SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 23
PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL

A.    TUJUAN
      1. Mengukur konduktivitas termal beberapa material yang berbeda
      2. Menentukan tipe material sampel yang digunakan apakah konduktor atau
            isolator
B.    ALAT DAN BAHAN
      Peralatan yang digunakan dalam kegiatan pengukuran dapat diperhatikan pada
gambar 1.




                       Gambar 1. Peralatan yang dibutuhkan pada percobaan




 NO    NAMA PERALATAN                  KETERANGAN                                  JUMLAH
 1     Stand with insulating pad       Tempat material es                            1
 2     Generator uap                   Penghasil uap                                 1
 3     Tabung 1                        Mengumpulkan es yang melebur                  1
 4     Tabung 2                        Mengumpulkan              uap        yang     1
                                       terkondensasi
 5     Material berbeda                Masonite,wood,lexan,sheetrock                1 set
 6     Termometer                      Pengukuran suhu                               1
 7     Jangka sorong                   Mengukur diameter es                          1
 8     Stopwatch                       Pencatat waktu                                1
Keterangan dari material yang digunakan:


1. Masonite




      Masonite adalah jenis hardboard ditemukan oleh William H. Mason. Produksi massal
 dimulai pada tahun 1929. Hal ini dibentuk dengan menggunakan metode Mason,
 menggunakan kayu chip, peledakan mereka ke dalam serat panjang dengan uap dan
 kemudian membentuk mereka ke papan. Papan tersebut kemudian ditekan dan dipanaskan
 untuk membentuk papan selesai. Tidak ada lem lain materi atau ditambahkan. Serat lama
 memberikan Masonite tinggi lentur kekuatan, kekuatan tarik , kepadatan dan stabilitas.
 Tidak seperti panel kayu komposit yang diproduksi menggunakan formalin berbasis resin-
 untuk serat mengikat, Masonite dibuat dengan menggunakan bahan alami saja, yang
 membuat produk ramah lingkungan. Masonite membengkak dan membusuk dari waktu
 ke waktu bila terkena elemen. Koefisien Konduktivitas termal 0,2 W / m ° K.
 (http://en.wikipedia.org/wiki)


2. Lexan




     Lexan adalah nama merek untuk lembar polikarbonat resin termoplastik . Bahan
 polikarbonat utama dihasilkan oleh reaksi bisphenol A dan fosgen (COCl 2).
 Polycarbonate adalah bahan yang sangat tahan lama. Meskipun memiliki ketahanan yang
 berdampak tinggi, memiliki ketahanan yang rendah gores. polimer ini sangat transparan
 untuk cahaya tampak dan memiliki karakteristik transmisi cahaya lebih baik daripada
 berbagai jenis kaca. Tidak seperti kebanyakan termoplastik, polikarbonat dapat
 mengalami deformasi plastik besar tanpa retak atau pecah. Sebagai hasilnya, dapat diolah
 dan dibentuk pada suhu kamar. Lexan mempunyai sifat yang tahan terhadap suhu.
 Koefisien Konduktivitas termal: 0,19-0,22 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
3. Wood




   Kepadatan kayu terkait erat dengan berat jenis kayu (perbandingan berat dan volume
   kayu dalam keadaan udara kering dengan kadar air sekitar 15%) dan kekuatan kayu.
   Koefisien Konduktivitas termal : 0,04-0,4 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)


4. Sheet Rock




   Sheetrock atau drywall dikenal juga sebagai eternit atau papan gypsum, adalah sebuah
   panel terbuat dari gypsum plaster ditekan antara dua lembar kertas tebal. Sebuah panel
   papan dinding terbuat dari kertas liner membungkus suatu inti dibuat terutama dari
   gypsum plaster, semi- hydrous bentuk kalsium sulfat (CaSO 4 · ½ H 2 O). gipsum baku,
   CaSO   4   ·2H   2   O, (ditambang atau diperoleh dari desulfurisasi gas buang ( FGD ))
   harus dikalsinasi sebelum digunakan. plester ini dicampur dengan serat (biasanya
   kertas dan / atau fiberglass ), plasticizer , berbusa agen , digiling halus kristal gipsum
   sebagai akselerator, pati atau chelate sebagai retarder, berbagai aditif yang dapat
   meningkatkan jamur dan / atau tahan api ( fiberglass atau vermikulit ), lilin emulsi atau
   silane untuk penyerapan air rendah dan air. Ini kemudian dibentuk oleh mengapit inti
   dari gips yang basah antara dua lembar kertas tebal atau tikar fiberglass. Ketika inti set
   dan dikeringkan di ruang pengeringan besar, sehingga menjadi cukup kaku dan kuat.
   SheetRock memiliki sifat elastic termo yang sangat baik. Hal ini memungkinkan
   SheetRock untuk berhasil menahan berbagai variasi suhu.
   Koefisien Konduktivitas termal : 0,17 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
C. TEORI DASAR
    Konduksi termal adalah suatu fenomena transport di mana perbedaan temperatur
menyebabkan transfer energi termal dari satu daerah benda panas ke daerah yang lain dari
benda yang sama pada temperatur yang lebih rendah. (Tim Eksperiment fisika, 2009).
    Panas yang ditransfer dari suatu titik ke titik yang lain melalui salah satu dari tiga
metoda yaitu:
1. Konduksi adalah Bila panas yang di transfer tidak diikuti dengan perpindahan massa
   dari benda. Konduksi diakibatkan oleh tumbukan antar molekul penyusun zat. Ujung
   benda yang panas mengandung molekul yang bergetar lebih cepat. Ketika molekul yang
   bergetar cepat tadi menumbuk molekul di sekitarnya yang lebih lambat, maka terjadi
   transfer energi ke molekul disebelahnya sehingga getaran molekul yang semula lambat
   menjadi lebih cepat. Molekul ini kemudian menumbuk molekul lambat di sebelahnya
   dengan disertai transfer energi. Demikian seterusnya sehingga pada akhirnya energi
   sampai pada ujung benda yang lainnya.
2. Konveksi terjadi karena gerakan massa molekul dari satu tempat ke tempat lain.
   Konveksi terjadi perpindahan molekul dalam jarak yang jauh.
3. Radiasi adalah perpindahan panas tanpa memerlukan medium. (Mikrajuddin Abdullah.
   2005; 56-59)

    Penyelidikan terhadap konduktivitas termal adalah untuk menyelidiki laju dari konduksi
termal melalui beberapa material. Jumlah panas yang dikonduksikan melalui material
persatuan waktu dilukiskan oleh persamaan:

                  = kA

    Dalam kasus perubahan temperatur sebagai akibat perubahan posisi yang sangat kecil
di mana Δx        0, maka berlaku:

                  =

    Bila garis dari aliran panas adalah parallel , maka gradien temperature (kuantitas fisik
yang menggambarkan ke arah mana dan berapa tingkat suhu perubahan yang paling cepat
di seluruh lokasi tertentu) pada setiap penampang adalah sama. Untuk kondisi ini jumlah
panas yang dikonduksikan persatuan waktu dapat dituliskan dalam bentuk :
= kA

     Dalam penampang         = energi panas total yang dikonduksikan , A= luas dimana
konduksi mengambil tempat,      = perbedaan temperatur dua sisi dari material,   = waktu
selama konduksi terjadi , h= ketebalan dari material dan k= konduktivitas termal dari
material.(Tim Eksperiment fisika, 2009)

     Koefisien konduktivitas termal k didefinisikan sebagai laju panas pada suatu benda
dengan suatu gradien temperatur . Dengan kata lain konduktivitas termal menyatakan
kemampuan bahan menghantarkan kalor.(Hasra, Amran:2008). Nilai konduktivitas termal
penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi panas yang baik (good
conductor) untuk nilai koefisien konduktivitas termal yang besar dan penghantar panas
yang tidak baik(good insulator) untuk nilai koefisien panas yang kecil. (Tim Eksperiment
fisika, 2009)

Konduktivitas termal berbagai bahan pada 0 :

            BAHAN                  Konduktivitas termal(k)
                                          W/M
 Logam
 Perak(murni)                 410
 Tembaga(murni)               385
 Alumunium (murni)            202
 Nikel(murni)                 93
 Besi(murni)                  73
 Baja karbon,1%               43
 Timbal (murni)               35
 Baja krom -                  16.3
 nikel(18%Cr,8%Ni)
 Bukan logam
 Kuarsa(sejajar sumbu)        41.6
 Magnesit                     4.15
Marmar                         2.08-2.94
 Batu pasir                     1.83
 Kaca, jendela                  0.78
 Kayu, maple atau ek            0.17
 Serbuk gergaji                 0.059
 Wol kaca                       0.038
Sumber (j.P. Holman,1993:6-10)

       Energi termal dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari dua modus
berikut : melalui getaran kisi (lattice vibration) atau dengan angkutan melalui elektron
bebas. Dalam konduktor listrik yang baik, diman terdapat elektron bebas yang bergerak di
dalam stuktur kisi bahan –bahan , maka elektron di samping dapat mengangkut muatan
muatan listrik, dapat pula membawa energy termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah
bersuhu rendah, sebagaimana halnya dalam gas. Bahkan elektron ini sering di sebut gas
elektron (electron gas). Energi dapat pula berpindah sebagai energi getaran dalam stuktur
kisi bahan. Namun , pada umumnya perpindahan energi melalui gataran ini tidaklah
sebanyak dengan cara angkutan elektron. Karena itu, penghantar listrik yang baik selalu
merupakan penghantar kalor yang baik pula, seperti halnay tembaga, alumunium dan
perak. Sebaliknya isolator listrik yang baik merupakan isolator kalor pula. Konduktivitas
termal beberapa zat padat tertentu.

           Konduktivitas termal berbagai bahan isolator juga diberikan dalam table.Sebagai
contoh, nilai untuk wol kaca(glass wol) ialah 0.038W/m        dan untuk kaca jendela 0.78
W/m        . Pada suhu tinggi , perpindahan energy pada bahan isolator berlangsung dalam
beberapa cara:konduksi melalui bahan berongga atau padat, konduksi melalui udara yang
terkurung dalam rongga –rongga dan jika suhu cukup tinggi melalui radiasi.(j.P.
Holman,1993:6-10). Karena itu nilai dari konduktivitas termal menjadi penting untuk
dibahas.

       Nilai konduktivitas termal suatu material dapat ditentukan melalui pengukuran tak
langsung. Dengan melakukan pengukuran secara langsung terhadap beberapa besaran lain,
maka nilai konduktivitas termal secara umum dapat ditentukan melalui persamaan:
K=

       Dalam teknik pengukuran konduktivitas termal, suatu plat material yang akan diuji
di jepitkan di antara satu ruang uap (stem chamber) dengan mempertahankan temperatur
konstan sekitar 100     dan satu blok es yang di pertahankan pada temperatur

       Konstan 0 . Berarti perbedaan temperatur di antara dua permukaan dari material
adalah 100      . Panas yang di transfer diukur dengan mengumpulkan air yang berasal dari
es yang melebur . Es melebur pada suatu laju 1 gram per 80 kalori dari aliran panas (panas
laten untuk peleburan es). Karena itu konduktivitas termal dari suatu material dapat
ditentukan menggunakan persamaan:

                K=

       Dalam system CGS           kalor lebur es adalah 80 kal/gram(Tim eksperimen
fisika,2009).




   D. PROSEDUR KERJA
       1. Mengisi benjana es dengan air lalu bekukan dalam freezer . Pekerjaan ini
             dilakukan sebelum pelaksanaan kegiatan pratikum.
       2. Mengukur ketebalan dari setiap material sampel yang digunakan dalam
             pratikum(h).
       3. Memasang material sampel pada tabung ruang uap seperti yang ditunjukan
             pada gambar 2
Gambar 2. Susunan peralatan untuk konduktivitas termal

4. Mengukur diameter dari bloke s dan nilai ini dilambangkan dengan d1.
   Tempatkan es tersebut di atas sampel.
5. Membiarkan es berada di atas sampel selama beberapa menit sehingga es mulai
   melebur dan terjadi kontak penuh antara es dengan permukaan material sampel.
6. Mentukan massa dari tabung kecil yang digunakan untuk menampung es yang
   melebur(Mt).
7. Mengumpulkan es yang melebur dalam tabung untuk suatu waktu pengukuran ta
   Misalnya sekitar 3 menit, lakukan untuk 3 kali pengukuran.
8. Menentukan massa dari tabung yang berisi es yang melebur tadi(Mta)
9. Menentukan massa es yang melebur (Ma) dengan cara mengurangi Mta dengan
   Mt
10. Mengalirkan uap ke dalam ruang uap .biarkan uap mengalir untuk beberapa
   menit sampai temperature mencapai stabil sehingga aliran panas dalam keadaan
   mantap (steady), artinya temperature pada beberapa titik tidak berubah terhadap
   waktu.
11. Mengosongkan tabung yang digunakan untuk mengmpulkan es yang melebur.
   Ulangi langkah 6 sampai 9 tetapi pada waktu ini dengan uap dialirkan ke dalam
   ruang uap dalam suatu waktu tertentu tau(missal sekitar 3 menit). Ukurlah massa
   es yang melebur (Mau). Lakukan lah untuk 3 kali pengukuran.
12. Melakukanlah pengukuran ulang diameter bloke s yang dinyatakan dengan d2.
13. Melakukanlah kegiatan yang sama untuk sampel material yang lainnya.
E. DATA PENGAMATAN
  Jenis sampel : Masonite h=0,73 cm Mt=53,7 gr
 No d1 (cm)         d2 (cm)   ta(menit)   Ma (gr)   tau       Mau(gr)   Ket
                                                    (menit)
 1    9,45                -   3 menit     22,2            -      -      Sebelum
 2                                        19,9                          dialiri
 3                                        26,0                          uap


 4           -      6,6           -          -      3 menit   21,0      Sesudah
 5                                                            20,4      dialiri
 6                                                            20,0      uap
  Jenis sampel : Wood h=0,95 cm Mt=53,7 gr

 No d1 (cm)         d2 (cm)   ta(menit)   Ma (gr)   tau       Mau(gr)   Ket
                                                    (menit)
 1    7,75                -   3 menit     18,0            -      -      Sebelum
 2                                        20,4                          dialiri
 3                                        19,0                          uap


 4           -      4,5           -          -      3 menit   15,8      Sesudah
 5                                                            16,0      dialiri
 6                                                            16,0      uap


  Jenis sampel : Sheet Rock h=0,65 cm Mt=53,7 gr
 No d1 (cm)         d2 (cm)   ta(menit)   Ma (gr)   tau       Mau(gr)   Ket
                                                    (menit)
 1    6,75                -   3 menit     16,4            -      -      Sebelum
 2                                        18,5                          dialiri
 3                                        15,4                          uap
4           -          3,9           -          -      3 menit   11,0      Sesudah
 5                                                                11,9      dialiri
 6                                                                11,0      uap



 Jenis sampel : Lexan     h=0,6 cm Mt=53,7 gr




 No d1 (cm)             d2 (cm)   ta(menit)   Ma (gr)   tau       Mau(gr)   Ket
                                                        (menit)
 1    8,70                    -   3 menit     17,9            -      -      Sebelum
 2                                            22,0                          dialiri
 3                                            20,7                          uap


 4           -          5,25          -          -      3 menit   16,4      Sesudah
 5                                                                20,0      dialiri
 6                                                                20,9      uap



F. PENGOLAHAN DATA
  1. Menghitung diameter rata-rata dari es selama eksperimen(dave) dari d1 dan d2
             Masonite

             dAVE =

                  =

                  = 7,23 cm

             Wood

             dAVE =

                  =
= 5,63 cm
         Sheet Rock

         dAVE =

               =

               = 4,70 cm
         Lexan

         dAVE =

               =

               = 6,31 cm
2. Menghitung luas diatas aliran panas antara es yang berkontak dengan
   permukaan material sampel (A) dengan diameter dAVE


         Masonite
         dAVE = 8,03 cm
         r = 4,015 cm
         A= r2
           = (3,14)(4,015 cm)2
           = 3,14 x 16,120 cm2
           =506 cm2
         Wood
         dAVE = 6,13 cm
         r =3,07 cm
         A= r2
           = (3,14)(3,07 cm)2
           = 3,14 x 9,39cm2
           =295 cm2
         Sheet Rock
         dAVE =5,34 cm
         r =2,67 cm
         A= r2
= (3,14)(2,67 cm)2
            = 3,14 x 7,13 cm2
            =173 cm2
          Lexan
          dAVE = 6,98cm
          r =3,49 cm
          A= r2
            = (3,14)(3,49 cm)2
            = 3,14 x 12,18 cm2
            =312 cm2
3. Menghitung laju es yang melebur sebelum dialirkan uap(Ra) dan laju setelah
   dialirkan uap (R) untuk setiap material sampel


          Mesonite
          Ma = 22,2 gr

          Ra =


               =

               = 0,12 gr/s


          Mau = 21 gr


          R=

            =

             =0,11 gr/ s
          Wood
          Ma = 18 gr
          Ra =

               =
= 0,10 gr/s

Mau = 15,8 gr

 R=


  =

   =0,0.09 gr/ s
Sheet Rock
Ma =16,4 gr


Ra =

     =

     = 0,09 gr/s


Mau = 11,1 gr


R=

  =

   =0,06gr/ s
Lexan
Ma = 17,9 gr
Ra =

     =

     = 0,10 gr/s


Mau = 16,4 gr


R=
=

          =0,09 gr/ s
4. Menghitung laju pada es yang melebur sesuai dengan temperatur differensial
   untuk setiap material sampel
          Masonite
          R O = Ra – R
                = (0,12 – 0,11) gr/s
                = 0,01 gr/s
          Wood
          R O = Ra – R
                = (0,11 – 0,09) gr/s
                = 0,02 gr/s
          Sheet Rock
          R O = Ra – R
                = (0,09 – 0,006) gr/s
                = 0,03 gr/s
          Lexan
          R O = Ra – R
                = (0,09 – 0,08) gr/s
                = 0,01 gr/s


5. Memasukan data hasil perhitungan pada poin sebelumnya pada sebuah tabel
   Tabel data hasil perhitungan diameter rata-rata , luas dan laju peleburan


  NO SAMPEL              dAVE           A(cm2)   Ra(g/s)   R(g/s)       Ro(g/s)
                         (cm)
  1     Masonite         8,03           50,6     012       011          0,01
  2     Wood             6,98           29,5     O,011     0,09         0,02
  3     Sheet Rock       5,34           22,4     0,09      0,06         0,03
  4     Lexan            6,98           38,0     0,09      0,08         0,01
6. Nilai konduktivitas termal dari setiap material sampel
           Masonite
           Ro = 0,01 gr/s
           h = 0,73 cm
           A = 50,6 cm2
           ΔT = 100

           K=


               =

               = 0,012 x 10-5 kal/cm s
           Wood
           Ro = 0,02 gr/s
           h = 0,95 cm
           A = 29,5 cm2
           ΔT = 100

           K=


           =

           = 0,049 x 10-5 kal/cm s


           Sheet rock
           Ro = 0,03 gr/s
           h = 0,65 cm
           A = 22,4 cm2
           ΔT = 100

           K=


           =

           = 0,069 x 10-5 kal/cm s
Lexan
           Ro = 0,01gr/s
           h = 0,6 cm
           A = 38,0 cm2
           ΔT = 100

           K=


           =

           = 0,013 x 10-5 kal/cm s
7. Menentukan jenis material sampel berdasarkan nilai konduktivitas termal
   Masonite = isolator
   Wood         = isolator
   Sheet rock = isolator
   Lexan        = isolator


8. Nilai konduktivitas untuk setiap material sampel berdasarkan praktikum yang
   didapat:
   Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s
   Wood         = 0,049 x 10-5 kal/cm s
   Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s
   Lexan        = 0,013 x 10-5 kal/cm s
   Masonite<lexan<wood<Seet Rock
PEMBAHASAN
     A. Referensi Teori
     Koefisien konduktivitas termal (k) merupakan formulasi laju panas pada suatu benda
dengan suatu gradien temperature. Nilai konduktivitas termal sangat berperan penting
untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi yang baik atau buruk. Suatu bahan
dikatakan konduktor (penghantar panas yang baik) bila bahan tersebut mempunyai nilai k
yang besar yaitu > 4.15 W/mºC, biasanya bahan tersebut terbuat dari logam. Sedangkan
untuk isolator (penghantar panas yang buruk) mempunyai nilai k < 4.01 W/mºC, biasanya
bahan tersebut terbuat dari bahan bukan logam. ( J.P.Holman, 1993 : 6-7 )
               Berdasarkan formulanya, konduktivitas termal suatu bahan ditentukan oleh
       tingkatan nilai suhu benda, yang juga menunjukkan laju perpindahan energi benda
       tersebut. Dari struktur atau komposisi material juga dapat menentukan nilai
       konduktivitas termal bahan. Adapun kategori bahan dapat dikelompokkan bersifat
       konduktor adalah :
       1) Konduktifitasnya cukup baik. Konduktivitas yang dimaksud adalah
           konduktivitas bahan dan pengaruhnya terhadap perubahan suhu (termal). Suatu
           konduktivitas dikatakan baik jika nilai k nya melebihi batas standar bahan
           konduktor yaitu > 4.2 W/m°C
       2) Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi. Kekuatan mekanis disini
           adalah kekuatan struktur bahan, artinya bahan tersebut tidak mudah rusak secara
           struktur.
       3) Koefisien muai panjangnya kecil.
       4) Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.
       Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:

       1) Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
       2) Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium
           yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang
           gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
       3) Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan
           dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
Sedangkan untuk bahan isolator memiliki sifat-sifat bahan sebagai berikut :

1) Sifat Kelistrikan
   Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik
   ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua
   penghantar yang berbeda potensial.
2) Sifat Mekanis
   Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat, maka
   dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi
   hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya. Misal
   diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari
   kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan
   kertas.
3) Sifat Termis
   Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet,
   berpengaruh terhadap kekuatan konduktivitas bahan sampel. Demikian panas
   yang berasal dari luar (alam sekitar).
4) Sifat Kimia
   Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan
   perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga pengaruh adanya kelembaban
   udara, basah yang ada di sekitar bahan sampel.



Adapun bahan yang tergolong kedalam bahan isolator adalah :

1) Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)
2) Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya)
3) Gelas dan keramik
4) Plastik
5) Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
6) Bahan yang dipadatkan.
B. Analisis Hasil Praktikum
       Berdasarkan eksperimen yang dilakukan didapat bahwa luas permukaan material
sampel <A> untuk setiap sampel didapatkan bahwa luas diatas aliran panas antara es yang
berkontak dengan permukaan sampel dengan diameter dave di dapat:

                          Sheet Rock <Wood<Lexan< Masonite

       Dari hasil pengolahan data hasil eksperimen yang telah kami lakukan diperoleh
hargakoefisien konduktivitas termal masing-masing bahan sebagai berikut:

              Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s        ( 0,054 x 10-3 W/mºC )

              Wood       = 0,049 x 10-5 kal/cm s     ( 0,205 x 10-3 W/mºC )

              Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s     ( 0,289x 10-3 W/mºC )

              Lexan      = 0,013 x 10-5 kal/cm s     ( 0,0549 x 10-3 W/mºC )




       Dalam hal ini dapat kita ketahui bahwasanya nilai konduktivitas terbesar adalah
jenis bahan Sheet Rock dibandingkan ketiga jenis bahan lainnya. Namun disini, keempat
jenis bahan di atas dikategorikan pada bahan isolator karena kita ketahui bahwasannya
suatu bahan dikategorikan dalam konduktor apabila nilai koefisien konduktivitasnya > 4,2
W/m .     Dan suatu bahan dikategorikan dalam jenis isolator apabila nilai koefisien
konduktivitasnya < 4,2 W/m .

        Hal ini tidak sesuai dengan referensi yang kami jadikan rujukan, karena seharusnya
konduktivitas Masonite lebih besar dari wood, Sheet Rock dan lexan,tetapi praktik
mendapatkan hal yang sebaliknya, hal ini dikarenakan pada waktu praktikum, praktikan
kurang teliti pada waktu pembacaan alat ukur yang kami gunakan. Dalam menentukan
konduktivitas termal juga di pengaruhi oleh luas diatas aliran panas antara es dengan
permukaan sampel. Semakin tinggi nilai A maka konduktivitas termal semakin kecil.
Menentukan jenis material sampel berdasarkan nilai konduktivitas termal

                      Masonite    = isolator
Wood        = isolator

                      Sheet rock = isolator

                      Lexan       = isolator




PENUTUP

       Kesimpulan

        praktikum yang telah dilakukan, maka didapatkan nilai konduktivitas termal untuk
masing-masing bahan material, yaitu :

              Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s

              Wood       = 0,049 x 10-5 kal/cm s

              Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s

              Lexan      = 0,013 x 10-5 kal/cm s

           Nilai konduktivitas termal secara langsung dapat menentukan sifat penghantar
dari sampel yang digunakan, dimana keseluruhan nilai k dari sampel material menunjukkan
nilai < 1 kal/cm s ºC. Disamping itu, kategori bahan yang digunakan berdasarkan sifat-sifat
konduktor dan isolator bahan juga akan menentukan sifat penghantar bahan. Dari hasil
konduktivitas yang didapat dalam praktikum bahwa semua bahan termasuk isolator.
           Dalam praktikum dan referensi sumber dari buku didapat nilai konduktivitas
termal tidak sesuai, hal ini dikarenakan adanya kesalahan – kesalahan yang dilakukan
selama praktikum, seperti, pada waktu pembacaan alat yang kurang teliti, dan selama
praktikum kurang berhati-hati
Daftar Pustaka

http://en.wikipedia.org/wiki
Mikrajuddin Abdullah.2005.Fisika SMA Kelas X Semester 2.Jakarta;Erlangga
Tim Eksperimen Fisika.2009.Petunjuk Praktikum Eksperimen Fisika.Padang;Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Negeri Padang.
MAKALAH PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA

      Pengukuran konduktivitas termal




                                                      OLEH

         estuhono                                (01938/2008)

         deri utami alfitri (019             /2008)

         dwi fadhilah                 (019            /2008)


       Dosen Pembimbing

               Dra. Syakbaniah,M.Si

               Drs. Amran Hasrah

               Dra. Nailil Husnah,M.Si




                    JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

           UNIVERSITAS NEGERI PADANG

                           2010
Makalah konduktifitas termal

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Contoh soal getaran bebas tanpa redaman
Contoh soal getaran bebas tanpa redamanContoh soal getaran bebas tanpa redaman
Contoh soal getaran bebas tanpa redamanInstansi
 
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaModul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaAli Hasimi Pane
 
Bab 02 material dan proses
Bab 02 material dan prosesBab 02 material dan proses
Bab 02 material dan prosesRumah Belajar
 
Dasar teori pengukuran
Dasar teori pengukuranDasar teori pengukuran
Dasar teori pengukuranNata Nata
 
Kapasitans dan dielektrik dan contoh soal
Kapasitans dan dielektrik dan contoh soalKapasitans dan dielektrik dan contoh soal
Kapasitans dan dielektrik dan contoh soalAzhar Al
 
aplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknik
aplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknikaplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknik
aplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknikachmad yani
 
Soal termodinamika serta pembahsan
Soal termodinamika serta pembahsanSoal termodinamika serta pembahsan
Soal termodinamika serta pembahsanrohmatul ifani
 
ppt Gelombang cahaya
ppt Gelombang cahayappt Gelombang cahaya
ppt Gelombang cahayasuyono fis
 
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)Rezki Amaliah
 
Perpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaPerpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaAlen Pepa
 
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingElemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingDewi Izza
 
sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)
sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)
sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)Albara I Arizona
 
Sistem Termodinamika
Sistem TermodinamikaSistem Termodinamika
Sistem TermodinamikaAlpiYanti
 
Toleransi linier
Toleransi linierToleransi linier
Toleransi linierndirocket
 
Termodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensif
Termodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensifTermodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensif
Termodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensifjayamartha
 

La actualidad más candente (20)

Contoh soal getaran bebas tanpa redaman
Contoh soal getaran bebas tanpa redamanContoh soal getaran bebas tanpa redaman
Contoh soal getaran bebas tanpa redaman
 
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaModul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
 
Percobaan gerak melingkar
Percobaan gerak melingkarPercobaan gerak melingkar
Percobaan gerak melingkar
 
Bab 02 material dan proses
Bab 02 material dan prosesBab 02 material dan proses
Bab 02 material dan proses
 
Dasar teori pengukuran
Dasar teori pengukuranDasar teori pengukuran
Dasar teori pengukuran
 
Kapasitans dan dielektrik dan contoh soal
Kapasitans dan dielektrik dan contoh soalKapasitans dan dielektrik dan contoh soal
Kapasitans dan dielektrik dan contoh soal
 
aplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknik
aplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknikaplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknik
aplikasi usaha dan energi Dalam bidang teknik
 
