Pengenalan Perpindahan Panas

Daftar Isi

• Apa itu perpindahan panas?
• Definisi panas
• Mekanisme perpindahan panas
• Hubungan dengan hukum pertama termodinamika
• Satuan dan dimensi
• Metode analisis
• Relevansi perpindahan panas

Apa itu Perpindahan Panas?

• Perpindahan panas adalah transfer energi thermal akibat perbedaan temperatur.
• Energi dapat ditransfer dalam bentuk kerja atau panas, sesuai dengan hukum pertama termodinamika (kelestarian energi).

Definisi Panas

• Panas adalah energi yang ditransfer karena perbedaan temperatur antara dua posisi.
• Contoh: Sistem dengan temperatur T1 dan T2.

Jenis-jenis Perpindahan Panas

1. Konduksi:
   • Terjadi dalam medium padat atau fluida yang diam.
   • Transfer energi dari partikel yang lebih enerjik ke partikel yang kurang enerjik.
2. Konveksi:
   • Terjadi antara permukaan zat padat dan fluida yang mengalir.
   • Transfer panas dari permukaan yang lebih panas ke fluida yang lebih dingin.
3. Radiasi:
   • Perpindahan panas antara dua permukaan dengan temperatur berbeda tanpa medium.

Mekanisme Fisik Perpindahan Panas

Konduksi

• Aktivitas atomik dan molekuler di dalam medium.
• Gas dan cairan: Terdapat pergerakan molekul meskipun dalam keadaan diam.
• Pada zat padat: Proses konduksi terkait dengan getaran kisi.

Contoh Konduksi

• Memegang cangkir kopi panas.
• Perpindahan panas dalam tungku.
• Dinding logam yang dipanaskan.

Persamaan Laju Perpindahan Panas Konduksi

• Menggunakan Persamaan Fourier:
  • Q = -K * (dT/dx)
  • K: Konduktivitas thermal.
  • dT/dx: Gradien temperatur.

Contoh Perhitungan

• Dinding tungku dengan ketebalan 0,15 m, konduktivitas thermal 1,7 W/mK, temperatur dalam 1400K dan luar 1150K:
  • Hitung laju kehilangan panas.
  • Menggunakan: Q = K * (T1 - T2) / L
  • Hasil: 1700 Watt atau 1700 Joule/detik.

Kesimpulan

• Perpindahan panas melibatkan mekanisme kompleks antara energi dan temperatur.
• Tiga jenis perpindahan panas harus dipahami untuk analisis lebih lanjut dalam termodinamika.