commit to user 11
Tabel 2.3. Sifat-Sifat Kayu Jati S Wirjomartono, 1991 No.
Sifat Satuan
Nilai 1
Berat Jenis Kgcm
3
0,62-0,75 2
Kadar Abu 1,4
3 Kadar Silika
0,4 4
Serabut 66,3
5 Nilai Kalor
Calgram 5081
6 Kerapatan
Calgram 0.44
Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori,
sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut. Dimana sifat serbuk gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air Wardono A, 2007.
2.2. Konduktivitas Termal
Perpindahan panas adalah proses transport energi bila dalam suatu sistem tersebut terdapat gradien temperatur, atau bila dua sistem yang temperaturnya
berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energi. Energi yang dipindahkan dinamakan kalor atau panas Heat Kreith
Frank dan Prijono Arko, 1976
. Cara perpindahan panas antara lain, konduksi. Perpindahan panas konduksi
atau hantaran adalah perpindahan energi dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah apabila terdapat perbedaan temperatur atau
temperatur gradien. Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan
oleh ilmuwan perancis, J.B.J Fourier, dalam tahun 1882. Hubungan ini menyatakan bahwa q, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan,
sama dengan hasil kali dari tiga buah besaran berikut: a.
k, konduktivitas termal bahan b.
A, luas penampang melalui mana panas mengalir dengan cara konduksi yang harus diukur tegak lurus terhadap arah aliran panas.
commit to user 12
c. dTdL, gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan
temperatur T terhadap jarak dalam arah aliran panas L. Perjanjian tanda untuk menuliskan persamaan konduksi panas dalam
bentuk matematik ditetapkan bahwa arah naiknya jarak L adalah arah aliran panas positif. Mengingat menurut hukum kedua termodinamika, panas akan mengalir
secara otomatik dari titik yang bertemperatur lebih tinggi ke titik yang bertemperatur lebih rendah, maka aliran panas menjadi positif bila gradien
temperatur negatif. Sesuai dengan hal itu, persamaan dasar untuk konduksi satu dimensi dalam keadaan stedi ditulis Kreith
Frank dan Prijono Arko, 1976
. 2.1
Keterangan: q = Laju aliran panas kcaljam
k = Konduktivitas termal bahan kcalm jam
o
C A = Luas penampang m
2
dTdL = Gradien temperatur Cm
dalam satuan SI, satuan panas adalah Joule dengan 1 kal=4186 J. Perpindahan panas pada dinding datar dapat dihitung dengan
mengintegrasikan gradien temperatur, bila konduktivitas termal dianggap tetap maka persamaannya:
2.2 Proses perpindahan kalor dapat digambarkan dengan jaringan tahanan.
Perpindahan kalor menyeluruh dihitung dengan cara membagi beda temperatur menyeluruh dengan jumlah tahanan termal:
2.3
Apabila konduktivitas termal thermal conductivity dianggap tetap. Tebal dinding adalah
ΔL sedang T
1
dan T
2
adalah temperatur muka dinding. Maka konduktivitas termal berubah menurut hubungan linier dengan temperatur, seperti
k=k
o
1+ βT, maka persamaan aliran kalor menjadi Holman
J.P., 1997
.
commit to user 13
2.4
Laju perpindahan kalor dapat dipandang sebagai aliran, sedangkan gabungkan dari konduktivitas termal, tebal bahan dan luas penampang merupakan
tahanan aliran ini. Temperatur merupakan fungsi potensial, atau pendorong aliran dan dapat dituliskan sebagai berikut Holman
J.P., 1997
.
Adapun nilai merupakan sebuah nilai k antara T
1
dan T
2
. Jika nilai rata-rata tersebut disimbolkan dengan k
av
dan T
2
– T
1
dinyatakan sebagai
∆T, maka dari persamaan 2.4 menjadi: 2.5
Di bawah ini merupakan konduksi termal didalam sebuah zat padat yang memiliki sebuah luasan termal tetap pada dinding bidang gambar 2.1a,
Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan II berluas penampang A sama disusun secara seri gambar 2.1b Ogawa
Seiki Co LTD, 1987
.
commit to user 14
L
1
L L
2
L
R
L
x
a b
Gambar 2.1 Dilihat secara horizontal a Konduksi termal pada dinding bidang b Konduksi termal pada dua bidang bahan berjenis I dan
II berluas penampang A sama disusun secara seri Ogawa
Seiki Co LTD, 1987
.
