Citra Wahyuni 3215102338 Modul Perpindahan Kalor

8/12/2019 Citra Wahyuni 3215102338 Modul Perpindahan Kalor

1/52


2/52

2

PERPINDAHAN KALOR

OLEH:

CITRA WAHYUNI

3215102338

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA


3/52

3

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas karunia dan hidayah-Nya,

penulis dapat menyusun bahan ajar modul SMA jurusan IPA dengan materi Perpindahan

Klaor. Modul yang disusun ini menggunakan KTSP (Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan)

dengan menganalisis Kompetensi Dasar (KD) yang harus dicapai.

Modul perpindahan kalor ini dapat terselesaikan, tentu dengan banyaknya dukungan

dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan

rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak, terutama dosen penulis yakni

Ibu Desnita, M.Si atas saran dan motivasi yang diberikan dalam meyelesaikan bahan ajar ini.

Kami mengharapkan saran dan kritik dari berbagai pihak guna menyempurnakan atau

memperbaiki modul perpindahan kalor ini. Demikian, semoga modul ini dapat bermanfaat bagi

semua siswa SMA jurusan IPA dalam memahami konsep perpindahan kalor.

Jakarta, Desember 2012

Penulis

Citra Wahyuni


4/52

4

Kerangka Modul

Halaman Sampul

Halaman Francis

Kata Pengantar

Daftar Isi

Peta Kedudukan Modul

Glosarium

I. PENDAHULUAN

A. Deskripsi

B. Prasyarat

C. Petunjuk Penggunaan Modul

1. Penjelasan Bagi Peserta didik

2. Peran Guru

D. Tujuan Akhir

E. Standar Kompetensi

F. Cek Kemampuan Awal

II. PEMBELAJARAN

PERPINDAHAN KALOR

1. Konduksi1.1Pengertian Konduksi1.2Proses perpindahan kalor konduksi1.3Perbedaan Konduktor dan Isolator1.4

Besaran-besaran fisis

1.5Hubungan laju kalor konduksi dengan besaran-besaran fisisnya1.6Pengaruh suhu pada sambungan dua batang logam yang berbeda jenis1.7Contoh Perpindahan kalor konduksi dalam kehidupan sehari-hari


5/52

5

2. Konveksi2.1Pengertian Konveksi2.2Jenis-jenis Konveksi

2.2.1 Konveksi alami2.2.2 Konveksi buatan

2.3Besaran-besaran fisis2.4Hubungan laju kalor konveksi dengan besaran-besaran fisisnya2.5Konveksi dalam keseharian

3. Radiasi3.1Pengertian Radiasi3.2Penyerap kalor radiasi yang baik dan buruk3.3Besaran-besaran fisis3.4Hubungan laju kalor radiasi dengan besaran-besaran fisinya3.5Contoh dan Pemanfaatan Radiasi


6/52

6

DAFTAR ISI

Halaman Sampul ............................................................................................................................1

Halaman Francis ........................................... ..............................................2

Kata Pengantar ..............................................................................................................................3

Kerangka Modul.............................................................................................................................4

Daftar Isi ........................................................................................................................................6

Peta Konsep...................................................................................................................................8

Glosarium.......................................................................................................................................9

I. PENDAHULUAN .........................................................................................................................10

1.1 Deskripsi ..............................................................................................................................10

1.2 Prasarat ...............................................................................................................................11

1.3 Petunjuk Penggunaan Modul ..............................................................................................11

1.4 Tujuan Akhir ........................................................................................................................12

1.5 Kompetensi .........................................................................................................................13

1.6 Cek Kemampuan .................................................................................................................13

II. PEMBELAJARAN .......................................................................................................................14

2.1 Kegiatan Belajar 1 ...............................................................................................................14

2.1.1 Tujuan Kegiatan Pembelajaran ...................................................................................14

2.1.2 Uraian Materi ..............................................................................................................14

2.1.3 Rangkuman ..................................................................................................................15

2.1.4 Tugas 1 .........................................................................................................................16

2.1.5 Tes Formatif 1 ..............................................................................................................16


2.2.1 Tujuan Kegiatan Pembelajaran ....................................................................................17

2.2.2 Uraian Materi ..............................................................................................................17

2.2.3 Rangkuman ..................................................................................................................25

2.2.4 Tugas 2 .........................................................................................................................25

2.2.5 Tes Formatif 2 ..............................................................................................................26


7/52

7



2.3.2 Uraian Materi ..............................................................................................................27

2.3.3 Rangkuman ..................................................................................................................35

2.3.4 Tugas 3.........................................................................................................................35

2.3.5 Tes Formatif 3 ..............................................................................................................35



2.4.2 Uraian Materi ..............................................................................................................37

2.4.3 Rangkuman ..................................................................................................................43

2.4.4 Tugas 2 .........................................................................................................................43

2.4.5 Tes Formatif 2 ..............................................................................................................43

III. EVALUASI ................................................................................................................................45

3.1 Tes Tertulis ..........................................................................................................................45

IV. PENUTUP ................................................................................................................................47

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................48

KUNCI JAWABAN ..........................................................................................................................49


8/52

8

Peta konsep modul

Suhu dan Kalor

Suhu Pemuaian Perubahan WujudKalor Perpindahan

Kalor

Konduksi Konveksi Radiasi

Proses Besaran-

besaran

fisis

Contoh/

Aplikasi

Konvek

si

alami

Konvek

si

paksa

Besaran-

besaran

fisis

Besaran-

besaran

fisi

Penyerap

kalor

radiasi

Co

/A

Contoh/

Aplikasi

Contoh/

Aplikasi

Rumusan

matematis

Rumusan

matematis Rumusan

matematis


9/52

9

GLOSARIUM

ISTILAH KETERANGAN

Konduktivitas

termal (k)

merupakan ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor

Koefisien konveksi

termal (h)

merupakan ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor yang

nialinya bergantung pada bentuk dan kedudukan permukaan,

yaitu tegak, miring, menghadap ke bawah atau menghadap ke

atas.

Emisivitas (e) kuantitas yang menyatakan kemampuan benda untuk

memancarkan energy


10/52

10

BAB I

PENDAHULUAN

1.1DeskripsiSetelah sekilas memahami adanya sejumlah kalor dapat menyebabkan

perubahan wujud atau kenaikan suhu pada suatu benda, serta telah dipelajarinya

proses pemuaian sebagai dampak adanya penyerapan kalor pada benda, yang

tentunya menuntut pemahaman tentang adanya konsep konversi dari berbagai

satuan dari besaran perubahan suhu, maka yang tak kalah pentingnya dari semua itu

bahwa kalor sebagai suatu bentuk energi ternyata dapat mengalami perubahan

tempat, atau dikatakan bahwa kalor dapat berpindah tempat.

