Penyelesaian Soal Perpindahan Kalor

Soal 1
Logam A yang ujungnya bersuhu 10°C disambung dengan logam B dan C yang ukurannya sama dengan logam A seperti gambar di bawah ini!
Perbandingan konduktivitas termal logam A, B dan C adalah kA : kB : kC = 1 : 2 : 1. Maka suhu pada persambungan antara logam B dan C adalah . . . .
A. 76°C      B. 68°C       C. 58°C       D. 53°C      E. 54°C

Jawab:
Antara logam A dan B
Diketahui LA = LB, AA = AB, dan kA = ½ kB. Suhu sambungan antara A dan B adalah T1 0C, maka 100C < T1 < T2 0C, sehingga, ∆TA = T1 – 10 0C dan ∆TB = T2  – T1.
Pada saat setimbang, laju aliran kalor melalui A dan B adalah sama, maka
QA/t = QB/t
kAAA ∆TA/LA = kBABTB/LB
½ kB(T1 – 100C) = kB(T2  – T1)
(T1 – 10) = 2(T2  – T1)
3T1 – 2T2 = 10                     (*)

Antara logam A dan B
Diketahui LB = LC, AB = AC, dan kB = 2kC. Suhu sambungan antara B dan C adalah T2 0C, maka T1 < T2 < 1200C, sehingga, ∆TB = T2T1 dan ∆TC = 1200C  – T2.
Pada saat setimbang, laju aliran kalor melalui A dan B adalah sama, maka
QB/t = QC/t
kBABTB/LB = kCACTC/LC
2kC(T2T1) = kC(120 – T2)
2(T2T1) = (120 – T2)
2T2 – 2T1 = 120 – T2
3T2 – 2T1 = 120                   (**)
 dari persamaan (*) dan (**) kita peroleh T1 = 540C dan T2 = 760C!

Soal 2
Logam P dan Q memiliki panjang dan luas penampang yang sama, namun terbuat dari jenis yang berbeda.
Perbandingan koefisien konduktivitas logam P dan Q adalah 2 : 1. Suhu di titik sambung kedua logam dengan demikian adalah . . . .
A. 30 °C        B. 500C             C. 600C          D. 700C       E. 800C

Jawab:
Diketahui LP  = LQ, AP = AQ, dan kP = 2kQ. Misalkan suhu sambungan adalah T0C, maka 0 < T < 900C, sehingga, ∆TQ = T – 0 = T dan ∆TP = 90 – T.
Aliran kalor dari Q ke P. Pada saat setimbang, laju aliran kalor melalui P dan Q adalah sama, maka
QP/t = QQ/t
kPAP ∆TP/LP = kQAQTQ/LQ
2kQ(90 – T) = kQT
3T = 180
T = 600C

Soal 3
Pernyataan-pernyataan berikut ini terkait dengan laju perpindahan kalor tiap satuan waktu pada batang konduktor terbuat dari bahan logam.
(1) sama untuk semua jenis logam
(2) sebanding dengan luas penampang logam
(3) berbanding lurus dengan panjang konduktor logam
(4) kalor berpindah dari ujung dengan suhu yang lebih tinggi ke suhu lebih rendah
Pernyataan yang benar adalah....
A. 1, 2 dan 3           D. 4 saja
B. 1 dan 3               E. 1, 2, 3 dan 4
C. 2 dan 4

Jawab: C

Soal 4
Perhatikan gambar berikut

Logam P dan logam Q terbuat dari bahan yang sama. Jika koefisien konduktivitas logam P setengah dari koefisien konduktivitas logam Q dan AB : BC = 2 : 1, maka suhu ujung C dari logam Q adalah....
A. 100C     B. 200C         C. 300C      D. 400C     E. 500C

Jawab:
Diketahui LP  = 2LQ, AP = AQ, dan kP = ½ kQ. Misalkan suhu sambungan adalah 540C, sehingga, ∆TQ =   540C – T dan ∆TP = 1100C – 540C = 560C
Aliran kalor dari Q ke P. Pada saat setimbang, laju aliran kalor melalui P dan Q adalah sama, maka
QP/t = QQ/t
kPAP ∆TP/LP = kQAQTQ/LQ
½ kQ(560C)/2LQ = kQ(540C – T)/LQ
14 = 54 – T
T = 400C

0 Response to "Penyelesaian Soal Perpindahan Kalor"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel