LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA

Daya Hantar Panas

Oleh

Kelompok : III (Tiga)

Nama :

Ishadi Dwi Cahyo (A1E010003)

Weni Purnama Sari (A1E010004)

Deka Sanjaya (A1E010011)

Widita Sebayuri S (A1E010034)

Program Studi : Fisika

Dosen : M.Sutarno M.Si

UNIVERSITAS BENGKULU JURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIDKAN LABORATORIUM PENGAJARAN FISIKA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bila salah satu ujung sebatang logam dimasukkan ke dalam nyala api

dan ujung yang lainnya kita pegang dengan tangan, bagian yang kita pegang

ini makin lama makin panas, walaupun tidak langsung berhubungan dengan

nyala api. Maka dikatakan, bahwa panas mencapai ujung yang dingin itu

dengan jalan penghantaran lewat seluruh bahan batang tersebut.Pada waktu

ujung yang panas naik suhunya, semua atom di bagian ini bertambah kuat

getarannya.Tetapi atom-atom yang lebih dekat pada ujung ang dingin tetap

masih lambat getarannya. Jika atom-atom dari kedua ujung tersebut ini

bertumbukan, maka sebagian dari energi gerak atom yang lebih cepat akan

terbagikan kepada yang lebih lambat,sebaliknya ,atom-atom lambat yang

sudah menerima energi gerak ini selanjutnya meneruskan energi tadi ke

atom- atom yang lebih jauh tempatnya dari api.Jadi,energi gerak thermik

diteruskan dari atom yang satu keatom lainnya,sedangkan atom itu sendiri

tetap tinggal ditempatnya semula.

Sudah diketahui pula,bahwa semua logam merupakan penghantar

listrik dan penghantar panas yang baik. Bahwasanya logam dapat

menghantar arus listrik ialah oleh karena apa yang disebut electron “bebas”

yang terdapat didalamnya ,yaitu electron-elektron yang terenggut dari atom

induknya. Elektron bebas itu juga memegang peranan dalam penghantar

panas. Sebabnya logam merupakan penghantar panas yang demikian baik

ialah karena electron bebas,dan juga atomnya ,sama-sama meneruskan

energi thermik dari bagian logam yang lebih panas kebagian yang lebih

dingin.

Penghantaran panas di dalam suatu benda hanya mungkin terjadi jika

bagian benda itu tidak sama suhunya.Arah arus panas senantiasa dari tempat

ang bersuhu lebih tinggi ketempat yyang suhunya lebih rendah

suhunya.Adakalanya peristiwa penghantar panas ini digunakan sebagai dasar

untuk mendifinisikan perbedaan atau persamaan suhu.Maksudnya ,jika pada

dua benda yang berhubunggan timbul arus panas dari benda yang satu

kebenda lainnya,maka berdasarkan definisi ,suhu benda pertama lebih tinggi

dari pada suhu suhu benda kedua.Jika tidak ada arus panas,berarti suhu

keduanya sama tinggi.

Daya hantar panas ada tiga jenis yakni konduksi, konveksi, dan

radiasi.Dalam kehidupan sehari-hari proses daya hantar secara konduksi ini

adalah pada saat pemanggang sate yang menggunakan besi, dan besi

tersebut menghantarkan panas ke tangan kita. Untuk daya hantar panas

secara konveksi itu sendiri contohnya pada saat memasak air di dalam panci

yang tertutup, uap air di dalam panci tersebut kembali ke dalam sehingga

membuat air mendidih lebih cepat. Untuk proses radiasi dalam kehidupan

sehari-hari contohnya adalah pancaran sinar ultraviolet yang dapat kita

rasakan sehari-hari.

1.2 Tujuan

Menentukan besarnya nilai daya hantar panas pada suatu benda (zat

padat) dengan cara konduksi.

1.3 Rumusan Masalah

Bagaimanakah cara menentukan besarnya nilai daya hantar panas

pada suatu benda (zat padat) dengan cara konduksi?

