BerandaSainsFisikaTransfer Kalor dan Massa - Perkenalan Bagian 1.14

Transfer Kalor dan Massa – Perkenalan Bagian 1.14

Sebuah dinding memiliki suhu permukaan dalam dan luar masing-masing sebesar $289,15 \text{ K}$ dan $279,15 \text{ K}$. Suhu udara di bagian dalam dan luar masing-masing adalah $293,15 \text{ K}$ dan $278,15 \text{ K}$. Koefisien perpindahan panas konveksi pada sisi dalam dan luar masing-masing adalah $5 \text{W/m}^2 \cdot \text{K}$ dan $20 \text{W/m}^2 \cdot \text{K}$. Hitunglah fluks panas dari udara dalam ke dinding, dari dinding ke udara luar, dan dari dinding ke udara dalam. Apakah dinding tersebut berada dalam kondisi tunak (steady-state)?

Kita identifikasi data yang diperlukan

  • Suhu udara dalam ($T_{\infty,in}$) = $293,15 \text{ K}$
  • Suhu udara keluar ($T_{\infty,out}$) = $278,15 \text{ K}$
  • Suhu dinding dalam ($T_{s,in}$) = $289,15 \text{ K}$
  • Suhu dinding luar ($T_{s,out}$) = $279,15 \text{ K}$
  • Koefisien perpindahan panas ke dalam ($h_{in}$) = $5 \text{W/m}^2 \cdot \text{K}$
  • Koefisien perpindahan panas ke luar ($h_{out}$) = $20 \text{W/m}^2 \cdot \text{K}$

Fluks Panas dari Udara Dalam ke Dinding ($q”_{in}$)

Kita gunakan hukum konveksi Newton

$$q”_{\text{in}} = h_{in} (T_{\infty,in} – T_{s,in})$$

$$q”_{\text{in}} = 5 \cdot (293,15 – 289,15)$$

$$q”_{\text{in}} = 5 \cdot 4$$

$$\mathbf{q”_{\text{in}} = 20 \text{ W/m}^2}$$

Fluks Panas dari Dinding ke Udara Luar ($q”_{out}$)

Kita gunakan hukum konveksi Newton

$$q”_{\text{out}} = h_{out} (279,15 – 278,15)$$

$$q”_{\text{out}} = 20 \cdot (6 – 5)$$

$$q”_{\text{out}} = 20 \cdot 1$$

$$\mathbf{q”_{\text{out}} = 20 \text{ W/m}^2}$$

Fluks Panas dari Dinding ke Udara Dalam

Kita gunakan hukum konveksi Newton

$$q”_{\text{dinding ke udara dalam}} = h_{in} (T_{s,in} – T_{\infty,in})$$

$$q”_{\text{dinding ke udara dalam}} = 5 \cdot (289,15 – 293,15)$$

$$q”_{\text{dinding ke udara dalam}} = 5 \cdot (-4)$$

$$\mathbf{q”_{\text{dinding ke udara dalam}} = -20 \text{ W/m}^2}$$

Dinding berada dalam kondisi tunak (steady state)

Nilai fluks panas yang masuk ke dinding dari ruangan dalam ($q”_{\text{in}} = 20 \text{ W/m}^2$) bernilai persis sama dengan fluks panas yang dilepaskan dinding ke udara luar ($q”_{\text{out}} = 20 \text{ W/m}^2$). Karena laju energi masuk sama dengan laju energi keluar, tidak ada akumulasi atau pengurangan energi internal di dalam material dinding, sehingga suhu di setiap titik dinding akan konstan terhadap waktu.

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer