Soal Perpindahan Radiasi dan Pembahasan

Persamaan daya radiasi yang dipancarkan oleh suatu benda dirumuskan:

P = e σ A T⁴

Keterangan:

P = daya radiasi (watt) 

e = emisivitas 

σ = tetapan Boltzman

σ = 5,67 x 10⁻⁸ Wm²K⁴

A = luas permukaan benda (m²) 

T = suhu (K) 

1. Sebuah bola tembaga berjari-jari 3,5 cm dipanaskan dalam sebuah tungku perapian bersuhu 427°C. Jika emisivitas bola 0,30 berapa laju kalor yang dipanaskan? (σ = 5,67 x 10⁻⁸ W.m⁻²K⁻⁴)

Pembahasan:

Jari-jari, R = 3,5 cm

Luas Permukaan Bola, A = 4πr² 

A = 4π(3,5 x 10⁻²)² = 1,54 x 10⁻² m²

Suhu, T = 427 + 273 = 700 K

Emisivitas, e = 0,3

Laju kalor :

P = e.σ.A.T⁴

P = (0,3)(5,7.10⁻⁸)(1,54.10⁻²)(700)⁴ 

P = 63,2 Watt

2. Tentukan daya radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda yang memiliki luas 100 mm² yang suhunya 227°C, jika diketahui emisivitas benda itu 0,8! 

Pembahasan:

Luas, A = 100 mm² = 10 ⁻⁴ m²

Suhu, T = 227°C = 500 K

Emisivitas, e = 0,8

Maka, daya radiasi

P = (0,8)(5,67 x 10⁻⁸)(10 ⁻⁴)(500⁴)

P = 0,2835 Watt

3. Kawat wolfram di dalam lampu pijar mempunyai emisivitas 0,5 pada suhu 1000 K. Jika luas permukaan kawat adalah 10⁻⁶ m² berpijar selama 4 s, maka jumlah energi radiasi yg dipancarkan adalah ( σ = 5,67 x 10^-8 W/m²K⁴)

Pembahasan:

Emisivitas, e = 0,5

Suhu, T = 1000 K

Luas permukaan, A = 10⁻⁶ m²

Waktu, t = 4 s

Energi radiasinya dapat ditentukan dari rumus berikut:

P = W/t 

W/t = σ e A T⁴

W/4 = 5,67 x 10⁻⁸ x 0,5 x 10⁻⁶ (10²)⁴

W = 0,113 J

Jadi, jumlah energi radiasi yg dipancarkan adalah 0,113 J

4. Logam tipis ukuran 1 cm x 5 cm dipanaskan sampai 400 K, emisi logam = 1/7. Tetapan stefan-boltzman σ = 5,67 x 10⁻⁸ Wm⁻²K⁻⁴, maka energi yang dipancarkan kepingan logam itu tiap menit adalah . . .

Pembahasan:

Logam tipis terdapat 2 permukaan

Luas permukaan, A =  2(1 cm x 5 cm) 

A = 10 cm² = 10⁻³ m²

Suhu, T = 400 K

Emisi = 1/7

Tetapan Stefan Boltzman, σ = 5,67 x 10⁻⁸ W/m²K⁴

Energi yang dipancarkan/menit = ?

 

Daya radiasi yang dipancarkan oleh suatu benda dirumuskan: 

P = e.σ.A.T^⁴

 

Energi radiasi yang dipancarkan adalah : 

E = P. t 

 

Sehingga, energi yang dipancarkan 

E = P . t

E = e σ T⁴ A t

E = ⅐ • (5,6 • 10⁻⁸) • 400⁴ • 10⁻³ • 60

E = 12,288 J

 

Jadi, energi yang dipancarkan kepingan logam itu tiap menit adalah 12,288 J

Share :