9 Gambar 5. Kurva Distribusi Suhu pada Material Homogen Modul 1A
A.7 Problem
Jawab pertanyaan berikut ini: 1. Berapa nilai konstanta C untuk material pada bagian yang panas dan pada bagian
yang dingin? 2.
Apa artinya jika nilai C kedua bagian heating section cooling section sama
atau tidak sama? 3.
Berdasarkan nilai C di atas, material bagian mana yang konduktivitas termalnya lebih tinggi? Mengapa?
B. SUB-MODUL B Persamaan Fourier untuk Konduksi Linear
B.1 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian Sub-Modul A ini adalah : 1. Untuk memahami penggunaan hukum Fourier dalam menentukan laju
perpindahan kalor melalui material padat untuk aliran kalor tunak 1 dimensi.
10
B.2 Skema Peralatan Uji
Gambar 6. Susunan Pengujian Konduksi Linear pada Material Homogen Modul 1B
B.3 Dasar Teori
Pada skema peralatan uji terlihat bahwa ada bagian panas heating section, bagian tengah intermediate, dan bagian yang dingin cooling section. Ketiga bagian diklem
dengan erat sehingga kedua pasang permukaan yang diberi thermal paste berada dalam kondisi kontak yang baik. Ketiga bagian dapat dipandang sebagai sebuah dinding
homogen dengan luas penampang kontak dan material kuningan brass yang seragam dan kontinyu.
Sesuai dengan hukum Fourier tentang konduksi panas, jika sebuah dinding datar dengan ketebalan
x dan luas permukaan perpindahan kalor A terdapat beda suhu T, maka laju perpindahan kalor Q secara konduksi berlaku:
x T
. A
~
Q
dengan :
a b
x -
x x
Jika material dinding adalah homogen dan mempunyai konduktivitas termal k yang sama, maka:
x T
. A
. k
-
Q
Tanda minus - disebabkan karena aliran kalor dalam arah penurunan suhu. Kalor mengalir dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah.
11 Gambar 7. Simbol Parameter Aliran Kalor pada Bidang Datar
B.4 Prosedur Pengujian
Prosedur pengujian sebagai berikut :
1. Prosedur pengujian analog seperti pada Sub-Modul A di atas, hanya di bagian tengah disisipkan spesimen tambahan berupa Brass kuningan,
berdiameter besar. 2. Set voltase heater ke posisi 9V, 12V, dan 17V dengan mengatur-atur heater
control.
B.5 Pengamatan Data
Data-data yang diambil pada pengujian sub-modul 1A ini dapat dilihat pada lampiran
Tabel 1B.
B.6 Perhitungan Analisis
Berdasarkan data pengamatan, hitung parameter sebagai berikut: a. Aliran kalor ke heater
I .
V Q
b.
Luas penampang perpindahan kalor
4 D
. A
2
c. Beda suhu bagian panas hot
3 1
hot
T -
T T
d. Konduktivitas termal material bagian panas hot
hot hot
13 hot
A .
T Q
. x
k
12 e.
Beda suhu bagian tengah intermediate
5 4
int
T -
T T
f. Konduktivitas termal material bagian tengah intermediate
int int
45 int
A .
T Q
. x
k
g. Beda suhu bagian dingin cold
8 6
cold
T -
T T
h. Konduktivitas termal material bagian dingin cold
cold cold
68 cold
A .
T Q
. x
k
masukkan semua perhitungan ke Tabel Perhitungan pada lampiran Tabel 1B.
i. Plot grafik suhu terhadap lokasi jarak masing-masing termokopel untuk tiap
aliran kalor ke heater Q Grafik Distribusi Suhu Grafik T - x
Gambar 8. Distribusi Suhu Pada Material yang Homogen
B.7 Problem
1. Bagaimana perbandingkan nilai konduktivitas termal k kuningan brass yang ada di ketiga bagian untuk suatu aliran kalor Q yang sama ?
2. Bagaimana perbandingkan nilai konduktivitas termal k kuningan brass yang
ada di ketiga bagian untuk suatu aliran kalor Q yang bervariasi ? 3.
Berapa nilai konduktivitas termal k pada ketiga bagian ambil pada menit ke-5 saja, asumsi pada kondisi yang sudah tunak ?
13 4.
Material ketiga bagian adalah sama yaitu kuningan brass sehingga mestinya nilai k akan sama. Apa yang menyebabkan nilai k ketiga bagian tidak sama?
5. Nilai k material kuningan secara umum nilainya 121 Wm.
o
C. Bagaimana nilai k kuningan terhadap nilai k referensi ini ?
C. SUB-MODUL C Koefisien Perpindahan Kalor Keseluruhan
