Isi Laporan Bahan Penyimpan Panas
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Energi merupakan kebutuhan manusia yang paling dasar dan dalam
penggunaannya terus meningkat khususnya energi dari sektor minyak bumi.
Indonesia merupakan negara penghasil minyak bumi namun seiring bertambahnya
populasi penduduk, ketersediaan minyak bumi semakin menipis. Salah satu usaha
untuk
mengatasi
penggunaan
energi
minyak
bumi
adalah
diperlukan
pengembangan energi khususnya energi terbarukan (renewable energy). Indonesia
memiliki banyak potensi energi terbarukan yang dapat dikembangkan seperti energi
matahari, energi termal, energi angin, mikrohidro, bioenergi, dll.
Isolator merupakan salah satu peralatan listrik yang berfungsi memisahkan
secara elektris dua buah penghantar atau lebih sehingga tidak menimbulkan
kebocoran arus atau gradien tinggi berupa lompatan api (flashover ). Dilihat dari
fungsinya isolator mempunyai fungsi sebagai penyangga (solid support), pengisi
(filling media ) dan penutup (covering material).
Isolator termal digunakan untuk mengatasi kerugian energi yang terlalu besar
akibat perpindahan panas dari sistem ke lingkungan. Kini, selaras dengan
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, telah dihasilkan berbagai jenis
bahan isolator termal untuk berbagai keperluan, misalnya pada industri dan
bangunan. Penggunaan isolasi termal berkembang tidak hanya untuk menghindari
kebocoran panas, tetapi juga untuk mencegah kebakaran, mengontrol temperatur,
meningkatkan produksi dan menciptakan kondisi kerja yang aman dan lebih baik.
Dikarenakan fungsi isolasi termal sangat penting dalam penggunaan energi
panas yang harus seefisiensi mungkin, maka diperlukan bahan isolasi termal yang
memiliki konduktivitas termal yang rendah dan cenderung konstan, yang paling
mendekati adalah udara kering. Bahan yang paling banyak mengandung udara
memberikan struktur yang menahan perpindahan panas oleh udara sehingga
memiliki isolator termal yang baik sekali. Seperti halnya dengan jenis energi
lainnya, energi panas juga dapat dimanfaatkan seefisien mungkin atau dapat
dihindari kerugian-kerugian energi yang terlalu besar, kerugian energi pada tangki
terbuka yang berisi cairan panas terjadi karena penguapan.
1
1.2
Tujuan
1. Untuk mengetahui suhu awal es batu secara perhitungan.
2. Untuk mengetahui kinerja bahan penyimpan panas.
1.3
Manfaat
1. Dapat mengetahui suhu awal es batu secara perhitungan.
2. Dapat mengetahui kinerja dari bahan penyimpan panas.
2
BAB 2. DASAR TEORI
2.1
Prinsip Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor terjadi dari suatu fluida yang temperatur lebih tinggi
kepada fluida yang temperaturya lebih rendah. Kalor yang dipindahkan diantara
kedua fluida itu, besarnya sangat tergantung pada kecepatan aliran fluida, arah
alirannya, sifat-sifat fisik fluida, kondisi permukaan, dan luas bidang perpindahan
panas serta beda temperatur diantara kedua fluida. ada 3 macam mekanisme
perpindahan kalor, yaitu:
1. Secara molekuler, yang disebut dengan perpindahan kalor konduksi.
2. Secara aliran yang disebut dengan perpindahan kalor konveksi
3. Secara gelombang elektromagnet yang disebut dengan perpindahan kalor
radiasi.
Dimana masing-masing sistem memiliki ciri atau karakter tertentu sesuai
dengan prosesnya. Dalam suatu peristiwa, tiga cara perpindahan kalor tersebut
dapat terjadi secara bersamaan.
2.2
Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor (heat transfer ) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan
energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material.
Dari termodinamika telah diketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor
atau panas (heat). Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan
bagaimana energi kalor itu berpindah dari suatu benda ke benda lain, tetapi juga
dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu.
Kenyataan di sini yang menjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan,
inilah yang membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika.
Termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan, ilmu ini dapat digunakan
untuk meramal energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari suatu keadaan
seimbang ke keadaan seimbang lain, tetapi tidak dapat meramalkan kecepatan
perpindahan itu.
3
Hal ini disebabkan karena pada waktu proses perpindahan itu berlangsung,
sistem tidak berada dalam keadaan seimbang. Ilmu perpindahan kalor melengkapi
hukum pertama dan kedua termodinamika, yaitu dengan memberikan beberapa
kaidah percobaan yang dapat dimanfaatkan untuk menentukan perpindahan energi.
Sebagaimana juga dalam ilmu termodinamika, kaidah-kaidah percobaan yang
digunakan dalam masalah perpindahan kalor cukup sederhana, dan dapat dengan
mudah dikembangkan sehingga mencakup berbagai ragam situasi praktis.
a) Perpindahan Kalor Konduksi
Jika pada suatu benda terdapat gradien temperatur, maka akan terjadi
perpindahan kalor serta energi dari bagian yang bertemperatur tinggi ke
bagian yang bertemperatur rendah, sehingga dapat dikatakan bahwa
energi akan berpindah secara konduksi atau hantaran. Perpindahan
kalor konduksi adalah perpindahan kalor yang mengalir dari daerah
yang bertempeartur tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah
di dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara mediummedium yang berlainan tetapi bersinggungan secara langsung (kontak
langsung). Pada konduksi ini perpindahan kalor yang terjadi akibat
kontak langsung antara molekul-molekul dalam medium atau zat
tersebut tanpa adanya perpindahan molekul yang cukup besar. Untuk
kebanyakan zat, perpindahan kalor secara konduksi dengan mudah
dapat dijelaskan dengan menggunakan teori partikel zat. Konduksi
kalor dapat dipandang sebagai akibat perpindahan kinetik dari suatu
partikel ke partikel yang lain melalui tumbukan. Akibatnya partikelpartikel tetangganya bergetar dengan energi kinetik yang besar pula.
Selanjutnya partikel-partikel ini memindahkan lagi energi kinetiknya
ke tetangga berikutnya, demikian seterusnya. Secara keseluruhan tidak
ada perpindahan partikel di zat tersebut. Ada zat yang mudah sekali
menghantarkan atau merambatkan kalor, misalnya besi, baja, perak,
tembaga alumunium dan jenis-jenis logam lainnya. Benda-benda yang
mudah menghantarkan panas ini disebut dengan konduktor. Sebaliknya
ada zat yang sulit merambatkan atau menghantarkan kalor, misalnya
4
karet, plastik, kaca dan sebagainya. Zat yang sulit menghantarkan kalor
ini disebut dengan isolator.
b) Perpindahan Kalor Radiasi
Perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan tenaga oleh penjalaran
(rambatan) foton yang tak terorganisir. Setiap benda yang terus
memancarkan foton-foton secara serampangan di dalam arah dan
waktu, dan tenaga netto yang dipindahkan oleh foton-foton ini
diperhitungkan sebagai kalor. Bila foton-foton ini berada di dalam
jangkauan panjang gelombang 0.38 sampai 0.76 µm, maka foton-foton
tersebut mempengaruhi mata kita sebagai sinar cahaya yang tampak
(dapat dilihat). Bertentangan dengan itu, maka setiap tenaga foton yang
terorganisir, seperti transmissi radio, dapat diidentifikasikan secara
mikroskopik dan tak dipandang sebagai kalor.
c) Perpindahan Kalor Konveksi
Bila sebuah fluida lewat di atas sebuah permukaan padat panas, maka
tenaga dipindahkan kepada fluida dari dinding oleh panas hantaran.
Tenaga ini kemudian diangkut atau dikonveksikan (convected), ke hilir
oleh fluida, dan didifusikan melalui fluida oleh hantaran di dalam fluida
tersebut. Jenis proses perpindahan tenaga ini dinamakan perpindahan
tenaga konveksi (convection heat transfer ). Jika proses aliran fluida
tersebut diinduksikan oleh sebuah pompa atau sistem pengedar
(circulating system) yang lain, maka digunakan istilah konveksi yang
dipaksakan (forced convection). Bertentangan dengan itu, jika aliran
fluida timbul karena daya apung fluida yang disebabkan oleh
pemanasan, maka proses tersebut dinamakan konveksi bebas (free) atau
konveksi alami (natural).
