laporan konduksi

KONDUKSI

A.    LATAR BELAKANG

Konduksi adalah proses perpindahan kalor di mana panas mengalir mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah, tetapi massa zat penyusunya tetap. Perpindahan kalor secara konduksi tidak hanya terjadi pada padatan saja tetapi juga pada cairan ataupun gas, hanya saja konduktivitas terbesar pada padatan. Proses perpindahan kalor secara konduksi bisa dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), di mana parikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi.

Setiap bahan atau material mempunyai karakterisitik dan sifat yang berbeda-beda. Karakteristik dan sifat-sifatnya tidak bisa diamati secara langsung, sehingga perlu dialakukan percobaan untuk mengamati karakter dan sifatnya. Setiap bahan pun juga memiliki sifat penghantaran panas yang berbeda, ada yang bersifat konduksi, konveksi dan radiasi. Permasalahan pada percobaan ini adalah untuk dapat mengetahui seberapa cepat dan seberapa besar suhu yang dapat berubah pada sebuah bahan material, maka harus mengetahui konduktivitas termal dari bahan tersebut dan untuk mengetahui faktor faktor apa saja yang mempengaruhi perpindahan konduksi.

B.     TUJUAN

Tujuan percobaan konduksi adalah untuk mengetahui peristiwa konduksi dan jenis bahan yang berpengaruh terhadap konduktivitas bahan.

C.    LANDASAN TEORI

Dalam proses perpindahan kalor secara konduksi terdapat laju hantaran kalor. Laju hantaran kalor menyatakan seberapa cepat kalor dihantarkan melalui medium itu. Terdapat besaran-besaran yang mempengaruhi dalam laju hantaran kalor yaitu luas permukaan benda, panjang atau tebal benda, perbedaan suhu antar ujung benda dan juga dipengaruhi oleh suatu besaran k yang disebut konduktivitas termal (Holman, 1994). Laju perpindahan panas yang terjadi pada perpindahan panas konduksi adalah berbanding dengan gradien suhu normal sesuai dengan persamaan berikut ini yang disebut dengan hokum Fourier dan merupakan persamaan dasar konduksi. Persamaan dasar konduksi :

     .........................…………………..…....(1.1)

Sampai saat ini banyak percobaan laju hantaran kalor konduksi hanya menghitung dengan menggunakan persamaan yang sudah diketahui. Untuk percobaan yang menemukan konsep laju hantaran kalor konduksi masih kurang dikembangkan, selain itu pada percobaan yang banyak dilakukan sumber panas yang digunakan tidak memberikan distribusi suhu yang merata pada material. Misalnya saat penggunaan pembakar spiritus sebagai sumber panas, maka distribusi suhu yang diterima pada permukaan material tidak merata. Oleh karena itu perlu dikembangkan suatu alat percobaan untuk menemukan konsep laju hantaran kalor konduksi dengan distribusi suhu (Rokhimi,2015).

Konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi kedaerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Panas atau  kalor  adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI untuk panas adalah  juole. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom  atau  molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurus terhadap suhu benda. Ketika dua benda dengan suhu berbeda bergandengan, mereka akan bertukar energi internal sampai suhu kedua benda tersebut seimbang. Jumlah energi yang disalurkan adalah jumlah energi yang tertukar. Suhu  adalah ukuran derajat panas atau dingin suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energy yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energy atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Suhu juga disebut temperatur, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celcius, Fahrenheit, dan Reamur (Supu, 2016).

Konduktivitas thermal suatu bahan dapat menyatakan sifat dari bahan tersebut. Bahan dengan sifat konduktivitas thermal yang besar mempunyai sifat penghantar panas yang besar pula. Begitupun sebaliknya, bila harga konduktivitasnya kecil maka, bahan itu kurang baik sebagai penghantar panas tetapi merupakan penyekat yang baik. Umumnya, bahan logam lebih besar konduktivitas  thermalnya daripada non logam.  Guna mengetahui karakteristik suatu logam dalam menghantar kalor maka, diperlukan perancangan alat uji konduktifitas panas. Konduktivitas panas yang diartikan sebagai  kemampuan suatu materi untuk menghantarkan panas, merupakan salah satu perameter yang diperlukan dalam sifat karakteristik suatu material. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung (Sucipto, 2013).

D.    ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan konduksi dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1. Alat dan Bahan pada Percobaan Konduksi

No.	Alat dan Bahan	Fungsi
1.	3 set statif	Untuk menggantungkan batang logam
2.	Pembakar spirtus	Untuk memanaskan batang logam
3.	Korek api	Untuk membakar spirtus
4.	Batang tembaga	Sebagai alat untuk mengahntarkan panas
5.	Batang besi	Sebagai alat untuk menghantarkan panas
6.	Batang aluminium	Sebagai alat untuk menghantrakan panas
7.	Mentega	Sebagai objek pengamatan
8.	Penggaris	Untuk mengukur jarak metega
9.	Handphone / HP	Untuk menghitung waktu

E.       PROSEDUR KERJA

Prosedur kerja pada percobaan konduksi adalah sebagai berikut.

1.      Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.

2.      Merangkai alat seperti pada Gambar 3.  berikut.

Gambar 3.  Rangkaian Peristiwa Konduksi

3.      Meletakkan mentega pada masing-masing batang logam dengan jarak 0,05 m, 0,07 m, dan 0,1 m.

4.      Menyalakan pembakar spirtus bersamaan dengan menekan stopwatch untuk mengukur waktu yang diperlukan masing-masing logam untuk melelehkan mentega.

5.      Mencatat waktu ketika mentega pada masing-masing logam meleleh.

F.        METODE PRAKTIKUM

1.        Data Pengamatan

Tabel 3.1. Bahan pada Percobaan Konduksi

No.	Bahan	Jarak (m)	t (s)
1.	Tembaga	0,05	12,02
		0.07	21,19
		0.1	36,6
2.	Alumunium	0,05	16,59
		0.07	26,30
		0.1	43,15
3.	Besi	0,05	19, 80
		0.07	28,29
		0.1	49,17

G.      PEMBAHASAN

Perpindahan kalor pada benda secara konduksi adalah perpindahan kalor atau panas yang memerlukan perantara, dimana zat perantarannya tidak ikut berpindah. Pada saat melakukan percobaan konduksi dengan membakar ujung besi, aluminium dan tembaga maka ujung besi, aluminium dan tembaga yang tidak dibakar ikut terasa panas karena adanya perantara yaitu besi,aluminium dan tembaga itu sendiri pada bagian tengahnya akan terasa panas  sehingga perpindahan kalor pada saat pengamatan adalah perpindahan kalor secara konduksi. Pada saat pengamatan perpindahan panas secara konduksi waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan panas juga berbeda-beda. Hal ini dikarenakan karena koefisien konduktivitas termal pada logam berbeda-beda, semakin besar koefisien konduktivitas termal pada logam maka semakin cepat pula laju perpindahan kalor pada benda tersebut sehingga waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan kalor juga lebih singkat. Pada percobaan kali ini yang dilakukan dengan tiga pengamatan yaitu pada bahan tembaga, alumunium, dan besi. Perlakuan pertama pada aluminium dengan menggunakan jarak yang sama pada ketiga bahan yang di gunakan 0,05 m, 0,07 m, dan 0,1 m di peroleh waktu untuk melelehkan mentaga secara berturut-turut yaitu 16,59 s 26,30 s dan 43,15. Pengamatan kedua pada bahan tembaga dengan jarak yang sama pada bahan tembaga di peroleh waktu untuk melelehkan mentega yaitu 12,02 s, 21,19 s, dan 36,6 s. Pengamatan ketiga pada bahan besi dengan menggunakan jarak yang sama pada bahan tembaga dan alumunium di peroleh waktu untuk melelehkan mentega yaitu 19, 80 s, 28,29 s, dan 49,17 s. pada saat praktikum dengan menggunakan bahan yang berbeda, waktu yang dibutuhkan untuk melelehkan mentega juga berbeda. Diantara ketiga logam yang paling cepat meleleh mentaga berturut turut adalah tembaga, auminium dan besi. Hal ini dikarenakan konduktivitas termal pada setiap bahan berbeda-beda, sehingga mempengaruhi laju perpidahan kalor. Semakin besar konduktivitas suatu bahan maka semakin cepat laju perpindahan kalornya sehingga waktu yang dibutuhkan untuk melehkan mentega juga memerlukan waktu yang tidak terlalu lama. Di mana nilai konduktivitas thermal pada bahan tembaga sebesar 385 watt.m/k, alumunium sebesar 205 watt.m/k, dan besi sebesar 73 watt.m/k.

Berdasaarkan data pengamatan dan analisis data yang mempengaruhi perpindahan kalor secara konduksi dipengaruhi oleh empat faktor  yaitu koefisien konduktivitas termal, panjang stik atau batang, luas penampang dan perbedaan suhu antar ujung batang.

A.      PENUTUP

1.    Kesimpulan

1.      Konduksi merupakan suatu proses perpindahan kalor secara spontan tanpa disertai perpindahan partikel media karena adanya perbedaan suhu, yaitu dari suhu yang tinggi kesuhu yang rendah.

2.      Jenis bahan berpengaruh terhadap konduktivitas bahan. Karena semakin besar konduktivitas suatu bahan maka sifat penghantar panasnya pun semakin besar pula. Begitupun sebaliknya, bila harga konduktivitasnya kecil maka, bahan itu kurang baik sebagai penghantar panas tetapi merupakan penyekat yang baik.

2.    Saran

1.      Untuk laboratorium, agar kebersihan laboratorium tetetap terjaga.

2.      Untuk asisten, agar mengontrol jalannya praktikum.

3.      Untuk praktikan, agar tidak ribut pada saat praktikum sedang berlangsung.

DAFTAR PUSTAKA

Sucipto, dkk. 2013. Analisa Konduktivitas Termal Baja ST-37 dan Kuningan. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang. Jurnal Momentum, Vol.9. No.1. ISSN : 0216-7395.

Supu, Idawati, dkk. 2016. Pengaruh Suhu Terhadap Perpindahan Panas pada Material yang Berbeda. Pogram Studi Fisika, Fakultas Sains Universitas Cokroaminoto Palopo. Jurnal Dinamika. Vol.07. No.1. ISSN : 2087-7889.