Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C namun memiliki panjang dan luas yang sama, disambungkan satu sama lain seperti pada gambar
Besar konduktivitas 4 Ka : 2 Kb : Kc dan T1 100 derajat Celcius dan T4 20 derajat Celcius maka suhu T2 dan T3 adalah ...
Pada suhu berapakah Celcius dan Fahrenheit menunjukkan angka yang sama ?
1. Soal UN 2000/2001
Dua batang P dan Q dengan ukuran yang sama tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti pada gambar di bawah. Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah …
A. 600 oC
B. 200 oC
C. 100 oC
D. 90 oC
E. 60 oC
Pembahasan
Diketahui :
Dua batang P dan Q mempunyai ukuran yang sama
Koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q
Suhu ujung batang P adalah 90o, suhu ujung batang Q adalah 0o dan suhu di antara batang P dan Q adalah T.
Ditanya : Suhu pada bidang batas P dan Q
Jawab :
Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :
Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas penampang, T1 = suhu tinggi, T2 = suhu rendah, l = panjang benda.
Dua batang P dan Q mempunyai ukuran sama sehingga luas permukaan (A) dan panjang (l) dilenyapkan dari persamaan. Persamaan di atas berubah menjadi :
Koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q. Persamaan di atas berubah menjadi :
Suhu ujung batang P adalah 90o, suhu ujung batang Q adalah 0o dan suhu di antara batang P dan Q adalah T. Persamaan di atas berubah menjadi :
Suhu pada bidang batas P dan Q adalah 60 oC.
Jawaban yang benar adalah E.
2. Soal UN 2003/2004
Batang A dan B mempunyai luas penampang dan panjang sama. Bila koefisien konduksi batang A = 1/4 kali koefisien konduksi batang B, kemudian keduanya dipanaskan pada salah satu ujungnya dan ternyata keduanya mengalami perubahan suhu yang sama. Maka perbandingan kelajuan hantaran kalor batang A dan batang B adalah…..
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Pembahasan
Diketahui :
Luas penampang batang A (A) = luas penampang batang B (A)
Panjang batang A (l) = panjang batang B (l)
Koefisien konduksi batang A (k) = 1/4 kali koefisien konduksi batang B (1/4 k)
Perubahan suhu batang A (ΔT) = perubahan suhu batang B (ΔT)
Ditanya : Perbandingan kelajuan hantaran kalor batang A dan batang B
Jawab :
Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :
Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas penampang, T2 = suhu tinggi, T1 = suhu rendah, l = panjang benda.
Luas penampang sama, panjang batang sama, perubahan suhu sama.
Jawaban yang benar adalah E.
3. Soal UN 2007/2008
Dua batang logam A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien konduksi 2k dan k.
Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujung-ujung yang bebas dikenakan suhu seperti pada gambar.
Suhu (T) pada sambungan logam A dan B adalah…
A. 80 oC
B. 100 oC
C. 120 oC
D. 150 oC
E. 160 oC
Pembahasan
Diketahui :
Dua batang logam A dan B berukuran sama
Koefisien konduksi logam A = 2k
Koefisien konduksi logam B = k
Suhu ujung logam A = 210oC
Suhu ujung logam B = 30oC
Ditanya : Suhu (T) pada sambungan logam A dan B
Jawab :
Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :
Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas permukaan, T1-T2 = perubahan suhu, l = panjang batang
Dua batang logam A dan B berukuran sama sehingga luas permukaan (A) dan panjang (l) batang dilenyapkan dari persamaan.
Jawaban yang benar adalah D.
4. Soal UN 2008/2009 P12 No 14
Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar kedua = 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama. Jika batang pertama dipanaskan sehingga T1 = 100 oC dan T2 = 25 oC , maka suhu pada sambungan (T) adalah …
A. 30 oC
B. 35 oC
C. 40 oC
D. 45 oC
E. 50 oC
Pembahasan
Diketahui :
Dua batang logam A dan B berukuran sama
Koefisien konduksi batang I = k
Koefisien konduksi batang II = 2k
Suhu ujung batang I = 100oC
Suhu ujung batang II = 25oC
Ditanya : Suhu pada sambungan batang I dan II
Jawab :
Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :
Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas permukaan, T1-T2 = perubahan suhu, l = panjang batang
Suhu pada bidang batas P dan Q :
Dua batang logam A dan B berukuran sama sehingga luas permukaan (A) dan panjang (l) batang dilenyapkan dari persamaan.
Jawaban yang benar adalah C.
5. Soal UN SMA/MA 2017 No.23
Tiga batang logam yang berbeda A, B dan C namun memiliki panjang dan luas penampang yang sama, disambungkan satu sama lain seperti pada gambar di bawah ini.
Besar konduktivitas 4 kA = 2 kB = kC dan T1 = 100oC dan T4 = 20oC maka suhu T2 dan T3 adalah…
A. T2 = 54,26 oC, T3 = 31,4 oC
B. T2 = 31,4 oC, T3 = 54,26 oC
C. T2 = 32,4 oC, T3 = 54,26 oC
D. T2 = 56,26 oC, T3 = 31,4 oC
E. T2 = 54,26 oC, T3 = 30,4 oC
Pembahasan
Diketahui :
T1 = 100oC
T4 = 20oC
4 kA = 2 kB = kC
Jika kC = 4, kB = 2, kA = 1
Ditanya : T2 dan T3
Jawab :
Rumus perpindahan kalor secara konduksi :
Keterangan :
Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas penampang, T1 = suhu awal, T2 = suhu akhir, l = panjang batang.
Panjang (l) dan luas penampang (A) sama sehingga dilenyapkan dari persamaan.
Gunakan persamaan ini untuk menghitung suhu.
Tinjau batang logam A dan B.
Tinjau batang logam B dan C.
Eliminasikan persamaan 1 dan persamaan 2 :
Hitung T2 menggunakan persamaan 1 :
Jawaban yang benar adalah A.