Soal termodinamika serta pembahsan
Soal termodinamika serta pembahsanSoal termodinamika serta pembahsan
Soal termodinamika serta pembahsan
 
ppt Gelombang cahaya
ppt Gelombang cahayappt Gelombang cahaya
ppt Gelombang cahaya
 
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
 
Super konduktor
Super konduktorSuper konduktor
Super konduktor
 
Perpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaPerpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidia
 
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingElemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
 
sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)
sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)
sistem koordinat vektor (kartesian, silindris, bola)
 
Sistem Termodinamika
Sistem TermodinamikaSistem Termodinamika
Sistem Termodinamika
 
Toleransi linier
Toleransi linierToleransi linier
Toleransi linier
 
Modul 3 transformasi laplace
Modul 3 transformasi laplaceModul 3 transformasi laplace
Modul 3 transformasi laplace
 
Osilasi teredam
Osilasi teredamOsilasi teredam
Osilasi teredam
 
Energi Gelombang
Energi GelombangEnergi Gelombang
Energi Gelombang
 
Termodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensif
Termodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensifTermodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensif
Termodinamika (1 - 2) e besaran_intensif_dan_ekstensif
 

Similar a Makalah konduktifitas termal

Laporan praktikum konduksi
Laporan praktikum konduksiLaporan praktikum konduksi
Laporan praktikum konduksiAnna P Wulandari
 
Materi_Perpindahan_Kalor.ppt
Materi_Perpindahan_Kalor.pptMateri_Perpindahan_Kalor.ppt
Materi_Perpindahan_Kalor.pptayumaulira
 
Pengujian impak dan fenomena
Pengujian impak dan fenomenaPengujian impak dan fenomena
Pengujian impak dan fenomenaaambrey
 
Teknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrikTeknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrikBanu Yuditya
 
Perpindahan Panas
Perpindahan PanasPerpindahan Panas
Perpindahan Panasnovitasarie
 
Heat Transfer
Heat TransferHeat Transfer
Heat Transferaladidwi
 
Transfer kalor(power point)
Transfer kalor(power point)Transfer kalor(power point)
Transfer kalor(power point)nuelsitohang
 
Sifat listrik bahan
Sifat listrik bahanSifat listrik bahan
Sifat listrik bahanmansen3
 
Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]Ajir Aja
 
Buku Fisika Kelas X-bab 6
Buku Fisika Kelas X-bab 6Buku Fisika Kelas X-bab 6
Buku Fisika Kelas X-bab 6Arif Wicaksono
 
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panas
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panasBab 1 pengertian dasar perpindahan panas
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panasYudi Hartono
 
Tugas makalah isolator
Tugas makalah isolatorTugas makalah isolator
Tugas makalah isolatorRenha2jk
 
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]Yohan Sidik
 

Similar a Makalah konduktifitas termal (20)

jurnal
jurnaljurnal
jurnal
 
Laporan praktikum konduksi
Laporan praktikum konduksiLaporan praktikum konduksi
Laporan praktikum konduksi
 
Perpindahan kalor
Perpindahan kalorPerpindahan kalor
Perpindahan kalor
 
7.2.8.09.02
7.2.8.09.027.2.8.09.02
7.2.8.09.02
 
Sifat termal-bahan
Sifat termal-bahanSifat termal-bahan
Sifat termal-bahan
 
Materi_Perpindahan_Kalor.ppt
Materi_Perpindahan_Kalor.pptMateri_Perpindahan_Kalor.ppt
Materi_Perpindahan_Kalor.ppt
 
Pengujian impak dan fenomena
Pengujian impak dan fenomenaPengujian impak dan fenomena
Pengujian impak dan fenomena
 
Teknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrikTeknologi bahan elektrik
Teknologi bahan elektrik
 
Perpindahan kalor
Perpindahan kalorPerpindahan kalor
Perpindahan kalor
 
Bab ii perpindahan panas
Bab ii perpindahan panasBab ii perpindahan panas
Bab ii perpindahan panas
 
Perpindahan Panas
Perpindahan PanasPerpindahan Panas
Perpindahan Panas
 
Heat Transfer
Heat TransferHeat Transfer
Heat Transfer
 
Transfer kalor(power point)
Transfer kalor(power point)Transfer kalor(power point)
Transfer kalor(power point)
 
Kalor p4
Kalor p4Kalor p4
Kalor p4
 
Sifat listrik bahan
Sifat listrik bahanSifat listrik bahan
Sifat listrik bahan
 
Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]Kuliah bahan listrik_1[1]
Kuliah bahan listrik_1[1]
 
Buku Fisika Kelas X-bab 6
Buku Fisika Kelas X-bab 6Buku Fisika Kelas X-bab 6
Buku Fisika Kelas X-bab 6
 
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panas
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panasBab 1 pengertian dasar perpindahan panas
Bab 1 pengertian dasar perpindahan panas
 
Tugas makalah isolator
Tugas makalah isolatorTugas makalah isolator
Tugas makalah isolator
 
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]Uas sistem isolasi   yohan fajar sidik [34014]
Uas sistem isolasi yohan fajar sidik [34014]
 

