際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

Laporan praktikum Fislab konduktivitas termal

Bogiva Mirdyanto
Bogiva Mirdyanto

Laporan praktikum Fislab konduktivitas termal

1 of 4
Downloaded 71 times
LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 1 Abstrak Semen putih sebagai salahs atu bahan yang sering digunakan daam kehidupan sehari hari memiliki karakteristik alami sebagai isolator panas. Peraktikum ini selanjutnya akan menguji sejauh mana panas dapat mengalir melwati bahan semen putih tersebut lewat penentuan nilai konduktivitasnya. Percobaan ini melibatkan peralatan berupa 2 silinder aluminium semanjang 3 cm, semen putih dengan 3 macam ukuran tinggi yaitu 1,1cm, 1,7cm, dan 2,3cm, kompor listrik, pirometer, air, penjepit dan stopwatch. Percobaan dilakukan dengan menempatkan sample (semen putih) diantara dua balok aluminium yang salah satunya dipanaskan. Perubahan suhu diantara titik titik sambungan ketiga bahan tersebut selanjutnya dijadikan referensi dalam menentukan konduktivitasnya. Hasil nilai konduktivitas termal semen putih diketahui sample A (paling panjang) bernilai 11.689 W/mo C pada bagian atas dan 33.494 W/mo C pada bagian bawah. Pada sample B nilai k atas 13.712 W/mo C dan bawah 26.271 W/mo C. sementara sample C bernilai atas 26.136 W/mo C dan bawah 449.054 W/mo C. Kata Kunci Konduktivitas panas, Aluminum, Semen putih, nilai konduktivitas I. PENDAHULUAN Dalam peristiwa perpindahan panas pada berbagai jenis bahan, dikenal setidaknya tiga cara utama suatu energy panas dapat menjalar, yaitu dengan cara konduksi, konveksi dan radiasi. Pada peristiwa konduksi, perpindahan panas terjadi pada benda yang bersentuhan secara fisik, dengan kata lain kedua benda tersebut sama sama bersentuhan langsung satu sama lainnya. Proses penghantaran panas dalam peristiwa konduksi dijelaskan sebagai pengaruh getaran atom dan molekul penyusun bahan yang meningkat saat dikenakan energy dalam bentuk panas. Getaran atom dan partikel di salah satu titik reseptor panas ini selanjutnya akan mempengaruhi atom atom di sekitarnya dan menyebabkan atom disekitarnya ikut bergetar. Kondisi ini terus berlunag hingga energy panas menyebar ke seluruh bahan. Khusus pada logam, perpindahan panas secara konduksi dapat terjadi lebih cepat disebabkan konduktivitas panas logam yang tinggi. Hal ini berkaitan dengan besarnya jumlah electron bebas yang mampu bergerak menghantarkan panas secara lebih efisien dibanding getaran partikel dan atom pada bahan non logam. Pada peristiwa konveksi, perpindahan panas berlangsung lewat perindahan zat secara fisis. Peristiwa konveksi hampir selalu terjadi pada zat fluida, dimana partikel penyusun zatnya dapat bergerak bebas dan memindahkan panas dari satu wilayah ke wilayah lainnya. Sementara proses perpindahan panas lewat radiasi tidak membutuhkan media penghantar, sehingga dapat terjadi meski dalam kondisi vakum. Hal tersebu disebabkan perpindahan secara radiasi melibatkan gelombang Elektromagnetik dan bukan getaran atom atau perpindahan electron pada bahan. Gambar 1. Ilustrasi tiga jenis proses penghantaran panas. Pada setiap bahan, kapasitas penghantaran panas bahan dikenal dengan istilah Konduktivitas panas (k) yang menunjukan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan panas. Secara umum, semakin rendah konduktivitas suatu bahan maka semakin kecil kesempatan ahan tersebut dalam menghantarkan panas secara efektif dan menjadikannya memiliki sifat sebagai peredam (isolator) panas. Demikian pula jika nilai konduktivitasnya tinggi maka bahan tersebut merupakan konduktor yang baik. Pada bahan logam yang merupakan konduktor, konduktivitasnya akan menurun seiring dengan kenaikan suhu bahannya. Hal ini menunjukan ketergantungan konduktivitas termal pada nilai densitas, yaitu massa bahan dibagi dengan volume total. Dalam volume total ini termasuk juga volume rongga, seperti kantong- Uji Konduktivitas Termal Bahan Semen Putih Bogiva Mirdyanto, Kunti Nailazzulfa, Setiawan Abdillah, Yovanita Narsisca Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: bogiva12@mhs.physics.its.ac.id
LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 2 kantong udara yang terdapat di diantara partikel penyusun bahan tersebut. K sendiri dapat didefinisikan secara matematis dengan persamaan (1) Persamaan (1) didefinisikan sebagai panas, Q, yang dihantarkan selama waktu t melaui ketebalan L, pada permukaan dengan luas A yang disebabkan oleh perbedaan suhu T. Konduktivitas suatu bahan pun terpengaruh dalam suhu. Pergetaran partikel dalam bahan juga terpengaruh oleh jarak antar partikel. Hal ini menyebabkan nilai k pada bahan tidak homogeny akan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu karena perubahan yang tidak seragam pada seluruh bahan. Meski demikian perpindahan panas pun masih tetap dapat terjadi lewat propagasi Kristal bahan yang menyusun komposisi bahan tersebut. Peristiwa propagasi tersebut dikenal dengan sebutan fonon. Pada bahan bahan non logam dengan konduktivitas rendah, fenomena fonon memiliki peran penting dalam proses penghantaran panas. Dimana fonon merupakan suati sifat bahan yang timbul dari kuantisasi sistem fisika yang dijelaskan sebagai kisi elastis pada atom atom penyusun yang akan menyambungkan getaran akibat kenaikan energy pada satu titik keseluruh kisi. Meski demikian, pengaruh fenomena fonon sendiri sangat kecil jika dibanding perpindahan electron dalam proses konduksi panas. II. METODE A. Metodologi Percobaan Praktikum kali ini bertujuan untuk mendaatkan nilai konduktivitas bahan semen putih. Percobaan dilakukan dengan menggunakan 2 silinder aluminium semanjang 3 cm, semen putih dengan 3 macam ukuran tinggi yaitu 1,1cm, 1,7cm, dan 2,3cm (gambar (2)), kompor listrik, pirometer, air, penjepit dan stopwatch. Gambar 2. Sample bahan semen A (2,3cm), B (1,7cm), C (1,1cm) Percobaan dimulai dengan membentuk dan memotong sample sesuai kebutuhan, kemudian menyusun sample dan blok aluminium seperti pada gambar (3). Sebelum pemanasan titik penganmbilan data pada sample ditentukan sebagai T1, T2,T3, dan T4. Sample yang telah disusun pada posisi kemudian dipanaskan dan setiap 7 menit diambil data suhu pada keempat titik dengan menggunakan pirometer. Data kemudian dicatat dan diolah untuk menghasilkan nilai konduktivitas yang diinginkan. Gambar 3. Susunan balok aluminium dan sample pada percobaan B. Metodologi Pengolahan Data Data yang didapatkan diolah dengan menggunakan persamaan (2) Dengan : Kref = konduktivitas semen KAl = konduktivitas Aluminium = Perbedaan suhu pada semen = Perbedaan suhu pada Aluminium Lref/Al = panjang Semen/ Aluminium III. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari keempat titik yang ditentukan, perolehan data akan dibagi menurut dua jenis titik umum yaitu titik atas (atas aluminum 1, semen dan aluminium 2) dan titik bawah pada masing masing pengambilan data. Data suhu titik atas ditampilkan pada tabel berikut
LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 3 Tabel 1. K atas semen sample A Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 33.000 35.000 34.000 2.000 35.000 36.000 35.000 3.000 50.000 54.000 54.000 19.358 8.066 7.641 11.689 Tabel 2. K atas semen sample B Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 33.000 34.000 40.000 2.000 34.000 38.000 41.000 3.000 54.000 54.000 53.000 5.366 26.828 8.943 13.712 Tabel 3. K atas semen sample C Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 35.000 35.000 38.000 2.000 36.000 36.000 39.000 3.000 51.000 52.000 40.000 4.629 4.340 69.438 26.136 Tabel 4. K bawah semen sample A Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 35.000 35.000 35.000 2.000 50.000 54.000 54.000 3.000 52.000 58.000 60.000 20.310 32.069 48.104 33.494 Tabel 5. K bawah semen sample B Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 34.000 34.000 41.000 2.000 54.000 54.000 53.000 3.000 56.000 61.000 56.000 11.259 39.407 28.148 26.271 Tabel 6. K bawah semen sampel C Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 36.000 36.000 39.000 2.000 51.000 52.000 40.000 3.000 64.000 62.000 57.000 63.139 45.533 1238.492 449.054 Dari data tersebut, dapat terlihat bahwa semakin pendek sample, maka konduktivitasnya semakin tinggi. Hal ini berkaitan dengan sifat alami semen sebagi isolator dimana semakin besar permukaan dan panjang sample maka akan semakin sulit dan semaki banyak energy yang diperlukan untuk menghantarkan panas. Selain itu, hal tersebut juga mempengaruhi perbedaan suhu yang terlihat pada bagian atas dan bawah sample, dimana bagian bawah sample pada kondisi apapun selalu lebih panas dari bagian atasnya. Ini disebabkan bagian bawah lebih dulu menerima panas dari kompor sehingga panas menjalar lebih besar dibagian bawah sample. Seluruh data pengambilan K sample selanjutnya di rata rata dan diapatkan konduktivitas kasar rata rata semen pada bagian atas dan bawah Tabel 7. Rata rata k semen Jenis Sample K atas (W/mo C) K bawah (W/mo C) Sample 1 11.689 33.494 Sample 2 13.712 26.271 Sample 3 26.136 449.054 RATA-RATA 17.179 169.606 IV KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat ditarik dari percobaan ini adalah semen merupakan bahan isolator namun masih dapat menghantrkan sedikit panas lewat peristiwa fonon. Dapat disimpulkan pula semakin panjang sample, nilai konduktivitasnya semakin rendah ditunjukan dengan nilai K sample A (paling panjang) bernilai 11.689 W/mo C pada bagian atas dan 33.494 W/mo C pada bagian bawah. Pada sample B nilai k atas 13.712 W/mo C dan bawah 26.271 W/mo C. sementara sample C bernilai atas 26.136 W/mo C dan bawah 449.054 W/mo C. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium yang telah membimbing dalam percobaan Uji Konduktivitas Termal Bahan Semen Putih. Tidak lupa terimakasih kepada teman-teman satu team atas kerja samanya. DAFTAR PUSTAKA [1] Djaprie, Sriati. Teknologi Mekanik jilid 1 Erlangga, Jakarta. 1992. [2] Bradbury, Dasar Metalurgi Untuk Rekasasawan PT. Gramedia Pustaka Utama. 1997 [3] Serway Jewett. 2004. Fisika Untuk Science dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknika [4] http://physics.nist.gov/Pubs/SP811/appenB9.html
LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 4

More Related Content

Laporan praktikum Fislab konduktivitas termal

  • 1. LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 1 Abstrak Semen putih sebagai salahs atu bahan yang sering digunakan daam kehidupan sehari hari memiliki karakteristik alami sebagai isolator panas. Peraktikum ini selanjutnya akan menguji sejauh mana panas dapat mengalir melwati bahan semen putih tersebut lewat penentuan nilai konduktivitasnya. Percobaan ini melibatkan peralatan berupa 2 silinder aluminium semanjang 3 cm, semen putih dengan 3 macam ukuran tinggi yaitu 1,1cm, 1,7cm, dan 2,3cm, kompor listrik, pirometer, air, penjepit dan stopwatch. Percobaan dilakukan dengan menempatkan sample (semen putih) diantara dua balok aluminium yang salah satunya dipanaskan. Perubahan suhu diantara titik titik sambungan ketiga bahan tersebut selanjutnya dijadikan referensi dalam menentukan konduktivitasnya. Hasil nilai konduktivitas termal semen putih diketahui sample A (paling panjang) bernilai 11.689 W/mo C pada bagian atas dan 33.494 W/mo C pada bagian bawah. Pada sample B nilai k atas 13.712 W/mo C dan bawah 26.271 W/mo C. sementara sample C bernilai atas 26.136 W/mo C dan bawah 449.054 W/mo C. Kata Kunci Konduktivitas panas, Aluminum, Semen putih, nilai konduktivitas I. PENDAHULUAN Dalam peristiwa perpindahan panas pada berbagai jenis bahan, dikenal setidaknya tiga cara utama suatu energy panas dapat menjalar, yaitu dengan cara konduksi, konveksi dan radiasi. Pada peristiwa konduksi, perpindahan panas terjadi pada benda yang bersentuhan secara fisik, dengan kata lain kedua benda tersebut sama sama bersentuhan langsung satu sama lainnya. Proses penghantaran panas dalam peristiwa konduksi dijelaskan sebagai pengaruh getaran atom dan molekul penyusun bahan yang meningkat saat dikenakan energy dalam bentuk panas. Getaran atom dan partikel di salah satu titik reseptor panas ini selanjutnya akan mempengaruhi atom atom di sekitarnya dan menyebabkan atom disekitarnya ikut bergetar. Kondisi ini terus berlunag hingga energy panas menyebar ke seluruh bahan. Khusus pada logam, perpindahan panas secara konduksi dapat terjadi lebih cepat disebabkan konduktivitas panas logam yang tinggi. Hal ini berkaitan dengan besarnya jumlah electron bebas yang mampu bergerak menghantarkan panas secara lebih efisien dibanding getaran partikel dan atom pada bahan non logam. Pada peristiwa konveksi, perpindahan panas berlangsung lewat perindahan zat secara fisis. Peristiwa konveksi hampir selalu terjadi pada zat fluida, dimana partikel penyusun zatnya dapat bergerak bebas dan memindahkan panas dari satu wilayah ke wilayah lainnya. Sementara proses perpindahan panas lewat radiasi tidak membutuhkan media penghantar, sehingga dapat terjadi meski dalam kondisi vakum. Hal tersebu disebabkan perpindahan secara radiasi melibatkan gelombang Elektromagnetik dan bukan getaran atom atau perpindahan electron pada bahan. Gambar 1. Ilustrasi tiga jenis proses penghantaran panas. Pada setiap bahan, kapasitas penghantaran panas bahan dikenal dengan istilah Konduktivitas panas (k) yang menunjukan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan panas. Secara umum, semakin rendah konduktivitas suatu bahan maka semakin kecil kesempatan ahan tersebut dalam menghantarkan panas secara efektif dan menjadikannya memiliki sifat sebagai peredam (isolator) panas. Demikian pula jika nilai konduktivitasnya tinggi maka bahan tersebut merupakan konduktor yang baik. Pada bahan logam yang merupakan konduktor, konduktivitasnya akan menurun seiring dengan kenaikan suhu bahannya. Hal ini menunjukan ketergantungan konduktivitas termal pada nilai densitas, yaitu massa bahan dibagi dengan volume total. Dalam volume total ini termasuk juga volume rongga, seperti kantong- Uji Konduktivitas Termal Bahan Semen Putih Bogiva Mirdyanto, Kunti Nailazzulfa, Setiawan Abdillah, Yovanita Narsisca Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: bogiva12@mhs.physics.its.ac.id
  • 2. LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 2 kantong udara yang terdapat di diantara partikel penyusun bahan tersebut. K sendiri dapat didefinisikan secara matematis dengan persamaan (1) Persamaan (1) didefinisikan sebagai panas, Q, yang dihantarkan selama waktu t melaui ketebalan L, pada permukaan dengan luas A yang disebabkan oleh perbedaan suhu T. Konduktivitas suatu bahan pun terpengaruh dalam suhu. Pergetaran partikel dalam bahan juga terpengaruh oleh jarak antar partikel. Hal ini menyebabkan nilai k pada bahan tidak homogeny akan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu karena perubahan yang tidak seragam pada seluruh bahan. Meski demikian perpindahan panas pun masih tetap dapat terjadi lewat propagasi Kristal bahan yang menyusun komposisi bahan tersebut. Peristiwa propagasi tersebut dikenal dengan sebutan fonon. Pada bahan bahan non logam dengan konduktivitas rendah, fenomena fonon memiliki peran penting dalam proses penghantaran panas. Dimana fonon merupakan suati sifat bahan yang timbul dari kuantisasi sistem fisika yang dijelaskan sebagai kisi elastis pada atom atom penyusun yang akan menyambungkan getaran akibat kenaikan energy pada satu titik keseluruh kisi. Meski demikian, pengaruh fenomena fonon sendiri sangat kecil jika dibanding perpindahan electron dalam proses konduksi panas. II. METODE A. Metodologi Percobaan Praktikum kali ini bertujuan untuk mendaatkan nilai konduktivitas bahan semen putih. Percobaan dilakukan dengan menggunakan 2 silinder aluminium semanjang 3 cm, semen putih dengan 3 macam ukuran tinggi yaitu 1,1cm, 1,7cm, dan 2,3cm (gambar (2)), kompor listrik, pirometer, air, penjepit dan stopwatch. Gambar 2. Sample bahan semen A (2,3cm), B (1,7cm), C (1,1cm) Percobaan dimulai dengan membentuk dan memotong sample sesuai kebutuhan, kemudian menyusun sample dan blok aluminium seperti pada gambar (3). Sebelum pemanasan titik penganmbilan data pada sample ditentukan sebagai T1, T2,T3, dan T4. Sample yang telah disusun pada posisi kemudian dipanaskan dan setiap 7 menit diambil data suhu pada keempat titik dengan menggunakan pirometer. Data kemudian dicatat dan diolah untuk menghasilkan nilai konduktivitas yang diinginkan. Gambar 3. Susunan balok aluminium dan sample pada percobaan B. Metodologi Pengolahan Data Data yang didapatkan diolah dengan menggunakan persamaan (2) Dengan : Kref = konduktivitas semen KAl = konduktivitas Aluminium = Perbedaan suhu pada semen = Perbedaan suhu pada Aluminium Lref/Al = panjang Semen/ Aluminium III. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari keempat titik yang ditentukan, perolehan data akan dibagi menurut dua jenis titik umum yaitu titik atas (atas aluminum 1, semen dan aluminium 2) dan titik bawah pada masing masing pengambilan data. Data suhu titik atas ditampilkan pada tabel berikut
  • 3. LAPORAN RESMI LABORATORIUM BAHAN 3 Tabel 1. K atas semen sample A Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 33.000 35.000 34.000 2.000 35.000 36.000 35.000 3.000 50.000 54.000 54.000 19.358 8.066 7.641 11.689 Tabel 2. K atas semen sample B Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 33.000 34.000 40.000 2.000 34.000 38.000 41.000 3.000 54.000 54.000 53.000 5.366 26.828 8.943 13.712 Tabel 3. K atas semen sample C Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 35.000 35.000 38.000 2.000 36.000 36.000 39.000 3.000 51.000 52.000 40.000 4.629 4.340 69.438 26.136 Tabel 4. K bawah semen sample A Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 35.000 35.000 35.000 2.000 50.000 54.000 54.000 3.000 52.000 58.000 60.000 20.310 32.069 48.104 33.494 Tabel 5. K bawah semen sample B Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 34.000 34.000 41.000 2.000 54.000 54.000 53.000 3.000 56.000 61.000 56.000 11.259 39.407 28.148 26.271 Tabel 6. K bawah semen sampel C Pengukuran ke- T Titik 1(K) T Titik 2 (K) T Titik 3(K) k semen 1.000 36.000 36.000 39.000 2.000 51.000 52.000 40.000 3.000 64.000 62.000 57.000 63.139 45.533 1238.492 449.054 Dari data tersebut, dapat terlihat bahwa semakin pendek sample, maka konduktivitasnya semakin tinggi. Hal ini berkaitan dengan sifat alami semen sebagi isolator dimana semakin besar permukaan dan panjang sample maka akan semakin sulit dan semaki banyak energy yang diperlukan untuk menghantarkan panas. Selain itu, hal tersebut juga mempengaruhi perbedaan suhu yang terlihat pada bagian atas dan bawah sample, dimana bagian bawah sample pada kondisi apapun selalu lebih panas dari bagian atasnya. Ini disebabkan bagian bawah lebih dulu menerima panas dari kompor sehingga panas menjalar lebih besar dibagian bawah sample. Seluruh data pengambilan K sample selanjutnya di rata rata dan diapatkan konduktivitas kasar rata rata semen pada bagian atas dan bawah Tabel 7. Rata rata k semen Jenis Sample K atas (W/mo C) K bawah (W/mo C) Sample 1 11.689 33.494 Sample 2 13.712 26.271 Sample 3 26.136 449.054 RATA-RATA 17.179 169.606 IV KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat ditarik dari percobaan ini adalah semen merupakan bahan isolator namun masih dapat menghantrkan sedikit panas lewat peristiwa fonon. Dapat disimpulkan pula semakin panjang sample, nilai konduktivitasnya semakin rendah ditunjukan dengan nilai K sample A (paling panjang) bernilai 11.689 W/mo C pada bagian atas dan 33.494 W/mo C pada bagian bawah. Pada sample B nilai k atas 13.712 W/mo C dan bawah 26.271 W/mo C. sementara sample C bernilai atas 26.136 W/mo C dan bawah 449.054 W/mo C. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium yang telah membimbing dalam percobaan Uji Konduktivitas Termal Bahan Semen Putih. Tidak lupa terimakasih kepada teman-teman satu team atas kerja samanya. DAFTAR PUSTAKA [1] Djaprie, Sriati. Teknologi Mekanik jilid 1 Erlangga, Jakarta. 1992. [2] Bradbury, Dasar Metalurgi Untuk Rekasasawan PT. Gramedia Pustaka Utama. 1997 [3] Serway Jewett. 2004. Fisika Untuk Science dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknika [4] http://physics.nist.gov/Pubs/SP811/appenB9.html