Konsep Dan Pola Soal Kalor Dan Perpindahannya - Pemuaian – Fisika Sma Kelas 11
Pada materi Fisika Sekolah Menengan Atas Kelas 11, rancangan kalor mempunyai tiga topik bahasan utama yakni rancangan pemuaian, pengaruh kalor kepada zat, dan perpindahan kalor. Untuk rancangan pemuaian, berisikan rancangan pemuaian linier (pemuaian panjang), pemuaian luas, dan pemuaian volume. Selanjutnya tentang pengaruh kalor, akan dipelajari pengaruh kepada suhu zat dan pengaruh kepada wujud zat. Yang terakhir akan dipelajari perpindahan kalor memalui proses konduksi, konveksi, dan radiasi. Soal pada topik-topik ini bisa dikombinasikan dengan topik fisika yang lain sehingga menyanggupi karakteristik model soal HOTS fisika. Sekarang pribadi saja kita pelajari bareng rancangan dan pola kalor, pemuaian, dan perpindahan kalor pada materi Fisika Sekolah Menengan Atas Kelas 11.
1. Konsep Pemuaian Zat
Secara umum, zat akan mengalami pemuaian sewaktu dipanaskan dan akan mengerut sewaktu didinginkan. Seberapa besar pemuaiannya bergantung pada jenis zat tersebut. Proses pemuaian zat disebabkan adanya kian renggangnya jarak antar atom pada zat tersebut. Kaprikornus sewaktu suhu meningkat, atom-atom dalam zat tersebut akan berosilasi dengan amplitudo kian besar, sehingga memperlebar jarak rata-rata antar atom. Ada 3 jenis pemuaian, yakni pemuaian linier (pemuaian panjang), pemuaian luas, pemuaian volume.
Gambar a di atas menampilkan gambaran pemuaian panjang. Ketika suatu batang tipis berada pada suhu permulaan ${{T}_{o}}$ , batang mempunyai panjang permulaan ${{l}_{o}}$. Kemudian batang dipanaskan dan suhunya menjadi $T$ yang lebih besar dari ${{T}_{o}}$. Akibatnya, batang bertambah panjang atau memuai sebesar $\Delta l$. Jika batang dipanaskan sehingga suhu bertambah sebesar $\Delta T$, maka batang akan memuai sebesar $\Delta l$yang berbanding lurus dengan koefisien muai panjang $\alpha$ sesuai persamaan berikut:
$\Delta l={{l}_{o}}\ \alpha \ \Delta T\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 1 \right)$
Sedangkan gambar b di atas, menampilkan gambaran kepada dua jenis logam yang saling melekat dan dipanaskan sehingga mengalami pergantian suhu sebesar $\Delta T$. Kuningan dan baja mempunyai koefisien pemuaian yang berbeda, ${{\alpha }_{kuningan}}>{{\alpha }_{baja}}$, sehingga memicu kuningan lebih singkat memuai dari pada baja. Akibatnya $\Delta {{l}_{kuningan}}>\Delta {{l}_{baja}}$, sehingga batang kuningan menekan dan berbelok (melengkung) ke arah batang baja.
Selanjutnya untuk benda yang mempunyai dimensi luas, dengan luas permulaan ${{A}_{o}}$ dan mengalami peningkatan suhu sebesar $\Delta T$, maka benda tersebut akan mengalami pemuaian luas:
$\Delta A={{A}_{o}}\ \beta \ \Delta T\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 2 \right)$, dengan nilai $\beta =2\,\alpha$.
Jika benda mempunyai dimensi volume, maka benda dengan volume permulaan ${{V}_{o}}$ dan mengalami peningkatan suhu sebesar $\Delta T$, akan memuai sebesar:
$\Delta V={{V}_{o}}\ \gamma \ \Delta T\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 3 \right)$, dengan nilai $\gamma =3\alpha $.
Ilustrasi lain sanggup dilihat pada gambar di atas. Gambar a merupakan keadaan permulaan penggaris dengan garis bulat dan lubang berupa lingkaran. Setelah mengalami peningkatan suhu, ternyata dimensi penggaris juga memuai, bertambah panjang dan bertambah lebar (gambar b). Garis bulat juga membengkak begitu juga lubang bulat juga melebar. Hal tersebut menampilkan terjadinya pemuaian luas pada penggaris.
Contoh Soal Pemuaian:
(1). Bantalan jembatan yang dibikin dari baja dan mempunyai panjang 200 m pada suhu 200 oC. Kemungkinan suhu maksimum dan minimum di daerah itu merupakan antara -30 oC hingga 40 oC. Berapa besar kemungkinan pergantian panjang baja tersebut? $\left( {{\alpha }_{baja}}={12\times {{10}^{-6}}}/{^{o}C}\; \right)$
Jawab:
Pemuaian terjadi sewaktu mengalami peningkatan suhu menjadi 40 oC, sehingga nilai $\Delta T=40-20={{20}^{o}}C\\$
$\Delta l={{l}_{o}}\ \alpha \ \Delta T \\$
$\Delta l=200\ \cdot \ \left( 12\times {{10}^{-6}} \right)\ \cdot \ 20 \\$
$\Delta l=48\times {{10}^{-3}}\ m=4,8\ cm \\$
Penyusutan terjadi sewaktu mengalami penurunan suhu menjadi -30 oC, sehingga nilai $\Delta T=-30-20=-{{50}^{o}}C\\$
$\Delta l={{l}_{o}}\ \alpha \ \Delta T \\$
$\Delta l=200\ \cdot \ \left( 12\times {{10}^{-6}} \right)\ \cdot \ \left( -50 \right) \\$
$\Delta l=-12\times {{10}^{-2}}\ m=-12\ cm \\$
Kaprikornus pergantian panjang yang mungkin terjadi pada baja tersebut merupakan 12 cm + 4,8 cm ≈ 17 cm.
(2). Sebuah tabung aluminium mempunyai volume $1000\text{ }mL$ pada suhu $20{{\text{ }}^{o}}C$, dan berisi sarat gliserin. Jika suhu tabung dijadikan $120{{\text{ }}^{o}}C$ dan kalau koefisien muai panjang aluminium $4\times {{10}^{-5}}{{/}^{o}}C$dan koefisien muai volume gliserin $4\times {{10}^{-4}}{{/}^{o}}C$, maka volume gliserin yang tumpah merupakan ….
Jawab:
Volume yang tumpah dijumlah lewat selisih pemuaian volume gliserin dan tabung aluminium.
$\Delta V=\Delta {{V}_{gliserin}}-\Delta {{V}_{tabung}} \\$
$\Delta V={{V}_{o}}\ {{\gamma }_{g}}\ \Delta T-{{V}_{o}}\ {{\gamma }_{t}}\ \Delta T \\$
$\Delta V={{V}_{o}}\ \Delta T\left( {{\gamma }_{g}}-{{\gamma }_{t}} \right) \\$
$\Delta V={{10}^{3}}\cdot \left( 120-20 \right)\cdot \left( 4\times {{10}^{-4}}-3\left( 4\times {{10}^{-5}} \right) \right) \\$
$ \Delta V={{10}^{3}}\cdot \left( 100 \right)\cdot \left( 4\times {{10}^{-4}}-1,2\times {{10}^{-4}} \right) \\$
$\Delta V={{10}^{5}}\cdot \left( 2,8\times {{10}^{-4}} \right) \\$
$\Delta V=28\text{ }mL \\$
Kaprikornus volume gliserin yang tumpah sebesar 28 mL.
2. Konsep Kalor dan Pengaruhnya pada Benda
Pada kehidupan sehari-hari niscaya kita sudah sudah biasa mendengar perumpamaan temperatur dan kalor. Nah, kini perlu kita ketahui dahulu masing-masing definisinya. Untuk memahaminya, sebenarnya kita perlu menimba ilmu dahulu tentang teori kinetik gas, di dalamnya membahas energi dalam (internal energy). Energi dalam merupakan seluruh energi di dalam benda yang dihasilkan oleh komponen mikroskopis benda (atom dan molekul). Yang tergolong energi dalam merupakan energi kinetik dari gerak translasi atom atau molekul, gerak rotasi, getaran, dan energi mempunyai potensi akhir getaran molekul serta energi mempunyai potensi listrik. Selanjutnya, yang dimaksud temperatur menggambarkan derajat keterukuran energi kinetik rata-rata tiap molekul dalam benda. Jika antara dua benda atau antara tata cara dan lingkungan terdapat perbedaan temperatur, maka akan terjadi fatwa energi. Nah, fatwa energi panas akhir perbedaan suhu inilah yang disebut selaku kalor.