Makalah konduktifitas termal

  • 1. PENGUKURAN KONDUKTIVITAS TERMAL A. TUJUAN 1. Mengukur konduktivitas termal beberapa material yang berbeda 2. Menentukan tipe material sampel yang digunakan apakah konduktor atau isolator B. ALAT DAN BAHAN Peralatan yang digunakan dalam kegiatan pengukuran dapat diperhatikan pada gambar 1. Gambar 1. Peralatan yang dibutuhkan pada percobaan NO NAMA PERALATAN KETERANGAN JUMLAH 1 Stand with insulating pad Tempat material es 1 2 Generator uap Penghasil uap 1 3 Tabung 1 Mengumpulkan es yang melebur 1 4 Tabung 2 Mengumpulkan uap yang 1 terkondensasi 5 Material berbeda Masonite,wood,lexan,sheetrock 1 set 6 Termometer Pengukuran suhu 1 7 Jangka sorong Mengukur diameter es 1 8 Stopwatch Pencatat waktu 1
  • 2. Keterangan dari material yang digunakan: 1. Masonite Masonite adalah jenis hardboard ditemukan oleh William H. Mason. Produksi massal dimulai pada tahun 1929. Hal ini dibentuk dengan menggunakan metode Mason, menggunakan kayu chip, peledakan mereka ke dalam serat panjang dengan uap dan kemudian membentuk mereka ke papan. Papan tersebut kemudian ditekan dan dipanaskan untuk membentuk papan selesai. Tidak ada lem lain materi atau ditambahkan. Serat lama memberikan Masonite tinggi lentur kekuatan, kekuatan tarik , kepadatan dan stabilitas. Tidak seperti panel kayu komposit yang diproduksi menggunakan formalin berbasis resin- untuk serat mengikat, Masonite dibuat dengan menggunakan bahan alami saja, yang membuat produk ramah lingkungan. Masonite membengkak dan membusuk dari waktu ke waktu bila terkena elemen. Koefisien Konduktivitas termal 0,2 W / m ° K. (http://en.wikipedia.org/wiki) 2. Lexan Lexan adalah nama merek untuk lembar polikarbonat resin termoplastik . Bahan polikarbonat utama dihasilkan oleh reaksi bisphenol A dan fosgen (COCl 2). Polycarbonate adalah bahan yang sangat tahan lama. Meskipun memiliki ketahanan yang berdampak tinggi, memiliki ketahanan yang rendah gores. polimer ini sangat transparan untuk cahaya tampak dan memiliki karakteristik transmisi cahaya lebih baik daripada berbagai jenis kaca. Tidak seperti kebanyakan termoplastik, polikarbonat dapat mengalami deformasi plastik besar tanpa retak atau pecah. Sebagai hasilnya, dapat diolah dan dibentuk pada suhu kamar. Lexan mempunyai sifat yang tahan terhadap suhu. Koefisien Konduktivitas termal: 0,19-0,22 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
  • 3. 3. Wood Kepadatan kayu terkait erat dengan berat jenis kayu (perbandingan berat dan volume kayu dalam keadaan udara kering dengan kadar air sekitar 15%) dan kekuatan kayu. Koefisien Konduktivitas termal : 0,04-0,4 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki) 4. Sheet Rock Sheetrock atau drywall dikenal juga sebagai eternit atau papan gypsum, adalah sebuah panel terbuat dari gypsum plaster ditekan antara dua lembar kertas tebal. Sebuah panel papan dinding terbuat dari kertas liner membungkus suatu inti dibuat terutama dari gypsum plaster, semi- hydrous bentuk kalsium sulfat (CaSO 4 · ½ H 2 O). gipsum baku, CaSO 4 ·2H 2 O, (ditambang atau diperoleh dari desulfurisasi gas buang ( FGD )) harus dikalsinasi sebelum digunakan. plester ini dicampur dengan serat (biasanya kertas dan / atau fiberglass ), plasticizer , berbusa agen , digiling halus kristal gipsum sebagai akselerator, pati atau chelate sebagai retarder, berbagai aditif yang dapat meningkatkan jamur dan / atau tahan api ( fiberglass atau vermikulit ), lilin emulsi atau silane untuk penyerapan air rendah dan air. Ini kemudian dibentuk oleh mengapit inti dari gips yang basah antara dua lembar kertas tebal atau tikar fiberglass. Ketika inti set dan dikeringkan di ruang pengeringan besar, sehingga menjadi cukup kaku dan kuat. SheetRock memiliki sifat elastic termo yang sangat baik. Hal ini memungkinkan SheetRock untuk berhasil menahan berbagai variasi suhu. Koefisien Konduktivitas termal : 0,17 W / (m ° K).( http://en.wikipedia.org/wiki)
  • 4. C. TEORI DASAR Konduksi termal adalah suatu fenomena transport di mana perbedaan temperatur menyebabkan transfer energi termal dari satu daerah benda panas ke daerah yang lain dari benda yang sama pada temperatur yang lebih rendah. (Tim Eksperiment fisika, 2009). Panas yang ditransfer dari suatu titik ke titik yang lain melalui salah satu dari tiga metoda yaitu: 1. Konduksi adalah Bila panas yang di transfer tidak diikuti dengan perpindahan massa dari benda. Konduksi diakibatkan oleh tumbukan antar molekul penyusun zat. Ujung benda yang panas mengandung molekul yang bergetar lebih cepat. Ketika molekul yang bergetar cepat tadi menumbuk molekul di sekitarnya yang lebih lambat, maka terjadi transfer energi ke molekul disebelahnya sehingga getaran molekul yang semula lambat menjadi lebih cepat. Molekul ini kemudian menumbuk molekul lambat di sebelahnya dengan disertai transfer energi. Demikian seterusnya sehingga pada akhirnya energi sampai pada ujung benda yang lainnya. 2. Konveksi terjadi karena gerakan massa molekul dari satu tempat ke tempat lain. Konveksi terjadi perpindahan molekul dalam jarak yang jauh. 3. Radiasi adalah perpindahan panas tanpa memerlukan medium. (Mikrajuddin Abdullah. 2005; 56-59) Penyelidikan terhadap konduktivitas termal adalah untuk menyelidiki laju dari konduksi termal melalui beberapa material. Jumlah panas yang dikonduksikan melalui material persatuan waktu dilukiskan oleh persamaan: = kA Dalam kasus perubahan temperatur sebagai akibat perubahan posisi yang sangat kecil di mana Δx 0, maka berlaku: = Bila garis dari aliran panas adalah parallel , maka gradien temperature (kuantitas fisik yang menggambarkan ke arah mana dan berapa tingkat suhu perubahan yang paling cepat di seluruh lokasi tertentu) pada setiap penampang adalah sama. Untuk kondisi ini jumlah panas yang dikonduksikan persatuan waktu dapat dituliskan dalam bentuk :
  • 5. = kA Dalam penampang = energi panas total yang dikonduksikan , A= luas dimana konduksi mengambil tempat, = perbedaan temperatur dua sisi dari material, = waktu selama konduksi terjadi , h= ketebalan dari material dan k= konduktivitas termal dari material.(Tim Eksperiment fisika, 2009) Koefisien konduktivitas termal k didefinisikan sebagai laju panas pada suatu benda dengan suatu gradien temperatur . Dengan kata lain konduktivitas termal menyatakan kemampuan bahan menghantarkan kalor.(Hasra, Amran:2008). Nilai konduktivitas termal penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi panas yang baik (good conductor) untuk nilai koefisien konduktivitas termal yang besar dan penghantar panas yang tidak baik(good insulator) untuk nilai koefisien panas yang kecil. (Tim Eksperiment fisika, 2009) Konduktivitas termal berbagai bahan pada 0 : BAHAN Konduktivitas termal(k) W/M Logam Perak(murni) 410 Tembaga(murni) 385 Alumunium (murni) 202 Nikel(murni) 93 Besi(murni) 73 Baja karbon,1% 43 Timbal (murni) 35 Baja krom - 16.3 nikel(18%Cr,8%Ni) Bukan logam Kuarsa(sejajar sumbu) 41.6 Magnesit 4.15
  • 6. Marmar 2.08-2.94 Batu pasir 1.83 Kaca, jendela 0.78 Kayu, maple atau ek 0.17 Serbuk gergaji 0.059 Wol kaca 0.038 Sumber (j.P. Holman,1993:6-10) Energi termal dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari dua modus berikut : melalui getaran kisi (lattice vibration) atau dengan angkutan melalui elektron bebas. Dalam konduktor listrik yang baik, diman terdapat elektron bebas yang bergerak di dalam stuktur kisi bahan –bahan , maka elektron di samping dapat mengangkut muatan muatan listrik, dapat pula membawa energy termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah, sebagaimana halnya dalam gas. Bahkan elektron ini sering di sebut gas elektron (electron gas). Energi dapat pula berpindah sebagai energi getaran dalam stuktur kisi bahan. Namun , pada umumnya perpindahan energi melalui gataran ini tidaklah sebanyak dengan cara angkutan elektron. Karena itu, penghantar listrik yang baik selalu merupakan penghantar kalor yang baik pula, seperti halnay tembaga, alumunium dan perak. Sebaliknya isolator listrik yang baik merupakan isolator kalor pula. Konduktivitas termal beberapa zat padat tertentu. Konduktivitas termal berbagai bahan isolator juga diberikan dalam table.Sebagai contoh, nilai untuk wol kaca(glass wol) ialah 0.038W/m dan untuk kaca jendela 0.78 W/m . Pada suhu tinggi , perpindahan energy pada bahan isolator berlangsung dalam beberapa cara:konduksi melalui bahan berongga atau padat, konduksi melalui udara yang terkurung dalam rongga –rongga dan jika suhu cukup tinggi melalui radiasi.(j.P. Holman,1993:6-10). Karena itu nilai dari konduktivitas termal menjadi penting untuk dibahas. Nilai konduktivitas termal suatu material dapat ditentukan melalui pengukuran tak langsung. Dengan melakukan pengukuran secara langsung terhadap beberapa besaran lain, maka nilai konduktivitas termal secara umum dapat ditentukan melalui persamaan:
  • 7. K= Dalam teknik pengukuran konduktivitas termal, suatu plat material yang akan diuji di jepitkan di antara satu ruang uap (stem chamber) dengan mempertahankan temperatur konstan sekitar 100 dan satu blok es yang di pertahankan pada temperatur Konstan 0 . Berarti perbedaan temperatur di antara dua permukaan dari material adalah 100 . Panas yang di transfer diukur dengan mengumpulkan air yang berasal dari es yang melebur . Es melebur pada suatu laju 1 gram per 80 kalori dari aliran panas (panas laten untuk peleburan es). Karena itu konduktivitas termal dari suatu material dapat ditentukan menggunakan persamaan: K= Dalam system CGS kalor lebur es adalah 80 kal/gram(Tim eksperimen fisika,2009). D. PROSEDUR KERJA 1. Mengisi benjana es dengan air lalu bekukan dalam freezer . Pekerjaan ini dilakukan sebelum pelaksanaan kegiatan pratikum. 2. Mengukur ketebalan dari setiap material sampel yang digunakan dalam pratikum(h). 3. Memasang material sampel pada tabung ruang uap seperti yang ditunjukan pada gambar 2
  • 8. Gambar 2. Susunan peralatan untuk konduktivitas termal 4. Mengukur diameter dari bloke s dan nilai ini dilambangkan dengan d1. Tempatkan es tersebut di atas sampel. 5. Membiarkan es berada di atas sampel selama beberapa menit sehingga es mulai melebur dan terjadi kontak penuh antara es dengan permukaan material sampel. 6. Mentukan massa dari tabung kecil yang digunakan untuk menampung es yang melebur(Mt). 7. Mengumpulkan es yang melebur dalam tabung untuk suatu waktu pengukuran ta Misalnya sekitar 3 menit, lakukan untuk 3 kali pengukuran. 8. Menentukan massa dari tabung yang berisi es yang melebur tadi(Mta) 9. Menentukan massa es yang melebur (Ma) dengan cara mengurangi Mta dengan Mt 10. Mengalirkan uap ke dalam ruang uap .biarkan uap mengalir untuk beberapa menit sampai temperature mencapai stabil sehingga aliran panas dalam keadaan mantap (steady), artinya temperature pada beberapa titik tidak berubah terhadap waktu. 11. Mengosongkan tabung yang digunakan untuk mengmpulkan es yang melebur. Ulangi langkah 6 sampai 9 tetapi pada waktu ini dengan uap dialirkan ke dalam ruang uap dalam suatu waktu tertentu tau(missal sekitar 3 menit). Ukurlah massa es yang melebur (Mau). Lakukan lah untuk 3 kali pengukuran. 12. Melakukanlah pengukuran ulang diameter bloke s yang dinyatakan dengan d2. 13. Melakukanlah kegiatan yang sama untuk sampel material yang lainnya.
  • 9. E. DATA PENGAMATAN Jenis sampel : Masonite h=0,73 cm Mt=53,7 gr No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket (menit) 1 9,45 - 3 menit 22,2 - - Sebelum 2 19,9 dialiri 3 26,0 uap 4 - 6,6 - - 3 menit 21,0 Sesudah 5 20,4 dialiri 6 20,0 uap Jenis sampel : Wood h=0,95 cm Mt=53,7 gr No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket (menit) 1 7,75 - 3 menit 18,0 - - Sebelum 2 20,4 dialiri 3 19,0 uap 4 - 4,5 - - 3 menit 15,8 Sesudah 5 16,0 dialiri 6 16,0 uap Jenis sampel : Sheet Rock h=0,65 cm Mt=53,7 gr No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket (menit) 1 6,75 - 3 menit 16,4 - - Sebelum 2 18,5 dialiri 3 15,4 uap
  • 10. 4 - 3,9 - - 3 menit 11,0 Sesudah 5 11,9 dialiri 6 11,0 uap Jenis sampel : Lexan h=0,6 cm Mt=53,7 gr No d1 (cm) d2 (cm) ta(menit) Ma (gr) tau Mau(gr) Ket (menit) 1 8,70 - 3 menit 17,9 - - Sebelum 2 22,0 dialiri 3 20,7 uap 4 - 5,25 - - 3 menit 16,4 Sesudah 5 20,0 dialiri 6 20,9 uap F. PENGOLAHAN DATA 1. Menghitung diameter rata-rata dari es selama eksperimen(dave) dari d1 dan d2 Masonite dAVE = = = 7,23 cm Wood dAVE = =
  • 11. = 5,63 cm Sheet Rock dAVE = = = 4,70 cm Lexan dAVE = = = 6,31 cm 2. Menghitung luas diatas aliran panas antara es yang berkontak dengan permukaan material sampel (A) dengan diameter dAVE Masonite dAVE = 8,03 cm r = 4,015 cm A= r2 = (3,14)(4,015 cm)2 = 3,14 x 16,120 cm2 =506 cm2 Wood dAVE = 6,13 cm r =3,07 cm A= r2 = (3,14)(3,07 cm)2 = 3,14 x 9,39cm2 =295 cm2 Sheet Rock dAVE =5,34 cm r =2,67 cm A= r2
  • 12. = (3,14)(2,67 cm)2 = 3,14 x 7,13 cm2 =173 cm2 Lexan dAVE = 6,98cm r =3,49 cm A= r2 = (3,14)(3,49 cm)2 = 3,14 x 12,18 cm2 =312 cm2 3. Menghitung laju es yang melebur sebelum dialirkan uap(Ra) dan laju setelah dialirkan uap (R) untuk setiap material sampel Mesonite Ma = 22,2 gr Ra = = = 0,12 gr/s Mau = 21 gr R= = =0,11 gr/ s Wood Ma = 18 gr Ra = =
  • 13. = 0,10 gr/s Mau = 15,8 gr R= = =0,0.09 gr/ s Sheet Rock Ma =16,4 gr Ra = = = 0,09 gr/s Mau = 11,1 gr R= = =0,06gr/ s Lexan Ma = 17,9 gr Ra = = = 0,10 gr/s Mau = 16,4 gr R=
  • 14. = =0,09 gr/ s 4. Menghitung laju pada es yang melebur sesuai dengan temperatur differensial untuk setiap material sampel Masonite R O = Ra – R = (0,12 – 0,11) gr/s = 0,01 gr/s Wood R O = Ra – R = (0,11 – 0,09) gr/s = 0,02 gr/s Sheet Rock R O = Ra – R = (0,09 – 0,006) gr/s = 0,03 gr/s Lexan R O = Ra – R = (0,09 – 0,08) gr/s = 0,01 gr/s 5. Memasukan data hasil perhitungan pada poin sebelumnya pada sebuah tabel Tabel data hasil perhitungan diameter rata-rata , luas dan laju peleburan NO SAMPEL dAVE A(cm2) Ra(g/s) R(g/s) Ro(g/s) (cm) 1 Masonite 8,03 50,6 012 011 0,01 2 Wood 6,98 29,5 O,011 0,09 0,02 3 Sheet Rock 5,34 22,4 0,09 0,06 0,03 4 Lexan 6,98 38,0 0,09 0,08 0,01
  • 15. 6. Nilai konduktivitas termal dari setiap material sampel Masonite Ro = 0,01 gr/s h = 0,73 cm A = 50,6 cm2 ΔT = 100 K= = = 0,012 x 10-5 kal/cm s Wood Ro = 0,02 gr/s h = 0,95 cm A = 29,5 cm2 ΔT = 100 K= = = 0,049 x 10-5 kal/cm s Sheet rock Ro = 0,03 gr/s h = 0,65 cm A = 22,4 cm2 ΔT = 100 K= = = 0,069 x 10-5 kal/cm s
  • 16. Lexan Ro = 0,01gr/s h = 0,6 cm A = 38,0 cm2 ΔT = 100 K= = = 0,013 x 10-5 kal/cm s 7. Menentukan jenis material sampel berdasarkan nilai konduktivitas termal Masonite = isolator Wood = isolator Sheet rock = isolator Lexan = isolator 8. Nilai konduktivitas untuk setiap material sampel berdasarkan praktikum yang didapat: Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s Wood = 0,049 x 10-5 kal/cm s Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s Lexan = 0,013 x 10-5 kal/cm s Masonite<lexan<wood<Seet Rock
  • 17. PEMBAHASAN A. Referensi Teori Koefisien konduktivitas termal (k) merupakan formulasi laju panas pada suatu benda dengan suatu gradien temperature. Nilai konduktivitas termal sangat berperan penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi yang baik atau buruk. Suatu bahan dikatakan konduktor (penghantar panas yang baik) bila bahan tersebut mempunyai nilai k yang besar yaitu > 4.15 W/mºC, biasanya bahan tersebut terbuat dari logam. Sedangkan untuk isolator (penghantar panas yang buruk) mempunyai nilai k < 4.01 W/mºC, biasanya bahan tersebut terbuat dari bahan bukan logam. ( J.P.Holman, 1993 : 6-7 ) Berdasarkan formulanya, konduktivitas termal suatu bahan ditentukan oleh tingkatan nilai suhu benda, yang juga menunjukkan laju perpindahan energi benda tersebut. Dari struktur atau komposisi material juga dapat menentukan nilai konduktivitas termal bahan. Adapun kategori bahan dapat dikelompokkan bersifat konduktor adalah : 1) Konduktifitasnya cukup baik. Konduktivitas yang dimaksud adalah konduktivitas bahan dan pengaruhnya terhadap perubahan suhu (termal). Suatu konduktivitas dikatakan baik jika nilai k nya melebihi batas standar bahan konduktor yaitu > 4.2 W/m°C 2) Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi. Kekuatan mekanis disini adalah kekuatan struktur bahan, artinya bahan tersebut tidak mudah rusak secara struktur. 3) Koefisien muai panjangnya kecil. 4) Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar. Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain: 1) Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya. 2) Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya. 3) Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
  • 18. Sedangkan untuk bahan isolator memiliki sifat-sifat bahan sebagai berikut : 1) Sifat Kelistrikan Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial. 2) Sifat Mekanis Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya. Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan kertas. 3) Sifat Termis Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet, berpengaruh terhadap kekuatan konduktivitas bahan sampel. Demikian panas yang berasal dari luar (alam sekitar). 4) Sifat Kimia Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di sekitar bahan sampel. Adapun bahan yang tergolong kedalam bahan isolator adalah : 1) Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya) 2) Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya) 3) Gelas dan keramik 4) Plastik 5) Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya 6) Bahan yang dipadatkan.
  • 19. B. Analisis Hasil Praktikum Berdasarkan eksperimen yang dilakukan didapat bahwa luas permukaan material sampel <A> untuk setiap sampel didapatkan bahwa luas diatas aliran panas antara es yang berkontak dengan permukaan sampel dengan diameter dave di dapat: Sheet Rock <Wood<Lexan< Masonite Dari hasil pengolahan data hasil eksperimen yang telah kami lakukan diperoleh hargakoefisien konduktivitas termal masing-masing bahan sebagai berikut: Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s ( 0,054 x 10-3 W/mºC ) Wood = 0,049 x 10-5 kal/cm s ( 0,205 x 10-3 W/mºC ) Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s ( 0,289x 10-3 W/mºC ) Lexan = 0,013 x 10-5 kal/cm s ( 0,0549 x 10-3 W/mºC ) Dalam hal ini dapat kita ketahui bahwasanya nilai konduktivitas terbesar adalah jenis bahan Sheet Rock dibandingkan ketiga jenis bahan lainnya. Namun disini, keempat jenis bahan di atas dikategorikan pada bahan isolator karena kita ketahui bahwasannya suatu bahan dikategorikan dalam konduktor apabila nilai koefisien konduktivitasnya > 4,2 W/m . Dan suatu bahan dikategorikan dalam jenis isolator apabila nilai koefisien konduktivitasnya < 4,2 W/m . Hal ini tidak sesuai dengan referensi yang kami jadikan rujukan, karena seharusnya konduktivitas Masonite lebih besar dari wood, Sheet Rock dan lexan,tetapi praktik mendapatkan hal yang sebaliknya, hal ini dikarenakan pada waktu praktikum, praktikan kurang teliti pada waktu pembacaan alat ukur yang kami gunakan. Dalam menentukan konduktivitas termal juga di pengaruhi oleh luas diatas aliran panas antara es dengan permukaan sampel. Semakin tinggi nilai A maka konduktivitas termal semakin kecil. Menentukan jenis material sampel berdasarkan nilai konduktivitas termal Masonite = isolator
  • 20. Wood = isolator Sheet rock = isolator Lexan = isolator PENUTUP Kesimpulan praktikum yang telah dilakukan, maka didapatkan nilai konduktivitas termal untuk masing-masing bahan material, yaitu : Masonite = 0,012 x 10-5 kal/cm s Wood = 0,049 x 10-5 kal/cm s Sheet rock = 0,069 x 10-5 kal/cm s Lexan = 0,013 x 10-5 kal/cm s Nilai konduktivitas termal secara langsung dapat menentukan sifat penghantar dari sampel yang digunakan, dimana keseluruhan nilai k dari sampel material menunjukkan nilai < 1 kal/cm s ºC. Disamping itu, kategori bahan yang digunakan berdasarkan sifat-sifat konduktor dan isolator bahan juga akan menentukan sifat penghantar bahan. Dari hasil konduktivitas yang didapat dalam praktikum bahwa semua bahan termasuk isolator. Dalam praktikum dan referensi sumber dari buku didapat nilai konduktivitas termal tidak sesuai, hal ini dikarenakan adanya kesalahan – kesalahan yang dilakukan selama praktikum, seperti, pada waktu pembacaan alat yang kurang teliti, dan selama praktikum kurang berhati-hati
  • 21. Daftar Pustaka http://en.wikipedia.org/wiki Mikrajuddin Abdullah.2005.Fisika SMA Kelas X Semester 2.Jakarta;Erlangga Tim Eksperimen Fisika.2009.Petunjuk Praktikum Eksperimen Fisika.Padang;Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Negeri Padang.
  • 22. MAKALAH PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA Pengukuran konduktivitas termal OLEH estuhono (01938/2008) deri utami alfitri (019 /2008) dwi fadhilah (019 /2008) Dosen Pembimbing Dra. Syakbaniah,M.Si Drs. Amran Hasrah Dra. Nailil Husnah,M.Si JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2010