5
2.3
Nilai Tahanan Termal
Adapun suatu ukuran ketahanan suatu benda dalam menghambat laju aliran
kalor, nilai tahanan termal suatu bahan merupakan perbandingan antara ketebalan
suatu bahan terhadap kondukstivitas termal bahan tersebut persatuan luas
permukaan bahan tersebut. Untuk mengetahui tahanan termal suatu dinding
konduksi dapat dituliskan:
Qcond, wall = � �
� −�
�
�
Maka tahanan termalnya menjadi:
Rwall =
Dimana:
�
��
°�/�
L
= tebal dinding (m)
k
= konduktivitas termal bahan (°C/W)
A
= luas permukaan bahan (m2)
6
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
2.1
Waktu dan Tempat
Praktikum ini dilaksanakan pada hari Rabu, 14 Maret 2018 bertempat di
Workshop TET (Teknik Energi Terbarukan) Politeknik Negeri Jember.
2.2
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah termos es, termometer digital, timbangan digital,
palu, dan pengaduk. Bahan yang digunakan adalah air, es batu, dan garam dapur.
2.3
Prosedur Kerja
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2. Menimbang termos tanpa air menggunakan timbangan digital.
3. Mengisi termos dengan air dan menimbangnya kembali.
4. Mengukur suhu air tersebut dengan termometer digital.
5. Memecahkan es batu kemudian memasukkannya ke dalam termos berisi air
dan diaduk.
6. Mengukur kembali suhu air yang di campur dengan es batu.
7. Menambahkan garam ke dalam es batu.
8. Mengukur suhu campuran es batu dan garam.
9. Mencatat hasil data pengamatan.
7
BAB 4. PEMBAHASAN
4.1
Data Praktikum
M es
Mair
T3
T2
0,36 Kg
3,234
26,7 °C
16,3 °C
4.2
Cp es
2100
Kj/Kg°C
L es
336000
J/Kg
Cp air
4200
J/Kg°C
Perhitungan
Ditanya: T1
Jawab:
Q4 = mair Cp air T3
= 3,234 Kg . 4200 J/Kg °C (T4-T3)
= 13566 J (10,4)
= 141261 J
Q3= mes cair Cp air T2
= 0,36 Kg . 4200 J/Kg (T3-T2)
= 1512 (16,3-0)
= 24645 J
Q2= mes cair L es
= 0,36 . 336000 J/Kg
= 120960 J
Qserap = Qlepas
Q1 = Q4 - Q2 – Q3
mes . Ces T1
= 141261 J - 120969 J - 24645 J
0,36 Kg . 2100 J/Kg . T1 = -4344 J
756 T1 = -4344 J
T1 = -4344 J/ 756
T1 = -5,7 °C
T1 = 5,7 °C
8
4.3
Analis Data
Setiap permukaan yang memiliki temperatur yang lebih tinggi (lebih panas)
bila dibandingkan temperatur sekitarnya akan mengalami pelepasan kalor
(kehilangan panas atau heat loss), sehingga menaikkan temperatur lingkungan
menjadi lebih tinggi. Banyaknya panas yang hilang ini tergantung pada banyak
faktor, tapi temperatur permukaan dan ukurannya merupakan faktor yang sangat
dominan. Untuk mengurangi perpindahan panas ini digunakan isolator termal.
Dengan memberikan sebuah lapisan isolator (insulation) pada sebuah permukaan
panas akan mengurangi temperatur permukaan secara keseluruhan. Dengan adanya
isolasi panas pada permukaan panas yang memiliki luasan permukaan yang besar
(seperti pada pipa dan bejana), pengaruh relative dari pengurangan temperatur
permukaan tersebut akan lebih besar dampaknya dan panas yang hilang akan
berkurang. Situasi yang serupa juga berlaku pada permukaan yang bertemperatur
lebih rendah dari sekitarnya. Semakin rendah penahanan temperatur dan semakin
tinggi tekanan kompaksi akan semakin tinggi konduktifitas termalnya. Kerugian
energi yang terjadi dapat dikurangi dengan memberikan lapisan isolator panas yang
praktis dan ekonomis pada permukaan yang memiliki beda temperatur yang besar
dengan sekitarnya.
Isolator termal adalah alat yang dibuat dari suatu bahan yang dapat
mengurangi kerugian energi yang terlalu besar akibat perpindahan panas dari sistem
ke lingkungan. Bahan isolator termal yang dipilih dalam praktikum ini adalah es
batu dan garam dapur. Suhu awal es batu secara perhitungan terdapat 5,7 °C. Suhu
tersebut semakin menurun ketika ditambahkan garam dapur (-14 °C). Tujuan dari
penambahan garam dapur adalah untuk menurunkan titik bekunya. Hal tersebut
dikarenakan garam memiliki sifat koligatif. Sifat koligatif adalah sifat larutan yang
hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, dan tidak
dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.
9
BAB 5. PENUTUP
5.1
Kesimpulan
1. Suhu awal es batu secara perhitungan terdapat 5,7 °C. Suhu tersebut semakin
menurun ketika ditambahkan garam dapur (-14 °C).
2. Termos es tidak memilki kendala pada saat pengujian sehingga dapat dikatan
termos es (bahan penyimpan panas) memiliki kinerja yang baik.
5.2
Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan untuk pengembangan lebih lanjut, maka
disarankan untuk menggunakan variabel lebih dari 1 sehingga pada hasil akhir
dapat dilakukan perbandingan.
10
DAFTAR PUSTAKA
Ali dan Rakhmat Kurniawan. 2013. Kaji Eksperimental Konduktivitas Termal
Isolator dari Serbuk Batang Kelapa Sawit. Jurnal Desiminasi Teknologi,
Volume 1, Nomor 1, Januari 2013, Hal 59-68. Solo: Program Studi Teknik
Mesin UTP.
Burlian, Firmansyah dan Indaka Khoirullah. 2014. Pengaruh Variasi Ketebalan
Isolator terhadap Laju Kalor dan Penurunan Temperatur pada Permukaan
Dinding Tungku Biomassa. Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI9)
2014. Bali: Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya.
Mulyanef, dkk. 2012. Kaji Eksperimental untuk Meningkatkan Performasi
Destilasi Surya Basin Tiga Tingkat menggunakan Beberapa Bahan
Penyimpan Panas. Jurnal Teknik Mesin, Vol. 2, No. 1, Oktober 2012: 7-12.
Bukittinggi: Jurusan Teknik Mesin Universitas Bung Hatta.
11
LAMPIRAN
12
1.1
Latar Belakang
Energi merupakan kebutuhan manusia yang paling dasar dan dalam
penggunaannya terus meningkat khususnya energi dari sektor minyak bumi.
Indonesia merupakan negara penghasil minyak bumi namun seiring bertambahnya
populasi penduduk, ketersediaan minyak bumi semakin menipis. Salah satu usaha
untuk
mengatasi
penggunaan
energi
minyak
bumi
adalah
diperlukan
pengembangan energi khususnya energi terbarukan (renewable energy). Indonesia
memiliki banyak potensi energi terbarukan yang dapat dikembangkan seperti energi
matahari, energi termal, energi angin, mikrohidro, bioenergi, dll.
Isolator merupakan salah satu peralatan listrik yang berfungsi memisahkan
secara elektris dua buah penghantar atau lebih sehingga tidak menimbulkan
kebocoran arus atau gradien tinggi berupa lompatan api (flashover ). Dilihat dari
fungsinya isolator mempunyai fungsi sebagai penyangga (solid support), pengisi
(filling media ) dan penutup (covering material).
Isolator termal digunakan untuk mengatasi kerugian energi yang terlalu besar
akibat perpindahan panas dari sistem ke lingkungan. Kini, selaras dengan
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, telah dihasilkan berbagai jenis
bahan isolator termal untuk berbagai keperluan, misalnya pada industri dan
bangunan. Penggunaan isolasi termal berkembang tidak hanya untuk menghindari
kebocoran panas, tetapi juga untuk mencegah kebakaran, mengontrol temperatur,
meningkatkan produksi dan menciptakan kondisi kerja yang aman dan lebih baik.
Dikarenakan fungsi isolasi termal sangat penting dalam penggunaan energi
panas yang harus seefisiensi mungkin, maka diperlukan bahan isolasi termal yang
memiliki konduktivitas termal yang rendah dan cenderung konstan, yang paling
mendekati adalah udara kering. Bahan yang paling banyak mengandung udara
memberikan struktur yang menahan perpindahan panas oleh udara sehingga
memiliki isolator termal yang baik sekali. Seperti halnya dengan jenis energi
lainnya, energi panas juga dapat dimanfaatkan seefisien mungkin atau dapat
dihindari kerugian-kerugian energi yang terlalu besar, kerugian energi pada tangki
terbuka yang berisi cairan panas terjadi karena penguapan.
