 213,775
4-5
0,04
5 2,060 3,177 2,619 54,926 270,511
5-6
0,04
5 3,847 2,879 3,363 51,935 210,619 231,635 204 13,547
7-8
0,02
7 2,829 2,929 2,879 43,056 147,615
8-90,04
5 2,755 2,780 2,767 40,233 255,954
9-10
0,04
5 2,532 2,606 2,569 37,565 275,738 226,436 156 45,151
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
18/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
18
Keterangan tabel:
dT1dandT2merupakan selisih dari suhu pada T1dan T2pada tiap selang node. Misal
pada selang noded 1-2 untuk dT1merupakan selisih T1pada node 1 dan T1pada node 2
dTavgmerupakan rata-rata dari dT1dandT2
T node avg merupakan selisih dari suhu pada Tavg pada tiap selang node. Misal pada
selang node 1-2 untuk Tnode avgmerupakan selisih Tavgpada node 1 dan Tavgpada node 2
5. Menghitung nilai qair, qbahan, dan qloss
Untuk menghitung qair, qbahan, dan qloss, dapat digunakan rumus berikut:
a.avgairinavgairou tairairairairair TTCpmtCpmq ....
b. dx
dTAk
q avglit
bahan
..
c.airbahanloss qqq
Dengan demikian, diperoleh hasil sebagai berikut.
Bahan Q Air Q
Bahan
Q Loss
Baja 12,435 22,802 10,366
Alumunium 12,435 11,096 -1,339
Magnesium 12,435 8,654 -3,782
6. Menghitung nilai hc
Untung menghitung nilai hc digunakan asumsi nilai Lg= 5.10-6
m, nilai
Ac/A = 0,5, dan fluida yang terperangkap dalam ruang kosong adalah udara,
sehingga harga kf sangat kecil apabila dibandingkan dengan nilai kAdan kB. Nilai
hc dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
kf
A
Av
kk
kk
A
Ac
Lghc
BA
BA..2.1
dimana,
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
19/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
19
Lg = tebal ruang kosong antara A dan B (5.10-6
m)
kf = konduktivitas fluida dalam ruang kosong (kf = 0)
A =luas penampang total batang
Ac = luas penampang batang yang kontak (Ac= 0,5A)
Av = luas penampang batang yang tidak kontak
Hasil perhitungan hc untung masing-masing bahan sebagai berikut.
hc percobaan stainless steel dan alumunium 1.681.823,026m .C/Watt
hc percobaan alumunium dan magnesium 22.900.590,688m .C/Watt
hc literatur stainless steel dan alumunium 2.967.272,727 m .C/Watt
hc literatur alumunium dan baja magnesium 17.680.000,000m .C/Watt
Dari perhitungan yang telah dilakukan diatas, sudah didapatkan beberapa nilai k. Bila
dibandingkan dengan nilai k yang ada pada literatur, akan didapatkan kesalahan literatur sebagai
berikut.
% KL hc alumunium-stainless steel = 43,321%
% KL hc alumunium-magnesium = 29,528%
7. Menghitung
Untuk menghitung nilai , diperlukan grafik k vs. T node avg. Dengan
menggunakan metode least square, maka kita dapat membuat persamaan linear
yang menghubungkan nilai k dan T node avg untuk mendapatkan nilai . Rumus
yang digunakan:
Tkkk
Tkk
oo
o
.
1
y = a + b x
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
20/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
20
Dari grafik tersebut, didapatkan nilai gradien dan intercept yang digunakan untuk
perhitungan nilai .
Magnesiumk = k0+ k0..T
y = a + b x
a = k0 = 1172
b = k0. = -23,47
= -0,0200256
Alumunium
k = k0+ k0..T
y = a + b x
a = k0 = 201
b = k0. = 0,556
= 0,00276617
b. Pengolahan data unit 3
y = 0.5569x + 201.05
R = 0.0024
y = -23.477x + 1172.2
R = 0.8737
0.000
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000120.000140.000
K
T
T VS K
BAJA
ALUMUNIUM
MAGNESIUM
Linear (ALUMUNIUM)
Linear (MAGNESIUM)
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
21/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
21
Pengolahan data untuk unit 3 sama dengan pengolahan data untuk unit 2 yaitu seperti
berikut.
