laporan konduksi

Upload: agil-ramadhan-p

Post on 09-Oct-2015

395 views

Category:

Documents


50 download

DESCRIPTION

konduksi

TRANSCRIPT

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    1/34

    LAPORAN PRAKTIKUM

    UOP I - KONDUKSI

    1 0 / 3 1 / 2 0 1 4

    ABI SATRIO PRAMONO/1206261296

    GITASHA AFIYAH PUTRI/120629206

    RIZKY ANGGRAENI PUTRI/1206239150

    USWATUN NUR KHAZANAH/1206201946

    D E P A T E M E N T E K N I K K I M I A

    F A K U L T A S T E K N I K

    U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    2/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    2

    DAFTAR ISI

    DAFTAR ISI...................................................................................................................... 2

    BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................. 3

    1.1 Latar Belakang ......................................................................................................... 3

    1.1 Tujuan Percobaan ..................................................................................................... 3

    1.1 Rumusan Masalah .................................................................................................... 3

    1.1 Batasan Masalah ....................................................................................................... 4

    BAB II TEORI DASAR.................................................................................................... 52.1 Konduksi .................................................................................................................. 5

    2.2 Konduktivitas Termal............................................................................................... 7

    2.3 Tahanan Kontak Termal ........................................................................................... 8

    BAB III PERCOBAAN.................................................................................................... 11

    3.1 Prosedur Percobaan .................................................................................................. 11

    3.2 Data Percobaan ......................................................................................................... 11

    3.3 Pengolahan Data ....................................................................................................... 12

    BAB IV ANALISIS........................................................................................................... 24

    4.1 Analisis Percobaan ................................................................................................... 24

    4.2 Analisis Hasil ........................................................................................................... 27

    4.3 Analisis Grafik ......................................................................................................... 30

    4.3 Analisis Kesalahan ................................................................................................... 32

    BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................ 33

    5.1 Kesimpulan .............................................................................................................. 335.2 Saran ......................................................................................................................... 33

    DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................ 34

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    3/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    3

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1Latar Belakang

    Perpindahan kalor secara konduksi melibatkan transfer energi dengan difusi mikrosopik

    dan tumbukan partikel dalam suatu material tanpa gerak materi secara keseluruhan. Tumbukan

    dan difusi mikroskopik terjadi pada molekul, elektron, atom, dan foton yang mentransfer energi

    kinetik dan potensial mikroskopik sebagai energi internal. Tingkat perpindahan panas tergantung

    pada gradien suhu dan konduktivitas termal material. Konduksi hanya dapat terjadi dalam suatu

    benda atau materi, atau antara dua objek yang berada dalam kontak langsung atau tidak langsung

    dengan satu sama lain. Konduksi terjadi di semua bentuk materi ditimbang, seperti padat, cair,

    gas dan plasma, namun perpindahan kalor dengan cara konduksi pada umumnya terjadi pada zat

    padat. Suatu zat yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor, seperti berbagai jenis

    logam. Konduktor logam yang baik contohnya adalah (dalam urutan menurun) perak, tembaga,

    emas, aluminium, berilium, dan tungsten. Sedangkan zat penghantar kalor yang buruk disebut

    isolator, pada umumnya benda-benda non logam seperti kayu, plastik, udara, kertas, dan lain-

    lain.

    Pada skala mikroskopik, konduksi panas muncul sebagai "rasa panas", atom yang

    bergetar atau berpindah sedemikian cepat berinteraksi dengan atom dan molekul sekelilingnya

    sehingga memindahkan sejumlah energi mereka ke partikel di sekelilingnya. Dengan kata lain,

    panas dipindahkan dengan konduksi ketika atom yang saling berdampingan menggetarkan satu

    sama lain, atau ketika elektron berpindah dari satu atom ke atom lain. Konduksi adalah bentuk

    perpindahan panas paling umum pada benda padat pada kontak termal. Fluida-terutama gas-

    kurang konduktif.Konduktansi kontak termal adalah studi konduksi panas antara benda padat

    yang saling bersentuhan.

    Konduksi steady state adalah bentuk konduksi yang terjadi ketika perbedaan temperatur

    yang terjadi pada konduksi berlangsung spontan, maka setelah waktu kesetimbangan, distribusi

    spasial temperatur pada benda terkonduksi tidak berubah-ubah lagi. Pada konduksi steady state,

    jumlah panas yang memasuki suatu bagian sama dengan jumlah panas yang keluar.

    http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kontak_termal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktansi_kontak_termal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktansi_kontak_termal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kontak_termal&action=edit&redlink=1
  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    4/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    4

    Konduksi transient muncul ketika temperatur objek berubah sebagai fungsi waktu.

    Analisis pada sistem transient lebih kompeks dan sering dipakai untuk aplikasi dari analisis

    numerik oleh komputer.

    1.2Tujuan Percobaan

    Tujuan dari percobaan Konduksi ini adalah sebagai berikut:

    a. Menghitung koefisien perpindahan panas logam dan pengaruh suhu terhadap k, dengan

    menganalisa mekanisme perpindahan panas konduksi stedi dan tak stedi

    b. Menghitung koefisien kontak

    1.3Rumusan Masalah

    Masalah utama dalam percobaan ini antara lain:

    a. Bagaimana pengaruh perbedaan suhu terhadap koefisien perpindahan panas dan koefisien

    kontak logam pada node

    b. Bagaimana pengaruh perbedaan suhu terhadap perubahan suhu air yang dialirkan

    melewati alat

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    5/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    5

    BAB II

    TEORI DASAR

    II.1 Konduksi

    Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu, akan terjadi perpindahan energi berupa kalor

    dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah. Salah satu cara perpindahan

    energi ini melalui mekanisme yang disebut konduksi atau hantaran. Konduksi dapat diartikan

    sebagai transmisi energi (panas) dari satu bagian padatan yang bersuhu tinggi ke bagian padatan

    lain yang kontak dengannya dan memiliki suhu lebih rendah.

    Besarnya perpindahan kalor sebanding dengan gradien suhu yang dinyatakan dalam

    persamaan:

    X

    T

    A

    q

    Apabila konstanta proporsionalitas dimasukkan dalam persamaan tersebut, didapat:

    X

    TAkq

    Persamaan di atas disebut hukum Fourier tentang konduksi kalor. Pada persamaan di atas, q

    menyatakan laju perpindahan kalor danX

    T

    merupakan gradien suhu ke arah perpindahan

    kalor. Konstanta k melambangkan konduktivitas termal benda, sedangkan tanda minus diberikan

    untuk memenuhi hukum kedua termodinamika yaitu kalor berpindah ke tempat yang suhunya

    lebih rendah.

    Untuk konduksi kalor satu dimensi dapat digunakan persamaan:

    Tcq

    x

    Tk

    xdx

    x

    Tk

    xx

    TkAdx

    TcAqAdx

    x

    TkA

    Sedangkan untuk aliran kalor tiga dimensi, kita perlu memperhatikan kalor yang

    dihantarkan ke dalam dan ke luar satuan volume dalam tiga arah kordinat. Dengan menggunakan

    neraca energi akan didapat persamaan:

    Tcq

    z

    Tk

    zy

    Tk

    yx

    Tk

    x

    atau dapat ditulis

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    6/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    6

    T

    k

    q

    z

    T

    y

    T

    x

    T 12

    2

    2

    2

    2

    2

    Dalam persamaan di atas, besaran menyatakan difusifitas termal atau kebauran termal

    bahan. Makin besar nilai , makin cepat kalor membaur di dalam bahan tersebut. Satuan dari

    difusifitas termal adalah m2/s.

    Perpindahan kalor konduksi dibagi menjadi dua macam, yaitu konduksi keadaan tunak dan

    tak tunak. Pada konduksi keadaan tunak, suhu tidak berubah terhadap waktu. Namun, jika suhu

    benda berubah terhadap waktu atau jika ada sumber kalor (heat source) dan sumur kalor (heat

    sink), konduksi yang terjadi adalah konduksi tak tunak.

    Konduksi keadaan tunak

    Apabila tidak ada pembangkitan panas di dalam benda, maka persamaan hukum Fourier

    dapat diintegrasikan , sehingga diperoleh:

    12 TTX

    Akq

    Jika konduktivitas termal merupakan fungsi suhu, dimana k = k0 (1 + T), maka

    persamaan aliran kalor menjadi:

    2

    1

    2

    212

    0

    2TTTT

    x

    Akq

    Gambar 1. Perpindahan kalor satu-dimensi melalui dinding komposit dan analogi listriknya

    Pada sistem yang terdiri dari beberapa bahan seperti pada gambar, aliran kalor dapat

    dirumuskan sebagai berikut:

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    7/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    7

    Ak

    x

    Ak

    x

    Ak

    x

    TTq

    x

    TTAk

    x

    TTAk

    x

    TTAkq

    C

    C

    B

    B

    A

    A

    C

    C

    B

    B

    A

    A

    41

    342312

    Konduksi keadan tak tunak

    Dalam proses pemanasan atau pendinginan yang bersifat transien, yang berlangsung

    sebelum terjadinya kesetimbangan, analisisnya harus menggunakan persamaan-

    persamaan untuk keadaan tak tunak.

    Pada keadaan tak tunak berlaku:

    xT

    xT

    1

    2

    2

    Sebagai contoh, untuk konduksi keadaan tak tunak pada benda padat semi tak berhingga

    dengan fluks kalor tetap berlaku:

    21

    4exp

    20

    20 x

    erfkA

    xqx

    kA

    qTT i

    II.2 Konduktivitas termal

    Konduktivitas termal merupakan besaran yang menyatakan kemampuan suatu bahan

    dalam menghantarkan kalor secara konduksi di mana perbedaan temperatur menyebabakan

    transfer energi termal dari satudaerah benda panas ke daerah yang sama pada temperatur yang

    lebih rendah. Pada umumnya, nilai konduktivitas termal ini sangat tergantung pada suhu. Bila

    perubahan k merupakan fungsi linier terhadap perubahan suhu, maka hubungan tersebut dapat

    ditulis:

    )1(0 Tkk

    Satuan dari konduktivitas termal adalah Watt/moC atau BTU/hour.Ft.

    oF

    Koefisien daya hantar panas juga tergantung pada suhu, akan tetapi berlainan dengan

    koefisien muai panas. Naiknya suhu yang tinggi terhadap suatu bahan akan mengakibatkan

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    8/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    8

    perubahan atom yang mengiringi pencairan dan pengaturan kembali susunan atom-atom yang

    diakibatkan perubahan suhu akan menyebabkan daya hantar panas terganggu.

    II.3 Tahanan kontak termal

    Apabila dua benda padat dihubungkan satu sama lain dan perpindahan panas hanya

    dalam arah aksial, maka akan terjadi penurunan suhu yang tiba-tiba pada perbatasan kedua bahan

    tersebut. Hal ini disebabkan oleh adanya tahanan kontak termal. Tahanan kontak termal

    merupakan akibat dari ketidaksempurnaan kontak antara kedua bahan, sehingga terdapat fluida

    yang terperangkap di dalamnya.

    Gambar 2. Tahanan Kontak Termal

    Ada dua faktor yang mempengaruhi perpindahan kalor pada sambungan, yaitu:

    - konduksi antara zat padat dengan zat padat pada titik-titik singgung

    - konduksi melalui gas yang terkurung pada ruang-ruang kosong yang terbentuk karena

    persinggungan tersebut. Hal ini yang merupakan tahanan utama pada aliran kalor,

    karena konduktivitas gas sangat kecil bila dibandingkan dengan konduktivitas zat

    padat.

    Untuk lebih jelas deskrpsi aliran kalor melalui sambungan bisa dilihat pada gambar

    berikut:

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    9/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    9

    Gambar 3. Model kekasaran sambungan untuk analisis tahanan kontak termal

    Aliran kalor melintasi sambungan tersebut dapat ditulis dalam bentuk persamaan sebagai

    berikut:

    Ah

    TT

    L

    TTAk

    Ak

    L

    Ak

    L

    TTq

    c

    BA

    g

    BAvf

    CB

    g

    CA

    g

    BA

    1

    22

    222222

    dimana:

    Ac= bidang kontak

    Av = bidang lowong

    Lg= tebal ruang lowong

    kf = konduktivitas termal fluida

    hc= tahanan kontak termal

    Persamaan umum dengan menerapkan neraca energi pada kedua bahan, karena merupakan

    gabungan anatara 2 bahan maka aliran kalor disetiap titik ialah sama maka:

    B

    BB

    c

    BA

    A

    AA

    x

    TTAk

    Ah

    TT

    x

    TTAkq

    322221

    /1

    Dengan melihat kepada sambungan tadi dimana terjadi perpindahan kalor secara konduksi

    dapat dinyatakan dalam persamaan perpindahan kalor secara konveksi. Secara matematis

    dinyatakan sebagai berikut:

    Q konveksi A

    B= Qkonduksi pada bidang yang kontak + Q konduksi gas-gas pada bidag yang tidak kontak

    Ah

    TT

    c

    BA

    /1

    22 =x

    TTAk BAcga bu ng an

    22. +1

    22

    x

    TTAk BArf

    Dimana;BAga bu ng an kkk

    111

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    10/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    10

    BA

    BAga bu ng an

    kk

    kkk

    x = tebal bidang yang kontak, diasumsikan tebal bidang ini adalah dari jarak ruang

    yang kosong antara 2 logam tersebut (gambar 2) = Lg/2

    x1= tebal bidang kosong = jarak anatara dua logam = Lg

    Dengan memberi tanda Ac untuk bidang kontak dan Av untuk bidang lowong maka

    persamaan diatas menjadi:

    Ah

    TT

    c

    BA

    /1

    22 =2/

    . 22

    Lg

    TTA

    kk

    kk BAc

    BA

    BA

    +

    Lg

    TTAk BArf

    22

    Ahc/1

    1=

    2/

    1.

    LgA

    kk

    kkc

    BA

    BA

    +

    LgAk rf

    1

    AhcLg

    1

    rf

    BA

    cBA Akkk

    Akk ).(2,

    maka didapatkan persamaan koefisien kontak sebagai berikut :

    chLg

    1

    A

    Ak

    A

    A

    kk

    kk rrf

    c

    BA

    BA .)(2

    Dengan satuan m2 0

    C/Watt

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    11/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    11

    BAB III

    PERCOBAAN

    III.1. PROSEDUR PERCOBAAN

    1. Memeriksa aliran air yang masuk dan keluar dari unit konduksi, membuka kran

    pengontrol air

    2. Mengalirkan air dengan laju yang rendah

    3. Memeriksa kabel ke hubungan listrik, memasang voltmeter, DC

    4. Menyalakan saklar utama pada Unit 2 dan Unit 3

    5. Mengamati suhu setiap node 1 s.d. 10 untuk Unit 2 dan Unit 3

    6. Menghentikan pengamatan apabila suhu node 10 telah tidak berubah suhunya pada 3 kali

    pengamatan.

    III.2. DATA PERCOBAAN

    a. Data Percobaan Unit 2

    Tabel 1. Data percobaan unit 2

    Node T1(mV) T2(mV) T1air (oC) T2air (

    oC)

    1 4,423 4,492 28,0 28,0

    2 2,602 2,639 28,0 28,0

    3 1,194 1,208 28,0 28,0

    4 1,059 1,076 28,0 28,0

    5 0,976 0,948 28,0 28,0

    6 0,821 0,832 28,0 28,0

    7 0,590 0,599 28,0 28,0

    8 0,476 0,481 28,0 28,0

    9 0,365 0,369 28,0 28,0

    10 0,263 0,264 28,0 28,0

    b. Data Percobaan Unit 3

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    12/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    12

    Tabel 2. Data percobaan unit 3

    Node T1 (mV) T2 (mV) T1,out air (0C) T2,out air (

    0C)

    1 3.919 3.911 28 28

    2 3.417 3.410 28 28

    3 2.974 2.961 28 28

    4 2.578 2.570 28 28

    5 2.233 2.229 28 28

    6 1.967 1.971 28 28

    7 1.712 1.709 28 28

    8 1.474 1.467 28 28

    9 1.282 1.281 28 28

    10 1.111 1.117 28 28

    III.3. PENGOLAHAN DATA

    Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai pengolahan dari data-data yang telah dilakukan

    selama percobaan. Metode yang digunakan adalah metode pendekatan linear, sehingga untuk

    menentukan Tair pada tiap node dibuat grafik antara k vs.T node, kemudian nilai Tair pada tiap

    node dapat diambil sesuai dengan persamaan garisnya.

    a. Pengolahan data unit 2

    Pada bagian sebelumnya, yaitu bagian data pengamatan telah dijabarkan data-data yang

    didapat dari hasil percobaan. Data yang diperoleh ditampilkan dalam tabel berikut:

    Node T1(mV) T2(mV) T1air (oC) T2air (oC)

    1 4,423 4,492 28,0 28,0

    2 2,602 2,639 28,0 28,0

    3 1,194 1,208 28,0 28,0

    4 1,059 1,076 28,0 28,0

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    13/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    13

    5 0,976 0,948 28,0 28,0

    6 0,821 0,832 28,0 28,0

    7 0,590 0,599 28,0 28,0

    8 0,476 0,481 28,0 28,0

    9 0,365 0,369 28,0 28,0

    10 0,263 0,264 28,0 28,0

    Selain itu juga didapatkan data-data lain,yaitu:

    Basis Nilai Satuan

    Q

    6,297x10 m /s

    A 7,94x10 mM 6,297x10 KgCp 4200 J.kg/C

    1000 kg/m

    Jenis konduktor yang digunakan pada setiap node sebagai berikut.

    Node 1-2 Stainless Steel

    Node 3-6 Aluminium

    Node 7-10 Magnesium

    Basis yang digunakan : 1s

    Nilai Q didapatkan dari perhitungan laju air yang keluar dari unit 2, dimana untuk

    mencari debit digunakan persamaan umum sebagai berikut.

    Q = Vt Nilai V dan t didapat pada setiap node yang diukur pada saat percobaan. Nilai Q yang

    didapat dgunakan untuk menghitung nilai m

    Nilai m didapatkan dari hubungan massa jenis air dan volume air, yaitu:

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    14/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    14

    =mV m = . V

    sehingga bila dilakukan perhitungan dengan excel akan didapatkan nilai Q rata-rata

    untuk mencari nilai m, yaitu.

    m Q V t

    0,0000290 0,00580 29,000 5,000

    0,0000300 0,00600 30,000 5,000

    0,0000290 0,00597 29,000 4,860

    0,0000310 0,00588 31,000 5,270

    0,0000280 0,00549 28,000 5,100

    0,0000310 0,00613 31,000 5,060

    0,0000290 0,00562 29,000 5,160

    0,0000310 0,00604 31,000 5,130

    0,0000300 0,00604 30,000 4,970

    0,0000330 0,00625 33,000 5,280

    0,00592

    Nilai A diperoleh dari nilai diameter batang logam yang telah diketahui sebelumnya

    (3,18 cm), menggunakan persamaan berikut:

    A = . r= . 3,18x102

    = 7,94x10mPerhitungan

    Dengan menggunakan data-data yang telah ada, maka perhitungan dapat dilakukan,

    langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

    1. Mengubah T1dan T2yang memiliki satuan mv menjadi satuan C, dengan menggunakan

    persamaan berikut:

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    15/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    15

    ToC = (24,82xTmV)+ 29,74Kemudian diperoleh hasil sebagai berikut:

    Node dx (m) T1 (mV) T2

    (mV)

    T1 (0C) T2 (

    oC)

    1 0,183 4,423 4,492 139,519 141,231

    2 0,025 2,602 2,639 94,322 95,240

    3 0,057 1,194 1,208 59,375 59,723

    4 0,045 1,059 1,076 56,024 56,446

    5 0,045 0,976 0,948 53,964 53,269

    6 0,045 0,821 0,832 50,117 50,390

    7 0,035 0,590 0,599 44,384 44,607

    8 0,027 0,476 0,481 41,554 41,678

    9 0,045 0,365 0,369 38,799 38,899

    10 0,045 0,263 0,264 36,268 36,292

    2. Menghitung Tavgdan Tavg air untuk setiap node, kemudian diperoleh hasil sebagai berikut.

    Node dx (m) T1(mV)

    T2 (mV) T1 ( C) T2 (

    o

    C) T avg(oC)

    T air(oC)

    T air(oC)

    Tair ratrata

    1 0,183 4,423 4,492 139,519 141,231 140,375 28,0 28,0 28,00

    2 0,025 2,602 2,639 94,322 95,240 94,781 28,0 28,0 28,00

    3 0,057 1,194 1,208 59,375 59,723 59,549 28,0 28,0 28,00

    4 0,045 1,059 1,076 56,024 56,446 56,235 28,0 28,0 28,00

    5 0,045 0,976 0,948 53,964 53,269 53,617 28,0 28,0 28,00

    6 0,045 0,821 0,832 50,117 50,390 50,254 28,0 28,0 28,00

    7 0,035 0,590 0,599 44,384 44,607 44,495 28,0 28,0 28,00

    8 0,027 0,476 0,481 41,554 41,678 41,616 28,0 28,0 28,00

    9 0,045 0,365 0,369 38,799 38,899 38,849 28,0 28,0 28,00

    10 0,045 0,263 0,264 36,268 36,292 36,280 28,0 28,0 28,00

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    16/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    16

    TOTAL 61,605 TOTAL 28,00

    3. Menghitung nilai k pada keadaan stedi, untuk setiap daerah antara 2 node. Nilai k dapat

    dihitung dnegan mengguankan asas Black, kalor yang diterima (masuk) sama dengan

    kalor yang dilepaskan (keluar), asas ini dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut.

    maiCpaiTin ai Tou ai= kA dTdxdimana,

    mair = laju alir massa (5,967x10kg/s)Cpair = konstanta perpindahan panas (4200 J/(kg.C))

    Tin air/ Tout air = temperatur air di tiap node yang dapat diketahui dari metode

    linear

    A = luas permukaan logam (7,94x10mdT = beda suhu logam pada tiap node

    dx = jarak antar node

    Kemudian nilai k dapat dihitung dengan persamaan:

    =maiCpaiTin ai Tou aidx. Karena adanya perbedaan jenis bahan setiap nodenya, maka nilai k untuk masing-

    masing node dapat dihitung dengan menggunakan cara berikut:

    a. kavgstainless steel = knode 1-2

    b. kavgalumunium = (knode 3-4+ knode 4-5+ knode 5-6)/3c. kavgmagnesium = (knode 7-8+ knode 8-9+ knode 9-10)/3

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    17/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    17

    4. Menghitung persentase kesalahan literatur dari setiap nilai k yang didapatkan dengan

    membandingkan hasil perhitungan dengan hasil literatur. Persentase kesalahan (%KL)

    dirumuskan sebagai berikut:

    % = 100%Hasil perhitungan langkah 3 dan 4 dijabarkan dalam tabel berikut.

    Selan

    g node

    dx

    (m)

    dT1

    (oC)

    dT2

    (oC)

    dT avg

    (oC)

    T node

    avg

    (oC) k k avg k lit % KL

    1-2

    0,02

    5

    44,20

    4

    45,99

    1 45,098

    117,82

    6 8,726 8,726 16 45,463

    3-4

    0,04

    5 3,351 3,276 3,313 57,892 213,775

    4-5

    0,04

    5 2,060 3,177 2,619 54,926 270,511

    5-6

    0,04

    5 3,847 2,879 3,363 51,935 210,619 231,635 204 13,547

    7-8

    0,02

    7 2,829 2,929 2,879 43,056 147,615

    8-90,04

    5 2,755 2,780 2,767 40,233 255,954

    9-10

    0,04

    5 2,532 2,606 2,569 37,565 275,738 226,436 156 45,151

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    18/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    18

    Keterangan tabel:

    dT1dandT2merupakan selisih dari suhu pada T1dan T2pada tiap selang node. Misal

    pada selang noded 1-2 untuk dT1merupakan selisih T1pada node 1 dan T1pada node 2

    dTavgmerupakan rata-rata dari dT1dandT2

    T node avg merupakan selisih dari suhu pada Tavg pada tiap selang node. Misal pada

    selang node 1-2 untuk Tnode avgmerupakan selisih Tavgpada node 1 dan Tavgpada node 2

    5. Menghitung nilai qair, qbahan, dan qloss

    Untuk menghitung qair, qbahan, dan qloss, dapat digunakan rumus berikut:

    a.avgairinavgairou tairairairairair TTCpmtCpmq ....

    b. dx

    dTAk

    q avglit

    bahan

    ..

    c.airbahanloss qqq

    Dengan demikian, diperoleh hasil sebagai berikut.

    Bahan Q Air Q

    Bahan

    Q Loss

    Baja 12,435 22,802 10,366

    Alumunium 12,435 11,096 -1,339

    Magnesium 12,435 8,654 -3,782

    6. Menghitung nilai hc

    Untung menghitung nilai hc digunakan asumsi nilai Lg= 5.10-6

    m, nilai

    Ac/A = 0,5, dan fluida yang terperangkap dalam ruang kosong adalah udara,

    sehingga harga kf sangat kecil apabila dibandingkan dengan nilai kAdan kB. Nilai

    hc dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

    kf

    A

    Av

    kk

    kk

    A

    Ac

    Lghc

    BA

    BA..2.1

    dimana,

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    19/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    19

    Lg = tebal ruang kosong antara A dan B (5.10-6

    m)

    kf = konduktivitas fluida dalam ruang kosong (kf = 0)

    A =luas penampang total batang

    Ac = luas penampang batang yang kontak (Ac= 0,5A)

    Av = luas penampang batang yang tidak kontak

    Hasil perhitungan hc untung masing-masing bahan sebagai berikut.

    hc percobaan stainless steel dan alumunium 1.681.823,026m .C/Watt

    hc percobaan alumunium dan magnesium 22.900.590,688m .C/Watt

    hc literatur stainless steel dan alumunium 2.967.272,727 m .C/Watt

    hc literatur alumunium dan baja magnesium 17.680.000,000m .C/Watt

    Dari perhitungan yang telah dilakukan diatas, sudah didapatkan beberapa nilai k. Bila

    dibandingkan dengan nilai k yang ada pada literatur, akan didapatkan kesalahan literatur sebagai

    berikut.

    % KL hc alumunium-stainless steel = 43,321%

    % KL hc alumunium-magnesium = 29,528%

    7. Menghitung

    Untuk menghitung nilai , diperlukan grafik k vs. T node avg. Dengan

    menggunakan metode least square, maka kita dapat membuat persamaan linear

    yang menghubungkan nilai k dan T node avg untuk mendapatkan nilai . Rumus

    yang digunakan:

    Tkkk

    Tkk

    oo

    o

    .

    1

    y = a + b x

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    20/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    20

    Dari grafik tersebut, didapatkan nilai gradien dan intercept yang digunakan untuk

    perhitungan nilai .

    Magnesiumk = k0+ k0..T

    y = a + b x

    a = k0 = 1172

    b = k0. = -23,47

    = -0,0200256

    Alumunium

    k = k0+ k0..T

    y = a + b x

    a = k0 = 201

    b = k0. = 0,556

    = 0,00276617

    b. Pengolahan data unit 3

    y = 0.5569x + 201.05

    R = 0.0024

    y = -23.477x + 1172.2

    R = 0.8737

    0.000

    50.000

    100.000

    150.000

    200.000

    250.000

    300.000

    350.000

    0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000120.000140.000

    K

    T

    T VS K

    BAJA

    ALUMUNIUM

    MAGNESIUM

    Linear (ALUMUNIUM)

    Linear (MAGNESIUM)

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    21/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    21

    Pengolahan data untuk unit 3 sama dengan pengolahan data untuk unit 2 yaitu seperti

    berikut.

    Merata-ratakan waktu dan volume air yang keluar

    t1(s) V1(mL) t2(s) V2(mL) tavg (s) Vavg (mL)

    4.97 9 5.16 9 5.065 9

    5.15 8 5.12 10 5.135 9

    5.16 10 5.31 9 5.235 9.5

    5.07 10 5.06 9 5.065 9.5

    5.06 9 5.27 10 5.165 9.5

    5.10 10 5.03 10.5 5.065 10.25

    5.29 9 5.33 10 5.31 9.5

    5.25 9 5.27 10 5.26 9.5

    5.23 10 5.24 9 5.235 9.5

    5.08 8 5.32 9 5.2 8.5

    Mencari Tavg node dengan mengubah T (mV) ke T (0C)

    NodeV

    (mL)

    Tout air

    (0C)

    T0

    (mV)

    Tt

    (mV)

    T1

    (0C)

    T2

    (0C)

    T (s)Q

    (m3/s)

    m (kg)Tavg node

    (0C)

    1 9 28.0 3.919 3.911 127.0096 126.811 5.065 1.7769 0.0018 126.9103

    2 9 28.0 3.417 3.41 114.5499 114.3762 5.135 1.7527 0.0018 114.46307

    3 9.5 28.0 2.974 2.961 103.5547 103.232 5.235 1.8147 0.0018 103.39335

    4 9.5 28.0 2.578 2.57 93.72596 93.5274 5.065 1.8756 0.0019 93.62668

    5 9.5 28.0 2.233 2.229 85.16306 85.06378 5.165 1.8393 0.0018 85.11342

    6 10.25 28.0 1.967 1.971 78.56094 78.66022 5.065 2.0237 0.0020 78.61058

    7 9.5 28.0 1.712 1.709 72.23184 72.15738 5.31 1.7891 0.0018 72.19461

    8 9.5 28.0 1.474 1.467 66.32468 66.15094 5.26 1.8061 0.0018 66.23781

    9 9.5 28.0 1.282 1.281 61.55924 61.53442 5.235 1.8147 0.0018 61.54683

    10 8.5 28.0 1.111 1.117 57.31502 57.46394 5.2 1.6346 0.0016 57.38948

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    22/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    22

    Rata-rata

    Tout (0C)

    28.0Rata rata

    Massa air (kg)0.0018

    Mencari nilai k percobaaan

    Selang

    Nodedx dT1 dT2 dTavg A k

    Tavg node

    (0C)

    2 0.025 12.460 12.435 12.447 0.00067 11.458 120.686685

    3 0.025 10.995 11.144 11.070 0.00181 4.753 108.92821

    4 0.025 9.829 9.705 9.767 0.00103 9.471 98.510015

    5 0.025 8.563 8.464 8.513 0.00116 9.624 89.37005

    6 0.025 6.602 6.404 6.503 0.00130 11.239 81.8627 0.025 6.329 6.503 6.416 0.00145 10.223 75.402595

    8 0.025 5.907 6.006 5.957 0.00161 9.937 69.21621

    9 0.025 4.765 4.617 4.691 0.00177 11.446 63.89232

    10 0.025 4.244 4.070 4.157 0.00193 11.889 59.468155

    0.025 7.725 0.00141 10.004

    Membuat Grafik T Vs K dan A Vs K

    y = -0.0475x + 14.056

    R = 0.2115

    0.000

    2.000

    4.000

    6.000

    8.000

    10.000

    12.000

    14.000

    0 20 40 60 80 100 120 140

    K

    T

    T VS K

    TEMBAGA Linear (TEMBAGA)

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    23/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    23

    Mencari Kesalahan Literatur

    = 100% = |385 10.004|385 100% = 97.4015%

    Mencari k0dan

    = 0 1 + = 14.056 0.0475

    = 0.047514.056= 0.003793

    y = -1110.9x + 11.575

    R = 0.0452

    0.000

    2.000

    4.000

    6.000

    8.000

    10.000

    12.000

    14.000

    0.00000 0.00050 0.00100 0.00150 0.00200 0.00250

    k0

    A

    A VS K

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    24/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    24

    BAB IV

    ANALISA

    IV.1. ANALISA PERCOBAAN

    Percobaan konduksi ini memiliki tujuan untuk memahami mekanisme perpindahan panas

    secara konduksi. Kita sebelumnya haruslah mengetahui karakteristik dari perpindahan panas

    konduksi ini agar kita dapat mempelajari mekanisme perpindahan panas konduksi. Salah satu

    karakteristik adalah koefisien perpindahan panas logam, melihat pengaruh koefisien perpindahan

    panas logam dengan suhu dan juga koefisien kontak.

    Perpindahan kalor konduksi ini adalah peristiwa perpindahan energi yang diakibatkan

    adanya interaksi antar molekul. Interaksi pada peristiwa konduksi ini adalah getaran atau vibrasi

    dari molekul itu sendiri. Karena suatu molekul bergetar, molekul lainnya yang berjarak sangat

    dekat juga ikut bergetar. Hal tersebutlah yang membuat energi berpindah dari satu tempat ke

    tempat lainnya. Perpindahan energi dapat terjadi karena adanya perbedaan suhu antara suatu titik

    ke titik lainnya. Pada percobaan ini, praktikan hanya melakukan percobaan pada unit dua dan

    unit tiga.

    Percobaan unit dua ini bertujuan untuk menghitung koefisien perpindahan panas logam,

    mengamati pengaruh suhu terhadap k dan menghitung koefisien kontak. Percobaan dilakukan

    dengan mengamati setiap node, dimana node yang ada terdiri dari 10 node. Setiap 10 node

    tersebut diamati dalam selang waktu satu menit. Hal ini bertujuan untuk meyakinkan bahwa

    panas telah berpindah ke node berikutnya. Setiap node dilakukan dalam dua kali pengukuran.

    Dengan perlakuan tersebut, kesalahan yang ada dapat diminimalisasi karena pengukuran yang

    dilakukan dua kali dapat menghasilkan data yang lebih presisi. Setiap node yang diukur tersebutakan menghasilkan air keluaran dari selang yang terhubung dengan alat konduksi, dimana air

    tersebut diperlukan untuk data debit nantinya. Setiap air yang keluar dari selang dalam setiap

    node dilakukan pengukuran suhu. Dengan demikian, bila setiap node dilakukan dua kali

    pengukuran, suhu air keluar yang dihitung merupakan suhu rata-ratanya.

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    25/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    25

    Pada unit dua ini, logam yang digunakan terdiri dari tiga jenis, diantaranya adalah

    stainless steel, alumunium, dan magnesium. Sepuluh node yang akan diukur tersebut dibuat dari

    ketiga jenis logam itu. Untuk lebih jelasnya, sepuluh node tersebut dapat digambarkan sebagai

    berikut.

    Gambar 4. Logam pada Unit 2

    Dari gambar tersebut, terlihat bahwa node 1-2 terbuat dari baja, node 3-5 terbuat dari

    alumunium, dan node 7-9 terbuat dari magnesium. Perbedaan jenis bahan dari ketiga node itu

    membuat kita dapat lebih mudah mengerti mengenai apa yang disebut tahanan kontak. Seperti

    yang telah dijelaskan sebelumnya pada teori dasar, tahanan kontak adalah suatu peristiwa yang

    terjadi ketika ada dua logam yang dihubungkan secara kurang sempurna sehingga ada ruang

    diantara sambungan tersebut yang terisi oleh udara. Hal ini menyebabkan terjadinya penurunan

    suhu pada logam yang bersinggungan. Dari data yang diperoleh akan dihitung koefisien ;

    dimana nilai ini dapat digunakan untuk menghitung nilai konduktivitas bahan (k).

    Pertama, hal yang harus dilakukan adalah menghubungkan kabel ke sumber listrik (sudah

    dilakukan oleh asisten laboratorium), dimana kabel yang dimaksud adalah kabel yang akan

    memberikan panas dari listrik ke material pada pipa. Bagian pangkal batang stainless steel

    adalah bagian yang langsung berhubungan dengan pemanas listrik yang menggunakan arus

    bolak-balik tersebut. Akibatnya, suhu pada pangkal stainless steel akan lebih tinggi

    dibandingkan bagian logam lainnya. Perbedaan temperatur antara bagian pangkal stainless steel

    dengan bagian-bagian lain merupakan driving force yang memicu perpindahan kalor dari

    pangkalstainless steel ke bagian lainnya. Ketika tube furnacememberikan kalor pada salah satu

    ujung logam, molekul-molekul dalam logam yang dipanaskan tersebut bergerak lebih cepat,

    sementara itu, tumbukan dengan molekul-molekul yang langsung berdekatan lebih lambat.

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10heater

    baja MgAl

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    26/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    26

    Molekul-molekul yang bertumbukan ini mentransfer sebagian energi ke molekul-molekul lain

    sehingga lajunya mengalami peningkatan. Molekul-molekul ini kemudian juga mentransfer

    sebagian energi mereka dengan molekul-molekul lain sepanjang benda tersebut. Dengan

    demikian, energi gerak termal ditransfer oleh tumbukan molekul sepanjang benda.

    Selanjutnya, langkah yang harus dilakukan adalah memasang milivoltmeter (set mV

    meter pada penunjuk mV, DC), dan menghidupkan saklar utama serta unit 2 dan 3. Selain itu,

    praktikan juga harus memeriksa selang yang terhubung pada unit 2 dan 3 agar pada waktu

    percobaan, tidak terjadi kesalahan dalam penggunaan selang. Selang tersebut bertujuan untuk

    mengeluarkan air yang nantinya akan ditampung dalam gelas ukur. Melalui gelas ukur tersebut,

    volume air dari setiap unit dengan setiap node dapat diukur sehingga nantinya debit air tersebut

    akan didapat. Nilai debit air digunakan untuk perhitungan massa. Hasil yang didapat akan

    digunakan untuk perhitungan konduktivitas termal material tersebut.

    Pada percobaa di unit 3 ini tujuannya adalah untuk mengetahui pengaruh luas terhadap

    perpindahan konduksi yang terjadi. Seperti pada percobaan unit 2, konduksi yang terjadi

    merupakan perpindahan energy panas akibat adanya vibrasi olekul yang menghantarkan kalor

    dari satu molekul ke molekul lain.

    Unit 3 ini terdiri atas plat Cu vertical yang memiliki perbedaan luas di setiap nodenya.Pada dasar unit, dipasangkan sebuah pemanas listrik sebagai driving force yang membuat

    gradient suhu pada unit tersebut.

    Pada setiap node dipasang sebuah termokopel yang berfungsi sebagai sensor suhu pada

    titik tersebut. Termokopel ini dihubungkan dengan konektor dan voltmeter sehingga pada titik

    tersebut dapat dilakukan pembacaan suhu. Karena yang digunakan adalah voltmeter, suhu yang

    terbaca ditransformasikan menjadi besaran tegangan atau potensial listrik dengan satuan mV.

    Data suhu dapat diperoleh dengan cara mengkonversikan data potensial listrik. Switch padavoltmeter digunakan untuk mengubah pembacaan suhu dari satu node ke node lainnya di

    sepanjang batang. Ilustrasi unit dapat dilihat sebagai berikut :

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    27/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    27

    Gambar 5. Logam pada unit 3

    Menurut Hukum Fourier, besarnya kalor yang ditransmisikan ke suatu titik sebanding

    dengan konduktivitas termal material, luas penampang, dan gradien suhu serta berbanding

    terbalik dengan jaraknya dari sumber kalor.

    X

    TAkq

    Sehingga pada pengamatan unit 3, vaiabel yang berpengaruh adalah jarak dengan sumber

    kalor dan luas penampang. Berdasarkan hukum Fourier, besarnya fluks kalor berbanding terbalik

    dengan luas penampang. Pada unit 3 ini, konduktivitas termalnya tidak dipengaruhi oleh jenis

    material, melainkan hanya sebagai fungsi suhu.

    Pada unit ini juga dialirkan fluida pendingin sebagai heat sinker.Heat sinkini berfungsi

    mengatur dan mengukur fluks panas yang melalui terminal sepanjang lintasan batang. Fluida

    pendingin yang digunakan adalah air karena sifatnya yang ekonomis, mudah didapat, dan aman

    bagi lingkungan. Besarnya laju alir fluida pendingin haruslah cukup kecil agar tidak banyak

    kalor yang terbuang melalui konveksi. Suhu keluaran fluida pendingin diukur setelahdilakukannya pengukuran suhu pada tiap-tiap node. Pengukuran dilakukan setelah selang waktu

    tertentu agar suhunya stabil dan didapatkan data yang akurat.

    IV.2. ANALISA HASIL

    Perhitungan k

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    28/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    28

    Dari percobaan yang dilakukan pada unit 2, dihasilkan nilai konduktivitas termal setiap

    logam dimana konduktivitas termal percobaan untuk steel adalah 8,726, konduktivitas termal

    percobaan untuk alumunium adalah 231,635, dan konduktivitas termal percobaan untuk

    magnesium 226,436. Dengan demikian, konduktivitas termal yang terbesar sampai terkecil

    adalah konduktivitas termal alumunium, magnesium, dan steel. Hal ini sesuai dengan nilai

    konduktivitas termal literatur. Benda yang memiliki nilai konduktivitas termal yang tinggi

    menunjukkan bahwa benda tersebut memiliki kemampuan menghantarkan panas yang tinggi

    pula. Konduktivitas termal alumunium yang tinggi disebabkan oleh densitas molekul alumunium

    yang lebih rendah dibandingkan magnesium dan steel. Berapa densitasnya? Dengan adanya

    densitas alumunium yang rendah, kerapatan alumunium tersebut juga akan rendah sehingga jarak

    antar partikel lebih besar dibandingkan magnesium dan steel. Jarak partikel yang lebih besar

    tersebut menyebabkan partikel akan bergerak lebih bebas. Selain itu, densitas yang rendah

    menandakan jumlah molekul yang lebih sedikit untuk massa yang sama dibandingkan material

    yang lain. Artinya, jika sebuah molekul aluminium bervibrasi, ia akan dengan mudah bergerak

    dan berkontakan sambil menghantarkan panas ke molekul yang lain, dan hambatan panas akan

    kecil karena jumlah molekul yang menghantarkan panas tidak begitu banyak.

    Energi termal yang dihasilkan secara teoritis dapat dihantarkan oleh zat padat melalui dua

    cara, yaitu dengan adanya perpindahan elektron bebas dan getaran kisi. Dalam hal ini, secaraliteratur, jumlah elektron bebas dalam alumunium lebih banyak dibandingkan dengan

    magnesium dan steel. Elektron bebas tersebut akan bergerak melalui struktur kisi material

    dimana elektron tersebut mengandung muatan listrik dan energi termal yang mengalir atau

    berpindah dari suhu yang lebih rendah ke suhu yang lebih tinggi. Getaran kisi juga dapat

    menghantarkan energi termal, tetapi jumlahnya tidak sebanyak perpindahan elektron bebas.

    Pada unit 3 ini, perhitungan yang dilakukan sama seperti pada unit 2 yakni mengkonversi

    suhu lalu mencari nilai konduktivitas termal dan koefisien muai panjang unit. Hanya saja yang

    berbeda pada perhitungan di unit ini adalah perhitungan luas yng akan berbeda pada setiap

    nodenya saat mencari nilai konduktivitas termalnya

    Perhitungan hc

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    29/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    29

    Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa nilai tahanan termal

    antara stainless steel dengan alumunium jauh lebih kecil dibandingkan dengan tahanan termal

    antara alumunium dengan magnesium. Besarnya tahanan termal tersebut dipengaruhi oleh

    beberapa hal seperti ketebalan ruang kosong antara sambungan logam dan perpindahan panas

    yang terjadi dalam ruang kosong tersebut.

    Apabila ruang kosong diantara sambungan kedua logam semakin besar, kita akan

    mendapatkan nilai tahanan termal yang semakin kecil, dan begitu pula sebaliknya. Oleh sebab

    itu, dapat disimpulkan bahwa tebalnya ruang kosong pada sambungan stainless steel dengan

    alumunium jauh lebih besar dibandingkan dengan pada sambungan alumunium dan magnesium.

    Selain itu, hal ini juga membuktikan bahwa kekasaran permukaan antara alumunium dengan

    magnesium lebih besar dibandingkan stainless steel dengan alumunium sehingga ketebalan ruang

    kosongnya semakin kecil.

    Perpindahan panas yang terjadi dalam ruang kosong tersebut dipengaruhi oleh dua hal,

    antara lain konduksi antara zat padat dengan zat pada pada titik perpotongan (titik pertemuan dua

    logam) dan konduksi melalui fluida gas yang berada pada ruang kosong, dimana gas tersebut

    dalam hal ini adalah udara.

    Disamping kedua hal tersebut, besarnya tahanan termal juga dipengaruhi olehkonduktivitas termal material-material yang bersambungan. Dalam percobaan ini, bahan yang

    berada di antara kedua zat adalah alumunium sehingga besarnya konduktivitas alumunium bukan

    merupakan parameter yang mempengaruhi tahanan termal secara besar sehingga kita perlu

    membandingkan konduktivitas termal magnesium dan stainless steel. Dari perhitungan yang

    telah dilakukan, besarnya konduktivitas termal magnesium lebih besar dibandingkan stainless

    steel. Hal ini mengakibatkan tahanan termal aluminium-magnesium lebih besar dibandingkan

    tahanan termal aluminium-stainless steel.

    Untuk unit 3 kita tidak mencari hc karena unit 3 hanya terdapat satu logam yaitu tembaga.

    Perhitungan

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    30/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    30

    Nilai adalah pengaruh temperatur terhadap nilai k. Berdasarkan perhitungan yangdilakukan, nilai dihitung dengan menggunakan persamaan garis. Nilai konduktivitas termalyang ada bergantung pada nilai temperatur. Dari perhitungan yang dilakukan, didapatkan nil ai untuk magnesium bernilai negatif, sedangkan nilai untuk alumunium bernilai positif.Seharusnya, kedua nilai tersebut bernilai negatif. Nilai yang negatif menunjukkan bahwa padatemperatur tertentu nilai konduktivitas termal aluminium dan magnesium akan lebih kecil

    dibandingkan nilai k temperatur standar. Nilai yang negatif juga menandakan terjadi

    penyusutan luas penampang logam. Hal ini dapat terjadi karena adanya faktor pengotor yang ada

    pada permukaan logam tersebut.

    Untuk unit 3, Pada perhitungan koefisien muai panjang, sama seperti unit 2, yakni

    merepresentasikan terlebih dahulu menjadi grafik antara T dan k, sehingga didapatpersamaan untuk mencari koefisien muai panjang Cu.

    IV.3. ANALISA GRAFIK

    a. Grafik percobaan unit 2

    Grafik T vs K digunakan untuk melakukan perhitungan nilai . Pada grafik magnesium,nilai R

    2hampir mendekati 1 sehingga nilai yang didapatkan cukup linier, sedangkan pada grafik

    alumunium, nilai R2

    sangat jauh dari 1 sehingga tidak linier. Grafik yang linier menunjukkan

    y = 0.5569x + 201.05

    R = 0.0024

    y = -23.477x + 1172.2

    R = 0.8737

    0.000

    50.000

    100.000

    150.000

    200.000

    250.000

    300.000

    350.000

    0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000120.000140.000

    K

    T

    T VS K

    BAJA

    ALUMUNIUM

    MAGNESIUM

    Linear (ALUMUNIUM)

    Linear (MAGNESIUM)

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    31/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    31

    bahwa semakin besar suhu, nilai k juga akan semakin besar, dan begitu pula sebaliknya. Dengan

    demikian, benar adanya bahwa temperatur akan mempngaruhi nilai konduktivitas termal

    material.

    b. Grafik percobaan unit 3

    Pada grafik T Vs K dapat dilihat bahwa semakin tinggi nilai T maka nilai konduktivitas

    termalnya semakin menurun. Jika ditinjau dari segi kimia fisika, logam memiliki valance

    band yang terisi parsial dan proses perpindahan panas secara konduksi terjadi akibat vibrasi

    pada elektron pada valance band. Elektron yang sudah membawa energy karena vibrasinya,

    jika ditambahkan suhu maka akan membuat elektron tersebut memiliki energy yang semakin

    tinggi, namun elektron tersebut masih berada pada valance band yang sama. Karena energy

    yang dimiliki setiap elektron menjadi hamper sama, maka pengaru suhu hanya akan

    mempercepat tumbukan antar molekul saja tapi tidak menambah nilai konduktivitasnya.

    y = -0.0475x + 14.056

    R = 0.2115

    0.000

    2.000

    4.000

    6.000

    8.000

    10.000

    12.000

    14.000

    0 20 40 60 80 100 120 140

    K

    T

    T VS K

    TEMBAGA Linear (TEMBAGA)

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    32/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    32

    Pada grafik antara luas penampang dengan suhu dapat dilihat bahwa semakin menurun

    nilai konduktivitasnya dapat dilihat dari gradiennya yang semakin menurun. Hal ini

    dikarenakan semakin luas penampang, maka semakin menambah nilai resistivitas termalnya.

    Resistivitas termal adalah hambatan termal yang dipengaruhi oleh ketebalan dan luas

    penampang yang dialiri kalor. Jika resistivitasnya semakin tinggi maka nilai

    konduktivitasnya semakin menurun.

    IV. ANALISA KESALAHAN

    Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan kesalahan dalam percobaan ini,

    diantaranya adalah:

    Kemungkinan terjadi kesalahan pada alat (termocouple) yang digunakan sehingga data

    yang diperoleh kurang akurat.

    Kurangnya ketepatan praktikan dalam mengalirkan air ke dalam tabung dengan waktu

    yang konstan sehingga menyebabkan volume yang didapat sedikit lebih banyak/sedikit

    dari yang seharusnya

    Kurangnya ketepatan praktikan dalam mengukur suhu air

    y = -1110.9x + 11.575

    R = 0.0452

    0.000

    2.000

    4.000

    6.000

    8.000

    10.000

    12.000

    14.000

    0.00000 0.00050 0.00100 0.00150 0.00200 0.00250

    k0

    A

    A VS K

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    33/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    33

    BAB V

    PENUTUP

    V.1. KESIMPULAN

    Konduksi merupakan perpindahan energi (kalor) dari satu bagian padatan yang

    meiliki suhu lebih tinggi ke bagian yang memiliki suhu lebih rendah

    Perpindahan pada konduksi dengan kondisi steady-state dan tidak ada pembangkit

    panas pada logam maka panas yang berpindah dari ujung logam ke ujung lainnya

    adalah sama

    Pada logam yang terdiri dari sambungan beberapa logam maka akan terjadi variasi

    suhu yang berbeda-beda

    Koefisien perpindahan panas logam dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

    Fourier konduksi yaitu:

    T

    x

    A

    qk

    dengan data T logam, pada q/A yang sama. Apabila perubahan nilai k merupakan

    fungsi linier terhadap perubahan suhu, maka berlaku persamaan

    Tkk o 1 .dengan adalah koefisien perpindahan panas. Kemudian dari data percobaan, dapat

    pula diperoleh koefisien kontak termal melalui persamaan

    f

    V

    BA

    BAC

    g

    C kA

    A

    kk

    kk

    A

    A

    Lh

    21

    V.2. SARAN

    Ada beberapa saran yang dapat dilakukan agar percobaan ini berjalan lebih baik

    sehingga kesalahan literatur dapat dikurangi yaitu

    Termokopel perlu dikalibrasi secara berkala agar keakuratan data lebih baik dan

    pemanasan terjadi secara merata.

    Menggunakan termometer digital agar suhu keluaran air dapat diperoleh lebih secara

    lebih akurat.

  • 5/19/2018 LAPORAN KONDUKSI

    34/34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP I - KONDUKSI 2014

    34

    DAFTAR PUSTAKA

    Anonim. Thermal Conductivity. http://hyperphysics.phy-

    astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.html [elektronik] diakses pada 29 Oktober 2014 pukul

    22.51 WIB

    Anonim. How Does Temperature Affect the Conductivity of a Conductor?.

    http://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_

    TemperatureConductivityConductor.html [elektronik] diakses pada 29 Oktober 2014 pukul

    21.49 WIB

    Anonim. 1989.Petunjuk Praktikum Proses & Operasi Teknik 1. Depok: DTK-FT-UI.

    Holman, J.P. 1988. Perpindahan Kalor Edisi Keenam, Alih Bahasa Ir. E. Jasjfi M. Sc. Jakarta:

    Erlangga.

    http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://fog.ccsf.cc.ca.us/~wkaufmyn/ENGN45/Course%20Handouts/15_ElectricalProps/05_TemperatureConductivityConductor.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.html