Tanpa usaha luar, maka kalor sebagai suatu bentuk energi dapat berpindah

tempat dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dengan

berbagai cara, yaitu : Konduksi, Konveksi, dan Radiasi.

Saat kamu mendekatkan sendok ke pembakar spiritus, maka kamu akan

merasakan panas menjalar ke ujung bagian sendok yang kamu pegang. Itu

merupakan salah satu contoh proses perpindahan kalor. Perpindahan kalor seperti

ini tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel perantaranya. Perpindahan

kalor seperti ini disebut perpindahan kalor konduksi.

Selain itu, pernahkah kamu mengamati proses ketika memasak air? Saat

kamu memasak air, bagian air yang panas hanya yang terkena nyala kompor saja,

lalu mengapa pada akhirnnya keseluruhan air mendidih? Hal ini terjadi karena saat

panci bagian bawah terkena nyala api, volume air yang dekat dengan nyala api akan

memuai dan menyebabkan masaa jenis nya berkurang, sehingga lebih ringan dari

sebelumnya. Posisi air bagian bawah, akan digantikan dengan air yang berada pada

bagian atas karena massa jenisnya lebih besar. Proses ini akan berlangsung terus-

menerus sampai suhu air secara keseluruhan sama. Perpindahan kalor ini disertai


11/52

11

perpindahan partikel-partikel perantaranya. Perpindahan kalor ini disebut

perpindahan kalor konveksi.

Selanjutnya, perpindahan kalor dapat terjadi secara pancaran/ radiasi.

Perpindahan kalor seperti ini dapat kamu amati saat berkemah menggunakan api

unggun. Panas dari api unggun tersebut dapat kamu rasakan saat kamu duduk

dihadapanya.

Dalam bab ini kamu dapat memperdalam perpindahan kalor konuksi, konveksi, dan

radiasi.

1.2PrasyaratSebelum mempelajari tentang perpindahan kalor, anda harus menguasai materi

kalor terlebih dahulu.

1.3Petunjuk penggunaan modul

1. Pelajarilah peta konsep yang ada pada modul dengan teliti.2. Pastikan bila anda membuka modul ini, anda siap mempelajarinya minimal satu

kegiatan hingga tuntas. Jangan terputus putus atau berhenti di tengah-tengah

kegiatan.

3. Pahami tujuan pembelajaran yang ada pada setiap modul atau kegiatan belajardalam modul anda.

4. Bacalah materi pada modul dengan cermat dan berikan tanda pada setiap katakunci pada setiap konsep yang dijelaskan.

5. Perhatikan langkah-langkah dalam setiap contoh penyelesaian soal.6. Kerjakan latihan soal yang ada, jika mengalami kesulitan bertanyalah kepada

teman atau guru anda.

7. Kerjakan tes uji kompetensi pada setiap akhir kegiatan belahar sesuaikemampuan anda, cocokkan jawaban anda dengan kunci jawaban yang tersedia

di modul, dan jika perlu lakukan perhitungan skor hasil belajar anda.


12/52

12

8. Apabila anda belum menguasai 65% materi tiap kegiatan, maka pelajarilah lagikegiatan tersebut.

9. Ulangi kegiatan 2 sampai dengan 6 pada setiap kegiatan belajar hingga selesai.10.Kerjakan soal-soal evaluasi terakhir.

1.4Tujuan Akhir

Setelah mempelajari modul ini diharapkan Anda dapat :

1. Menyebutkan prinsip dasar peprindahan kalor2. Menyebutkan 3 cara perpindahan kalor3. Menyebutkan proses perpindahan kalor konduksi4. Membedakan konduktor dan isolator5. Menyebutkan besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konduksi6. Memformulasikan hubungan laju kalor konduksi dengan besaran fisis yang

mempengaruhinya

7. Menyebutkan 1 contoh aplikasi alat yang menggunakan prinsip perpindahankalor konduksi

8.

Membedakan konveksi alami dengan konveksi buatan9. Menyebutkan satu contoh perpindahan kalor konveksi alami dalam kehidupan

sehari-hari

10.Menyebutkan dua contoh alat yang menggunakan prinsip perpindahan kalorkonveksi paksa

11.Menyebutkan besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konveksi12.Memformulasikan hubungan laju kalor konveksi dengan besaran-besaran fisis

yang mempengaruhinya13.Membedakan benda yang baik dan buruk dalam menyerap dan memancarkan

kalor radiasi

14.Menyebutkan besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor radiasi


13/52

13

15.Memformulasikan hubungan laju kalor radiasi dengan besaran fisis yangmempengaruhinya

16.Menyebutkan 2 contoh pemanfaatan kalor radiasi dalam kehidupan sehari-hari1.5KompetensiStandar Kompetensi

4. Menerapkan konsep kalor dan prinsip konservasi energi pada berbagai perubahan

energi

Kompetensi dasar

4.1 Menganalisis cara perpindahan kalor

1.6Cek KemampuanKerjakanlah soal-soal berikut ini, jika Anda dapat mengerjakan sebagian atau

semua soal berikut ini, maka Anda dapat meminta langsung kepada guru Anda

untuk mengerjakan soal-soal evaluasi untuk materi yang telah Anda kuasai pada

bab ini.

1. Apa yang dimaksud dengan perpindahan kalor konduksi?2. Sebatang alumunium yang panjangnya 0,400 m dan diameternya 6,00 x 10-3m

digunakan untuk mengaduk larutan gula air yang berusaha 108oC. Jika ujung kain

batang berada pada suhu ruang 28oC, berapa kalor yang mengalir sepanjang

batang dalam 5 menit? Konduktivitas termal alumunium 200 W/(Mk)

3. Apa perbedaan antara konveksi alami dan konveksi paksa?4. Apa perbedaan antara benda hitam dan putih dalam menyerap dan

memancarkan kalor radiasi?

5. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2dan suhunya 27 C. Jika suhusekelilingnya 77 C, hitunglah:

a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas

b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam


14/52

14

BAB II

PEMBELAJARAN

2.1 Kegiatan Belajar I

Perpindahan Kalor

2.1.1 Tujuan Kegiatan Pembelajaran

1. Menyebutkan prinsip dasar peprindahan kalor2. Menyebutkan 3 cara perpindahan kalor

2.1.2 Uraian Materi

Pernahkah kamu menaruh

sebongkah es di telapak tanganmu

? Apa yang terjadi selama

beberapa menit? Bukankah telapak

tanganmu akan terasa dingin dan

bongkahan es akan mencair?


15/52

15

Gambar 1. Bongkahan es yang diletakkan

ditangan.

Sumber: www.google.co.id/gambar+es

Mengapa fenomena tersebut dapat terjadi ? Hal ini dikarenakan suhu telapak

tanganmu lebih tinggi dibandingkan suhu bongkahan es, sehingga kalor berpindah dari

telapak tanganmu ke bongkahan es tersebut. Proses ini berlangsung sampai telapak

tanganmu dan es mencair ( suhu keduanya sama atau seimbang). Jadi, dapat

disimpulkan bahwa kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang

suhunya rendah.

Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu:

1. Konduksi2. Konveksi3. RadiasiDalam modul ini kita akan mempelajari perpindahan kalor konduksi, konveksi

dan radiasi secara rinci dan terpisah, walaupun dalam kejadian sehari-hari,

perpindahan kalor ini dapat terjadi secara bersamaan dalam satu kondisi.

2.1.3 Rangkuman

- Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang

suhunya rendah.

- Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu:

1. Konduksi

2. Konveksi

3. Radiasi


16/52

16

2.1.4 Tugas 1

1. Apa yang kamu ketahui tentang perpindahan kalor?

2. Sebutkan satu fenomena yang menggambarkan perpindahan kalor konduksi,

konveksi, dan radiasi secara bersamaan!

3. Mengapa es yang kamu pegang mencair dan tanganmu terasa dingin?

2.1.5. Tes Formatif 1

1. Apa prinsip terjadinya perpindahan kalor?

2. Sebutkan 3 cara perpindahan kalor!

3. Apa proses terakhir dari perpindahan kalor?


17/52

17

2.2Kegiatan Belajar 2Konduksi

2.2.1 Tujuan Kegiatan Pembelajaran

1. Menyebutkan proses perpindahan kalor konduksi2. Membedakan konduktor dan isolator3. Menyebutkan besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konduksi4. Memformulasikan hubungan laju kalor konduksi dengan besaran fisis yang

mempengaruhinya

5. Menyebutkan 1 contoh aplikasi alat yang menggunakan prinsip perpindahankalor

2.2.2Uraian materiA. Pengertian Konduksi

Saat kamu memasak, apa yang kamu rasakan saat memegang bagian ujung

spatula? Bukankah kamu merasakan panas ? Padahal ujung spatula yang kamu pegang

tidak bersentuhan langsung dengan minyak yang mendidih, melainkan ujung spatula

yang lain.

Gambar 2. Peristiwa konduksi saat memasak dengan menggunakan spatula.

Sumber: www.google.co.id/gambar


18/52

18

Mengapa hal ini bisa terjadi? Hal ini karena kalor yang berada pada ujung

spatula yang dekat dengan minyak mendidih berpindah ke ujung spatula yang kamu

pegang. Perpindahan kalor seperti ini disebut perpindahan kalor konduksi.

Dari contoh peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa konduksi adalah

hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Pada

perpindahan kalor konduksi yang berpindah hanyalah energi kalor , tanpa melibatkan

partikel perantaranya.

Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:

1. Jika suatu benda mendapat energi panas maka energi panas tersebut digunakanuntuk menggetarkan partikel-partikel benda tersebut. Pemanasan pada satu ujung

benda menyebabkan partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat dan

suhunya naik. Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar

ini, memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya melalui

tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi kinetik lebih besar

pula. Setelah itu partikel tetangga ini memindahkan energi ke partikel tetangga

berikutnya. Begitu seterusnya sampai proses pemindahan energi ke bagian ujung

benda yang suhunya rendah. Proses perpindahan kalor seperti ini berlangsung

lambat karena untuk memindahkan lebih banyak kalor diperlukan beda suhu yang

tinggi di antara kedua ujung.

2.Pada logam, perpindahan kalor

terjadi melalalui gerakan-

gerakan elektron bebas yang

terdapat dalam struktur atom

logam.

Gambar 3. Pemanasan pada salah satuujung logam.


19/52

19


Elektron bebas ialah elektron yang dengan mudah dapat berpindah dari satu atom

ke atom yang lain. Di ujung logam yang terkena panas, energi kalor pada elektron

bertambah besar. Oleh karena elektron bebas mudah berpindah, pertambahan

energi kalor ini dengan cepat dapat diberikan ke elektron-elektron lain letaknya

lebih jauh melalui tumbukan. Dengan proses ini kalor pada logam dapat berpindah

dengan cepat. Oleh karena itu, logam tergolong konduktor yang sangat baik.

Dari penjelasan proses konduksi di atas, kita dapat mengetahui bahwa logam adalah

konduktor yang sangat baik. Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dibagiatas dua golongan besar, yaitu konduktordan isolator.

B. Konduktor dan Isolatora. Konduktor

Apa yang dimaksud dengan konduktor? Konduktor ialah zat atau bahan yang

mudah menghantarkan kalor. Konduktor dapat mudah menghantarkan kalor

karena gerakan-gerakan elektron bebas pada atomnya dapat dengan mudah

menghantarkan energi kalor ke elektron atom yang letaknya jauh.

Contoh zat yang tergolong konduktor: logam, seperti alumunium, baja, dan

tembaga.

b. IsolatorApa yang dimaksud dengan isolator? Isolator ialah zat atau bahan yang sukar

menghantarkan kalor.

Contoh zat yang tergolong isolator: kayu, plastik, busa, wol, kain, dan lain-lain.

Apakah air termasuk Konduktor atau Isolator?

Zat bukan logam umumnya bukan penghantar kalor yang baik (termasuk

isolator). Untuk mencari tahu apakah air adalah isolator atau bukan dan contoh

penerapan air sebagai isolator, lakukanlah kegiatan berikut ini:


20/52

20

Apakah Udara termasuk Konduktor atau Isolator?

Udara termasuk penghantar kalor yang buruk(isolator). Udara sebagai penghantar

kalor yang buruk telah sering kita manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Apa

contohnya? Saat musim hujan atau di ruangan yang ber-AC kalian biasa

menggunakan selimut bukan? Udara yang terperangkap di anatara tubuh kalian

dan selimut berfunsi sebagai isolatorkalor, yang akan menghambat perpindahan

kalor dari tubuh Anda ke udara dingin di luar selimut. Sebagai akibatnya tubuh

kalian tetap hangat.

C. Besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konduksiPada bagian ini, kita akan mencermati besaran-besaran fisis pada

perpindahan kalor konduksi melalui sebuah gambar.

Gambar 4. Laju kalor

yang melalui sebuah

benda

Sumber: BSE Belajar

Praktis

Kalor konduksi akan mengalir melalui suatu medium / benda. Perlu

diketahui bahwa setiap benda (khususnya benda padat) yang dilewati kalor pasti

mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda. Ada benda padat yang panjang,

ada juga benda padat yang pendek. Ada yang gemuk (luas penampangnya

besar), ada juga yang kurus (luas penampangnya kecil).


21/52

21

Ketika mengalir, kalor juga membutuhkan selang waktu tertentu. Aliran

kalor ini bermula dari sisi benda yang memiliki suhu yang lebih tinggi (T1) ke sisi

(yang memiliki suhu yang lebih rendah (T2). Karena adanya perbedaan suhu (T1 -

T2), kalor mengalir dari sisi benda yang bersuhu tinggi menuju sisi benda yang

bersuhu rendah (arah aliran kalor ke kanan). Benda yang dilewati kalor memiliki

luas penampang (A) dan panjang ().

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan oleh ilmuwan, jumlah kalor

yang mengalir selama selang waktu tertentu (Q/t) berbanding lurus dengan

perbedaan suhu (T1 T2), luas penampang (A), sifat suatu benda (k =

konduktivitas termal) dan berbanding terbalik dengan panjang benda. Secara

matematis bisa ditulis sebagai berikut :

=

(1.1)

Keterangan :

Q = Kalor (kilokalori (k) atau Joule (J) )

t = Waktu (s)

Q/t = Laju aliran kalor ( kilokalori per sekon (kkal/s) atau Joule/sekon

(J/s). 1 J/s = 1 watt )

A = Luas penampang benda (m2)

T1T2 = Perbedaan suhu (K atauoC)

T1 = Temperatur tinggi (K atauoC)

T2 = Temperatur rendah (K atauoC)

= Jarak perpindahan panas / ketebalan benda(m)

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan, laju kalor konduksi yang melalui

sebuah dinding bergantung pada empat besaran:

1. Beda suhudi antara kedua permukaan ; makin besarbeda suhu, makin cepat perpindahan kalor.

2. Ketebalan benda ; makin tebal dinding, makin lambat perpindahan


22/52

22

kalor.

3. Luas permukaan benda4. Konduktivitas termal zat (), merupakan ukuran kemampuan zat

menghantarkan kalor; makin besar nilai , makin cepat perpindahan

kalor.

5. Selang waktuTabel 1. konduktivitas termal zat (W/mK)

D. Suhu pada sambungan dua batang logam yang berbeda jenis

Misalkan dua batang logam berbeda jenis dengan luas penampang sama,

yang salah satu ujungnya dihubungkan. Suhu ujung bebas batang pertama T1,

sedang suhu ujung bebas batang kedua T2di mana T1> T2, seperti ditunjukkan

Zat

Zat

Logam: Bahan Isolator:

Alumunium 205 Gabus 0,04

Perunggu 109 Serat kaca (fiberglass) 0,04

Tembaga 385 Bulu halus 0,02

Besi dan baja 50 Kapuk 0,03

Perak 406

Zat padat lain: Gas:

Lemak tubuh 0,17 Hidrogen 0,13

Batu bata 0,6 Udara 0,024

Beton 0,8

Kaca 0,8

Es 1,6

Air 0,60

Kayu (pinus) 0,13


23/52

23

pada gambar berikut. Bagaimana caranya menghitung suhu pada titik

sambungan kedua logam?

T1 T2

L1 L2

Gambar 5. Aliran kalor pada sambungan dua batang logam

Secara matematis, Prinsip sambungan dua batang logam adalah:

(1.2)

(1.3)

Keterangan :

Q1 = Kalor pada batang logam 1 (kilokalori (k) atau Joule (J) )

Q2 = Kalor pada batang logam 1 (kilokalori (k) atau Joule (J) )

t = Waktu (s)

Q/t = Laju aliran kalor ( kilokalori per sekon (kkal/s) atau Joule/sekon

(J/s). 1 J/s = 1 watt )

A = Luas permukaan benda (m2)

T1 = Suhu/Temperatur pada batang logam 1 (K atauoC)

T2 = Suhu/Temperatur pada batang logam 1 (K atau oC)

L1 = Panjang batang logam 1 (m)

L2 = Panjang batang logam 2 (m)

k1 K2Arah aliran kalor


24/52

24

E. Aplikasi Pepindahan Kalor Konduksi

Setrika Listrik

Prinsip kerja setrika listrik adalah mengubah energi listik menjadi energi

panas. Bila seterika dihubungkan ke sumber tegangan listrik dan

dihidupkan (ON), maka arus listrik mengalir melalui elemen pemanas,

yaitu alas besi tebal. Dengan adanya arus listrik yang mengalir ini, alas

besi tebal akan membangkitkan panas. Panas ini kemudian disalurkan

secara konduksi pada permukaan dasar setrika.

Gambar 6. Proses penghantaran konduksi pada setrika

Sumber: BSE Fisika Kelas X

Contoh soal:

1. Besi panjangnya 4 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 2meter,keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi

adalah 600C dan suhu pada ujung kuningan 300C. Bila koefisien konduksi

termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik

sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab:

Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka

*(k . A . T)/L+ besi = *(k . A . T)/L+ kuningan


25/52

25

(k . A (600 - T)) / 4 = (3 k A (T - 300))/ 2

T= 2600/7= 480C

2.2.3 Rangkuman

2.2.4 Tugas 21. Sebutkan dua proses yang dapat menyebabkan perpindahan kalor secara

konduksi!

2. Besaran-besaran fisis apa saja yang mempengaruhi laju kalor konduksi?3. Carilah 1 alat yang menggunakan prinsip perpindahan kalor konduksi, selain

yang terdapat dalam modul ini.

1. Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan

perpindahan partikel perantaranya.

2. Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses

berikut:

1. Getaran partikel

2. Gerakan elektron bebas

3. Konduktor ialah zat atau bahan yang mudah menghantarkan kalor.

Contoh zat yang tergolong konduktor: logam, seperti alumunium,

baja, dan tembaga.

4. Isolator ialah zat atau bahan yang sukar menghantarkan kalor.

Contoh zat yang tergolong isolator: kayu, plastik, busa, wol, kain,

dan lain-lain.

- Secara matematis laju kalor konduksi bisa ditulis sebagai berikut :

=


26/52

26

2.2.5 Tes Formatif 21. Apa yang dimaksud dengan konduksi2. Apa perbedaan konduktor dan isolator?3. Sebutkan contoh benda konduktor dan isolator!4. Sebatang alumunium yang panjangnya 0,400 m dan diameternya 6,00 x 10 -3

m digunakan untuk mengaduk larutan gula air yang berusaha 108oC. Jika

ujung kain batang berada pada suhu ruang 28oC, berapa kalor yang mengalir

sepanjang batang dalam 5 menit? Konduktivitas termal alumunium 200

W/(Mk)

5. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter,keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi

adalah 500C dan suhu pada ujung kuningan 350C. Bila koefisien konduksi termal

kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik sambungan antara

besi dan kuningan!


