Soal 1
Sebuah batang logam panjangnya 1 m. Salah satu ujungnya di panaskan pada
suhu tetap 1500C sementara ujung yang lain di pertahankan pada suhu
ruang yaitu 300C suhu bagian batang yang berjarak 30 cm dari ujung
yang di panaskan adalah . . . .
A. 360C
B. 560C
C. 850C
D. 1140C
E. 1250C
Jawab:
Panjang batang L = 1 m
Dari gambar jika L1 = 30 cm = 0,3 m, maka L2
= 70 cm = 0,7 m
Karena batangnya sejenis maka konduktivitas termal untuk batang L1
yaitu k1 sama dengan konduktivitas termal untuk batang
sepanjang L2 yaitu k2
Luas penampang A1 = A2
Laju aliran kalor sepanjang batang L1 dan L2 sama
besar yaitu:
(Q/t)1 = (Q/t)2
k1A1𝜟T1/L1 = k2A2𝜟T2/L2
𝜟T1/L1 = 𝜟T2/L2
(1500C – T)/0,3 m = (T – 300C)/0,7
10500C – 7T = 3T – 900C
10T = 11400C
T = 1140C
Soal 2
Permukaan dalam dinding rumah dijaga bersuhu tetap 20°C pada saat suhu
udara luar 15°C. Berapa banyak kalor yang hilang karena konveksi alami
pada dinding rumah tersebut selama 1 jam? Ukuran dinding rumah adalah 10,0 m
× 4,00 m. Anggap koefisien konveksi rata-rata 3,5 J/s.m2.K.
A. 1,0 x 105 J
B. 1,5 x 105 J
C. 2,0 x 105 J
D. 2,5 x 106 J
E. 3,0 x 106 J
Jawab:
Laju kalor akibat konveksi adalah
Q/t = hA𝜟T
Diketahui: D
koefisien konveksi rata-rata h = 3,5 J/s.m2.K.
perubahan suhu: 𝜟T = 200C – 150C = 50C
luas penampang, A = 10,0 m × 4,00 m = 40,0 m2
kalor yang hilang selama t = 1 jam = 3600 s akibat konveksi adalah
Q/(3600 s) = (3,5 J/s.m2.K)(40,0 m2)(50C)
Q = 2,52 x 106 J
Soal 3
Suatu benda hitam pada suhu 27° C memancarkan energi sebesar R J/s. Benda
hitam tersebut dipanaskan hingga bersuhu 327°C. Energi yg dipancarkan adalah...
A. 2 R J/s
B. 4 R J/s
C. 6 R J/s
D. 12 R J/s
E. 16 R J/s
Jawab: E
Diketahui:
Suhu awal, T1 = 270C = 300 K,
Laju kalor (Q/t)1 = R J/s
Suhu akhir, T2 = 3270C = 600 K
Laju kalor akibat radiasi adalah
Q/t = e𝞼AT4
Dengan 𝞼 = konstanta Boltzmaan, A = luas permukaan benda dan T = suhu mutlak (K)
Dari hubungan di atas Q/t sebanding dengan T4, maka
(Q/t)1/(Q/t)2 = (T1/T2)4
(R J/s)/(Q/t)2 = (300/600)4
(Q/t)2 = 16R J/s
Soal 4
Dua buah bola sejenis tapi berbeda ukuran memancarkan energi radiasi
yang sama besar ke sekitarnya. Jika bola A ber jari jari r bersuhu T, bola B
yang berjari jari 2r akan bersuhu...
A, 0,3 T
B. 0,5 T
C. 0,7 T
D. 0,9 T
E. 1,1 T
Jawab: C
Dengan menggunakan konsep perpndahan kalor secara radiasi dengan laju
Q/t = e𝞼AT4
Jika ukuran benda berupa bola, maka luas permukaannya adalah A = 4𝝿r2, maka
(Q/t)A/(Q/t)B = (TA/TB)4(rA/rB)2
1 = (T/TB)4(r/2r)2
4 = (T/TB)4
TB = T/(4)1/4 = 0,707T
Post a Comment for "Soal Perpindahan Kalor dan Pembahasannya"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!