Modul Pembelajaran_Kelompok 9 AI (2)

MODUL PEMBELAJARAN

















PERPINDAHAN



PANAS

MENU


















BAHAN AJAR TENTANG


KONDUKSI








BAHAN AJAR TENTANG

KONVEKSI












LKPD KONDUKSI













LKPD KONVEKSI

MODUL




















PERPINDAHAN PANAS






























—


PERPINDAHAN PANAS



SECARA KONDUKSI


—


Isni Husniatul Matsnunah

(1212070045)

KOMPETENSI INTI



KI.1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.



KI.2 Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja
sama, toleran, damai), santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas

berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan

alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.



KI.3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,

prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan,
teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan,

kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan
pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan

minatnya untuk memecahkan masalah.



KI.4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan

pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara
efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

KOMPETENSI DASAR





KD IPK

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan 1. Menganalisis perpindahan panas
perpindahan kalor yang meliputi karakteristik secara konduksi
termal suatu bahan, kapasitas, dan 2.Menganalisis konduktivitas termal

konduktivitas kalor pada kehidupan sehari- konduksi
hari
3.Menganalisis perpindahan panas
secara konduksi di kehidupan sehari-hari

4.5 Merancang dan melakukan percobaan 4.5.1 Melakukan eksperimen Heat Transfer

tentang karakteristik termal suatu bahan, by Conduction
terutama terkait dengan kapasitas dan
konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil

percobaan dan pemanfatannya







TUJUAN

PEMBELAJARAM





Melalui kegiatan pembelajaran dan media pembelajran serta


penggunaan laboratorium virtual yang disajikan, peserta didik


diharapkan mampu menganalisi pengaruh kalor dan


perpindahan kalor pada kehidupan sehari-hari serta dapat


melakukan eksperimen laboratorium virtual dengan teliti dan


baik.

Peta Konsep

















Suhu dan
Kalor
Terdiri dari



Perpindahan
Suhu Kalor Pemuaian kalor



Dibagi menjadi

Konduksi Konveksi Radiasi



Tanpa disertai
perpindahan
Partikel Zat

Materi Pembelajaran







Perhatikan gambar di bawah ini!
















Gambar1 : Ilustrasithermometer pengukur suhu

https://asset.kompas.com/crops/hECjyX4Js 1
Suhu adalah besaran fisika yang hanya dapat dirasakan. Tubuh kita dapat merasakan

suhu dalam bentuk rasa panas atau dingin. Ketika menyentuh es, otak memberikan informasi
rasa dingin. Ketika berada di terik matahari, otak memberikan informasi rasa panas. Tampak

di sini bahwa suhu adalah ukuran derajat panas suatu benda.

Pada suhu lebih tinggi atom-atom atau molekul-molekul penyusun benda bergetar lebih
kencang. Akibatnya, energi yang dimiliki partikel menjadi lebih tinggi. Ketika kita menyentuh

benda tersebut maka akan terjadi perpindahan energi dari partikel benda ke tangan kita.
Akibatnya tangan merasakan lebih panas. (Abdullah, 2017)

Agar semua menyimpulkan nilai suhu yang sama maka perlu ditetapkan skala suhu
secara internasional. Banyak skala suhu yang telah diusulkan para ahli, diantaranya yaitu

1. Skala Reamur

Skala suhu Reamur ditetapkan sebagai berikut.
a) Suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan

sebagai suhu 0 derajat.
b) Suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan

sebagai suhu 80

2.Skala Celcius
a) Suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan

sebagai suhu 0 derajat
b) Suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan

sebagai suhu 100.

3. Skala Fahrenheit
Penetapan skala suhu Fahrenheit sedikit berbeda dengan penetapan skala Celcius

dan Reamur. Skala suhu Fahrenheit ditetapkan sebagai berikut

a) Suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan
sebagai suhu 32 derajat

b) Suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan

sebagai suhu 212.
4. Skala Kelvin
Jika suhu zat terus didinginkan maka zat tersebut akan berubah wujud dari gas

menjadi cair, lalu berubah menjadi padat. Jika diturunkan terusmenerus maka

getaran atom-atom dalam zat makin lambat. Ketika diturunkan lagi maka atom-atom
zat tidak bergerak lagi. Untuk semua zat yang ada di alam semesta didapatkan

bahwa suhu ketika semua partikel tidak bergerak lagi sama dengan -273 C.

Skala suhu Kelvin ditetapkan sebagai berikut.
a) Suhu ketika partikel-partikel zat di alam semesta tidak bergerak lagi dipilih
sebagai titik acuan bawah. Suhu titik acuan bawah ini diambil sebagai nol

derajat mutlak atau nol kelvin.

b) Besar kenaikan suhu untuk tiap kenaikan skala kelvin sama dengan besar

kenaikan suhu untuk tiap kenaikan skala celcius. (Abdullah, 2017)



Jika sudah membahas tentang suhu maka akan ada kaitannya dengan kalor. Pada
dasarnya kalor adalah perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih tinggi ke

benda yang bersuhu lebih rendah. Pada waktu zat mengalami pemanasan, partikel-partikel

benda akan bergetar dan menumbuk partikel tetangga yang bersuhu rendah. Dan jika suatu
benda menerima kalor akan terjadi pemuaian yaitu bertambahnya ukuran suatu benda karena

pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor.

Perhatikan gambar di bawah ini !
























Gambar2 : Ilustrasi ruangmuai pada kaca

https://1.bp.blogspot.com/-I1Ed7H_DXcI/X1
Pada gambar diilustrasikan ruang muai pada pemasangan kaca karena pada

suhu udara panas dan suhu kaca menjadi naik sehingga permukaan kaca terjadi
pemuaian luas akibatnya kaca lebih besar dan kaca terlihat terpasang sangat rapat pada

bingkai, jika tidak didesain seperti itu dikhawatirkan kaca akan pecah karena terlalu
pas dengan bingkainya.






Seperti yang dijelaskan di atas, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu

rendah. Perpindahan kalor berhenti Ketika suhu kedua benda sudah sama. Kondisi Ketika dua benda
memiliki suhu sama disebut kesetimbangan termal.





TAHUKAH KAMU?



Bagaimana cara kalor berpindah dari satu benda ke benda lainnya?
Para ahli menyimpulkan bahwa hanya ada tig acara perpindahan kalor antara benday aitu

1. Konduksi

2. Konveksi
3. Radiasi

Pada modul ini kita akan membahas perpindahan kalor secara konduksi






Perhatikan Gambar di bawah Ini!






















Gambar3
data:image/jpeg;base64,/9j/4AAQSkZJRgABA 1


Pada gambar 3 diiulustrasikan sebuah besi dipanaskan, anak panah pada

gambar menunjukkan panas lama kelamaan akan mengalir ke seluruh batang besi

dan akan terasa panasnya oleh tangan kita jika memegang ujung besi tersebut.



Peristiwa pada gambar di atas dijelaskan dalam materi perpindahan panas secara konduksi, sebagaimana

dalam pengertian konduksi adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain melalui benda.

Tetapi selama kalor berpindah tidak ada bagian benda maupun atom atau molekul penyusun

benda yang ikut berpindah. Ketika ujung zat dipanaskan maka electron-elektron pada bagian

tersebut bergerak lebih kencang (memiliki energy kinetic lebih besar).

Perpindahan kalor secara konduksi akibat getaran atom–atom dapat terjadi pada semua zat

padat. Namun, perpindahan kalor secara konduksi akibat migrasi electron jauh lebih mudah

daripada akibat perpindahan getaran atom. Oleh karena itulah peristiwa konduksi pada logam

jauh lebih mudah daripada peristiwa konduksi pada material bukan logam (isolator). Pada

material isolasor juga terjadi peristiwa konduksi (akibat perpindahan getaran atom) namun angat

lambat sehingga kita kataka material tersebut merupakan penghambat aliran kalor. (Syarifudin,

2020)

Zat yang mudah memindahkan kalor contohnya besi, tembaga, aluminium. Semua logam

termasuk zat yang mudah memindahkan kalor. Zat semacam ini disebut juga konduktor kalor.

Umumnya konduktor kalor juga merupakan konduktor listrik. Artinya jika zat mudah menghantar

kalor maka zat tersebut juga mudah menghantar listrik, sedangkan zat yang sulit menghantarkan

kalor juga disebut isolator kalor.




Seperti ilustrasi pada link video di bawah ini, yang menjelaskan proses perpindahan panas

secara konduksi.


https://youtu.be/9joLYfayee8






























Perhatikan gambar di atas ini!



Ilustrasi di atas menjelaskan bagaimana kita melihat peristiwa konduksi, bayangkan sedang

membakar marsmellow yang ditusuk menggunakan glass rod dan metal rod. Bagaimana

pendapatmu tentang cara perpindahan panas secara konduksi pada benda tersebut?




Jika kita sadar, peristiwa perpindahan panas secara konduksi banyak terjadi di sekitar kita ada dalam
kehidupan sehari-hari. Mari kita lihat apa saja peristiwa perpindahan secara konduksi yang terjadi dalam

kehidupan sehari-hari!
TONTON

VIDEO

KONDUKSI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI







Perpindahan secara konduksi Penjelasan

Gambar di samping gelas berisi air

panas, jika kita memegang gelas itu
tangan kita akan merasa panas karena
telah terjadi perpindahan panas secara

konduksi.





https://images.app.goo.gl/DE5gxAV2QnahH91


Suatu gelas yang berisi air panas,
kemudian dimasukan sebuah sendok
alumunium ke dalam gelas tersebut.

Lama kelamaan sendok tersebut akan
terasa panas jika kita pegang. Nah, rasa

panas karena kita memegang sendok

inilah yang disebut perpindahan panas
secara konduksi.





https://www.google.com/url?sa=i&url=http 1
Gambar di samping sebuah batang besi
yang dipanaskan ujungnya di atas api,

lama kelamaan panas pada ujung batang

besi itu akan menyebar ke seluruh
batang besi sampai pada ujung besi yang

kita pegang. Peristiwa ini disebut
https://images.app.goo.gl/jZXspdKhFAm7mr 1 konduksi.

TAHUKAH KAMU SURAT AL-WAQIAH AYAT 71-73 ?




.

ْ
َ
َّ
َ
َ َ
مأ اهَت رجَش مُتأَشْنأ مُتْنأ َ َ أ )( َنو ُ روُت يِتلا راَّنلا مُتْيأرَفأ
ْ
َ َ
ْ
ْ
ُ
َ
َ
َ
ْ
ْ
قُملِل اًعاَتمو ًةرِكذَت ا
َ
َنيو ْ ْ َ َ َ ْ َهانلعج ُنْحَن )( َنوُئِشْنُملا ُنْحَن
َ َ
ِ
Terjemah : Maka Terangkanlah kepada-Ku tentang api yang kamu nyalakan (dengan
menggosok-gosokkan kayu). Kamukah yang menjadikan kayu itu atau Kamikah yang
menjadikannya? Kami jadikan api itu untuk peringatan dan bahan yang berguna bagi
musafir di padang pasir.
Ternyata perpindahan panas secara konduksi ada dalam ayat di atas
sebagaimana ayat ini berbicara tentang api yang dinyalakan dengan menggosokan kayu,

dimana mengambil dua tangkai yang masih hijau dari kedua pohon tersebut kemudian saling
digosokkan satu sama lain. Gosokan itu bisa menghasilkan percikan bunga api, walaupun

ranting pohon tersebut masih hijau berkaitan dengan perpindahan kalor secara konduksi
dimana atom pada daerah panas menabrak atom terdekat dan memberikan sebagian energinya

atau energi yang berpindah. Panas yang di hasilkan oleh gosokan kayu menyebabkan atom
menabrak atom lainnya sehingga energi pada benda yang satu berpindah ke benda yang

satunnya. (Syarifudin, 2020)

SUDAHKAH KAMU TAHU?



Sudahkah kamu tahu bahwa Suhu dan Kalor itu berbeda?

Ya, suhu dan kalor itu berbeda. Dari pengertiannya bahwa suhu adalah besaran yang menetukan
derajat panas atau dingin suatu benda, sedangkan kalor adalah salah satu energi yang dapat

diterima atau dilepaskan oleh suatu benda. Setelah membahas perbedaan suhu dan kalor, ada
seorang ilmuwan yang mengemukakan suatu prinsip yang berhubungan dengan suhu dan kalor.





MARI BERKENALAN


































Joseph Black (16 April 1728 – 6 Desember 1799 ) adalah
[1]
ahli fisika dan pada tahun 1760 merupakan orang pertama yang

menyatakan prinsip Asas Black yaitu prinsip mengenai perbedaan
antara suhu dan kalor.



Setelah ilmuwan tersebut mengetahui perbedaan suhu dan kalor prinsip Asas Black yang
termasuk suatu prinsip dalam termodinamika menjabarkan Jika dua buah benda yang berbeda

yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga
suhu akhirnya sama.

Konduktivitas Termal

Teori perpindahan panas berusaha untuk memprediksi perpindahan energi yang mungkin terjadi antara
benda-benda material sebagai akibat dari perbedaan suhu. Perpindahan energi ini didefinisikan sebagai

panas. Tiga mode dimana panas dapat ditransfer dari satu tempat ke tempat lain adalah konduksi, konveksi dan
radiasi.

Dalam konduksi, panas dibawa melalui tumbukan antara molekul yang bergerak cepat lebih dekat ke
ujung panas benda dan molekul lebih lambat lebih dekat ke ujung dingin. Beberapa energi kinetik dari molekul

cepat berpindah ke molekul lambat, dan sebagai akibat dari tumbukan berturut-turut, panas mengalir melalui

tubuh materi dari ujung panas ke ujung dingin. Benda padat, cair, dan gas semuanya menghantarkan panas.
Konduksi paling buruk dalam gas karena molekulnya relative berjauhan dan berinteraksi lebih jarang

daripada pada benda padat dan cairan, Logam adalah konduktor pana terbaik karena beberapa elektronnya dapat

bergerak relative bebas dan sering berinteraksi melalui tumbukan.
Tanpa pemanas pelindung, udara dingin di sekitar tepi pemanas utama akan dipanaskan secara konduksi

dan konveksi. Dengan demikian sebagian panas yang disuplai ke pemanas utama akan terbawa oleh udara di
sekitarnya. Dengan pemanas pelindung di tempat dan disesuaikan dengan suhu yang sama dengan pemanas

utama, udara di celah antara dipertahankan pada suhu pemanas utama, sehingga tidak ada panas yang hilang di
tepi pemanas utama. Semua panas yang hilang dari pemanas utama harus mengalir ke pelat uji.






















Pertimbangkan konduksi panas satu dimensi (Gbr 2). Laju perpindahan kalor melalui pelat bahan

tertentu sebanding dengan luas A pelat dan perbedaan suhu T antara sisi-sisinya dan berbanding terbalik dengan
ketebalan pelat d. Jumlah kalor Q yang mengalir melalui pelat dalam waktu t diberikan oleh




Tingkat konduksi

Dan dengan demikian



(1)



Dimana T = T 1 – T 2 , dan k adalah konduktivitas termal bahan, adalah ukuran kemampuannya untuk

-1
menghantarkan panas. Satuan SI dari k adalah Wm -1 K .





Konduktivitas termal: Perhatikan bahwa laju aliran panas terlibat, dan nilai numerik konduktivitas termal
menunjukkan seberapa cepat panas akan mengalir. Secara umum, konduktivitas termal sangat bergantung pada

suhu. Ini memiliki satuan watt per meter per Kelvin. Perpindahan panas secara konduksi dalam padatan dapat
diwujudkan melalui dukungan fonon, elektron dan foton. Kontribusi individu dari pembawa ini sangat bergantung

pada bahan dan suhunya. Konduktivitas termal dengan demikian merupakan tensor orde kedua, tetapi dalam
material dengan isotropi kubik, konduktivitas tereduksi menjadi skalar. Ini adalah properti intensif (mengubah

jumlah material tidak mengubah konduktivitas termal) dan merupakan fungsi dari tekanan dan suhu.

Tahanan termal R dari lapisan bahan dengan ketebalan d dan konduktivitas termal k diberikan oleh



. (2)

Semakin besar nilai R , semakin besar hambatan aliran panas.

LKPD (Lembar Kerja






Peserta Didik)

PETUNJUK
PEMBELAJARAN








1. Buatlah kelompok dengan tiap kelompok beranggota 5 orang

2. Bacalah LKPD dengan cermat, kemudian diskusikan setiap pertanyaan

yang ada pada LKPD


3. Lakukan percobaan sederhana sesuai Langkah-langkah yang telah

disediakan.














APERSEPSI









Pada pertemuan sebelumnya telah membahas dan mempelajari tentang perpindahan
panas. Bagaimana cara perpindahan panas secara konduksi?

Jawab :

Perpindahan panas melalui zat padat yang idak ikut mengalami perpindahan,
perpindahan ini secara merambat dari ujung suatu beda lalu merambat ke seluruh
benda tersebut. Dan berhubungan dengan perpindahan kalor ke bagian yang memiliki

suhu yang lebih rendah.

MOTIVASI






Apa pendapat kalian jika kalian memasak air menggunakan panci di atas kompor

kemudian lama kelamaan panci tersebut jika dipegang akan terasa panas, bagaimana itu

bisa terjadi?
Jawab :

Menurut pendapat saya ketika kita memegang panci tersebut kemudian timbul rasa
panas di tangan disebabkan karena perpindahan secara konduksi, karena sebelumnya

panci tersebut dipanaskan dan panasnya terasa di tangan itu karena perpindahan panas

ke zat yang lebih rendah suhunya kemudia pindah tanpa ikut mengalami perpindahan.










MENGAMATI













Amatilah video tentang perpindahan konduksi pada link berikut
https://youtu.be/9joLYfayee8

Video tersebut menjelaskan perpindahan kalor secara konduksi.

SISWA BERTANYA






Berdasarkan fenomena yang disajikan pada video di atas, buatlah pertanyaan yang

berkaitan dengan perpindahan panas secara konduksi!

Jawab :
1. Apa yang dimaksud dengan perpindahan panas secara konduksi?

2. Apa saja contoh perpindahan konduksi dalam kehidupan sehari-hari?
3. Bagaimana perpindahan panas secara konduksi pada besi yang dipanaskan?











HIPOTESIS




Tuliskan Hipotesis kalian berdasarkan pertanyaan yang telah kalian buat sebelumnya!
Jawab :

1. Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas yang merambat melalui
perantara benda tanpa disertai peroindahan zat perantaranya

2. A) Besi yang dipanaskan ujungnya lama-lama akan merambat ke seluruh besi tersebut#

B) Rasa panas pada gelas yang diisi air panas
C) Baju panas ketika disetrika

D) Gagang panci yang panas ketika digunakan untuk memasak
3. Besi yang dipanaskan ujungnya lama-lama akan merambat ke seluruh besi tersebut

yang kemudian panasnya akan merata.

MENGEKSPLORASI


AYO KITA LIHAT GAMBAR DI BAWAH INI!

Gambar di bawah ini menunjukkan peristiwa perpindahan panas secara konduksi. Apa yang kamu ketahui tentang
kedua gambar tersebut? Lalu bagaimana kedua gambar tersebut berkaitan dengan perpindahan panas secara

konduksi? Coba pikirkan.











Gambar 1. Gambar 2.

https://asset.kompas.com/crops/2_7xSlTdF 1 https://kependidikan.com/wp-content/uploads/2018/07/contoh-konduksi.jpg
Gambar 1. Gelas yang berisi air panas Gambar 2. Besi yang dipanaskan












Buatlah kesimpulan berdasarkan hasil pengamatan pada gambar di atas!
Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas yang merambat melalui

perantara tanpa berpindah zat perantaranya.

PERCOBAAN PERPINDAHAN PANAS SECARA KONDUKSI

DALAM MATERI PERPINDAHAN PANAS


Alat dan Bahan

1. Komputer/Laptop/Handphone
2. Virtual Laboratoroium Amrita https://vlab.amrita.edu/?sub=1&brch=194&sim=801&cnt=1



KLIK


















3. Alat tulis

4. Kertas

Prosedur Percobaan

1. Siapkan device yang akan digunakan
2. Masuk ke dalam link virtual laboratorium https://vlab.amrita.edu/?sub=1&brch=194&sim=801&cnt=1

3. Pilih bahan (material) dari kotak kombo pojok kiri
4. Tentukan diameter untuk bagian pelat uji yang bersentuhan dengan pemanas utama

5. Dan tentukan ketebalan untuk seluruh pelat.
6. Tentukan suhu air dingin

7. Dengan menggunakan kenop putih, pasang nilai tegangan dan arus yang sama untuk pemanas utama

(MH) dan pemanas pelindung (GH).
 Dengan sakelar MH-GH diatur ke MH, gunakan kenop MH putih untuk mengatur tegangan dan

arus untuk pemanas utama.

 Kemudian klik sakelar MH-GH ke GH dan gunakan kenop GH putih untuk mengatur tegangan
dan arus untuk pemanas pelindung ke nilai yang sama yang Anda tetapkan untuk pemanas

utama.

8. Kemudian klik tombol On untuk menyalakan unit

9. Setelah kondisi tunak tercapai (20 menit dalam pengatur waktu), gunakan indikator suhu untuk

membaca dan mencatat T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 dan T8.
10. Dengan menggunakan lembar kerja dan persamaan dari halaman teori, hitung konduktivitas termal pelat

uji. Catatan: karena pemanas utama bersentuhan dengan pelat uji di kedua sisi, luas A dalam persamaan









di mana d adalah diameter MH, bukan , seperti yang mungkin diasumsikan pertama kali.

2.1 Tabel Data Percobaan

T1

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu
1 Cardboard 150 0,60 31.54 20 menit

2 Cardboard 150 0,60 28.47 20 menit

3 Cardboard 150 0,60 32.02 20 menit
4 Cardboard 150 0,60 28.88 20 menit

5 Cardboard 150 0,60 31.73 20 menit



2.2 Tabel Data Percobaan
T2


Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu
1 Cardboard 150 0,60 32.05 20 menit

2 Cardboard 150 0,60 28.97 20 menit
3 Cardboard 150 0,60 28.96 20 menit

4 Cardboard 150 0,60 28.89 20 menit

5 Cardboard 150 0,60 32.05 20 menit



2.3 Tabel Data Percobaan
T3

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu

1 Cardboard 150 0,60 27,48 20 menit
2 Cardboard 150 0,60 31,34 20 menit

3 Cardboard 150 0,60 31,32 20 menit

4 Cardboard 150 0,60 27,51 20 menit
5 Cardboard 150 0,60 31.48 20 menit



2.4 Tabel Data Percobaan

T4

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu

1 Cardboard 150 0,60 29.07 20 menit
2 Cardboard 150 0,60 28.77 20 menit

3 Cardboard 150 0,60 29.00 20 menit
4 Cardboard 150 0,60 29.06 20 menit

5 Cardboard 150 0,60 28.71 20 menit



2.5 Tabel Data Percobaan
T5

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu

1 Cardboard 150 0,60 25,63 20 menit

2 Cardboard 150 0,60 25,72 20 menit
3 Cardboard 150 0,60 25.60 20 menit

4 Cardboard 150 0,60 25.57 20 menit

5 Cardboard 150 0,60 25.68 20 menit


2.6 Tabel Data Percobaan

T6

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu(K) Waktu

1 Cardboard 150 0,60 25.58 20 menit
2 Cardboard 150 0,60 25.72 20 menit

3 Cardboard 150 0,60 25.60 20 menit

4 Cardboard 150 0,60 25.57 20 menit
5 Cardboard 150 0,60 25.68 20 menit



2.7 Tabel Data Percobaan

T7

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu
1 Cardboard 150 0,60 27.32 20 menit

2 Cardboard 150 0,60 26.83 20 menit

3 Cardboard 150 0,60 27.53 20 menit
4 Cardboard 150 0,60 27.48 20 menit

5 Cardboard 150 0,60 29.60 20 menit
2.8 Tabel Data Percobaan

T8

Percobaan Material Voltase Ampere Suhu (K) Waktu
1 Cardboard 150 0,60 27.59 20 menit

2 Cardboard 150 0,60 27.61 20 menit
3 Cardboard 150 0,60 27.55 20 menit

4 Cardboard 150 0,60 27.58 20 menit

5 Cardboard 150 0,60 27.48 20 menit



Pengolahan Data
1. Hitunglah rata-rata suhu pada setiap T nya!

Jawab :

Rata-rata suhu T1
31,54 + 28,47 + 32,02 + 28,88 + 31,73 149,13
= = 29.826
5 5
Rata-rata suhu T2
32,05 + 28,97 + 28,96 + 28,89 + 32,05 150,92
= = 30,184
5 5
Rata-rata suhu T3
27,48 + 31,34 + 31,32 + 28,89 + 27,51 + 145,94
= = 29,188
5 5
Rata-rata suhu T4
29,07 + 29,00 + 29,06 + 28,77 + 28,72 144,62
= = 28,924
5 5
Rata-rata suhu T5


25,63 + 25,72 + 25,60 + 25,57 + 25,68 128,2
= = 25,64
5 5
Rata-rata suhu T6
25,58 + 28,72 + 25,60 + 25,57 + 25,68 131,15
= = 26,23
5 5
Rata-rata suhu T7
27.32 + 26,83 + 27,53 + 27,48 + 29,60 138,76
= = 27,757
5 5
Rata-rata suhu T8
27.59 + 27,61 + 27,55 + 27,48 + 27,58 137,81
= = 27, 56
5 5

Hasil Pengamatan







Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, jelaskan bagaimana kaitan suhu pada

konduktivitas termal?

Jawab :
Konsukai thermal yaitu suatu fenomena transport dimana perbedaan temepratur menyebabkan

transfer energi thermal dari suatu daerah benda panas ke daaerah yang lain dari benda yang
sama pada temperature yang lebih rendah. Salah satu faktor yang mempengaruhi konduktivitas

thermal yaitu suhu, jika konduktivitas thermal akan meningkat apabila suhu meningkat. Suhu
juga bisa mendeteksi adanya kalor dalam suatu benda, jika suhunya tinggi maka kalor yang di

kandung benda tersebut sangat besar, dan begitupun sebaliknya.









ANALISIS







,m Analisis pengaruh bahan (material) yang menghantarkan kalor!
l Jawab :


Setiap bahan memiliki konduktivitas yang berbeda. Pada eksperime kali ini menggunakan
carboard (karton) yang termasuk ke dalam bahan yang memiliki konduktivitas rendah dalam
menahan kalir yang berasal dari bahan yang memiliki konduktivitas tinggi. Tetapi walaupun
rendah cardboard tetap bisa digunakan menghantarkan kalor.

KESIMPULAN





Setelah melalui eksperimen mengenai perpindahan panas secara konduksi dan
konduktivitas termal konduksi maka simpulkanlah berdasarkan hasil eksperimennya !
Jawab :

Berdasarkan eksperimen yang telah dilaksanakan bahwa rata-rata suhu pada T1 29.826

K, T2 30,184 K, T3 29,188 K, T4 28,924 K, T5 25,64, T6 26,23 K, T7 27,757 K, T8
27,56 K dengan menggunakan bahan plat karton dalam waktu 20 menit. Karton

walaupun bukan benda yang paling baik menghantarkan kalor tetapi tetap karton tetap
bisa menghantarkan kalor. Untuk besarnya nilai laju aliran kalor dapat dipengaruhi

oleh beberapa faktor yaitu diamter benda, ketebalan benda, dan suhu. Berdasarkan

eksperimen ini suhu mempengaruhi tinggiinya kalor walupun hanya memberi pengaruh
sedikit.






PEMBAHASAN SOAL




1. Logam A dan B mempunyai panjang dan luas penampang sama. Koefisien konduksi logam A = 1/6 kali

koefisien konduksi logam B. Kedua logam dipanaskan pada salah satu ujungnya dan ternyata keduanya
mengalami perubahan suhu yang sama. Maka perbandingan kelajuan hantaran kalor logam A dan logam

B adalah …

A. 6 : 1
B. 1 : 6

C. 1 : 5
D. 2 : 1

E. 4 : 1



Pembahasan :

Diketahui :
kA = 1/6 kB = 1/6

kB = 6/6 = 1

Ditanya :

Perbandingan laju perpindahan kalor melalui logam A dan logam B ?
Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas penampang, T1 = suhu

tinggi, T2 = suhu rendah, l = panjang benda.
Perpindahan kalor - 2Panjang dan luas penampang kedua logam sama besar sehingga l dan A

dilenyapkan dari persamaan. Perubahan suhu kedua logam sama sehingga (T1 – T2) dilenyapkan dari
persamaan.

kA: kB
1/6: 6/6

1 : 6

Jawaban yang benar adalah B.


















2. Salah satu permukaan sebuah plat tembaga yang tebalnya 5 cm seperti gambar di atas,

mempunyai suhu tetap 380 o C, sedangkan suhu permukaan yang sebelah lagi dijaga tetap 95
o C. Berapa kalor yang berpindah melintasi lempeng itu ?

Jawab :
Diketahui konduktivitas termal tembaga adalah 370 W/m C

Hukum Fourier
Pembahasam :


q = - k . A = ∆
∆
∆
= −
∆
(95 − 380)℃
= −370 ×
. ℃ 5 . 10 −2

= 2.109.000
2


= , /




3. Sebuah batang logam mempunyai panjang 2 m, dan memiliki luas penampang 20 cm2 dan perbedaan
suhu kedua ujungnya 500C. Bila koefisien konduksi termalnya 0,2 kal/ms0C, tentukan jumlah kalor

yang merambat per satuan luas & per satuan waktu!

Diketahui :
L = 2 m

A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2
= = 0,2 kal/ms0C

∆ T = 500C

Jawab :



H = k A ∆ T/L

= (0,2 kal/ms0C)(2 x 10-3 m2) 500C/2 m
= 0,01 kal/s


Latihan Soal




1. Lembaran mika berdiameter 0,15 m dan tebal 0,005m dikenai pemanas dengan suplai daya

28W. Air dingin disirkulasikan di sekitar spesimen dengan suhu 30°C; hitunglah konduktivitas
termal benda uji?




2. Hitung konduktivitas termal dan tahanan termal dari kaca yang memiliki diameter dan
ketebalan masing-masing 0,03m, 0,1m. Daya 37,4W disuplai ke pemanas dan menyediakan air

dingin 50°C?



3. Daya 45,6 W disuplai ke papan semen asbes dengan ketebalan 0,006m. Air bersuhu 60°C

bersirkulasi untuk melindungi spesimen dengan diameter 0,25m. Hitung konduktivitas termal
papan semen asbes?

Daftar Pustaka



Abdullah, M. (2017). Fisika Dasar II. Itb Press, 4(March), 917. https://link-springer-

com.proxy.libraries.uc.edu/content/pdf/10.1007%2F978-3-642-19199-2.pdf

Syarifudin, A. (2020). No 主観的健康感を中心とした在宅高齢者における健康関連指標に関する共分

散構造分析Title. 2507(February), 1–9.

https://images.app.goo.gl/jZXspdKhFAm7mrhAA

MODUL


PEM E L A J A R A N


PERPINDAHAN PANAS



SECARA KONVEKSI







































































P E M B E L A J A R A N

F I S I K A



K A N E I S Y A T S A L S A F I R A D .

KOMPETENSI INTI





KI.1 Menghayatidanmengamalkanajaranagamayangdianutnya.


KI.2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli
(gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun,responsif,danpro-aktifdan

menunjukan sikap sebagaibagian dari solusi atasberbagai permasalahan dalam

berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam
menempatkandirisebagai cerminan bangsadalampergaulan dunia.


KI.3 Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan
factual,konseptual, procedural,danmetakognitifberdasarkan rasaingin tahunya

tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan

wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab
fenomenadankejadian,sertamenerapkan pengetahuan procedural padabidang

kajian yangspesifikdenganbakatdanminatnyauntukmemecahkan masalah.


KI.4 Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah
abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara

mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan
metodasesuaikaidahkeilmuan.







TUJUAN PEMBELAJARAN





Melalui kegiatan pembelajaran dengan pendekatan saintifik menggunakan metode dan
model pembelajaran inkuiri, peserta didik diberikan kesempatan untuk melakukan suatu
percobaan sederhana mengenai konsep dan teori perpindahan panas secara konveksi alami,
sehingga peserta didik dapat menentukan koefisien perpindahan panas keseluruhan pada
permukaansilinder logamvertikal dengannilai bilanganNusselt.

Kompetensi Dasar Indikator PencapaianKompetensi
3.7 Menganalisis pengaruh kalor dan 1. Menguraikan perpindahan kalor secara
perpindahan kalor meliputi karakteristik konveksi.

termal suatu bahan, kapasitas, dan 2.Menguraikanpengaruh perpindahan kalor
dan peristiwayangberkaitan.
konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-
3.Mengaitkan persamaanperpindahan kalor untuk
hari.
menyelesaikanpermasalahan.
4.7 Merancangdan melakukan 1. Menyimpulkan teori konsep pengaruh
percobaan tentang karakteristik perpindahan panas secara konveksi
dengan eksperimensederhana.
termal suatu bahan terkait dengan
2.Memprediksi hasil daripercobaanyang
kapasitas dan konduktivitas kalor dan
dilakukan.
Pemanfatannya. 3.Mempresentasikan hasil dari percobaanyang

telah dilakukan.





ARAHAN PEMBELAJARAN







1. Bentuk kelompok dengananggota5
orang!



2. Bacalahmodul danLKPDdengan
cermat,diskusikansetiappertanyaan

yangadapadaLKPD!


3. Lakukanpercobaansederhanasesuai

proseduryangtelahdi sediakan!

Peta Konsep


















































Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan panas yang terjadi jika cairan atau gas yang suhunya tinggi mengalir ke

tempat yang suhunya lebih rendah, memberikan panasnya pada permukaan yang

suhunya lebih rendah.

•Aliran fluida padaperpindahan panas konveksibebas

terjadisecaraalamikarenagayaapung,sehingga



hampirselaluberadapadakecepatanrendah(≤1m/s)


•Secara umum,koefisienperpindahanpanaskonveksi



bebasbernilai lebihkecil dibandingkankoefisien


perpindahanpanas konveksipaksaan.



•Nilai h pada perpindahan panas konveksi bebas dipengaruhi


oleh sifatfisis fluidadanbentukgeometribenda.



•Penyelesaianumumpada persamaan



perpindahan panas konveksi memunculkan suatu


parameterberupa bilangantak berdimensi.



•Rasio pindah panas konveksi dan konduksi normal terhadap


batas dalam kasus pindah panas pada permukaan fluida



denganpersamaanempirisbilanganNusselt.

Beberapapersamaanempirisuntukkasus-kasus



perpindahan panas konveksi bebas pada berbagai



geometri benda terangkum dalam tabel 9-1. Bentuk


geometri yangditinjau meliputi:







1. Plattegak(verticalplate)



2. Platdatar(horizontalplate)




3. Plat yangdimiringkan (inclined plate)



4. Silinder



5. Bola



Tahukah


Kamu???










Bilangan Nusselt adalah rasio pindah

panas konveksi dan konduksi normal


terhadap batas dalam kasus pindah

panas pada permukaan fluida.

Bilangan Nusselt adalah satuan tak

berdimensi yang dinamai

menggunakan nama Wilhelm Nusselt.







Ernst Kraft Wilhelm


Nusselt adalah seorang

insinyur Jerman.Nusselt

belajar teknik mesin di

Universitas Teknik Munich,

di mana ia mendapatkan


gelar doktor pada tahun

1907.Ia mengajar di

Dresden dari tahun 1913

hingga1917.

Wahyu Memandu Ilmu







ْ
ْ ْ
َّ
َّ
يِتلا ِكلُفلاو راهَّنلاو لْيلا ِف َ لِتْخاو ِ ض ْ رَ ْ َ ِت ٰ و ٰ مَّسلا قلَخ يِف َّنِا
لْاو
ِ
ِ َ
ْ
ْ
ِ َ
َ
َ
ۤ
ۤ
ْ
ءاَّم ْ نِم ِءامَّسلا َنِم ٰ اللّ َلَزْنَا ا مو ساَّنلا عَفْنَي امب رْحَبلا ىِف يرْجَت
ِ ِ
ْ ِ
ُ
َ َ
ُ
َ
َ
َ
ۤ
َّ
لْا
حٰيرلا ِفْير ْصَتو ۖ َّ ةَّباَد لُك ْ نِم اهْي ِف ثَبو اهِت ْ وم َدْعَب ض ْ رَ ْ ِهب اَيْحَاَف
ِ
ِ
ِ
ِ
َ
َ
َ
َ َ
ِ
ۤ
ٰ
ْ
ُ
. 164 َن ْ ولِقْعَّي م ْ وَقِل تٰي َ لْ ِ ض ْ رَ ْ َ ِءامَّسلا َنْيَب رَّخسُملا ِباحَّسلاو
لْاو
َ
َ
ِ َ
َ
"Sesungguhnyapadapenciptaanlangitdan bumi,pergantianmalam
dan siang,kapal yangberlayardi lautdengan(muatan)yang
bermanfaatbagi manusia,apayang diturunkanAllahdari langit
berupaair, lalu denganitu dihidupkan-Nya bumi setelahmati
(kering),danDiatebarkandi dalamnyabermacam-macambinatang,
dan perkisaranangindanawan yangdikendalikanantaralangit
dan bumi, (semuaitu) sungguh, merupakantanda-tanda(kebesaran
Allah) bagi orang-orangyangmengerti."

Dalam ayat diatas menunjukan salah satu contoh dari perpindahan

kalor secara konveksi yang ada pada lafaz Allah menurunkan dari

langit berupa air. Secara ilmiah dalam proses diturunkannnya air


dari langit bukanlah suatu hal yang langsung terjadi tanpa adanya

proses panjang. Namun, proses tersebut diawali dengan terjadinya

penguapanairlautyangdisebabkanolehpanasnyasinarmatahari

yang kemudian berkumpul menjadi awan yang menebal dan

menjadidinginyang akhirnyaturundalambentuk hujan.

Konveksi di Kehidupan







Terjadinya angin darat

dan angin laut – pada


siang hari,udara daratan

yang panas dan udara

laut yang lebih dingin


mengakibatkan udara di

daratan bergerak naik


dan udara di laut

bergerak ke daratan.