Untuk mengerti rancangan kalor $\left( Q \right)$, mari kita amati bareng gambar di atas. Pada gambar tersebut diilustrasikan ada tata cara dan lingkungan (atau dapat juga disebut selaku benda 1 dan benda 2 yang saling berinteraksi). Sistem mempunyai suhu sebesar ${{T}_{S}}$ dan lingkungan mempunyai suhu ${{T}_{L}}$. Sesuai dengan pemahaman kalor di atas, kalau dalam suatu keadaan ${{T}_{S}}>{{T}_{L}}$ (gambar a), maka terjadi fatwa kalor dari tata cara menuju lingkungan (sistem melepas kalor) dan $Q$ bernilai negatif. Kemudian di gambar b, kalau ${{T}_{S}}={{T}_{L}}$, maka tidak ada fatwa energi panas atau $Q=0$. Selanjutnya kalau ${{T}_{S}}<{{T}_{L}}$, maka terjadi fatwa energi panas dari lingkungan menuju tata cara (sistem menyerap kalor) dan $Q$ bernilai positif. Perlu dipahami bahwa sewaktu tata cara melepas kalor, maka lingkungan menyerap kalor tersebut, demikian pula sebaliknya. Kalor akan terus mengalir hingga terjadi kesetimbangan termal $\left( {{T}_{S}}={{T}_{L}} \right)$, dengan jumlah ${{Q}_{serap}}=-{{Q}_{lepas}}$. Inilah yang dimengerti selaku Azas Black yang sejalan dengan rancangan aturan kekekalan energi, dalam hal ini merupakan jumlah kalor dalam tata cara senantiasa sama dengan nol, ada yang melepas dan ada yang menyerap kalor$\left( \sum{Q=0} \right)$.
Sekarang pertanyaannya merupakan berapa besar kalor yang diserap atau yang dilepas oleh benda berwujud padat atau cair? Kaprikornus besar kalor yang diserap atau dilepas oleh benda (sistem atau lingkungan) bergantung pada jenis zatnya, yakni kapasitas kalor zat $\left( C \right)$ atau kalor jenis zat $\left( c \right)$. Selain itu dipengaruhi oleh pergantian suhu zat $\left( \Delta T \right)$, yakni selisih antara suhu permulaan $\left( {{T}_{o}} \right)$ dan suhu simpulan $\left( {{T}_{a}} \right)$ zat. Berikut ini persamaan untuk menyeleksi besar kalor.
$ Q=C\cdot \Delta T \\$
$ Q=C\cdot \left( {{T}_{a}}-{{T}_{o}} \right)\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 4 \right) \\$
atau dengan dengan nilai $C=m\ c$, maka:
$ Q=m\cdot c\cdot \Delta T \\$
$ Q=m\cdot c\cdot \left( {{T}_{a}}-{{T}_{o}} \right)\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 5 \right) \\$
Selanjutnya bagaimana kalau terjadi pergantian wujud zat akhir kalor (yang padat melebur dan yang cair menguap)? Untuk menyeleksi jumlah kalor pada proses pergantian wujud zat, sanggup digunakan persamaan 6 di bawah ini. Nilai $m$ merupakan massa zat, dan $L$ merupakan kalor pergantian wujud zat (kalor lebur untuk proses melebur dan kalor uap untuk proses menguap).
$Q=m\cdot L\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 6 \right)$
Contoh Soal Kalor dan Perubahan Wujud Zat:
(1). Air sebanyak $20\ kg$ akan dipanaskan hingga suhu ${{90}^{o}}C$ dengan cara dimasukkan ke dalam panci yang yang dibikin dari besi $\left( {{c}_{besi}}=450\ J/kg\cdot {{C}^{o}}\ \text{dan }{{c}_{air}}=4200\ J/kg\cdot {{C}^{o}} \right)$. Jika panci bermassa $20\ kg$ dan suhu mulanya merupakan ${{10}^{o}}C$, maka besar kalor yang diinginkan untuk proses tersebut adalah...
Jawab:
Perlu dipahami bahwa air dan panci mempunyai suhu yang serupa sebelum dipanaskan. Kalor yang diinginkan merupakan jumlah kalor air $\left( {{Q}_{a}} \right)$ dan kalor panci besi $\left( {{Q}_{b}} \right)$.
$ Q={{Q}_{a}}+{{Q}_{b}} \\$
$ Q={{m}_{a}}\ {{c}_{a}}\ \Delta {{T}_{a}}+{{m}_{b}}\ {{c}_{b}}\ \Delta {{T}_{b}} \\$
$ Q=20\ \cdot \ 4200\ \cdot \ \left( 90-10 \right)+20\ \cdot \ 450\ \cdot \ \left( 90-10 \right) \\$
$ Q=\left( 6720\times {{10}^{3}} \right)+\left( 720\times {{10}^{3}} \right) \\$
$ Q=7440\times {{10}^{3}}\ Joule \\$
$ Q=7440\ kJ \\$
(2). Seorang insinyur ingin mengenali kalor jenis suatu materi adonan logam. Bahan tersebut bermassa $0,15\text{ }kg$ yang sudah dipanaskan hingga suhu $540{{\text{ }}^{o}}\text{C}$. Seketika setelah dipanaskan, logam itu dimasukkan ke dalam wadah kalorimeter. Dalam wadah kalorimeter sudah berisi $0,4\text{ }kg$ air yang bersuhu $10{{\text{ }}^{o}}\text{C}$ dan wadah kalorimeter itu yang dibikin dari aluminium bermassa $0,2\text{ }kg$. Jika suhu simpulan tata cara tersebut merupakan $30{{\text{ }}^{o}}\text{C}$, maka besar kalor jenis adonan logam tersebut adalah... $\left( {{c}_{al}}=900\ J/kg\cdot {{C}^{o}}\ \text{dan }{{c}_{air}}=4200\ J/kg\cdot {{C}^{o}} \right)$
Jawab:
Untuk menjalankan soal ini, kita terapkan prinsip kekekalan fatwa kalor atau azas Black.
$ \sum{Q}=0 \\ $
$ {{Q}_{logam}}+{{Q}_{air}}+{{Q}_{al}}=0 \\ $
$ {{m}_{l}}\cdot {{c}_{l}}\cdot \Delta {{T}_{l}}+{{m}_{a}}\cdot {{c}_{a}}\cdot \Delta {{T}_{a}}+{{m}_{al}}\cdot {{c}_{al}}\cdot \Delta {{T}_{al}}=0 \\ $
$ 0,15\cdot {{c}_{l}}\cdot \left( 30-540 \right)+0,4\cdot 4200\cdot \left( 30-10 \right)+0,2\cdot 900\cdot \left( 30-10 \right)=0 \\ $
$ \left( -76,5\cdot {{c}_{l}} \right)+33600+3600=0 \\ $
$ 76,5\cdot {{c}_{l}}=37200 \\ $
$ {{c}_{l}}=486,27\approx 486\ J/kg\cdot {{C}^{o}} \\ $
(3). Berapa besar energi yang mesti dilepas oleh $\text{1,5 }kg$ air pada suhu $20{{\text{ }}^{o}}\text{C}$ untuk menjadi es bersuhu $-12{{\text{ }}^{o}}\text{C}$ di dalam frezer kulkas? $\left( {{c}_{es}}=2100\ J/kg\cdot {{C}^{o}}\ ;\text{ }{{c}_{air}}=4200\ J/kg\cdot {{C}^{o}}\text{ };\text{ }{{\text{L}}_{air}}=330\ kJ/kg \right)$
Jawab:
Agar lebih gampang menjalankan soal ini, kita buat dahulu diagram pengaruh kalor pada air berikut ini.
Jumlah kalor total yang dilepas merupakan sewaktu air turun suhunya $\left( {{Q}_{1}} \right)$ ditambah sewaktu air membeku $\left( {{Q}_{2}} \right)$, dan sewaktu sudah menjadi es dan turun suhunya $\left( {{Q}_{3}} \right)$.
$ Q={{Q}_{1}}+{{Q}_{2}}+{{Q}_{3}} \\ $
$ Q={{m}_{a}}\cdot {{c}_{a}}\cdot \Delta {{T}_{a}}+{{m}_{a}}\cdot {{L}_{a}}+{{m}_{es}}\cdot {{c}_{es}}\cdot \Delta {{T}_{es}} \\ $
$ Q=1,5\cdot 4200\cdot \left( 0-20 \right)+1,5\cdot 330000+1,5\cdot 2100\cdot \left( -12-0 \right) \\ $
$ Q=\left( -126000 \right)+\left( -495000 \right)+\left( -37800 \right) \\ $
$ Q=-658800\ J=-658,8\ kJ \\ $
Tanda negatif pada nilai kalor menampilkan bahwa air melepas kalor ke lingkungan (freezer).
