Proses dimana energi (dalam bentuk panas) dipertukarkan diantara benda-benda atau bagian dari benda yang sama karena adanya perbedaan temperature.
Laju Perpindahan Panas ada 3 Metode
1. Konduksi
2. Konveksi
3. Radiasi
1. Konduksi:
Mekanisme perpindahan panas pada zat padat atau fluida stasioner.
a. Ada medium
b. Medium tidak ikut berpindah
c. Driving force : beda temperatur
Persamaan Konduksi (Hukum Fourier-1822)(Jean Baptiste Joseph Fourier 1768-1830)
“Laju perpindahan panas konduksi pada suatu plat sebanding dengan beda temperature diantara dua sisi plat dan luasab perpindahan panas,tetapi berbanding terbalik dengan tebal plat”
Perpindahan kalor konduksi atau hantaran adalah perpindahan energi yang terjadi pada mediumyang diam (padat atau zat yang dapat mengalir) apabila ada gradien temperature dalam medium tersebut. Sehingga, besi yang merupakan konduktor listrik yangpaling baik juga merupakan konduktor panas yang baik juga.
Hukum Fourier menyatakan bahwa laju perpindahan kalor dengan sistem konduksi dinyatakan dengan :
- Gradien temperatur dalam arah-x dinyatakan dengan, dT/ dx.
- Luas perpindahan kalor arah normal pada arah aliran kalor,
Kx = -KA dt / dx
Dimana:
Qx = laju perpindahan kalor ( Watt ),
k = konduktivitas thermal, merupakan sifat material (W/m.C),
A = luas penampang yang tegak lurus denga arah laju perpindahan kalor (m2)
dT/dx = Gradien temperatur dalam arah x (C/m),
T = Tebal Benda
Alasan pemberian tanda minus (-) pada rumus konduksi hukum Fourier, seperti diilustrasikan diatas adalah:
Alasan pemberian tanda minus (-) pada rumus konduksi hukum Fourier, seperti diilustrasikan diatas adalah:
· Jika temperatur menurun pada arah-x positif, dT/dx adalah negatif ; kemudian Qx menjadi nilai positif dikarenakan kehadiran dari tanda negatif, sehingga laju kalor berada pada arah-x positif.
- Jika temperatur meningkat pada arah-x positif, dT/dx adalah positif, Qx berubah menjadi negatif, dan aliran kalor berada pada arah-x adalah negatif, sebagaimana diilustrasikan pada gambar berikut. Qx merupakan nilai positif, aliran kalor berada pada arah-x positif, dan sebaliknya.
2. Konveksi
_ Mekanisme PP antara permukaan benda padat dan fluida (cairan atau gas) yang bergerak.
a. Ada medium
b. Medium ikut berpindah
c. Driving force : beda temperatur
Perpindahan panas konveksi terjadi antara permukaan dengan fluida yang mengalir apabila keduanya pada temperatur yang berbeda. Ketika fluida melaju melalui benda padat, dan dengan temperatur yang berbeda, perpindahan kalor terjadi diantara fluida dan permukaan padat sebagai hasil dari pergerakan fluida.
- Jika pergerakan fluida disebabkan oleh mekanisme dari luar secara paksa seperti oleh blower, pompa, atau fan, mekanisme laju kalor dapat dikatakan sebagai konveksi paksa (forced convection).
- Jika pergerakan fluida dikontrol sebagai hasil dari perbedaan massa jenis yang disebabkan oleh perbedaan temperatur diantara fluida, mekanisme dari laju kalor dapat dikatakan sebagai konveksi bebas/natural (free/natural convection).
Suhu plat ialah Tw , dan suhu fluida T∞. Kecepatan aliran u adalah seperti tergambar di atas, yaitu nol pada muka plat sebagai akibat aksi kental viskos (viscous action). Oleh karena kecepatan lapisan fluida pada dinding adalah nol, maka di sini kalor hanya dapat berpindah dengan cara konduksi saja.
q adalah fluks kalor (dalam watt/m2) dari dinding ke dalam fluida. Kemudian koefisien h didefinisikan sebagai :
q = hA( T ) atau T = Tw-Tf
dimana :
Q = laju aliran kalor (Watt).
h = Koefisien Perpindahan Panas (w/m2 0C)
A = Luas Penampang (m2)
∆T = Perubahan Temperatur
Tw = Temperatur Dinding Plat
Tf = Temperatur
3. Radiasi
Adalah proses transport panas dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah, bila benda – benda itu terpisah didalam ruang (bahkan dalam ruang hampa sekalipun
q = δ A (T14 – T24)
Dimana :
δ = Konstanta Stefan-Boltzman 5,669 x10- 8 w/m2 k4
A = Luas penampang (m2)
T = Temperatur (0K)
_ Mekanisme PP melalui gelombang elektromagnetik sebagai hasil dari perubahan konfigurasi elektron dalam atom atau molekul.
_ Tidak memerlukan medium
Benda Hitam :merupakan benda ideal, dimana benda dapat mengemisikan energi radiasi secara
maksimum, dan dapat mengabsorbsi energi radiasi yang mengenainya secara maksimum juga.
_ Hukum Stefan-Bolztman
_ Hukum Kirchoff
Sumber :Wikipedia Indonesia
dan sumber-sumber lain
Tidak ada komentar:
Posting Komentar