1.4 Hipotesis

Besarnya nilai daya hantar panas pada suatu benda (zat padat)

dengan cara konduksi dapat ditentukan dengan :

∆ Q∆ t

=kAT 1−T 2

l

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Kalor

Apabila dua benda A dan B memiliki suhu A lebih besar daripada

suhu B, kemudian kedua benda tersebut disentuhkan, maka suhu A akan

menurun dan suhu benda B akan naik hingga setimbang (kedua benda

bersuhu sama). Dalam hal itu, benda yang bersuhu tinggi memberikan

sesuatu kepada yang bersuhu rendah, sesuatu yang diberikan itu adalah

energi. Energi yang diberikan karena perbedaan suhu semacam itu

dinamakan kalor. Jadi, kalor merupakan salah satu bentuk energi.

Satuan kalor sama dengan satuanya energi, yaitu Joule. Kadang-

kadang satuan kalor menggunakan kalori atau kilokalori. Kesetaraan kalori

dengan Joule adalah :

1 kalori = 4,18 joule

1 joule = 0,24 kalori

Pada abad 18 sampai 19 kalor diyakini sebagai suatu fluida yang

disebut kalorik. Fluida kalorik ini bisa berpindah dari satu benda ke benda

lain, yaitu dari benda panas ke benda dingin. Ketika suatu benda yang

suhunya berbeda disentuhkan satu sama lain, akan kita amati bahwa

akhirnya kedua benda mencapai suhu yang sama. Dalam keadaan suhu yang

sama ini, dikatakan bahwa keduanya berada dalam kesetimbangan termal.

Joseph Black merupakan orang pertama yang menyadari bahwa

kenaikan suhu suatu benda dapat digunakan untuk menentukan banyaknya

kalor yang diserap oleh benda. Jika sejumlah kalor ∆Q menghasilkan

perubahan suhu benda sebesar ∆T. Kapasitas kalor C :

C =

ΔQΔT (1-1)

Bila kedua benda atau lebih saling bersinggungan atau berdekatan

maka akan terjadi perpindahan panas dari benda bersuhu tinggi ke benda

bersuhu rendah, sedemikian hingga akhirnya dicapai suatu suhu akhir yang

sering juga disebut suhu kesetimbangan.

2.2 Daya Hantar Panas

Ada tiga cara panas berpindah atau mengalir :

- Secara konduksi

- Secara konveksi

- Secara radiasi

Dari eksperimennya Fourier mendapatkan bahwa laju perpindahan

panas konduksi pada suatu benda tergantung pada :

a. Luas penampang yang tegak lurus arah aliran panas

b. Tebal benda atau panjang aliran panas

c. Perbedaan suhu antara dua titik yang diamati

d. Karakteristik termis benda yang dinyatakan oleh konduktivitas panas

Konduktivitas panas K (Joule / detik mk) menyatakan laju

perpindahan panas yang lewat satu satuan luasan penampang sejauh satu

satuan panjang benda itu yang mempunyai perbedaan suhu 1Co. Nilai K ini

mempunyai jangkauan antara 0,03 w/m Co (isolator yang baik) sampai 400

w/mCo (logam-logam yang kondusif).

Panas konduksi sebenarnya mengalir dalam tiga dimensi. Namun

dalam banyak hal dalam hal masalah aliran panas dapat dihitung atau

dianggap sebagai aliran 1 dimensi.

Secara matematis untuk perpindahan panas 1 dimensi hasil empiris

Fourier dapat ditulis sebagai :

H = -kA

dTdx (1-2)

Kuantitas perubahan panas dQ yang dipindahkan selama waktu dt

(disebut juga laju panas atau H) tergantung pada luas penampang A dari

gradien suhu

dTdx :

H =

dQdt = -kA

dTdx (1-3)

Dengan :

H = laju panas konduksi (J/s)

k = koefisien konduktivitas bahan(J/s mK)

dT = perbedaan suhu pada elemen setebal dx k gradien suhu ˚C

(perubahan suhu terhadap posisi)

Tanda (-) perlu diberikan karena arah aliran selalu dari suhu tinggi ke

suhu rendah.

Bila dinding yang tertimpa matahar suhunya T1 sedang permukaan

dinding yang menghadap ke ruang suhunya T2 (T1>T2), maka laju

perpindahan panas konduksi melalui tembok tersebut dapat dihitung sebagai

berikut :

∫0

L

Hdx =−∫T1

T 2

kAdT(1-4)

Dalam keadaan mantap (steady), H dimana-mana, sehingga dapat

ditulis :

HL =–kA (T2 - T1) (1-4a)

= kA (T2 - T1) (1-4b)

atau

H =

kA (T2 - T1)L (1-4c)

Persamaan 1-4c ini untuk menggambarkan banyaknya panas yang

dipindahkan secara konduksi per satuan waktu oleh bahan yang tebalnya L,

luasnya A dan permukaannya mempunyai suhu T1 dan T2 yang berbeda.

Hubungan kalor dengan massa benda, suhu dan jenis benda :

a. Hubungan antara kalor dan massa benda

Kalor yang diterima sebanding dengan banyaknya (massa) benda

jika kenaikan suhu sama :

Q ~ m (1-5a)

b.Hubungan kalor dengan kenaikan suhu

Kalor yang diterima sebanding dengan kenaikan suhu benda, bila

massa benda tetap.

Q ~ ∆t (1-5b)

c. Hubungan kalor dengan jenis benda yang dipanaskan

Kalor yang diterima oleh suatu benda adalah sebanding dengan kalor

jenis benda itu, bila massa benda dan kenaikan suhu tetap.

Q ~ c (1-5c)

Jadi dapat disimpulkan bahwa kalor yang diterima atau yang

dilepaskan benda selama pemanasan adalah :

- Sebanding dengan massa benda

- Sebanding dengan kenaikan suhu

- Sebanding dengan kalor jenis benda

Secara matematis dapat ditulis :

Q = mc ∆t (1-5d)

Atau

(1-5e)

Konduksi kalor atau hantaran kalor adalah cara perpindahan kalor

yang dilakukan melalui zat antara. Selama proses berlangsung zat antara

tersebut dapat berubah tempatnya. Syarat terjadinya konduksi kalor pada

suatu zat ialah adanya perbedaan temperatur di dua tempat pada zat tersebut.

Dalam keadaan setimbang, jumlah kalor yang diterima dan

dipancarkan penerima harus sama, sehingga :

k = mc ( dT

dt )S

. dA (T 1−T2 ) (1-6)

dimana ( dT

dt )S memiliki makna sebagai pengurangan suhu per

satuan waktu pada saat suhu setimbang (T5).

Salah satu cara untuk mengetahui terjadinya transfer energi adalah

dengan cara konduksi, yaituperistiwa dimana energi termal berpindah

dalam zat akibat adanya tumbukan antara molekul – molekul zat tersebut.

Pada Gambar 4.1, sebuah silinder dengan luas penampang A, jarak kedua

dQdt

= mc dTdt

ujungnya l, dan suhu kedua permukaannya T 1 dan T 2, dimana T 1>T 2, maka

jumlah kalor ∆ Q yang berpindah dari permukaan 1 ke permukaan 2 dalam

waktu ∆ t adalah :

∆ Q=k ∙ ∆ t ∙ AT 1−T2

l

dimana k adalah koefisien konduktivitas termal dalam satuan

kkal /sm℃ , J /sm℃ , atauW /m℃ dan (T 1−T 2)/ l disebut gradien

suhu.Konduktivitas termal k untuk berbagai jenis zat padat diberikan pada

table 4.2.

Tabel 4.2.

Konduktivitas Termal dari Berbagai Jenis Zat Padat

ZatKonduktivitas Termal k

Kkal /sm℃ J / sm℃

Perak

Tembaga

Aluminium

Baja

Gelas (biasa)

Kayu

Isolator fiberglass

10 x10−2

9,2 x10−2

5,0 x10−2

1,1 x10−2

2,0 x10−4

0,2−0,4 x10−4

0,12 x10−4

420

380

200

40

0,84

0,08 – 0,16

0,048

Sebagian besar zat akan memuai secara beraturan terhadap

penambahan temperatur, termasuk zat dalam fase gas, sehingga volume gas

akan mengambang (bertambah besar). Volume gas tidak hanya bergantung

pada perubahan temperatur, tetapi bergantung pula pada perubahan tekanan,

Secara ekrperimen, untk gas dengan jumlah tertentu diperoleh bahwa volume

gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya ketika

temperatur dijaga konstan, yaitu:

PV =konstan

hubungan ini dikenal sebagai hukum Boyle. Sebaliknya apabila

tekanannya yang dijaga konstan, volume gas dengan jumlah tertentu

berbanding lurus dengan temperatur mutlak. Pernyataan ini dikenal sebagai

hukum Charles, dirumuskan :