Merata-ratakan waktu dan volume air yang keluar
t1(s) V1(mL) t2(s) V2(mL) tavg (s) Vavg (mL)
4.97 9 5.16 9 5.065 9
5.15 8 5.12 10 5.135 9
5.16 10 5.31 9 5.235 9.5
5.07 10 5.06 9 5.065 9.5
5.06 9 5.27 10 5.165 9.5
5.10 10 5.03 10.5 5.065 10.25
5.29 9 5.33 10 5.31 9.5
5.25 9 5.27 10 5.26 9.5
5.23 10 5.24 9 5.235 9.5
5.08 8 5.32 9 5.2 8.5
Mencari Tavg node dengan mengubah T (mV) ke T (0C)
NodeV
(mL)
Tout air
(0C)
T0
(mV)
Tt
(mV)
T1
(0C)
T2
(0C)
T (s)Q
(m3/s)
m (kg)Tavg node
(0C)
1 9 28.0 3.919 3.911 127.0096 126.811 5.065 1.7769 0.0018 126.9103
2 9 28.0 3.417 3.41 114.5499 114.3762 5.135 1.7527 0.0018 114.46307
3 9.5 28.0 2.974 2.961 103.5547 103.232 5.235 1.8147 0.0018 103.39335
4 9.5 28.0 2.578 2.57 93.72596 93.5274 5.065 1.8756 0.0019 93.62668
5 9.5 28.0 2.233 2.229 85.16306 85.06378 5.165 1.8393 0.0018 85.11342
6 10.25 28.0 1.967 1.971 78.56094 78.66022 5.065 2.0237 0.0020 78.61058
7 9.5 28.0 1.712 1.709 72.23184 72.15738 5.31 1.7891 0.0018 72.19461
8 9.5 28.0 1.474 1.467 66.32468 66.15094 5.26 1.8061 0.0018 66.23781
9 9.5 28.0 1.282 1.281 61.55924 61.53442 5.235 1.8147 0.0018 61.54683
10 8.5 28.0 1.111 1.117 57.31502 57.46394 5.2 1.6346 0.0016 57.38948
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
22/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
22
Rata-rata
Tout (0C)
28.0Rata rata
Massa air (kg)0.0018
Mencari nilai k percobaaan
Selang
Nodedx dT1 dT2 dTavg A k
Tavg node
(0C)
2 0.025 12.460 12.435 12.447 0.00067 11.458 120.686685
3 0.025 10.995 11.144 11.070 0.00181 4.753 108.92821
4 0.025 9.829 9.705 9.767 0.00103 9.471 98.510015
5 0.025 8.563 8.464 8.513 0.00116 9.624 89.37005
6 0.025 6.602 6.404 6.503 0.00130 11.239 81.8627 0.025 6.329 6.503 6.416 0.00145 10.223 75.402595
8 0.025 5.907 6.006 5.957 0.00161 9.937 69.21621
9 0.025 4.765 4.617 4.691 0.00177 11.446 63.89232
10 0.025 4.244 4.070 4.157 0.00193 11.889 59.468155
0.025 7.725 0.00141 10.004
Membuat Grafik T Vs K dan A Vs K
y = -0.0475x + 14.056
R = 0.2115
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
0 20 40 60 80 100 120 140
K
T
T VS K
TEMBAGA Linear (TEMBAGA)
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
23/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
23
Mencari Kesalahan Literatur
= 100% = |385 10.004|385 100% = 97.4015%
Mencari k0dan
= 0 1 + = 14.056 0.0475
= 0.047514.056= 0.003793
y = -1110.9x + 11.575
R = 0.0452
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
0.00000 0.00050 0.00100 0.00150 0.00200 0.00250
k0
A
A VS K
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
24/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
24
BAB IV
ANALISA
IV.1. ANALISA PERCOBAAN
Percobaan konduksi ini memiliki tujuan untuk memahami mekanisme perpindahan panas
secara konduksi. Kita sebelumnya haruslah mengetahui karakteristik dari perpindahan panas
konduksi ini agar kita dapat mempelajari mekanisme perpindahan panas konduksi. Salah satu
karakteristik adalah koefisien perpindahan panas logam, melihat pengaruh koefisien perpindahan
panas logam dengan suhu dan juga koefisien kontak.
Perpindahan kalor konduksi ini adalah peristiwa perpindahan energi yang diakibatkan
adanya interaksi antar molekul. Interaksi pada peristiwa konduksi ini adalah getaran atau vibrasi
dari molekul itu sendiri. Karena suatu molekul bergetar, molekul lainnya yang berjarak sangat
dekat juga ikut bergetar. Hal tersebutlah yang membuat energi berpindah dari satu tempat ke
tempat lainnya. Perpindahan energi dapat terjadi karena adanya perbedaan suhu antara suatu titik
ke titik lainnya. Pada percobaan ini, praktikan hanya melakukan percobaan pada unit dua dan
unit tiga.
Percobaan unit dua ini bertujuan untuk menghitung koefisien perpindahan panas logam,
mengamati pengaruh suhu terhadap k dan menghitung koefisien kontak. Percobaan dilakukan
dengan mengamati setiap node, dimana node yang ada terdiri dari 10 node. Setiap 10 node
tersebut diamati dalam selang waktu satu menit. Hal ini bertujuan untuk meyakinkan bahwa
panas telah berpindah ke node berikutnya. Setiap node dilakukan dalam dua kali pengukuran.
Dengan perlakuan tersebut, kesalahan yang ada dapat diminimalisasi karena pengukuran yang
dilakukan dua kali dapat menghasilkan data yang lebih presisi. Setiap node yang diukur tersebutakan menghasilkan air keluaran dari selang yang terhubung dengan alat konduksi, dimana air
tersebut diperlukan untuk data debit nantinya. Setiap air yang keluar dari selang dalam setiap
node dilakukan pengukuran suhu. Dengan demikian, bila setiap node dilakukan dua kali
pengukuran, suhu air keluar yang dihitung merupakan suhu rata-ratanya.
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
25/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
25
Pada unit dua ini, logam yang digunakan terdiri dari tiga jenis, diantaranya adalah
stainless steel, alumunium, dan magnesium. Sepuluh node yang akan diukur tersebut dibuat dari
ketiga jenis logam itu. Untuk lebih jelasnya, sepuluh node tersebut dapat digambarkan sebagai
berikut.
Gambar 4. Logam pada Unit 2
Dari gambar tersebut, terlihat bahwa node 1-2 terbuat dari baja, node 3-5 terbuat dari
alumunium, dan node 7-9 terbuat dari magnesium. Perbedaan jenis bahan dari ketiga node itu
membuat kita dapat lebih mudah mengerti mengenai apa yang disebut tahanan kontak. Seperti
yang telah dijelaskan sebelumnya pada teori dasar, tahanan kontak adalah suatu peristiwa yang
terjadi ketika ada dua logam yang dihubungkan secara kurang sempurna sehingga ada ruang
diantara sambungan tersebut yang terisi oleh udara. Hal ini menyebabkan terjadinya penurunan
suhu pada logam yang bersinggungan. Dari data yang diperoleh akan dihitung koefisien ;
dimana nilai ini dapat digunakan untuk menghitung nilai konduktivitas bahan (k).
Pertama, hal yang harus dilakukan adalah menghubungkan kabel ke sumber listrik (sudah
dilakukan oleh asisten laboratorium), dimana kabel yang dimaksud adalah kabel yang akan
memberikan panas dari listrik ke material pada pipa. Bagian pangkal batang stainless steel
adalah bagian yang langsung berhubungan dengan pemanas listrik yang menggunakan arus
bolak-balik tersebut. Akibatnya, suhu pada pangkal stainless steel akan lebih tinggi
dibandingkan bagian logam lainnya. Perbedaan temperatur antara bagian pangkal stainless steel
dengan bagian-bagian lain merupakan driving force yang memicu perpindahan kalor dari
pangkalstainless steel ke bagian lainnya. Ketika tube furnacememberikan kalor pada salah satu
ujung logam, molekul-molekul dalam logam yang dipanaskan tersebut bergerak lebih cepat,
sementara itu, tumbukan dengan molekul-molekul yang langsung berdekatan lebih lambat.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10heater
baja MgAl
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
26/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
26
Molekul-molekul yang bertumbukan ini mentransfer sebagian energi ke molekul-molekul lain
sehingga lajunya mengalami peningkatan. Molekul-molekul ini kemudian juga mentransfer
sebagian energi mereka dengan molekul-molekul lain sepanjang benda tersebut. Dengan
demikian, energi gerak termal ditransfer oleh tumbukan molekul sepanjang benda.
Selanjutnya, langkah yang harus dilakukan adalah memasang milivoltmeter (set mV
meter pada penunjuk mV, DC), dan menghidupkan saklar utama serta unit 2 dan 3. Selain itu,
praktikan juga harus memeriksa selang yang terhubung pada unit 2 dan 3 agar pada waktu
percobaan, tidak terjadi kesalahan dalam penggunaan selang. Selang tersebut bertujuan untuk
mengeluarkan air yang nantinya akan ditampung dalam gelas ukur. Melalui gelas ukur tersebut,
volume air dari setiap unit dengan setiap node dapat diukur sehingga nantinya debit air tersebut
akan didapat. Nilai debit air digunakan untuk perhitungan massa. Hasil yang didapat akan
digunakan untuk perhitungan konduktivitas termal material tersebut.
Pada percobaa di unit 3 ini tujuannya adalah untuk mengetahui pengaruh luas terhadap
perpindahan konduksi yang terjadi. Seperti pada percobaan unit 2, konduksi yang terjadi
merupakan perpindahan energy panas akibat adanya vibrasi olekul yang menghantarkan kalor
dari satu molekul ke molekul lain.
Unit 3 ini terdiri atas plat Cu vertical yang memiliki perbedaan luas di setiap nodenya.Pada dasar unit, dipasangkan sebuah pemanas listrik sebagai driving force yang membuat
gradient suhu pada unit tersebut.
Pada setiap node dipasang sebuah termokopel yang berfungsi sebagai sensor suhu pada
titik tersebut. Termokopel ini dihubungkan dengan konektor dan voltmeter sehingga pada titik
tersebut dapat dilakukan pembacaan suhu. Karena yang digunakan adalah voltmeter, suhu yang
terbaca ditransformasikan menjadi besaran tegangan atau potensial listrik dengan satuan mV.
Data suhu dapat diperoleh dengan cara mengkonversikan data potensial listrik. Switch padavoltmeter digunakan untuk mengubah pembacaan suhu dari satu node ke node lainnya di
sepanjang batang. Ilustrasi unit dapat dilihat sebagai berikut :
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
27/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
27
Gambar 5. Logam pada unit 3
Menurut Hukum Fourier, besarnya kalor yang ditransmisikan ke suatu titik sebanding
dengan konduktivitas termal material, luas penampang, dan gradien suhu serta berbanding
terbalik dengan jaraknya dari sumber kalor.
X
TAkq
Sehingga pada pengamatan unit 3, vaiabel yang berpengaruh adalah jarak dengan sumber
kalor dan luas penampang. Berdasarkan hukum Fourier, besarnya fluks kalor berbanding terbalik
dengan luas penampang. Pada unit 3 ini, konduktivitas termalnya tidak dipengaruhi oleh jenis
material, melainkan hanya sebagai fungsi suhu.
