KALOR LATEN
Suatu bahan biasanya mengalami perubahan temperatur bila
terjadi perpindahan kalor antara bahan dengan lingkungannya. Pada suatu situasi
tertentu, aliran kalor ini tidak merubah temperaturnya. Hal ini terjadi bila
bahan mengalami perubahan fasa. Misalnya padat menjadi cair (mencair), cair
menjadi uap (mendidih) dan perubahan struktur kristal (zat padat). Energi yang
diperlukan disebut kalor transformasi.
Kalor yang diperlukan untuk merubah fasa dari bahan
bermassa m adalah
Q
= m L
dimana L adalah kalor laten.
4. PERPINDAHAN
KALOR
Bila dua benda atau lebih terjadi kontak termal maka akan
terjadi aliran kalor dari benda yang bertemperatur lebih tinggi ke benda yang
bertemperatur lebih rendah, hingga tercapainya kesetimbangan termal.
Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme,
yaitu : konduksi, konveksi dan radiasi.
4.1. Konduksi
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 amplitudi 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.
Bila T2 dan T1 dipertahankan terus
besarnya, maka kesetimbangan termal tidak akan pernah tercapai, dan dalam
keadaan mantap/tunak (stedy state), kalor
yang mengalir persatuan waktu sebanding dengan luas penampang A, sebanding
dengan perbedaan temperatur DT dan berbanding terbalik dengan lebar bidang Dx
DQ/Dt = H µ A DT/Dx
H
= - k A (T1 - T2 ) / L
k adalah kondutivitas termal.
Konduktivitas termal untuk beberapa bahan :
Bahan
|
k (W/m.Co)
|
Bahan
|
k (W/m.Co)
|
Aluminium
|
238
|
Asbestos
|
0,08
|
Tembaga
|
397
|
Concrete
|
0,8
|
Emas
|
314
|
Gelas
|
0,8
|
Besi
|
79,5
|
Karet
|
0,2
|
Timbal
|
34,7
|
air
|
0,6
|
Perak
|
427
|
kayu
|
0,08
|
udara
|
0,0234
|
Untuk susunan beberapa bahan dengan ketebalan L1,
L2,, ... dan konduktivitas masing-masing k1, k2,,
... adalah :
H = A (T1 - T2 )
å (L1/k1)
Bagaimana dengan bidang yang berbentuk silinder ?
4.2. Konveksi
Apabila
kalor berpindah dengan cara gerakan partikel yang telah dipanaskan dikatakan
perpindahan kalor secara konveksi. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan
kerapatan disebut konveksi alami (natural convection) dan bila didorong, misal
dengan fan atau pompa disebut konveksi paksa (forced convection).
Besarnya
konveksi tergantung pada :
a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida
(A).
b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (DT).
c. koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :
#
viscositas fluida
#
kecepatan fluida
#
perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida
#
kapasitas panas fluida
# rapat
massa fluida
# bentuk
permukaan kontak
Konveksi : H = h x A x DT
4.3. Radiasi
Pada
proses radiasi, energi termis diubah menjadi energi radiasi. Energi ini termuat
dalam gelombang elektromagnetik, khususnya daerah inframerah (700 nm - 100 mm). Saat gelombang elektromagnetik tersebut berinteraksi dengan materi
energi radiasi berubah menjadi energi termal.
Untuk
benda hitam, radiasi termal yang dipancarkan per satuan waktu per satuan
luas pada temperatur T kelvin adalah :
E
= es T4.
dimana s : konstanta Boltzmann : 5,67 x 10-8 W/ m2
K4.
e : emitansi (0 £ e £ 1)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar