Konduksi Termal: Aliran Panas Melalui Batang

1 · Memprediksi

Sebuah batang tembaga menghubungkan benda panas dan benda dingin. Jika Anda menggunakan batang yang lebih tebal (luas penampangnya lebih besar), apakah panas mengalir melaluinya lebih cepat atau lebih lambat?

• Batang yang lebih tebal menghantarkan panas lebih cepat — lebih banyak area berarti jalur aliran panas lebih luas.
• Batang yang lebih tebal menghantarkan panas lebih lambat.
• Ketebalan batang tidak mempengaruhi laju konduksi.

2 · Pengaturan

1. Buka preset conduction-bar dan tekan Reset. Batangan tembaga (k = 401 W/(m·K), panjang 0.1 m) menghubungkan badan 450 K ke badan 300 K.
2. Aktifkan pembacaan laju aliran panas pada konduktor.
3. Tetapkan luas penampang batang untuk setiap percobaan dan catat laju aliran panas.

3 · Kumpulkan Data

Plot laju aliran panas Q̇ (sumbu y) terhadap luas penampang A (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah garis tersebut lurus melalui titik asal?

4 · Analisis

1. Untuk satu percobaan, hitung Q̇ = kAΔT/L menggunakan k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Bandingkan dengan tabel.
2. Jelaskan, dengan menggunakan hukum Fourier, mengapa menggandakan luas penampang batang akan menggandakan laju aliran panas pada perbedaan suhu dan panjang tetap.

5 · Perluas

1. Bahan dengan konduktivitas termal rendah (seperti kaca, k ≈ 0.8 W/(m·K)) menghantarkan panas jauh lebih lambat dibandingkan tembaga (k = 401 W/(m·K)) untuk luas dan panjang yang sama. Jelaskan mengapa insulasi rumah menggunakan bahan k-rendah.
2. Percobaan ini luasnya bervariasi, tetapi rumusnya juga memiliki panjang L pada penyebutnya. Apakah menggandakan panjang batang akan menggandakan atau mengurangi separuh laju aliran panas? Jelaskan mengapa jalur yang lebih panjang lebih tahan terhadap aliran panas.

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen