Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam Berbeda

April 18, 2018    contoh soal fisika sma , sma , suhu dan kalor   

Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam Berbeda

Pada kesempatan kali ini aku akan membahas pola soal perihal perpindahan kalor secara konduksi pada tiga logam yang berbeda. Di sini Anda akan berguru cara memilih suhu sambungan pada logam yang mempunyai panjang yang sama dan berbeda. Baik Langsung saja kita mulai

Konduksi panas atau konduksi termal ialah perpindahan energi berupa kalor pada suatu penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi dari penghantar tersebut. Contoh perpindahan kalor secara konduksi ialah ketika kita memanaskan salah satu ujung logam maka usang kelaman kita akan mencicipi panas di ujung lainya. Di sini logam bertindak sebagai medium perpindahan energi berupa kalor, bentuk logam masih tetap sama artinya yang perpindahan ini tanpa di sertai dengan perpindahan materi dari penghantar. Peristiwa ini dikenal dengan proses perpindahan energi berupa kalor secara konduksi.  

Laju perpindahan kalor secara konduksi sanggup dihitung memakai persamaan berikut

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Keterangan:
H ialah Laju perpindahan kalor (J/s atau Watt)
Q ialah kalor (J atau Kal)
t ialah waktu (sekon)
k ialah konduktivitas termal (W/mK)
A ialah luas penampang (m^2)
∆T ialah perubahan suhu (°C atau K)

L ialah panjang logam penghantar (m)


Penting : ∆T ialah suhu tinggi - suhu rendah

#Menentukan Suhu Sambungan Tiga Logam Yang Berbeda dan Ukurannya Sama

1. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam Berbeda

Soal UN 2018

Tiga batang konduktor P, Q dan R dari jenis berbeda dan mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambungkan menyerupai pada gambar berikut:

Jika suhu T1 = 20 °C dan T4 = 90 °C koefisien konduksi kp = 2 kq = 4 kr, maka suhu T2 dan T3 adalah

Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor P dan Q

• Karena suhu T1 < T2 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T1; maka ∆T12 = T2 – T1
• Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2

Perhatikan Konduktor Q dan R

• Karena Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2
• Suhu T3 < T4 artinya T4 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T34 = T4 – T3

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:

Lp = Lq = Lr (Panjangnya sama)

Ap = Aq = Ar (Luasnya sama)

kp = 2 kq = 4 kr

2 kq = 4 kr   maka   kq = 2 kr

T1 = 20 °C

T4 = 90 °C

Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 dan T3?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai

Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Karena perpindahan kalor melalui penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi, maka proses perpindahan kalor ini merupakan kejadian konduksi. Besarnya laju perpindahan kalor sanggup dihitung memakai rumus.

#Amati Konduktor P dan Q

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui

Ap = Aq ; Lp = Lq dan kp = 2 kq maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

#Amati Konduktor Q dan R

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui

Aq = Ar ; Lq = Lr dan kq = 2 kr ; maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T3 pada persamaan 1 dan 2 

Kalikan 3 pada kedua ruas persamaan 1, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T2 ke persamaan (1)

Jadi, diperoleh suhu sambungan T2 = 30 °C dan T3 = 50 °C, terlihat bahwa T2 < T3 hal ini sesuai dengan gambaran di atas dan sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Baca Juga : Contoh Soal Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Dua Logam

2. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam

Batang logam yang berbeda A, B, dan C mempunyai panjang dan luas penampang yang sama. Disambungkan satu sama lain menyerupai pada gambar di bawah ini. Jika Besar Konduktivitas 4ka = 2 kb = kc dan suhu T1 = 100 °C dan T4 = 20 °C, maka tentukanlah suhu T2 dan T3 ?

Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor A dan B

• Karena suhu T1 > T2 artinya T1 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T12 = T1 – T2
• Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3

Perhatikan Konduktor B dan C

• Karena Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3
• Suhu T3 > T4 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T4; maka ∆T34 = T3 – T4

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:

La = Lb = Lc (Panjangnya sama)

Aa = Ab = Ac (Luasnya sama)

4ka = 2 kb = kc

4ka = 2 kb  atau kb = 2ka

2 kb = kc  atau kc = 2 kb

T1 = 100 °C

T4 = 20 °C

Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 dan T3?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai

Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Karena perpindahan kalor melalui penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi, maka proses perpindahan kalor ini merupakan kejadian konduksi. Besarnya laju perpindahan kalor sanggup dihitung memakai rumus.

#Amati Konduktor A dan B

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui

Aa = Ab ; La = Lb dan kb = 2ka maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

#Amati Konduktor B dan C

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui

Ab = Ac ; Lb = Lc dan kc = 2 kb ; maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T2 pada persamaan 1 dan 2 

Kalikan 3 pada kedua ruas persamaan 2, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T3 ke persamaan (1)

Jadi, diperoleh suhu sambungan T2 = 54,26 °C dan T3 = 31,4 °C, terlihat bahwa T2 > T3 hal ini sesuai dengan gambaran di atas dan sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.



Baca Juga : Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black Lengkap Dengan Konsep

3. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam

Soal UN 2017
Perhatikan gambar datang batang logam A, B, dan C yang ditempelkan berikut ini! Batang-batang tersebut mempunyai panjang dan luas penampang yang sama. Pada sisi bab A diberi suhu 90 °C dan pada sisi bab C diberi suhu 30 °C. Konduktivitas materi ka = 2 kb = kc, maka suhu pada persambungan T2 dan T3 ialah ?

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor A dan B

• Karena suhu T1 > T2 artinya T1 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T12 = T1 – T2
• Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3

Perhatikan Konduktor B dan C

• Karena Suhu T2 > T3 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T23 = T2 – T3
• Suhu T3 > T4 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T4; maka ∆T34 = T3 – T4

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
La = Lb = Lc (Panjangnya sama)
Aa = Ab = Ac (Luasnya sama)
ka = 2 kb = kc
2 kb = kc  atau kc = 2kb
T1 = 90 °C
T4 = 30 °C
Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 dan T3?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai

Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Karena perpindahan kalor melalui penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi, maka proses perpindahan kalor ini merupakan kejadian konduksi. Besarnya laju perpindahan kalor sanggup dihitung memakai rumus.

#Amati Konduktor A dan B

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui
Aa = Ab ; La = Lb dan ka = 2kb maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

#Amati Konduktor B dan C

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui
Ab = Ac ; Lb = Lc dan kc = 2 kb ; maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T2 pada persamaan 1 dan 2 

Kalikan 3 pada kedua ruas persamaan 2, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T3 ke persamaan (2)

Jadi, diperoleh suhu sambungan pada logam AB ialah Tab =  T2 = 75 °C dan suhu sambungan pada logam BC ialah Tbc = T3 = 45 °C, terlihat bahwa T2 > T3 hal ini sesuai dengan gambaran di atas dan sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.



Baca Juga : Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Perubahan Wujud Zat

#Menentukan Suhu Sambungan Tiga Logam Yang Berbeda dan Ukurannya Berbeda

4. Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Logam

Tiga batang konduktor P, Q dan R dari jenis berbeda dan mempunyai luas penampang yang sama namun panjang berbeda, kemudian disambungkan menyerupai pada gambar berikut:

Jika panjang konduktor Lp = Lq = 2 Lr, suhu T1 = 20 °C dan T4 = 90 °C dan koefisien konduksi kp = 2 kq = 4 kr, maka suhu T2 dan T3 adalah

Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada tiga logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Perhatikan Konduktor P dan Q

• Karena suhu T1 < T2 artinya T2 suhunya lebih tinggi dari pada T1; maka ∆T12 = T2 – T1
• Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2

Perhatikan Konduktor Q dan R

• Karena Suhu T2 < T3 artinya T3 suhunya lebih tinggi dari pada T2; maka ∆T23 = T3 – T2
• Suhu T3 < T4 artinya T4 suhunya lebih tinggi dari pada T3; maka ∆T34 = T4 – T3

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
Lp = Lq = 2Lr (Panjangnya berbeda)
Ap = Aq = Ar (Luasnya sama)
kp = 2 kq = 4 kr
2 kq = 4 kr   maka   kq = 2 kr
T1 = 20 °C
T4 = 90 °C
Ditanya : tentukanlah suhu sambungan pada T2 dan T3?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai

Rumus Perpindahan Kalor Secara Konduksi pada dua batang logam

Karena perpindahan kalor melalui penghantar tanpa disertai dengan perpindahan materi, maka proses perpindahan kalor ini merupakan kejadian konduksi. Besarnya laju perpindahan kalor sanggup dihitung memakai rumus.

#Amati Konduktor P dan Q

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui
Ap = Aq ; Lp = Lq dan kp = 2 kq maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

#Amati Konduktor Q dan R

Energi yang ditransferkan secara induksi melalui dua logam penghantar yang mempunyai suhu berbeda terjadi ketika kedua logam penghantar tersebut mengalami kontak termal. Pada ketika kondisi Steady State, laju perpindahan energi melalui logam penghantar satu sama dengan laju perpindahan energi melalui logam penghantar kedua. Maka diperoleh

Substitusikan nilai yang diketahui
Aq = Ar ; Lq = 2Lr dan kq = 2 kr ; maka kita sanggup mencoret nilai yang sama pada kedua ruas

Langkah 4 : Eliminasi T3 pada persamaan 1 dan 2

Kalikan 2 pada kedua ruas persamaan 1, maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusi nilai T2 ke persamaan (1)

Jadi, diperoleh suhu sambungan T2 = 34 °C dan T3 = 62 °C, terlihat bahwa T2 < T3 hal ini sesuai dengan gambaran di atas dan sifat kalor yang mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Untuk Soal Selanjutnya Klik Next

Selamat Belajar

Itulah artikel tentang Contoh Soal Dan Pembahasan Perpindahan Kalor Secara Konduksi Pada Tiga Logam. biar artikel ini sanggup bermanfaat untuk kita semua. terimakasih telah berkunjung, jikalau Anda suka dengan artikel ini silahkan klik like dan share artikel ini bila perlu. Jika Anda tidak ingin ketinggalan updatetan artikel terbaru silahkan Follow blog ini dan selamat belajar.