VT

=konstan

Hukum gas yang ketiga dikenal sebagai hukum Gay-Lussac, yang

menyatakan bahwa pada volume konstan, tekanan gas berbanding lurus

dengan temperatur mutlak, yaitu :

PT

=konstan

Hukum – hukum tersebut sebenarnya hanya merupakan pendekatan

yang akurat untuk gas riil sepanjang tekanan dan massa jenis gas tidak

terlalu tinggi, dan gas tidak mendekati kondensasi, Bagaimanapun istilah

hukum untuk ketiga hubungan tersebut lebih bersifat tradisional, sehingga

kita tetap memakainya sampai sekarang.

Konduksi kalor pada suatu zat digambarkan sebagai hasil tumbukan

molekul – moleku. Sementara satu ujung benda dipanaskan, molekul –

molekul di tempat tersebut bergerak lebih cepat dan bertumbukan dengan

tetangga mereka yang bergerak lebih lambat, mereka mentransfer sebagian

dari energi ke molekul – molekul lain yang lajunya kemudian bertambah.

Konduksi kalor hanya terjadi jika ada perubahan temperatur.Pada

percobaan ditemukan bahwa kecepatan aliran kalor melalui benda

sebanding dengan perbedaan temperatur antara ujung – ujungnya. Aliran

kalor ∆ Q per selang waktu ∆ tdirumuskan :

∆ Q∆ t

=k AT 1−T 2

l

Pada persamaan tersebut terlihat bahwa perbedaan temperatur

∆ T (T 1−T 2) berbanding lurus dengan ketebalan l dari benda, Oleh karena

harga k yang didapat dari Tabel 4.2 adalah konstan dan harga A juga dibuat

konstan, dengan membuat grafik antara ∆ T dan l dapat ditentukan besarnya

nilai ∆ Q /∆ t ini merupakan daya hantar panas, dengan satuan J/s atau watt.

Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan

zat penghantar. Jika salah satu ujung sebuah batang logam diletakkan di

dalam nyala api, sedangkan ujung yang satunya lagi dipegang, bagian batang

yang dipegang ini akan terasa makin lama makin panas, walaupun tidak

kontak langsung dengan nyala api itu. Dalam hal ini dikatakanlah bahwa

panas sampai di ujung batang yang bertemperatur lebih rendah secara

konduksi (hantaran) sepanjang atau melalui bahan batang itu. Konduksi

panas hanya dapat terjadi dalam suatu benda apabila ada bagian-bagian

benda itu berada pada suhu yang tidak sama, dan arah alirannya selalu dari

titik yang mempunyai suhu lebih tinggi ke titik yang mempunyai suhu lebih

rendah.

Jika terdapat perbedaan suhu dari dua ujung benda padat, maka akan

terjadi perpindahan panas dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah.

Kuantitas perubahan panas dQ yang dipindahkan selam waktu dt (disebut

juga sebagai laju panas/H) tergantung pada luas penampang A dan gradien

suhu ∂T /∂ x :

H=dQdt

=−k . A . ∂T∂ x

dengan k adalah koefisien konduktivitas panas dari zat.

Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan

partikel – partikel zat. Terdapat dua jenis konveksi, yaitu konveksi alam dan

konveksi paksa. Istilah konveksi dipakai untuk perpindahan panas dari satu

tempat ke tempat lain akibat perpindahan bahannya sendiri. Misalnya :

tungku udara panas dan sistem pemanasan dengan air panas. Jika bahan

yang dipanaskan dipaksa bergerak dengan alat peniup atau pompa,

prosesnya disebut konveksi yang dipaksa ; kalau bahan itu mengalir akibat

perbedaan rapat massa, prosesnya disebut konveksi alamiah atau konveksi

bebas. Pada konveksi alami, pergerakan atau aliran energi kalor terjadi

akibat perbedaan massa jenis. Sehingga dirumuskan:

H = h A Δ T

Dimana:

H = laju perambatan kalor (J/s)

A = luas penampang yang dilalui (m2)

h = koefisien konveksi termal (J/m2 s ºC)

Δ T = perbedaan suhu (ºC)

Radiasi

Radiasi adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang

elektromagnetik. Energi matahati yang sampai ke Bumi terjadi secara radiasi

atau pancaran tanpa melalui zat perantara. Laju pancaran kalor oleh

permukaan hitam, menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut. Energi total

yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk

radiasi kalortiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan sebanding dengan

pangkat empat suhu mutlak permukaan itu secara matematis, laju kalor

radiasi ditulis dengan persamaan :

H =

Qt = σ AT4

Dengan σ adalah konstanta Stefan – Boltzmann dengan nilai 5,67 x

10-8 W/m2k4. persamaan tersebut berlaku dengan permukaan hitam

sempurna. Untuk setiap permukaan dengan enisifitas e (0 ≤ e ≥ 1) sehingga

menjadi :

H = Qt = eσ AT4

Secara umum, kalor mengalir denga sendirinya dari suatu benda

yang temperaturnya lebih tinggi ke benda lain dengan temperature yang

lebih rendah. Perubahan suhu yang sama pada system dapat ditimbulkan

baik dengan :

1. Pengaliran panas

2. Pengerjaan Usaha

Proses pelepasan energi sebagai kalor disebut eksoterm. Semua

reaksi pembakaran adalah reaksi eksoterm. Proses yang menyerap energy

sebagai kalor disebut reaksi endoterm. Contohnya adalah penguapan air.

Proses endoterm dalam sebuah wadah adiabatic menghasilkan penurunan

temperature system; proses eksoterm menghasilkan kenaikan temperature.

Proses endoterm yang berlangsung dalam wadah diatermik pada kondisi

isotherm menghasilkan aliran energy ke dalamsistem sebagai kalor. Proses

eksoterm dalam wadah diatermik menghasilkan pembebasan energy sebagai

kalor ke dalam lingkungannya.

Konduksi kalor pada banyak materi dapat digambarkan sebagai hasil

tumbukan molekul – molekul.Sementara satu ujung benda dipanaskan,

molekul – molekul di tempat itu bergerak jauh lebih cepat dan lebih

cepat.Sementara bertumbukan dengan tetangga mereka yang bergerak lebih

lambat, mereka mentrasfer sebagian dari energy ke molekul – molekul lain,

yang lajunya kemudian bertambah. Molekul – molekul ini kemudian juga

mentransfer sebagian energy mereka dengan molekul – molekul lain

sepanjang benda tersebut. Transfor energy antara elemen volum yang

bertetangga, yang ditimbulkan oleh perbedaan temperature antar elemen itu,

dikenal sebagai penghantaran kalor.Pada logam, menurut teori modern,

tumbukan antara electron – electron bebas di dalam logam dan dengan atom

logam tersebut teritama mengakibatkan untuk terjadinya konduksi.

Hukum pokok penghantaran kalor merupakan perapatan dari hasil

percobaan pada aliran linear kalor melalui lempengan dalam arah tegak lurus

pemukaan. Sepotong bahan berbentuk lempengan dengan tebal ∆x dan lua

A. Salah satu permukaannya dipertahankan pada temperature Ө dan yang

lainnya pada temperature Ө + ∆Ө. Kalor Q yang mengalir tegak lurus

permukaan selama waktu τ diukur, Percobaan ini dilakukan untuk

lempengan lain yang terbuat dari bahan yang sama tetapi dengan harga ∆x

dan A yang berbeda. Hasil percobaan yang seperti itu menunjukkan bahwa,

untuk harga ∆Ө tertentu, Q berbanding lurus dengan wktu dan luas

permukaan.Juga untuk waktu dan luas permukaan tertentu, Q berbanding

lurus dengan hasil bagi ∆Ө/ ∆x, asal saja keduanya, ∆x dan ∆Ө kecil. Hasil

ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

Qτ

∞ A . ΔθΔx

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

a. Benda (zat padat) yang akan kita tentukan daya hantar panasnya, dengan

ketebalan yang bervariasi namun bentuk dan luas penampangnya sama.

b. Dua buah termometer, lebih baik bila ada termometer digital.

c. Teko listrik atau alat pemanas air lainnya beserta bejana kosong.

d. Mistar dan jangka sorong.

3.2 Prosedur Percobaan

a. Catatlah keadaan ruang laboratorium (suhu, tekanan dan

kelembabannya) sebelum dan setelah percobaan.

b. Jika bentuk penampang dari benda berbentuk empat persegi panjang,

ukurlah panjang dan lebarnya untuk menemukan luas penampang A.

c. Ambillah salah satu benda dengan dengan ketebalan l yang telah diukur

ketebalannya menggunakan jangka sorong.

d. Tempelkan sensor dari salah satu termometer pada bagian bawah

permukaan benda untuk mengukur temperatur T 2, dan sensor dari

temperatur yang satu lagi pada bagian atas permukaan benda untuk

mengukur temperatur T 1.

3.3 Gambar Percobaan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Hasil Pengamatan

Jenis zat padat : Besi (Fe)

Konduktivitas termal k= 80,4 J /smK

Luas Penampang A= 59,5 m2

PerbedaanSuhu (∆ T )

Tebal (m)

Temperatur T2

oC oC oC

0,17 mm T 1=39o C∆ T=7oC

T 1=40oC∆ T=7oC

T 1=41o C∆ T=7oC

0,47mm T 1=37o C∆ T=5oC

T 1=39o C∆ T=6o C

T 1=43oC∆ T=7oC

Untuk besi dengan ketebalan 0,17 mm

T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)

32 39 1:30

33 40 1:55

34 41 2:05

Untuk besi dengan ketebalan 0,47 mm

T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)

32 37 1:27

33 39 2:00

34 43 3:20

4.2 Analisis Data

Daya hantar panas ∆ Q∆ t pada plat besi dengan ketebalan 0,17mm:

Untuk T2 = 32oC

Dikitahui : k besi=80,4 J /smK

∆ T=7oC=300 K

A=59,5 m2

l=0,17 mm

Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?

Jawab :∆ Q∆ t

=k . A . ∆ Tl

∆ Q∆ t

=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,17 .10−3 m

∆ Q∆ t

=1.435 .140 J / s0,17 .10−3

∆ Q∆ t

=8442.1 06 J /s

Untuk T2 = 33oC

Dikitahui : k besi=80,4 J /smK

∆ T=7oC=300 K

A=59,5 m2

l=0,17 mm

Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?

Jawab :∆ Q∆ t

=k . A . ∆ Tl

∆ Q∆ t

=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,17 .10−3 m

∆ Q∆ t

=1.435 .140 J / s0,17 .10−3

∆ Q∆ t

=8442.1 06 J /s

Untuk T2 = 34oC

Dikitahui : k besi=80,4 J /smK

∆ T=7oC=300 K

A=59,5 m2

l=0,17 mm

Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?

Jawab :∆ Q∆ t

=k . A . ∆ Tl

∆ Q∆ t

=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,17 .10−3 m

∆ Q∆ t

=1.435 .140 J / s0,17 .10−3

∆ Q∆ t

=8442.1 06 J /s

Daya hantar panas ∆ Q∆ t pada plat besi dengan ketebalan 0,47mm:

Untuk T2 = 32oC

Diketahui : k besi=80,4 J /smK

∆ T=5oC=298 K

A=59,5 m2

l=0,47 mm

Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?

Jawab :

∆ Q∆ t

=k . A . ∆ Tl

∆ Q∆ t

=80,4 J / smK .59,5 m2. 298 K0,47 .10−3 m

∆ Q∆ t

=1.425 .5724 J /s0,47 .10−3

∆ Q∆ t

=3.033,133 .1 06 J /s

Untuk T2 = 33oC

Diketahui : k besi=80,4 J /smK

∆ T=6o C=299 K

A=59,5 m2

l=0,47 mm

Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?

Jawab :∆ Q∆ t

=k . A . ∆ Tl

∆ Q∆ t

=80,4 J / smK .59,5 m2. 299 K0,47 .10−3 m

∆ Q∆ t

=1.430 .356,2 J /s0,47 .10−3

∆ Q∆ t

=3.043,311 .106 J / s

Untuk T2 = 34oC

Diketahui : k besi=80,4 J /smK

∆ T=7oC=300 K

A=59,5 m2

l=0,17 mm

Ditanya : ∆ Q∆ t . . . .?

Jawab :

∆ Q∆ t

=k . A . ∆ Tl

∆ Q∆ t

=80,4 J / smK .59,5 m2. 300 K0,47 .10−3 m

∆ Q∆ t

=1.435 .140 J / s0,47 .10−3

∆ Q∆ t

=3.053,489 .1 06 J /s

Teori Ralat Daya Hantar Panas untuk ketebalan 0,17 mm

No Data (x) ( x−x ) ( x−x )2

18442.1 06 0 0

28442.1 06 0 0

38442.1 06 0 0

Jumlah25326.106

rata2 8442.1 06

Ralat mutlak

∆ x=√∑ ( x−x ' )2

n(n−1)=√ 0

6=√0=¿0

Ralat nisbi

∆ I=∆ xx '

x100 %= 03.033,133 .106 x100 %=0%=0 %

Keseksamaan

k=100 %−0%=100 %

Teori Ralat Daya Hantar Panas 0,47 mm

No Data (x) ( x−x ) ( x−x )2

1 3.033,133 .106-

10,178.106103,591684.1

012

23.043,311 . 106 0 0

3 3.053,489 .1 06 10,178.106103,591684.1

012

Jumlah 9.129,933 .

106

207,183368.1012

rata2 3.043,311 . 106

Ralat mutlak

∆ x=√∑ ( x−x ' )2

n(n−1)=√ 207,183368.1 012

6=√34,53056133.1012=5,87627104. 1 06

Ralat nisbi

∆ I=∆ xx '

x100 %=5,87627104.106

3.043,311 . 106 x100 %=1,93088.1 0−3 x100 %=0,193088 %

Keseksamaan

k=100 %−0,193088 %=99,806912 %

4.3 Pembahasan

Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui besarnya daya

hantar panas suatu benda. Dalam hal ini benda yang diukur daya hantar panas nya

adalah besi. Besi yang digunakan terdiri dari dua jenis ketebalan yaitu besi dengan

ketebalan 0,17 mm dan besi dengan ketebalan 0,47 mm. tujuan digunakannya dua

jenis besi dengan ketebalan yang berbeda adalah untuk melihat apakah ada

pengaruh ketebalan dengan besarnya daya hantar panas suatu benda. Karena yang

akan di selidiki adalah ketebalan nya saja maka untuk luas penampang benda

harus lah sama yaitu 59,5 cm. namun benda yang di pakai bentuknya tidak

simetris dikarenakan bukan buatan pabrik.

Percobaan diawali dengan memanaskan air di dalam teko listrik. Air panas

digunakan sebagai sumber energy panas untuk nantinya dihantarkan melalui plat

besi yang sudah disediakan. Air panas dimasukan kedalam bejana kosong. Bejana

yang digunakan disini adalah bejana dari plastic dengan tujuan agar hasil yang

diperoleh akan akurat tanpa ada variable pengganggu.

Dua buah thermometer disiapkan untuk mengukur suhu dari plat besi. Mula-

mula plat besi diletakkan diatas plasik penahan agar thermometer dapat

menjangkau bagian bawah plat besi. Ketika semua sudah selesai disiapkan,

percobaan langsung dimulai dengan meletakkan bejana berisi air panas ke atas

plat besi seiring dengan dinyalakan nya stopwatch. Mula-mula suhu T2 ditentukan

dahulu per satu skala. Yaitu 32oC, 33oC, 34oC dan di setiap thermometer untuk T2

telah mencapai skala tersebut, maka kita catat keadaan suhu pada thermometer T1.

Adapun data yang diperoleh adalah

Untuk besi dengan ketebalan 0,17 mm

T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)

32 39 1:30

33 40 1:55

34 41 2:05

Untuk besi dengan ketebalan 0,47 mm

T2 (oC) T1 (oC) t (sekon)

32 37 1:27

33 39 2:00

34 43 3:20

Dari data percobaan diatas diperoleh beberapa poin yaitu yang pertama

perubahan suhu ∆ T cenderung sama untuk setiap skala yang telah ditentukan

sebelum nya. Hal ini menunjukan bahwa perubahan suhu nya konstan. Dan yang

kedua kita peroleh hubungan antara ketebalan plat besi terhadap ∆ T yaitu

semakin tebal plat besi, maka waktu yang dibutuhkan plat besi untuk

meningkatkan suhunya juga akan semakin lama. Untuk menentukan besarnya

daya hantar panas pada plat besi, digunakan persamaan :

H=

kA (T2 - T1)L

Dan data percobaan diperoleh nilai H yaitu :

Untuk plat besi 0,17 mm

∆T (oC) H (J)

7 8442.1 06

7 8442.1 06

7 8442.1 06

Untuk plat besi 0,47mm

∆T (oC) H (J)

5 3.033,133 .106

6 3.043,311 . 106

7 3.053,489 .1 06

Dari table diatas terlihat bahwa besar daya hantar panas pada besi dengan

ketebalan 0,17 mm akan lebih besar dibandingkan dengan plat besi 0,47 mm.

Hal ini disebabkan karena seiring dengan semakin tebal nya lapisan besi,

maka partikel-partikel penyusun besi juga akan semakin banyak. Hal ini membuat

panas yang dihantarkan akan berjalan lama dari titik awal (Permukaan plat bsi)

sampai ke titik akhir (dasar plat besi).

4.4 Jawaban Pertanyaan

a. Hitunglah luas penampang A dari benda yang akan kita tentukan daya

hantar panasnya!

Jawab :

Luas penampang dari benda yang akan ditentukan daya hantar panas nya

adalah 58,5 cm dengan panjang 8,5 cm dan lebar 7 cm

b. Buatlah grafik antara perbedaan temperatur ∆T dengan ketebalan Ɩ dari

benda pada kertas milimeter balok!

Jawab :

Grafik Hubungan Perbedaan Temperatur Dengan Ketebalan Benda

∆T1 ∆T2 ∆T30

1

2

3

4

5

6

7

8

#REF!#REF!

c. Berdasarkan grafik jawaban nomor b, hitunglah daya hantar panas ∆Q/ ∆t

dengan menggunakan metode Titik Potong Garis Singgung!

Berapa harga ∆Q/ ∆t rata-ratanya?

Jawab :

Harga ∆Q/ ∆t rata-rata dapat dihitung dengan :

Untuk l=0,17 mm

No Data (x)

18442.1 06

28442.1 06

38442.1 06

Jumlah25326.106

rata2 8442.1 06

L1

L2

x=∑ xn

x=25326.106

3

x=8442. 106

Untuk l=0,47 mm

No Data (x)

13.033,133 .106

23.043,311 .106

33.053,489 .1 06

Jumlah9.129,933 . 106

rata2 3.043,311 .106

x=∑ xn

x=9129,933.106

3

x=3043,311.106

d. Hitung pila daya hantar panas ∆Q/ ∆t beserta ketidakpastiannya dengan

menggunakan metode Regresi Linier!

Jawab :

(terlampir)

e. Adakah pendekatan antara hasil jawaban nomor c dan nomor d, jelaskan!

Metode mana yang hasilnya terbaik?

Jawab :

Metode yang memberikan hasil merinci adalah dengan menggunakan

metode regresi linier sederhana, namun dengan menggunakan metode ralat

seperti biasa lebih mudah dipahami.

f. Bagaimana pengaruh perubahan kenaikan temperatur T_2 terhadap

ketebalan Ɩ yang berbeda-beda, jelaskan!

Jawab :

Semakin tebal benda, maka daya hantar panas akan semakin kecil. Hal ini

ditandai dengan lama proses penghantaran panas dari permukaan plat besi. Pada

plat besi yang lebih tipis, akan lebih mudah menghantarkan panas dibandingkan

dengan plat besi yang lebih tebal. hal ini bias terjadi karena partikel penyusun dari

plat besi yang tipis lebih tipis, sehingga untuk menghantarkan panas diperlukan

waktu yang lebih sedikit dibandingkan dengan plat besi yang lebih tebal.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Besarnya nilai daya hantar panas pada suatu benda (zat padat)

dengan cara konduksi dapat ditentukan dengan :

∆ Q∆ t

=kAT 1−T 2

l

5.2 Saran

o Sebelum melakukan praktikum, pratikan harus mempelajari dan

memahami dahulu materi yang akan dipraktikumkan, serta membaca

dan memahami buku panduan yang berkaitan dengan praktikum yang

akan dilakukan pada waktu itu. Hal ini bertujuan agar dalam

pelaksanaan praktikum tidak kesulitan untuk melakukan praktikum dan

agar praktikum berjalan dengan lancar.

o Perlu persiapan yang matang sebelum melakukan pratikum.

o Untuk selanjutnya, pratikum seharusnya dilakukan secara bertahap.

o Saat melakukan praktikum harus mengikuti prosedur yang ada.