Pada gambar 2.1a A tidak bergantung dengan L, dimana L mewakili ketebalan bahan. Apabila diintegralkan dalam jangkauan L
1
sampai L
2
, maka persamaan 2.5 akan menjadi:
2.6 Melalui masing-masing dua penampang lintang disusun secara seri
seperti pada gambar 2.1b maka persamaan aliran termal dapat dinyatakan sebagai berikut:
simbol R menunjukkan bahan I simbol X menunjukkan bahan II
Pada sistem terisolasi q
R
= q
x
=q, sehingga dapat ditulis menjadi persamaan berikut:
2.7 T
1
T
2
λ A
T
2
q
k
R
I ∆k
R
λ
II k
X
∆k
X
∆
λ A
q
commit to user 15
Karena A sama dengan kedua sisi, jika k
R
, ∆T
R
, ∆Tx, L
R
dan L
x
diketahui, akan diperoleh k
x
yaitu: 2.8
Terjadi Resistansi kontak akibat adanya suatu lapisan yang tidak melekat dengan rekat akan menyebabkan suatu permukaan kontak memperlihatkan
penurunan temperatur seperti ilustrasi gambar 2.2. Ogawa
Seiki Co LTD, 1987
. Jarak bebas
T Temperatur
I II L ketebalan bahan
Gambar 2.2 Penurunan suhu di permukaan kontak Ogawa
Seiki Co LTD, 1987
.
Berdasarkan gambar 2.2 diatas, apabila suatu bahan jenis II diselipkan diantara bahan lain berbeda jenis jenis I yang mempunyai luas penampang sama,
dengan menganggap resistansi kontak adalah sama, jika digunakan dua potongan bahan jenis II dengan ketebalan berbeda yang disusun secara seri seperti pada
gambar 2.1, maka resistansi kontak akan dapat dihilangkan.
commit to user 16
Dibawah ini merupakan gambar kurva temperatur pada susunan dua bahan berbeda jenis.
A D
B E
C T
q Aliran termal
1 II
I II
I 4
5 I
6 7
2mm 4 mm 10
L
a
L
b
L ketebalan bahan Gambar 2.3. kurva temperatur pada susunan seri dua bahan berbeda jenis.
Bahan jenis I: A, B, C adalah standar silinder dan bahan jenis II: D dan E adalah specimen sampel Ogawa
Seiki Co LTD, 1987
. Apabila R
c
dianggap resistansi kontak, dan R
a
, R
b
dianggap nilai resistansi dari potongan kedua bahan jenis II dengan ketebalan L
a
pada bahan D dan L
b
pada bahan E, maka resistansi total menjadi:
dan Sehingga di dapatkan,
2.9 Dimana R
b
-R
a
menunjukkan resistansi dari potongan bahan jenis II specimen sampel yang memiliki ketebalan L
b
–L
a
. Akan tetapi karena resistansi adalah kebalikan dari konduksi maka persamaan 2.9 akan menjadi:
2.10 Persamaan berikut dapat ditetapkan:
dan
2.11
commit to user 17
Adapun k
a ’
dan k
b ’
merupakan konduktivitas termal dengan melibatkan derajat konduksi dari potongan bahan jenis II dengan ketebalan L
a
dan L
b
dan jarak bebas diantara bahan jenis I dan II.
Dari persamaan 2.8 bisa diperoleh k
a ’
dan k
b ’
sebagai berikut:
dan 2.12
dan dari persamaan 2.9, 2.10, dan 2.11 diperoleh:
2.13
maka, konduktivitas termal sesungguhnya dari potongan bahan sejenis II bisa didapatkan dari persamaan berikut ini Ogawa
Seiki Co LTD, 1987
:
2.14 Dibawah ini merupakan Tabel 2.4 konduktivitas, k Giancoli, 1999
sebagai berikut: Zat
kcalms C
Js.m. C
Batu bata dan beton 2,0 x 10
-4
0,84 Air
1,4 x 10
-4
0,56 Kayu
0,2-0,4 x 10
-4
0,08-0,16 Udara
0,055 x 10
-4
0,023
commit to user 18
2.3. Kuat Tekan