Pada unit ini juga dialirkan fluida pendingin sebagai heat sinker.Heat sinkini berfungsi
mengatur dan mengukur fluks panas yang melalui terminal sepanjang lintasan batang. Fluida
pendingin yang digunakan adalah air karena sifatnya yang ekonomis, mudah didapat, dan aman
bagi lingkungan. Besarnya laju alir fluida pendingin haruslah cukup kecil agar tidak banyak
kalor yang terbuang melalui konveksi. Suhu keluaran fluida pendingin diukur setelahdilakukannya pengukuran suhu pada tiap-tiap node. Pengukuran dilakukan setelah selang waktu
tertentu agar suhunya stabil dan didapatkan data yang akurat.
IV.2. ANALISA HASIL
Perhitungan k
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
28/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
28
Dari percobaan yang dilakukan pada unit 2, dihasilkan nilai konduktivitas termal setiap
logam dimana konduktivitas termal percobaan untuk steel adalah 8,726, konduktivitas termal
percobaan untuk alumunium adalah 231,635, dan konduktivitas termal percobaan untuk
magnesium 226,436. Dengan demikian, konduktivitas termal yang terbesar sampai terkecil
adalah konduktivitas termal alumunium, magnesium, dan steel. Hal ini sesuai dengan nilai
konduktivitas termal literatur. Benda yang memiliki nilai konduktivitas termal yang tinggi
menunjukkan bahwa benda tersebut memiliki kemampuan menghantarkan panas yang tinggi
pula. Konduktivitas termal alumunium yang tinggi disebabkan oleh densitas molekul alumunium
yang lebih rendah dibandingkan magnesium dan steel. Berapa densitasnya? Dengan adanya
densitas alumunium yang rendah, kerapatan alumunium tersebut juga akan rendah sehingga jarak
antar partikel lebih besar dibandingkan magnesium dan steel. Jarak partikel yang lebih besar
tersebut menyebabkan partikel akan bergerak lebih bebas. Selain itu, densitas yang rendah
menandakan jumlah molekul yang lebih sedikit untuk massa yang sama dibandingkan material
yang lain. Artinya, jika sebuah molekul aluminium bervibrasi, ia akan dengan mudah bergerak
dan berkontakan sambil menghantarkan panas ke molekul yang lain, dan hambatan panas akan
kecil karena jumlah molekul yang menghantarkan panas tidak begitu banyak.
Energi termal yang dihasilkan secara teoritis dapat dihantarkan oleh zat padat melalui dua
cara, yaitu dengan adanya perpindahan elektron bebas dan getaran kisi. Dalam hal ini, secaraliteratur, jumlah elektron bebas dalam alumunium lebih banyak dibandingkan dengan
magnesium dan steel. Elektron bebas tersebut akan bergerak melalui struktur kisi material
dimana elektron tersebut mengandung muatan listrik dan energi termal yang mengalir atau
berpindah dari suhu yang lebih rendah ke suhu yang lebih tinggi. Getaran kisi juga dapat
menghantarkan energi termal, tetapi jumlahnya tidak sebanyak perpindahan elektron bebas.
Pada unit 3 ini, perhitungan yang dilakukan sama seperti pada unit 2 yakni mengkonversi
suhu lalu mencari nilai konduktivitas termal dan koefisien muai panjang unit. Hanya saja yang
berbeda pada perhitungan di unit ini adalah perhitungan luas yng akan berbeda pada setiap
nodenya saat mencari nilai konduktivitas termalnya
Perhitungan hc
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
29/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
29
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa nilai tahanan termal
antara stainless steel dengan alumunium jauh lebih kecil dibandingkan dengan tahanan termal
antara alumunium dengan magnesium. Besarnya tahanan termal tersebut dipengaruhi oleh
beberapa hal seperti ketebalan ruang kosong antara sambungan logam dan perpindahan panas
yang terjadi dalam ruang kosong tersebut.
Apabila ruang kosong diantara sambungan kedua logam semakin besar, kita akan
mendapatkan nilai tahanan termal yang semakin kecil, dan begitu pula sebaliknya. Oleh sebab
itu, dapat disimpulkan bahwa tebalnya ruang kosong pada sambungan stainless steel dengan
alumunium jauh lebih besar dibandingkan dengan pada sambungan alumunium dan magnesium.