27/52

27

2.3 Kegiatan Belajar 3Konveksi

2.3.1 Tujuan Kegiatan Pembelajaran1. Membedakan konveksi alami dengan konveksi buatan2. Menyebutkan 3 contoh peristiwa konveksi dalam keseharian3. Menyebutkan dua contoh perpindahan kalor konveksi alami dalam kehidupan

sehari-hari

4. Menyebutkan dua contoh alat yang menggunakan prinsip perpindahan kalorkonveksi paksa

5. Menyebutkan besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konveksi6. Memformulasikan hubungan laju kalor konveksi dengan besaran-besaran fisis

yang mempengaruhinya

2.3.2 Uraian Materi

A. Pengertian Konveksi

Cobalah dekatkan tangan kalian

di atas bara api sejauh kira-kira

10 cm. Apa yang kalian rasakan?

Tentunya tangan kalian akan

merasa panas, bukan?

Bagaimana hal ini dapat terjadi?

Gambar 7. Telapak tangan yang di

dekatkan ke bara api.


Ketika udara yang dekat nyala bara api dipanasi, udara itu memuai dan

massa jenisnya menjadi lebih kecil. Udara hangat yang massa jenisnya lebih kecil
http://www.google.co.id/gambarhttp://www.google.co.id/gambar


28/52

28

akan naik, dan tempatnya digantikan oleh udara dingin yang massa jenisnya

lebih besar. Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida

oleh pergerakan fluida itu sendiri dinamakan konveksi.

Sesuai contoh di atas dapat disimpulkan bahwa konveksi adalah hantaran

kalor yang disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Umumnya

konveksi terjadi pada gas dan zat cair. Contoh dari peristiwa konveksi adalah

seperti perpindahan kalor pada zat cair yang dipanaskan, ventilasi kamar,

cerobong asap, pengaturan katub udara pada kompor, dan kipas angin.

B. Jenis-jenis Konveksi

Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiahdan konveksipaksa.

1. Konveksi alamiahKonveksi alamiah merupakan pergerakan fluida yang terjadi akibat

perbedaan massa jenis. Bagian fluida yang menerima kalor/dipanasi memuai

dan massa jenisnya menjadi lebih kecil, sehingga bergerak ke atas. Kemudian

tempatnya akan digantikan oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah

karena massa jenisnya lebih besar.

Contoh peristiwa konveksi alamiah:

Memasak air:

V2

V1

Gambar 8. Proses

konveksi pada saat

memasak air


29/52

29

Saat memasak air, ketika panci dipanaskan, volume molekul air bagian bawah

yang terkena panas akan mengembang (V1>V2) dan mengakibat massa

jenisnya mengecil ( ). Hal tersebut mengakibatkan molekul air bagian

bawah menjadi lebih ringan dan bergerak naik ke atas, sedangkan molekul air

yang berada di bagian atas (massa jenisnya lebih besar) akan bergerak turun

ke bawah menggantikan posisi molekul air sebelumnya.

2. Konveksi paksaKonveksi paksa adalah suatu proses pergerakan fluida yang langsung

diarahkan tujuannya oleh sebuah pompa atau blower.

Contoh peristiwa konveksi paksa:

1. Pertukaran udara pada Lemari esUdara dingin pada kompartemen pendingin bergerak ke bawah dan

tempatnya digantikan oleh udara hangat yang naik dari bagian bawah dan

didinginkan oleh pipa-pipa pendingin. Pergerakan udara ini dapat terjadi

dengan adanya kompresor sebagai tenaga penggerak. Pergerakan udara ini

menghasilkan suatu aliran konveksi udara yang akan mendinginkan semua

makanan yang disimpan di lemari es.

Gambar 8. Sistem konveksi udara pada lemari es

Sumber:www.google.co.id/gambar


30/52

30

2. Radiator mobil

Gambar 9. Radiator mobil

Sumber:http://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks

dan-radiasi.html

Pada sistem pendingin mesin mobil (radiator), air di paksa mengalir melalui

pipa-pipa dengan batuan pompa air (water pump). Panas mesin yang tidak di

kehendaki dibawa oleh sirkulasi air tersebut menuju radiator. Di dalam

radiator, air di dinginkan dengan bantuan udara. Air yang telah mendingin ini

kemudian di pompa untuk mengulang kembali proses transfer panas

dari mesin mobil ke radiator. Jadi, dalam hal ini terjadi konveksi paksa. Ingat

bahwa proses konveksi melibatkanfluida(dalam kasus ini di wakili oleh air)

sebagaipenghantar panas.

Air yang di gunakan dalam radiator lama-lama akan berkurang

akibatpenguapandan akhirnya akan habis. Oleh karena itu, radiator perlu di

isi air kembali untuk memastikan lancarnya proses pendinginan mesinselama mobil berjalan.
http://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan-radiasi.html#ixzz2FQKFcvmGhttp://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan-radiasi.html#ixzz2FQKFcvmGhttp://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan-radiasi.html#ixzz2FQKFcvmGhttp://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan-radiasi.html#ixzz2FQKFcvmG


31/52

31

C. Besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konveksi

Gambar 10. Rambatan Kalor di dalam fluida

Apabila ada sebuah silinder yang diisi suatu fluida dan dua sisi

yang berhadapan dari silinder suhunya berbeda, akan terjadi aliran kalor

dari dinding yang bersuhu Ta ke dinding yang bersuhu Tb. Besarnya kalor

yang merambat tiap satuan waktu, dapat dituliskan sebagai berikut.

(2.1)

Q = kalor yang dipancarkan benda ( J)

t = selang waktu yang diperlukan (s)

h = koefisien konveksi termal ( . )

A = luas penampang aliran ()

T = perbedaan temperatur antara kedua tempat fluida mengalir (K)

Besarnya koefisien konveksi termal dari suatu fluida bergantung pada bentuk

dan kedudukan geometrik permukaan-permukaan bidang aliran serta

bergantung pula pada sifat fluida perantaranya.


32/52

32

D. Peristiwa konveksi dalam keseharian

Peristiwa angin darat dan angin laut (Konveksi alami)

Tahukah anda apakah yang menyebabkan perahu nelayan hanya

dapat berlayar ketika malam hari dan kembali ke daratan pada siang

hari? Bukankah akan lebih mudah apabila kita mencari sesuatu ketika

siang hari? Pertanyaan-pertanyaan tersebut merupakan pertanyaan yang

sering terlupakan jawabannya. Padahal hal itu sudah umum dan terjadi

setiap hari di kehidupan kita.

Apabila pertanyaan itu kita tanyakan kepada nelayan, ia akan

menjawab bahwa angin daratlah yang menyebabkan ia dapat pergi

melaut dan angin lautlah yang menghantarkannya kembali ke daratan.