Ketika merebus air,


maka air akan mendidih

dan air bersuhu panas di


bagian bawah akan naik

dan air yang bersuhu

dingin akan bergerak


turun,kemudian terjadi

perputaran secara

konveksi.

Penurunan Rumus










Laju perpindahan kalor secara konveksi dapat dirumuskan berikut






h = adalah tetapankonveksi. Setiap benda memiliki tetapan konveksi

yang berbeda. Semakin mudah benda itu menyerap atau melepas

kalor dan memindahkannya maka semakin besar nilai tetapan ini. A

adalah luas penampang melintang dan T2-T1 adalah selisih suhu.


































ACTION

Hari/Tanggal :


Kelas :


Kelompok :


Anggota :

APERSEPSI





Minggu kemarin kita telah mempelajari teori
dan persaman termodinamika. Jelaskan apa
yang dimaksud perpindahan kalor secara
konveksi! (Konveksi merupakan proses ketika
panas dari satu tempat ke tempat lain

dipindahkan melalui gerak gas atau zat cair
yangmengandungpanassecarabesar-besaran)

........................................................................


........................................................................







MOTIVASI






Ketika memanaskan air di dalam panci lama
kelamaan air di dalam panci akan mendidih!
Mengapa hal ini bisa terjadi? (Adanya
perpindahan kalor secara konduksi dari api ke
permukaan panci lalu kalor akan dipindahkan

secara konveksi di seluruh bagian air sehingga
airmenjadi panasdanmendidih)

........................................................................

........................................................................

MENGAMATI





Amatilahvideoyangdisajikan oleh guruberikut! TONTON VIDEO















Link video:

https://www.youtube.com/watch?v=SIVKoHaeDwk







MENANYA







Setelah mengamati video yang telah diberikan

buatlah pertanyaan yang berkaitan dengan
fenomena konveksi tersebut! (Bagaimana
proses perpindahan panas secara konveksi

alamipadaairyangdirebus berlangsung?)

......................................................................


......................................................................

MENGEKSPLOR




































Setelah mengamati gambar diatas buatlah
hipotesis atau dugaan sementara mengenai

peristiwa tersebut berdasarkan pertanyaan yang
dikumpulkan! (Saat merebus, air yang dingin
memiliki kepadatan lebih tinggi sehingga air
dingin akan ke bawah dan air panas bergerak ke
atas. Perbedaan suhu ini menimbulkan arus
konveksi maka air yang di dalam panci akan
sama-samapanasdanmendidih)

.........................................................................


.........................................................................

PERCOBAAN SEDERHANA




Konveksi melibatkan perpindahan panas dengan gerakan dan pencampuran
cairan. Konveksi paksa terjadi ketika fluida tetap bergerak dengan cara eksternal,
seperti turbin atau kipas. Konveksi disebut konveksi alami ketika gerakan dan
pencampuran fluida disebabkan oleh variasi densitas yang dihasilkan dari
perbedaan suhu di dalam fluida. Kali ini kita akan membuktikan teori dari
konveksialami.






ProsedurSimulasi

1.Pilihbahantertentuuntuk melakukanpercobaan.

2.Pilih tinggi dansisi kotakkayudenganpenggeserkotak.

3.Sesuaikandiameter, panjang danketebalansilinder menggunakan penggesersilinder. 4.
Terapkantegangantertentudanarusyangsesuai menggunakantombolputihdi
simulator.
5.Dengan menggunakan indikator suhu, catatnilai T1, T2, T3, T4, T5 danT6 dengan

menggunakan tabeldanlembar kerjadi bawah,hitungkoefisien perpindahanpanasdan
bilanganNusselt.
6.Klik resultuntuk memeriksaperhitungan Anda. Anda jugadapatmemasukkan data
Anda ke dalam lembar kerja di Simulator untuk memeriksa beberapa besaran antara
dalamperhitungan utama.




























VLAB

HASIL PENGAMATAN







Perhitungan dan Pengamatan

Percobaan 1

Temperatureof Temperature Heat
Metal Voltmeter Ammeter Nusselt
NO Tube of Air Transfer
Used Readings Reading Number
T2 T3 T4 T5 T1 T6 Coeffisien
1 100 V 2 A
2 100 V 2 A
3 Aluminium 100 V 2 A
4 100 V 2 A
5 100 V 2 A


Percobaan 2


Temperatureof Temperature Heat
Metal Voltmeter Ammeter Nusselt
NO Tube of Air Transfer
Used Readings Reading Number
T2 T3 T4 T5 T1 T6 Coeffisien
1 100 V 2 A
2 100 V 2 A
3 Iron 100 V 2 A
4 100 V 2 A
5 100 V 2 A



Percobaan 3

Temperatureof Temperature Heat
Metal Voltmeter Ammeter Nusselt
NO Tube of Air Transfer
Used Readings Reading Number
T2 T3 T4 T5 T1 T6 Coeffisien
1 100 V 2 A
2 100 V 2 A
3 Steel 100 V 2 A
4 100 V 2 A
5 100 V 2 A



Time: 10 s

PENGOLAHAN DATA





1.Hitunglah jumlahrata-ratadaritemperature oftube!(x̄ = ∑x /n)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.......................................................... ................................................................................

...........................................................................................................................................


2.Hitunglah jumlahrata-ratadariNusseltnumber padatiappercobaan!(x̄ = ∑x /n)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

.......................................................... ................................................................................
...........................................................................................................................................






PERHITUNGAN






Hitunglah hasilHeatTransferCoeffisiensecaramanual! (H = h.A.ΔT)


.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.............................................. ..................................................................................................
.........................................................................................................................
.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................
.............................................. ..................................................................................................
.........................................................................................................................