Selain itu, hal ini juga membuktikan bahwa kekasaran permukaan antara alumunium dengan
magnesium lebih besar dibandingkan stainless steel dengan alumunium sehingga ketebalan ruang
kosongnya semakin kecil.
Perpindahan panas yang terjadi dalam ruang kosong tersebut dipengaruhi oleh dua hal,
antara lain konduksi antara zat padat dengan zat pada pada titik perpotongan (titik pertemuan dua
logam) dan konduksi melalui fluida gas yang berada pada ruang kosong, dimana gas tersebut
dalam hal ini adalah udara.
Disamping kedua hal tersebut, besarnya tahanan termal juga dipengaruhi olehkonduktivitas termal material-material yang bersambungan. Dalam percobaan ini, bahan yang
berada di antara kedua zat adalah alumunium sehingga besarnya konduktivitas alumunium bukan
merupakan parameter yang mempengaruhi tahanan termal secara besar sehingga kita perlu
membandingkan konduktivitas termal magnesium dan stainless steel. Dari perhitungan yang
telah dilakukan, besarnya konduktivitas termal magnesium lebih besar dibandingkan stainless
steel. Hal ini mengakibatkan tahanan termal aluminium-magnesium lebih besar dibandingkan
tahanan termal aluminium-stainless steel.
Untuk unit 3 kita tidak mencari hc karena unit 3 hanya terdapat satu logam yaitu tembaga.
Perhitungan
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
30/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
30
Nilai adalah pengaruh temperatur terhadap nilai k. Berdasarkan perhitungan yangdilakukan, nilai dihitung dengan menggunakan persamaan garis. Nilai konduktivitas termalyang ada bergantung pada nilai temperatur. Dari perhitungan yang dilakukan, didapatkan nil ai untuk magnesium bernilai negatif, sedangkan nilai untuk alumunium bernilai positif.Seharusnya, kedua nilai tersebut bernilai negatif. Nilai yang negatif menunjukkan bahwa padatemperatur tertentu nilai konduktivitas termal aluminium dan magnesium akan lebih kecil
dibandingkan nilai k temperatur standar. Nilai yang negatif juga menandakan terjadi
penyusutan luas penampang logam. Hal ini dapat terjadi karena adanya faktor pengotor yang ada
pada permukaan logam tersebut.
Untuk unit 3, Pada perhitungan koefisien muai panjang, sama seperti unit 2, yakni
merepresentasikan terlebih dahulu menjadi grafik antara T dan k, sehingga didapatpersamaan untuk mencari koefisien muai panjang Cu.
IV.3. ANALISA GRAFIK
a. Grafik percobaan unit 2
Grafik T vs K digunakan untuk melakukan perhitungan nilai . Pada grafik magnesium,nilai R
2hampir mendekati 1 sehingga nilai yang didapatkan cukup linier, sedangkan pada grafik
alumunium, nilai R2
sangat jauh dari 1 sehingga tidak linier. Grafik yang linier menunjukkan
y = 0.5569x + 201.05
R = 0.0024
y = -23.477x + 1172.2
R = 0.8737
0.000
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000120.000140.000
K
T
T VS K
BAJA
ALUMUNIUM
MAGNESIUM
Linear (ALUMUNIUM)
Linear (MAGNESIUM)
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
31/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
31
bahwa semakin besar suhu, nilai k juga akan semakin besar, dan begitu pula sebaliknya. Dengan
demikian, benar adanya bahwa temperatur akan mempngaruhi nilai konduktivitas termal
material.
b. Grafik percobaan unit 3
Pada grafik T Vs K dapat dilihat bahwa semakin tinggi nilai T maka nilai konduktivitas
termalnya semakin menurun. Jika ditinjau dari segi kimia fisika, logam memiliki valance
band yang terisi parsial dan proses perpindahan panas secara konduksi terjadi akibat vibrasi
pada elektron pada valance band. Elektron yang sudah membawa energy karena vibrasinya,
jika ditambahkan suhu maka akan membuat elektron tersebut memiliki energy yang semakin
tinggi, namun elektron tersebut masih berada pada valance band yang sama. Karena energy
yang dimiliki setiap elektron menjadi hamper sama, maka pengaru suhu hanya akan
mempercepat tumbukan antar molekul saja tapi tidak menambah nilai konduktivitasnya.
y = -0.0475x + 14.056
R = 0.2115
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
0 20 40 60 80 100 120 140
K
T
T VS K
TEMBAGA Linear (TEMBAGA)
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
32/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
32
Pada grafik antara luas penampang dengan suhu dapat dilihat bahwa semakin menurun
nilai konduktivitasnya dapat dilihat dari gradiennya yang semakin menurun. Hal ini
dikarenakan semakin luas penampang, maka semakin menambah nilai resistivitas termalnya.
Resistivitas termal adalah hambatan termal yang dipengaruhi oleh ketebalan dan luas
penampang yang dialiri kalor. Jika resistivitasnya semakin tinggi maka nilai
konduktivitasnya semakin menurun.
IV. ANALISA KESALAHAN
Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan kesalahan dalam percobaan ini,
diantaranya adalah:
Kemungkinan terjadi kesalahan pada alat (termocouple) yang digunakan sehingga data
yang diperoleh kurang akurat.
Kurangnya ketepatan praktikan dalam mengalirkan air ke dalam tabung dengan waktu
yang konstan sehingga menyebabkan volume yang didapat sedikit lebih banyak/sedikit
dari yang seharusnya
Kurangnya ketepatan praktikan dalam mengukur suhu air
y = -1110.9x + 11.575
R = 0.0452
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
0.00000 0.00050 0.00100 0.00150 0.00200 0.00250
k0
A
A VS K
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
33/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
33
BAB V
PENUTUP
V.1. KESIMPULAN
Konduksi merupakan perpindahan energi (kalor) dari satu bagian padatan yang
meiliki suhu lebih tinggi ke bagian yang memiliki suhu lebih rendah
Perpindahan pada konduksi dengan kondisi steady-state dan tidak ada pembangkit
panas pada logam maka panas yang berpindah dari ujung logam ke ujung lainnya
adalah sama
Pada logam yang terdiri dari sambungan beberapa logam maka akan terjadi variasi
suhu yang berbeda-beda
Koefisien perpindahan panas logam dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
Fourier konduksi yaitu:
T
x
A
qk
dengan data T logam, pada q/A yang sama. Apabila perubahan nilai k merupakan
fungsi linier terhadap perubahan suhu, maka berlaku persamaan
Tkk o 1 .dengan adalah koefisien perpindahan panas. Kemudian dari data percobaan, dapat
pula diperoleh koefisien kontak termal melalui persamaan
f
V
BA
BAC
g
C kA
A
kk
kk
A
A
Lh
21
V.2. SARAN
Ada beberapa saran yang dapat dilakukan agar percobaan ini berjalan lebih baik
sehingga kesalahan literatur dapat dikurangi yaitu
Termokopel perlu dikalibrasi secara berkala agar keakuratan data lebih baik dan
pemanasan terjadi secara merata.
Menggunakan termometer digital agar suhu keluaran air dapat diperoleh lebih secara
lebih akurat.
-
5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI
34/34
LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014
34
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Thermal Conductivity. http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.html [elektronik] diakses pada 29 Oktober 2014 pukul
22.51 WIB
Anonim. How Does Temperature Affect the Conductivity of a Conductor?.
http://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_
TemperatureConductivityConductor.html [elektronik] diakses pada 29 Oktober 2014 pukul
21.49 WIB
Anonim. 1989.Petunjuk Praktikum Proses & Operasi Teknik 1. Depok: DTK-FT-UI.
Holman, J.P. 1988. Perpindahan Kalor Edisi Keenam, Alih Bahasa Ir. E. Jasjfi M. Sc. Jakarta:
Erlangga.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.html