1
1.2
Tujuan
1. Untuk mengetahui suhu awal es batu secara perhitungan.
2. Untuk mengetahui kinerja bahan penyimpan panas.
1.3
Manfaat
1. Dapat mengetahui suhu awal es batu secara perhitungan.
2. Dapat mengetahui kinerja dari bahan penyimpan panas.
2
BAB 2. DASAR TEORI
2.1
Prinsip Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor terjadi dari suatu fluida yang temperatur lebih tinggi
kepada fluida yang temperaturya lebih rendah. Kalor yang dipindahkan diantara
kedua fluida itu, besarnya sangat tergantung pada kecepatan aliran fluida, arah
alirannya, sifat-sifat fisik fluida, kondisi permukaan, dan luas bidang perpindahan
panas serta beda temperatur diantara kedua fluida. ada 3 macam mekanisme
perpindahan kalor, yaitu:
1. Secara molekuler, yang disebut dengan perpindahan kalor konduksi.
2. Secara aliran yang disebut dengan perpindahan kalor konveksi
3. Secara gelombang elektromagnet yang disebut dengan perpindahan kalor
radiasi.
Dimana masing-masing sistem memiliki ciri atau karakter tertentu sesuai
dengan prosesnya. Dalam suatu peristiwa, tiga cara perpindahan kalor tersebut
dapat terjadi secara bersamaan.
2.2
Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor (heat transfer ) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan
energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material.
Dari termodinamika telah diketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor
atau panas (heat). Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan
bagaimana energi kalor itu berpindah dari suatu benda ke benda lain, tetapi juga
dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu.
Kenyataan di sini yang menjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan,
inilah yang membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika.
Termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan, ilmu ini dapat digunakan
untuk meramal energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari suatu keadaan
seimbang ke keadaan seimbang lain, tetapi tidak dapat meramalkan kecepatan
perpindahan itu.
3
Hal ini disebabkan karena pada waktu proses perpindahan itu berlangsung,
sistem tidak berada dalam keadaan seimbang. Ilmu perpindahan kalor melengkapi
hukum pertama dan kedua termodinamika, yaitu dengan memberikan beberapa
kaidah percobaan yang dapat dimanfaatkan untuk menentukan perpindahan energi.
Sebagaimana juga dalam ilmu termodinamika, kaidah-kaidah percobaan yang
digunakan dalam masalah perpindahan kalor cukup sederhana, dan dapat dengan
mudah dikembangkan sehingga mencakup berbagai ragam situasi praktis.
a) Perpindahan Kalor Konduksi
Jika pada suatu benda terdapat gradien temperatur, maka akan terjadi
perpindahan kalor serta energi dari bagian yang bertemperatur tinggi ke
bagian yang bertemperatur rendah, sehingga dapat dikatakan bahwa
energi akan berpindah secara konduksi atau hantaran. Perpindahan
kalor konduksi adalah perpindahan kalor yang mengalir dari daerah
yang bertempeartur tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah
di dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara mediummedium yang berlainan tetapi bersinggungan secara langsung (kontak
langsung). Pada konduksi ini perpindahan kalor yang terjadi akibat
kontak langsung antara molekul-molekul dalam medium atau zat
tersebut tanpa adanya perpindahan molekul yang cukup besar. Untuk
kebanyakan zat, perpindahan kalor secara konduksi dengan mudah
dapat dijelaskan dengan menggunakan teori partikel zat. Konduksi
kalor dapat dipandang sebagai akibat perpindahan kinetik dari suatu
partikel ke partikel yang lain melalui tumbukan. Akibatnya partikelpartikel tetangganya bergetar dengan energi kinetik yang besar pula.