3. Konsep Perpindahan Kalor: Konduksi
Ketika kita sedang mengaduk secangkir kopi panas dengan sendok logam, ujung sendok yang kita pegang akan terasa hangat. Fenomena ini disebabkan adanya proses rambatan kalor yang disebut selaku konduksi. Proses konduksi merupakan rambatan kalor dari suatu titik dengan temperatur tinggi menuju temperatur yang lebih rendah tanpa disertai perpindahan molekul zat perantaranya. Artinya, molekul zat mediator bergetar dan cuma saling bertumbukan untuk transfer energi, tetapi masih berada dalam posisi yang sama, atau tidak ikut mengalir bareng kalor.
Proses konduksi diilustrasikan pada gambar di atas. Kalor mengalir dalam suatu konduktor sepanjang $l$ dan luas penampang $A$ akhir ada perbedaan suhu pada kedua ujungnya. Kalor merambat ke kanan dari ujung yang bersuhu tinggi ${{T}_{1}}$ menuju ujung yang bersuhu rendah ${{T}_{2}}$. Rasio jumlah kalor yang mengalir tiap waktu disebut laju rambatan kalor $\left( \frac{Q}{t} \right)$ dengan persamaan 7 di bawah. Laju fatwa kalor berbanding lurus dengan koefisien konduksi atau konduktivitas termal dari materi $\left( k \right)$. Konduktivitas termal materi merupakan kesanggupan materi untuk menghantarkan kalor, jadi kian besar nilai $k$, maka kian cepat kalor merambat.
$\frac{Q}{t}=k\ A\ \frac{\Delta T}{l}\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 7 \right)$
Contoh Soal Perpindahan Kalor Konduksi:
(1). Pada ekspresi dominan dingin, penduduk di wilayah Eropa senantiasa menyalakan tungku penghangat di dalam rumah. Sebagian besar kalor di dalam rumah hilang merambat ke luar rumah lewat jendela. Jendela berbahan beling $\left( k=0,9\ {J}/{s\cdot m\cdot {{C}^{o}}}\; \right)$dengan ukuran seluas $2\,m\times 1,5\,m$ dan ketebalan $3,0\,mm$. Jika suhu di dalam rumah $15{{\text{ }}^{o}}\text{C}$ dan suhu di luar rumah $5{{\text{ }}^{o}}\text{C}$, maka besar laju fatwa kalor adalah...
Jawab:
$ \frac{Q}{t}=kA\frac{\Delta T}{l} \\$
$ \frac{Q}{t}=0,9\cdot 3\cdot \frac{\left( 15-5 \right)}{3\times {{10}^{-3}}} \\ $
$ \frac{Q}{t}=9\times {{10}^{3}}\ {J}/{s}\; \\ $
(2). Masing-masing batang P dan Q mempunyai ukuran yang sama, tetapi berlainan jenis logamnya. Keduanya saling didekatkan dan saling bersinggungan menyerupai pada gambar di bawah ini.
Jika konduktivitas termal logam P dua kali konduktivitas termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah...
Jawab:
Pada fenomena sambungan logam, laju konduksi pada masing-masing logam merupakan sama, dengan suhu pada ujung sambungan $\left( {{T}_{x}} \right)\] juga sama.
$ {{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{P}}={{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{Q}} \\$
${{k}_{P}}\,{{A}_{P}}\frac{\Delta {{T}_{P}}}{{{l}_{P}}}={{k}_{Q}}\,{{A}_{Q}}\frac{\Delta {{T}_{Q}}}{{{l}_{Q}}}$ , lantaran ukuran sama, maka ${{A}_{P}}={{A}_{Q}}$ dan ${{l}_{P}}={{l}_{Q}}$
$ {{k}_{P}}\ \Delta {{T}_{P}}={{k}_{Q}}\ \Delta {{T}_{Q}} \\ $
$2\,{{{k}_{Q}}}\ \left( 90-{{T}_{x}} \right)={{{k}_{Q}}}\ \left( {{T}_{x}}-0 \right) \\ $
$180-2\,{{T}_{x}}={{T}_{x}} \\ $
$3\,{{T}_{x}}=180 \\$
${{T}_{x}}=60{{\ }^{o}}C \\ $
4. Konsep Perpindahan Kalor: Konveksi
Di dalam proses mengolah masakan air terdapat fenomena konveksi kalor. Perlu dipahami bahwa proses konveksi cuma terjadi pada air (yang berupa fluida), bukan proses rambatan kalor pada panci airnya. Ilustrasinya ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Kaprikornus sewaktu dipanaskan, air di cuilan bawah panci akan lebih dahulu panas, sedangkan air di cuilan atas masih dingin. Akibat ada perbedaan suhu antara air di cuilan bawah dan beliau cuilan atas, maka terjadi rambatan kalor. Air di skema bawah akan merambatkan kalor ke cuilan atas beserta fatwa molekul airnya. Kaprikornus proses rambatan kalor disertai oleh molekul zat perantaranya dan inilah yang disebut selaku proses konveksi. Proses ini akan berjalan selama air dipanaskan, hingga air mendidih dan menguap.
5. Konsep Perpindahan Kalor: Radiasi
Berbeda dengan proses konduksi dan konveksi yang memerlukan zat perantara, perambatan kalor lewat proses radiasi tidak lewat zat perantara. Contoh yang paling sederhana merupakan proses merambatnya kalor dari matahari hingga ke permukaan bumi. Kalor merambat lewat ruang hampa sebelum meraih atmosfer bumi. Hal ini disebabkan oleh karakteristik dasar radiasi yang sebenarnya berupa gelombang elektromagnet. Kaprikornus dalam radiasi matahari, terdapat seluruh spektrum elektromagnet yang tidak perlu medium untuk merambat. Laju fatwa kalor lewat radiasi sepadan dengan luas penampang $\left( A \right)$yang memancarkan radiasi. Jika ada benda bersuhu $T$ memancarkan radiasi kalor, maka besar laju rambatan kalornya adalah:
$\frac{Q}{t}=e\ \sigma \ A\ {{T}^{4}}\quad \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \left( 8 \right)$
Pada persamaan 8 di atas, $e$ merupakan emisivitas materi atau kesanggupan memancarkan radiasi, dengan nilai $0<e<1$. Jika kian hitam permukaan benda, maka emisivitasnya kian mendekati nilai 1. Karena warna hitam juga penyerap kalor yang baik, maka sanggup dibilang bahwa penyerap kalor yang bagus juga merupakan pemancar kalor yang baik. Sedangkan nilai $\sigma =5,67\times {{10}^{-8}}\ {W}/{{{m}^{2}}\cdot {{K}^{4}}}\;$ yang merupakan konstanta Stefan-Boltzmann.
Sebuah benda sanggup menyerap radiasi sekaligus memancarkan radiasi. Untuk laju perembesan kalor juga berlaku persamaan 8 di atas. Jika dijumlah laju fatwa kalor total suatu benda akhir radiasi, sanggup digunakan persamaan berikut:
${{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{total}}={{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{serap}}-\quad {{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{emisi}} \\ $
${{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{total}}=e\ \sigma \ A\ \left[ {{\left( {{T}_{serap}} \right)}^{4}}-{{\left( {{T}_{emisi}} \right)}^{4}} \right] \\ $
Contoh Soal Perpindahan Kalor Radiasi:
Seorang petinju sedang duduk di dalam ruang ganti sempurna setelah bertanding. Cat tembok ruang ganti mempunyai warna yang gelap. Jika suhu kulit petinju merupakan $34{{\ }^{o}}C$ dan suhu permukaan tembok merupakan $15{{\ }^{o}}C$, maka fikiran laju radiasi kalor yang dilepas oleh badan petinju adalah...
(asumsikan luas permukaan badan petinju merupakan $1,5\ {{m}^{2}}$ dengan $e=0,7$).
Jawab:
Perlu dikenang bahwa suhu mesti dalam satuan Kelvin.
${{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{total}}=e\ \sigma \ A\ \left[ {{\left( {{T}_{serap}} \right)}^{4}}-{{\left( {{T}_{emisi}} \right)}^{4}} \right] \\$
${{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{total}}=0,7\cdot \ \left( 5,67\times {{10}^{-8}} \right)\cdot 1,5\ \left[ {{\left( 307 \right)}^{4}}-{{\left( 288 \right)}^{4}} \right] \\$
${{\left( \frac{Q}{t} \right)}_{total}}\approx 120\ Watt \\ $