Namun tahukah nelayan tersebut bahwa pada peristiwa angina darat dan

angina laut tersebut telah terjadi konveksi yang menyebabkan

perpindahan kalor? Tentu kebanyakan nelayan atau bahkan anda

sekalipun tidak mengetahui hal tersebut.

Untuk itu perhatikanlah gambar dan penjelasan berikut ini:

(a) (b)

Gambar 11. Peristiwa angin laut pada siang hari.

Sumber: BSE Fisika SMA Kelas XJoko Sumarsono


33/52

33

Gambar a. Gambar tersebut adalah proses peristiwa angin laut. Kalor

jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair).

Akibatnya ketika dipanaskan oleh cahaya matahari pada siang hari,

kenaikan suhu daratan lebih besar daripada kenaikan suhu air laut. Hal ini

menyebabkan daratan yang telah panas, memanaskan udara yang berada

di atasnya sehingga suhu udara pun meningkat, sehingga massa jenis

udara berkurang dan membuat udara tersebut bergerak ke atas. Posisi

udara yang bergerak ke atas digantikan oleh udara yang berada di atas

permukaan laut.

Hal ini disebabkan karena massa jenis udara yang berada di atas

permukaan laut lebih besar. Ketika bergerak ke darat, posisi udara tadi

digantikan oleh udara lainnya yang berada tepat di atasnya. Sampai pada

ketinggian tertentu, udara panas yang bergerak ke atas mengalami

penurunan suhu. Diketahui bahwa ketika suhu udara menurun, volume

udara juga berkurang. Berkurangnya volume udara menyebabkan massa

jenis udara bertambah. Akibatnya, udara yang sudah mendingin tadi

meluncur ke bawah untuk menggantikan posisi udara yang telah

pergi dari permukaan laut .

Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara,

inilah yang diketahui oleh para nelayan sebagai angin laut . Di sebut

angin laut karena udara yang berada di atas permukaan air laut

melakukan pengungsian massal menuju daratan.

Gambar b. Gambar tersebut adalah proses peristiwa angina darat. Ketika

malam tiba, daratan lebih cepat dingin daripada air laut. Dengan kata

lain, pada malam hari, suhu daratan lebih rendah daripada suhu air laut.

Hal ini disebabkan karena kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil

daripada kalor jenis air laut (zat cair). Walaupun jumlah kalor yang


34/52

34

dilepaskan oleh daratan dan air laut sama, tetapi karena kalor jenis

daratan lebih kecil daripada kalor jenis air laut, maka penurunan suhu

yang dialami oleh daratan lebih besar daripada air laut.

Air laut yang memiliki suhu lebih tinggi menghangatkan udara yang

berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas permukaan

laut meningkat. Peningkatan suhu udara menyebabkan massa jenis udara

berkurang sehingga udara bergerak ke atas. Daratan yang memiliki suhu

lebih rendah mendinginkan udara yang berada di atasnya. Akibatnya

suhu udara yang berada di atas daratan menurun. Penurunan suhu udara

menyebabkan massa jenis udara bertambah.

Hal ini menyebabkan udara yang berada di atas daratan meluncur ke

laut. Sampai pada ketinggian tertentu, udara yang bergerak ke atas

mendingin (suhunya menurun). Penurunan suhu menyebabkan massa

jenis udara bertambah. hal ini menyebabkan udara tersebut meluncur ke

bawah menggantikan posisi udara yang meluncur ke laut tadi.

Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara.

Hal ini lebih dikenal sebagai angin darat. Di sebut angin darat karena

udara yang berada di daratan melakukan pengungsian massal menujulaut.

Contoh Soal:

Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,02 kal/msC memiliki luas

penampang aliran 10 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu

200C ke dinding lainnya yang bersuhu 50C, kedua dinding sejajar. Berapakah

besarnya kalor yang dirambatkan?


35/52

35

Jawab:

H = hA T

H = 0,02 kal/msC (1 10-3m2) (200C50C) = 9 10-2kal/s

Jadi, besarnya kalor yang merambat dalam fluida per satuan waktu adalah 9 10-2

kal/s.

2.3.3Rangkuman

2.3.4 Tugas 31. Proses konveksi biasa terjadi pada zat?2. Sebutkan besaran-besaran fisis yang mempengaruhi laju kalor konveksi?3. Carilah 1 alat yang menggunakan konsep perpindahan kalor konveksi, selain

yang terdapat dalam modul ini!

2.3.5 Tugas Formatif 31. Apa yang dimaksud dengan perpindahan kalor konveksi?2. Apa perbedaan antara konveksi alami dan konveksi paksa?3. Sebutkan 3 contoh alat yang menggunakan konsep perpindahan kalor

konveksi!

- Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain

fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri dinamakan konveksi

- Ada dua jenis konveksi: konveksi alami dan konveksi paksa- Secara matematis laju kalor konveksi dapat dituliskan sebagai berikut:


36/52

36

4. Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal/msC memilikiluas penampang aliran 20 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari

dinding yang bersuhu 100C ke dinding lainnya yang bersuhu 20C,

kedua dinding sejajar. Berapakah besarnya kalor yang dirambatkan?

5. Sebutkan satu contoh peristiwa konveksi dalam keseharian!


37/52

37

2.4Kegiatan Belajar 4Radiasi

2.4.1Tujuan Pembelajaran1. Membedakan benda yang baik dan buruk dalam menyerap dan

memancarkan kalor radiasi

2. Menyebutkan besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor radiasi3. Memformulasikan hubungan laju kalor radiasi dengan besaran fisis yang

mempengaruhinya

4. Menyebutkan 2 contoh pemanfaatan kalor radiasi dalam kehidupan sehari-hari

2.4.2 Uraian MateriA. Pengertian Radiasi

Gambar 12. Sinar Matahari sampai ke Bumi merupakan perpindahan kalor

radiasi.

Sumber: BSE SMA Kelas XJoko Sumarsono

Bagaimanakah energi kalor dari Matahari dapat masuk melalui atmosfer

Bumi dan menghangatkan Bumi? Kalor dari Matahari tidak dapat melalui

atmosfer secara konduksi karena udara yang terdapat di atmosfer tergolong

konduktor paling buruk. Kalor dari Matahari juga tidak dapat sampai masuk ke

Bumi melalui konveksi karena konveksi selalu diawali dengan pemanasan Bumi

terlebih dahulu. Selain itu, perpindahan kalor secara konduksi atau konveksi


38/52

38

tidak mungkin melalui ruang hampayang terdapat di antara atmosfer Bumi dan

Matahari. Bagaimanakah proses perpindahan kalor dalam peristiwa ini?