Selanjutnya partikel-partikel ini memindahkan lagi energi kinetiknya
ke tetangga berikutnya, demikian seterusnya. Secara keseluruhan tidak
ada perpindahan partikel di zat tersebut. Ada zat yang mudah sekali
menghantarkan atau merambatkan kalor, misalnya besi, baja, perak,
tembaga alumunium dan jenis-jenis logam lainnya. Benda-benda yang
mudah menghantarkan panas ini disebut dengan konduktor. Sebaliknya
ada zat yang sulit merambatkan atau menghantarkan kalor, misalnya
4
karet, plastik, kaca dan sebagainya. Zat yang sulit menghantarkan kalor
ini disebut dengan isolator.
b) Perpindahan Kalor Radiasi
Perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan tenaga oleh penjalaran
(rambatan) foton yang tak terorganisir. Setiap benda yang terus
memancarkan foton-foton secara serampangan di dalam arah dan
waktu, dan tenaga netto yang dipindahkan oleh foton-foton ini
diperhitungkan sebagai kalor. Bila foton-foton ini berada di dalam
jangkauan panjang gelombang 0.38 sampai 0.76 µm, maka foton-foton
tersebut mempengaruhi mata kita sebagai sinar cahaya yang tampak
(dapat dilihat). Bertentangan dengan itu, maka setiap tenaga foton yang
terorganisir, seperti transmissi radio, dapat diidentifikasikan secara
mikroskopik dan tak dipandang sebagai kalor.
c) Perpindahan Kalor Konveksi
Bila sebuah fluida lewat di atas sebuah permukaan padat panas, maka
tenaga dipindahkan kepada fluida dari dinding oleh panas hantaran.
Tenaga ini kemudian diangkut atau dikonveksikan (convected), ke hilir
oleh fluida, dan didifusikan melalui fluida oleh hantaran di dalam fluida
tersebut. Jenis proses perpindahan tenaga ini dinamakan perpindahan
tenaga konveksi (convection heat transfer ). Jika proses aliran fluida
tersebut diinduksikan oleh sebuah pompa atau sistem pengedar
(circulating system) yang lain, maka digunakan istilah konveksi yang
dipaksakan (forced convection). Bertentangan dengan itu, jika aliran
fluida timbul karena daya apung fluida yang disebabkan oleh
pemanasan, maka proses tersebut dinamakan konveksi bebas (free) atau
konveksi alami (natural).
5
2.3
Nilai Tahanan Termal
Adapun suatu ukuran ketahanan suatu benda dalam menghambat laju aliran
kalor, nilai tahanan termal suatu bahan merupakan perbandingan antara ketebalan
suatu bahan terhadap kondukstivitas termal bahan tersebut persatuan luas
permukaan bahan tersebut. Untuk mengetahui tahanan termal suatu dinding
konduksi dapat dituliskan:
Qcond, wall = � �
� −�
�
�
Maka tahanan termalnya menjadi:
Rwall =
Dimana:
�
��
°�/�
L
= tebal dinding (m)
k
= konduktivitas termal bahan (°C/W)
A
= luas permukaan bahan (m2)
6
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
2.1
Waktu dan Tempat
Praktikum ini dilaksanakan pada hari Rabu, 14 Maret 2018 bertempat di
Workshop TET (Teknik Energi Terbarukan) Politeknik Negeri Jember.
2.2
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah termos es, termometer digital, timbangan digital,
palu, dan pengaduk. Bahan yang digunakan adalah air, es batu, dan garam dapur.
2.3
Prosedur Kerja
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2. Menimbang termos tanpa air menggunakan timbangan digital.
3. Mengisi termos dengan air dan menimbangnya kembali.
4. Mengukur suhu air tersebut dengan termometer digital.
5. Memecahkan es batu kemudian memasukkannya ke dalam termos berisi air
dan diaduk.
