M = Massa benda kg
2.5.3 Tinjauan Perpindahan Panas
Perpindahan panas adalah salah satu dari displin ilmu teknik termal
yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan
menukarkan panas di antara sistem fisik. Perpindahan panas diklasifikasikan menjadi
konduktivitas termal ,
konveksi termal ,
radiasi termal , dan perpindahan
panas melalui perubahan fasa
. Sebagai suatu gambaran mengenai tiga cara perpindahan panas dalam
sebuah alat pemanas cairan surya, panas mengalir secara konduktif sepanjang pelat penyerap dan melalui dinding saluran. Kemudian panas dipindahkan ke
fluida dalam saluran dengan cara konveksi. Apabila sirkulasi dilakukan dengan sebuah pompa, maka kita menyebutnya konveksi paksa. Pelat penyerap yang
panas itu melepaskan panas ke pelat penutup kaca umumnya menutupi kolektor dengan cara konveksi alamiah dan dengan cara radiasi
2.5.4 Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan panas konduksi adalah proses perpindahan panas dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah dalam satu medium baik itu
cair, padat, dan gas ataupun antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Setiap benda mempunyai konduktivitas termal
kemampuan mengalirkan panas tertentu yang akan mempengaruhi panas yang dihantarkan dari sisi yang panas ke sisi yang lebih dingin. Semakin tinggi nilai
konduktivitas termal suatu benda, semakin cepat benda itu akan mengalirkan panas yang diterima dari satu sisi ke sisi yang lain. Dapat dikatakan bahwa energi
dapat berpindah secara konduksi apabila laju perpindahan kalor berbanding dengan gradien suhu normal.
� �
~ ∂T
∂�
Universitas Sumatera Utara
Panas mengalir secara konduksi dari daeah yang berteperatur tnggi ke daerah yang bertemperatur rendah. Laju perpindahan panas dinyatakan dengan
hukum Fourier � = −��
�� ��
� ����..................................2.32 Dimana :
q = Laju perpindahan panas w A = Luas penampang dimana panas mengalir m
2
dTdx = Gradien suhu pada penampang, atau laju perubahan suhu T terhadap jarak dalan arah aliran panas -km
k = Konduktivitas thermal bahan wm
o
k Proses perpindahan kalor secara konduksi bila dilihat secara atomik
merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul atom, dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang
lebih tinggi. Sebelum dipanaskan atom dan elektron dari logam bergetar pada posisi setimbang. Pada ujung logam mulai dipanaskan, pada bagian ini atom dan
elektron bergetar dengan amplitudo yang makin membesar. Selanjutnya bertumbukan dengan atom dan elektron disekitarnya dan memindahkan sebagian
energinya. Kejadian ini berlanjut hingga pada atom dan elektron di ujung logam yang satunya. Konduksi terjadi melalui getaran dan gerakan elektron bebas.
Fourier telah memberikan sebuah model matematika untuk proses ini. Dalam hal satu dimensi, model matematikanya yaitu:
� = −KA
∆t L
......................................................2.33 Dimana :
Q = laju aliran energi W A = luas penampang m2
Δt = beda suhu K L = panjang m
k = daya hantar konduktivitas termal WmK
Universitas Sumatera Utara
2.5.5 Perpindahan Panas Konveksi
Kategori