Kalor dari Matahari dapat sampai ke Bumi melalui ruang hampa tanpa zat

perantara (medium). Perpindahan kalors eperti ini disebut radiasi. Perpindahan

kalor dapat melalui ruang hampa Karena energi kalor dibawa dalam bentuk

gelombang elektromagnetik. Jadi, radiasi atu pancaran adalah perpindahan

energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

B. Penyerap Kalor Radiasi yang Baik dan Buruk

Gambar 13. Pakaian hitam adalah

penyerap kalor radiasi yang baik.

Sumber: BSE SMA Kelas XJoko

Sumarsono

Apa yang kamu rasakan ketika

memakai baju hitam pada siang

hari Dan apa yang kamu rasakan

saat memakai baju berwarna putih

dan berwarna terang? Tentunya

kamu akan merasa lebih panas

memakai baju hitam pada siang

hari, bukan?

Hal ini karena di siang hari, baju hitam menyerap kalor radiasi lebih

baik daripada baju putih dan berwarna terang. Di malam hari, baju hitam terasa

lebih dingin daripada baju putih atau berwarna terang. Ini terjadi karena di

malam hari, baju hitam memancarkan kalor radiasi lebih baik daripada baju

putih dan berwarna terang.


39/52

39

Berdasarkan uraian di atas dapatlah kita simpulkan bahwa:

1. Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baiksekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula;

2. Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap kalor radiasiyang buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula;

3. Jika diinginkan agar kalor yang merambat secara radiasi berkurang,permukaan (dinding) harus dilapisi suatu bahan agar mengkilap (missal

dilapisi dengan perak).

C. Besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor radiasi

Pada tahun 1879, Stefan-Boltzman mengungkapkan suatu hukum

yang mengenai radiasi yang disebut sebagai Hukum Stefan-Boltzman, yang

berbunyi: Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam

bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu (Q/t) sebanding dengan luas

permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak

permukaan itu (T4).

Secara matematis ditulis:

Tidak semua benda dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna.

Terdapat suatu besaran yang disebut emisivitas, yaitu suatu ukuran seberapa

besar pemancaran radaisi kalor suatu benda dibandingkan dengan bendahitam sempurna. Nilai emisivitas terletak di antara 0 dan 1, untuk

penyerap paling buruk, dan untuk penyerap paling baik.


40/52

40

Persamaan Stefan-Boltzman untuk setiap benda dapat ditulis sebagai:

Intensitas radiasi sebesar,

R = e T4

Keterangan:

Q = kalor yang dialirkan (J)

t = waktu (s)

A = luas permukaan benda (m2)

T = suhu (K)

e = emisivitas benda (tanpa satuan)

R = intensitas radiasi ( W/m2)

D. Pemanfaatan Radiasi1. Pendiangan rumah

Gambar 14. Kalor yang menghangatkan tubuh dan berasal dari pendianganmerupakan kalor radiasi.Sumber:www.google.co.id/gambar


41/52

41

Sebagian besar kalor pada pendiangan rumah akan naik ke atas cerobong

asap karena dibawa oleh konveksi udara. Tubuh kita merasa hangat karena

penjalaran kalor ke samping dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Dengan kata lain, tubuh kita merasa hangat karena penghantaran kalor

secara radiasi (Gambar 14).

2. Rumah kacaPernahkah kalian melihat tumbuhan yang berada pada sebuah rumah

kaca? Bagaimana tumbuhan di dalamnya dapat tetap tumbuh dengan

subur?

Gambar 15. Kalor radiasi pada rumah kaca

Sumber:www.google.co.id/gambar

Ketika sinar Matahari mengenai kaca sebuah rumah kaca, cahaya

tampak dapat menembus kaca, sedang ultraviolet dan inframerah

dipantulkan kembali oleh kaca. Kalor radiasi cahaya tampak diserap oleh

tanah dan tumbuhan di dalam rumah kaca sehingga tanah dan tumbuhan

menjadi hangat.

Tanah dan tumbuhan yang hangat dapat digolongkan sebagai

sumber yang lebih dingin dibandingkan dengan Matahari yang suhunya


42/52

42

sangat tinggi. Tanah dan tumbuhan sebagai sumber kalor yang lebih

dingin akan memancarkan kembali kalor yang diterimanya dalam bentuk

radiasi inframerah. Energi kalor radiasi inframerah yang dipancarkan

kembali ini tidak mampu menembus kaca.

Sebagai hasilnya, energi kalor ini terperangkap di dalam rumah

kaca, dan rumah kaca menjadi hangat. Suhu di dalam rumah kaca dapat

tetap tinggi dibandingkan dengan suhu di luarnya. Keadaan ini membuat

tumbuhan dapat tumbuh dengan subur.

Contoh Soal:

Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,1 m2dan suhunya 37 C. Jika

suhu sekelilingnya 97 C, hitunglah:


b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka e = 1

T1= 310 K

T2= 370 K

= 5,672.10-8watt/m2K4

a. R = e ( T24- T1

4)

= 1. 5,672.10-8(3704- 3104)

= 536,57 watt/m2

b. R = Q/A.t

Q = R. A. t

Q = 536,57. 0,1. 3600 = 1931652 Joule


43/52

43

2.4.3 Rangkuman

2.4.4 Tugas 41. Pada perpindahan kalor radiasi, energi kalor dibawa oleh?

2. Bagaimana cara mengurangi laju kalor radiasi pada suatu benda?

3. Sebutkan besaran-besaran fisis pada laju kalor radiasi!

2.4.5 Tugas Formatif 41. Apa yang dimaksud dengan radiasi?2. Apa perbedaan antara benda hitam dan putih dalam menyerap dan

memancarkan kalor radiasi?

3. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2dan suhunya 27 C. Jikasuhu sekelilingnya 77 C, hitunglah:

- Radiasi atu pancaran adalah perpindahan energi kalor dealam

bentuk gelombang elektromagnetik.

- Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi

yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula.

- Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap

kalor radiasi yang buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk

pula.

