(19.L) Perpindahan Kalor Latihan Soal

Diposting oleh pada tanggal


Latihan Soal
1.      Jumlah energi yang dipancarkan dalam bentuk radiasi per sekon oleh benda hitam 16 kali energi yang dipancarkan benda tersebut sebelumnya pada suhu 2.000 K. Berarti suhu benda hitam sekarang adalah …
2.      Sebuah ruang dengan pendingin ruang (AC) memiliki kaca jendela yang luasnya 3 m x 2 m dan tebalnya 1 mm. Jika suhu pada permukaan dalam kaca 25oC dan suhu pada permukaan luar kaca 30oC, berapa laju konduksi kalor yang masuk ke ruang itu?
3.      Dua batang A dan B dengan ukuran yang sama tetapi jenis logam yang berbeda disambungkan seperti diperlihatkan pada gambar. Ujung kiri batang A bersuhu 80 C dan ujung kanan batang B bersuhu 5 C. Jika koefisien konduksi kalor batang B adalah 2 kali koefisien konduksi kalor batang A, maka suhu pada bidang batas batang A dan batang B adalah…..C


 

4.      Suhu kulit seseorang tanpa pakaian kira-kira 30oC. Jika orang tersebut berada dalam kamar yang suhunya 23oC dan luas permukaan tubuh orang itu kira-kira 1,6 m2, berapakah kalor yang dilepaskan tubuh orang itu melalui konveksi selama 5 menit? h = 7,1 J s-1 m-2 K-1.
5.      Perbandingan jumlah energi yang dipancarkan tiap detik oleh benda hitam pada temperatur 300°K dan 900°K adalah …
6.      Sebuah bola logam dengan luas 0,12 m  dan bersuhu 50 C digantung dengan benang dan ditempatkan pada ruangan yang bersuhu 25 C. Bila koefisien konveksi pada proses ini sebesar    6 W/m K maka laju aliran kalornya adalah sebesar…..
7.      Sebuah pelat baja tipis berbentuk persegi dengan panjang sisi 30 cm dipanaskan dalam sebuah tungku sampai suhunya mencapai 800oC. Jika pelat baja itu memiliki emisivitas 0,9, berapa laju kalor radiasinya?
8.      Suhu filament lampu pijar adalah 2000K. Diketahui luas filamen tersebut 4 cm2. Jika emisivitas radiasinya 0,4, maka hitunglah laju kalor radiasinya!
9.      Udara dingin pada temperatur 10°C dipaksakan melalui plat tipis yang memiliki temperatur 40°C. Koefisien perpindahan kalor (h) = 30 W/(m2K).Tentukan laju aliran dari plat ke udara melalui plat dengan luas permukaan A = 2 m2.
10.  Dua buah batang X dan Y mempunyai luas penampang yang sama. Ujung bebas batang X suhunya dipertahankan 100°C dan ujung bebas Y suhunya dijaga 0°C. Jika pada saat kesetimbangan termal dicapai suhu di sambungan X dan Y adalah 25°C dan panjang X 60 cm, Y 30 cm, maka perbandingan konduktivitas termal logam X dan Y adalah…



Kunci Jawaban
     1. P1= E/t = e . σ. A . T14 / P2= E/t = e . σ. A . T24  
         = P / 16P = (T1 / T2 )4
         (1/2)4 = (2000 / T2  )4 
         T2 = 2. 2000 = 4.000 K 

      2. Diketahui           :      A = 3 m x 2 m = 6 m2
                                      d = 1 mm = 1 x 10-3 m
                                      k = 0,8 W/m K
                                     ∆T = T2 – T1 = 30oC – 25oC = 5oC
    Ditanyakan      :           Q/t 
    Jawab              :           Q/t =      k . A . ∆T / d
                                        Q/t=       (0,8W/mK)(6 m2 )(5K) / (1 . 10-8 m)
                                        Q/t=       24.000 J

3.  Diket              :           Ta  = 80oC
                                        Tb = 5oC
                                        ka = 2kb
                                        da = db
   Dit                    :          Suhu di C
   Jwb                              kp . Ap.  ∆Tp / dp = kq . Aq .  ∆Tq / dq
                                       1 . (80 - T ) = 2 . (T - 5)
                                       90 = 3T
                                       T  = 30oC

4. Diket               :          ∆T = T2 - T1 = 30oC - 23oC = 7oC
                                       A   = 1,6 m2
                                            h    =  7,1 J s-1 m-2 K-1
                                             t     = 5 x 60 s   = 300 s
         Ditanya             :         Q   =
         Jawab                :         Q/t = h A ∆T
                                             Q  = ( 7,1 J s-1 m-2 K-1 )( 1,6 m2 )( 7K )( 300 s )
                                             Q  = 23856 J

      5. P1 / P2 = ( E1 / t ) / ( E2 /t ) = e . σ. A . T14 / e . σ. A . T24 
           ( T1 / T2 ) 4 = (300 / 900 )4 = 1/ 81
            
      6. Diket                :         ∆T = 50 - 25 = 25oC
                                             A   = 0.12 m2
                                                       h    = 6,0 W/m2K
         Dit                    :         laju Kalor
         Jawab               :         H = h . A . ∆T
                                            H = 6 . 0,12 . 25
                                            H = 18 W
 
            7.   Diketahui        :        A = s x s = 30 cm x 30 cm = 9 x 102 m2
                                      T = 800oC = 800 + 273 = 1073K
                                      e = 0,9 (benda hitam tidak sempurna)
                                      σ = 5,67 x 10-8 W/m2 K4
           Ditanya            :       Q/t =
           Jawab               :       Q/t =  e . σ. A . T4
                                                              = 0,9 . (5,67 .  10-8 ) . ( 9 . 102 ) ( 1073 )4
                                                   = 61082910 J
      8.  Diketahui         :         T = 2000K

                                       A = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2
                                        e = 0,4 (benda hitam tidak sempurna)
                                              σ = 5,67 x 10-8 W/m2 K4

         Ditanya              :         Q/t
         Jawab                 :         Q/t = e . σ. A . T4
                                                               = 0,4 . (5,67 .  10-8 ) . ( 4 . 10-4 ) (2000 )4
                                                   = 145,152 J

    9.  Diketahui         :           ∆T = 40 - 10 = 30oC
                                              A   = 2 m2
                                                         h    = 30,0 W/m2K         Dit                    :         laju Kalor
        Jawab               :         H = h . A . ∆T
                                            H = 30 . 2 .30
                                            H = 180 W

  10. Kx . Ax  . ∆Tx / Lx = Ky . Ay . ∆Ty /  Ly
         Kx  . ( 100-25 ) / 60  = Ky ( 25 - 0 ) / 30    
       Kx  / Ky = (60 / 75) . ( 25  /  30 )      
       Kx  / Ky = 2 / 3

Komentar

Posting Komentar