6. Mengukur kembali suhu air yang di campur dengan es batu.
7. Menambahkan garam ke dalam es batu.
8. Mengukur suhu campuran es batu dan garam.
9. Mencatat hasil data pengamatan.
7
BAB 4. PEMBAHASAN
4.1
Data Praktikum
M es
Mair
T3
T2
0,36 Kg
3,234
26,7 °C
16,3 °C
4.2
Cp es
2100
Kj/Kg°C
L es
336000
J/Kg
Cp air
4200
J/Kg°C
Perhitungan
Ditanya: T1
Jawab:
Q4 = mair Cp air T3
= 3,234 Kg . 4200 J/Kg °C (T4-T3)
= 13566 J (10,4)
= 141261 J
Q3= mes cair Cp air T2
= 0,36 Kg . 4200 J/Kg (T3-T2)
= 1512 (16,3-0)
= 24645 J
Q2= mes cair L es
= 0,36 . 336000 J/Kg
= 120960 J
Qserap = Qlepas
Q1 = Q4 - Q2 – Q3
mes . Ces T1
= 141261 J - 120969 J - 24645 J
0,36 Kg . 2100 J/Kg . T1 = -4344 J
756 T1 = -4344 J
T1 = -4344 J/ 756
T1 = -5,7 °C
T1 = 5,7 °C
8
4.3
Analis Data
Setiap permukaan yang memiliki temperatur yang lebih tinggi (lebih panas)
bila dibandingkan temperatur sekitarnya akan mengalami pelepasan kalor
(kehilangan panas atau heat loss), sehingga menaikkan temperatur lingkungan
menjadi lebih tinggi. Banyaknya panas yang hilang ini tergantung pada banyak
faktor, tapi temperatur permukaan dan ukurannya merupakan faktor yang sangat
dominan. Untuk mengurangi perpindahan panas ini digunakan isolator termal.
Dengan memberikan sebuah lapisan isolator (insulation) pada sebuah permukaan
panas akan mengurangi temperatur permukaan secara keseluruhan. Dengan adanya
isolasi panas pada permukaan panas yang memiliki luasan permukaan yang besar
(seperti pada pipa dan bejana), pengaruh relative dari pengurangan temperatur
permukaan tersebut akan lebih besar dampaknya dan panas yang hilang akan
berkurang. Situasi yang serupa juga berlaku pada permukaan yang bertemperatur
lebih rendah dari sekitarnya. Semakin rendah penahanan temperatur dan semakin
tinggi tekanan kompaksi akan semakin tinggi konduktifitas termalnya. Kerugian
energi yang terjadi dapat dikurangi dengan memberikan lapisan isolator panas yang
praktis dan ekonomis pada permukaan yang memiliki beda temperatur yang besar
dengan sekitarnya.
Isolator termal adalah alat yang dibuat dari suatu bahan yang dapat
mengurangi kerugian energi yang terlalu besar akibat perpindahan panas dari sistem
ke lingkungan. Bahan isolator termal yang dipilih dalam praktikum ini adalah es
batu dan garam dapur. Suhu awal es batu secara perhitungan terdapat 5,7 °C. Suhu
tersebut semakin menurun ketika ditambahkan garam dapur (-14 °C). Tujuan dari
penambahan garam dapur adalah untuk menurunkan titik bekunya. Hal tersebut
dikarenakan garam memiliki sifat koligatif. Sifat koligatif adalah sifat larutan yang
hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, dan tidak
dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.
9
BAB 5. PENUTUP
5.1
Kesimpulan
1. Suhu awal es batu secara perhitungan terdapat 5,7 °C. Suhu tersebut semakin
menurun ketika ditambahkan garam dapur (-14 °C).
2. Termos es tidak memilki kendala pada saat pengujian sehingga dapat dikatan
termos es (bahan penyimpan panas) memiliki kinerja yang baik.
5.2
Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan untuk pengembangan lebih lanjut, maka
disarankan untuk menggunakan variabel lebih dari 1 sehingga pada hasil akhir
dapat dilakukan perbandingan.
10
DAFTAR PUSTAKA
Ali dan Rakhmat Kurniawan. 2013. Kaji Eksperimental Konduktivitas Termal
Isolator dari Serbuk Batang Kelapa Sawit. Jurnal Desiminasi Teknologi,
Volume 1, Nomor 1, Januari 2013, Hal 59-68. Solo: Program Studi Teknik
Mesin UTP.
Burlian, Firmansyah dan Indaka Khoirullah. 2014. Pengaruh Variasi Ketebalan
Isolator terhadap Laju Kalor dan Penurunan Temperatur pada Permukaan
Dinding Tungku Biomassa. Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI9)
2014. Bali: Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya.
Mulyanef, dkk. 2012. Kaji Eksperimental untuk Meningkatkan Performasi
Destilasi Surya Basin Tiga Tingkat menggunakan Beberapa Bahan
Penyimpan Panas. Jurnal Teknik Mesin, Vol. 2, No. 1, Oktober 2012: 7-12.
Bukittinggi: Jurusan Teknik Mesin Universitas Bung Hatta.
11
LAMPIRAN
12