- Secara matematis laju kalor radiasi dapat dituliskan sebagai

berikut:

- Dan untuk laju kalor radiasi pada setiap bahan:


44/52

44


b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

4. Sebutkan satu contoh alat yang menggunakan konsep perpindahan kalorradiasi!


45/52

45

BAB III

EVALUASI

A. Pilihlah satu jawaban yang benar !1. Di bawah ini yang bukan termasuk 3 cara peprindahan kalor adalah

a. Konduksib. Pemuaian

c. Konveksid. Radiasi

2. Contoh benda yang termasuk konduktor adalaha.Tisu, kertas, besib.Kain, wol, tembaga

c.Besi, baja, tembagad.Kayu, papan, benang

3. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter, keduanyamempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500C dan

suhu pada ujung kuningan 350C. Bila koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien

termal besi, berapakah suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan?

a. 371,4Cb. 731,4C

c. 471,4Cd. 173,4C

4. Di bawah ini yang bukan contoh alat yang menerapkan konsep perpindahan kalorkonveksi adalaha.Hair Dryerb.Panci masak

c.Radiator mobild.Lemari es

5. Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal/msC memiliki luaspenampang aliran 20 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu

100C ke dinding lainnya yang bersuhu 20C, kedua dinding sejajar. Berapakah

besarnya kalor yang dirambatkan?

a. 160 kal/sb. 16 kal/s

c. 1,6 kal/sd. 16 kal/s


46/52

46

B. Isilah pertanyaan berikut dengan baik dan benar1. Apa yang dimaksud dengan perpindahan kalor konduksi?2. Sebatang alumunium yang panjangnya 0,400 m dan diameternya 6,00 x 10-3m

digunakan untuk mengaduk larutan gula air yang berusaha 108oC. Jika ujung kain

batang berada pada suhu ruang 28oC, berapa kalor yang mengalir sepanjang

batang dalam 5 menit? Konduktivitas termal alumunium 200 W/(Mk)

3. Apa perbedaan antara konveksi alami dan konveksi paksa?4. Apa perbedaan antara benda yang berwarna hitam dan putih dalam menyerap

dan memancarkan kalor radiasi?

5. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2dan suhunya 27 C. Jika suhusekelilingnya 77 C, hitunglah:


b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam


47/52

47

BAB IV

PENUTUP

Setelah menyelesaikan modul ini, anda berhak untuk mengikuti tes praktik untuk

menguji kompetensi yang telah anda pelajari. Apabila anda dinyatakan memenuhi syarat

kelulusan dari hasil evaluasi dalam modul ini, maka anda berhak untuk melanjutkan ke topik/

modul berikutnya.

Mintalah pada guru/instruktur untuk melakukan uji kompetensi dengan sistem penilaian

yang dilakukan secara langsung oleh asosiasi profesi yang berkompeten apabila anda telah

menyelesaikan suatu kompetensi tertentu. Atau apabila anda telah menyelesaikan seluruh

evaluasi dari setiap modul, maka hasil yang berupa nilai dari guru/instruktur atau berupa

portofolio dapat dijadikan sebagai bahan verifikasi oleh asosiasi profesi. Kemudian selanjutnya

hasil tersebut dapat dijadikan sebagai penentu standarpemenuhan kompetensi tertentu dan

bila memenuhi syarat anda berhak mendapatkan sertifikat kompetensi yang dikeluarkan oleh

asosiasi profesi.


48/52

48

DAFTAR PUSTAKA

1. Aip, Saripudin. 2008. BSE Belajar Praktis Fisika Kelas X. Pusat Pebukuan Departemen

Pendidikan Nasional: Jakarta.

2. Jewett, Serway. 2003. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Salemba Teknika:Jakarta

3. Sumarsono, Joko. 2009. BSE Fisika. Pusat Pebukuan Departemen Pendidikan Nasional:

Jakarta.

4. Kanginan, Marthen. 2007. Fisika Untuk SMA Kelas X. Penerbit Erlangga:Jakarta.

5.http://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks dan radiasi.html
http://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan%20radiasi.htmlhttp://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan%20radiasi.htmlhttp://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks%20dan%20radiasi.html


49/52

49

KUNCI JAWABAN

Tugas 1

1. Perpindahan kalor terjadi dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunyarendah

2. Api unggun3. Hal itu dikarenakan suhu telapak tanganmu lebih tinggi dibandingkan suhu

bongkahan es, sehingga kalor berpindah dari telapak tanganmu ke bongkahan es

tersebut.

Tes Formatif 1

1. Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.2. Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Tugas 2

1. Getaran partikel dan gerakan electron-elektron bebas.

2. Beda suhu, ketebalan benda, luas permukaan, selang waktu dan konduktivitas termal.

3. Termos. Dinding kaca pada termos digunakan karena kaca sebagai konduktor yang

jelek, tidak dapat memindahkan kalor secara konduksi

Tes Formatif 2

1.Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikelperantaranya.

2.Konduktor ialah zat atau bahan yang mudah menghantarkan kalor.


50/52

50

Isolator ialah zat atau bahan yang sukar menghantarkan kalor.

3.Contoh zat yang tergolong konduktor: logam, seperti alumunium, baja, dan tembaga.Contoh zat yang tergolong isolator: kayu, plastik, busa, wol, kain, danlain-lain

4.12 x 107Joule5.371,4C

Tugas 3

1.Zat cair dan zat gas2.Selang waktu, luas permukaan benda, koefisen konveksi termal, dan perbedaan

suhu.

3.Hair dryer. Pada alat pengering rambut (hair dryer), kipas angin menarik udara disekitarnya dan meniupkannya kembali setelah di lewatkan pada elemen pemanas di

dalamnya. Dengan proses ini di peroleh arus konveksi paksa udara panas.

Tes Formatif 3

1. Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida olehpergerakan fluida itu sendiri dinamakan konveksi.

2. Konveksi alamiah merupakan pergerakan fluida yang terjadi akibat perbedaan massajenis.

Konveksi paksa adalah suatu proses pergerakan fluida yang langsung diarahkan

tujuannya oleh sebuah pompa atau blower.

3.Lemari es, Radiator mobil, dan Hair dryer.4.16 kal/s


51/52

51

5.Angin darat dan angin laut

Tugas 4

1. Gelombang elektromagnetik2. Permukaan (dinding) benda harus dilapisi suatu bahan agar mengkilap (misal dilapisi

dengan perak).

3. Luas permukaan, selang waktu, perbedaan suhu, dan emisivitas benda.

Tes Formatif 4

1.Radiasi atu pancaran adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombangelektromagnetik.

2.Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaliguspemancar kalor radiasi yang baik pula.

Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap kalor radiasi yang

buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula.

3.a. 391,72 watt/m2b. 705060 Joule

4.Microwave


52/52

EVALUASI

A.

1. b

2. c

3. a

4. b

5. d

B.

1.Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikelperantaranya.

2.12 x 107Joule3.Konveksi alamiah merupakan pergerakan fluida yang terjadi akibat perbedaan massa

jenis.

Konveksi paksa adalah suatu proses pergerakan fluida yang langsung diarahkan

tujuannya oleh sebuah pompa atau blower.

4.Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaliguspemancar kalor radiasi yang baik pula.

Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap kalor radiasi yang

buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula.

5.a. 391,72 watt/m2b. 705060 Joule

Citra Wahyuni 3215102338 Modul Perpindahan Kalor

Documents