9.4 Teori Konduktivitas Termal Cairan
Teori kinetik secara detail untuk konduktivitas termal dari cairan monoatomic telah di kembangkan setengah abad yang lalu, tetapi belum dapat di
aplikasikan untuk perhitungan. Pada akhirnya, harus menggunakan teori dasar atau metode estimasi empiris.
Teori Bridgman mengenai transport energi dalam cairan murni dipilih untuk dibahas dalam bab ini. Bridgman berasumsi bahwa molekul-molekul
tersusun di dalam kisi kubik, dimana jarak dari pusat satu ke pusat yang lain digambarkan dengan
Ṽ Ṅ
13
, dengan adalah volume per molekul. Bridgman Ṽ Ṅ
juga berasumsi bahwa energy yang di transfer dari satu kisi ke kisi selanjutnya pada kecepatan sonic
ⱴ
s
terhadap fluida. Perkembangan teori Bridgaman didasarkan pada persamaan 9.3-11 untuk teori gas rigid-sphere :
9.4-1 Kapasitas panas pada volume konstan dari cairan monoatomic sama dengan
kapasitas panas padatan pada temperatur tinggi, dapat digambarkan dari persamaan Dulong dan Petit Ĉv = 3 Km. Kecepatan rata-rata molekul pada
sumbu y, u
y
, digantikan dengan kecepatan sonic ⱴ
s
. Jarak a menjelaskan bahwa energi yang berada di antara dua tumbukan dapat diartikan jarak antar kisi
Ṽ Ṅ
13
. Kemudian disubstitusikan ke persamaan 9-4-1, sehingga menjadi :
9.4-2 Data eksperimen menunjukan kesesuaian dengan persamaan 9.4-2, walaupun
untuk cairan poliatomik, tetapi nilai koefisien sedikit terlalu tinggi. Data akan lebih sesuai jika koefisien diganti dengan 2.80, sehingga persamaan menjadi :
9.4-3
Persamaan di atas dibatasi oleh densitas yang berada di atas densitas kritis, karena di asumsikan bahwa setiap molekul berkisar dalam batas antar molekul.
Translated by : Dina Nur Izzati
3335110529 Ajeng Risalina
3335111261
Keberhasilan untuk persamaan cairan poliatomik dinyatakan bahwa transfer energi tumbukan dari molekul poliatomik adalah tidak sempurna, karena
kapastitas panas yang digunakan adalah Ĉv = 3 Km, kurang dari kapasitas panas cairam poliatomik.
Kecepatan frekuensi suara rendah digambarkan pada Problem 11C.1 dengan
9.4-4 Kuantitas p ρ
ϑ ϑ
T
dapat diperoleh dari pengukuran kompresibilitas isothermal atau dari persamaan keadaan, dan C
p
C
v
sangat dekat dengan cairan, kecuali dengan titik kritisnya.
EXAMPLE 9.4-1
Prediksi Konduktivitas Termal Cairan
Densitas liquid CCl
4
pada 20˚C dan 1 atm adalah 1.595 gcm
3
, dan kompresibilitas isothermal 1ρ ρ p
ϑ ϑ
T
adalah 90.7 x 10
-6
atm
-1
. Berapakah konduktivitas thermal ?
SOLUTION
Langkah pertama
9.4-5
Diasumsikan bahwa C
p
C
v
= 1.0, didapat dari persamaan 9.4-4
9.4-6
Volume Molar adalah = Mρ = 153.841.595 = 96.5 cm Ṽ
3
g-mole. Substitusi nilai tersebut pada persamaan 9.4-3 seperti di bawah ini :
9.4-7
Nilai experimental diinterpolasi dari Table 9.1-3 adalah 0.101 Wm.K.
9.5 KONDUKTIVITAS TERMAL PADATAN