LECTURE NOTES: HEAT TRANSFER, CHAPTER I, PART 1

BJ
5 Sept 202417:33

Summary

TLDRThis script delves into the fundamentals of heat transfer, exploring its mechanisms—conduction, convection, and radiation—and the laws governing them, such as Fourier's, Newton's, and Stefan-Boltzmann's. It distinguishes between thermal energy and other forms of energy, emphasizing the importance of understanding heat transfer in various applications, from household appliances to industrial processes. The script also touches on the historical evolution of our understanding of heat, from the caloric theory to the kinetic theory, and discusses energy units, types of energy, and the significance of thermodynamics in analyzing heat transfer processes.

Takeaways

  • 🔍 This chapter introduces the basics of heat transfer, its mechanisms, and its significance in various applications.
  • 🌡️ Heat transfer occurs due to temperature differences and ceases when thermal equilibrium is reached between mediums.
  • 🔗 Thermodynamics is related to the amount of heat transferred during a process, but it does not indicate the time it takes for the process to occur.
  • 🏡 Heat transfer is crucial in everyday life, including in the human body's regulation of heat and in the design of household appliances.
  • 🛠️ The rate of heat transfer is a key concern in engineering, influencing the design of systems like refrigerators, heaters, and even buildings for energy efficiency.
  • ⚖️ The laws of thermodynamics underpin the study of heat transfer, with the first law relating to energy conservation and the second law to the direction of heat flow.
  • 🌡️ The gradient of temperature or the difference in temperature per unit length is a significant factor influencing the rate of heat transfer.
  • 🌡️ Various mechanisms of heat transfer are discussed, including conduction, convection, and radiation, each with its own laws and principles.
  • 🔬 The concept of energy balance and the different forms of energy, such as thermal and mechanical, are explored in relation to heat transfer.
  • ⏱️ The study of heat transfer is not only theoretical but also practical, with applications in designing systems that either minimize or maximize heat transfer for specific purposes.
  • 🌐 The script also touches on the historical understanding of heat, from the caloric theory to the modern kinetic theory, which describes heat as a form of energy related to the random motion of molecules.

Q & A

  • What is the main focus of the chapter discussed in the transcript?

    -The main focus of the chapter is to introduce the basic concepts of heat transfer, its mechanisms, and its applications in various practical scenarios.

  • What are the three primary mechanisms of heat transfer mentioned in the script?

    -The three primary mechanisms of heat transfer mentioned are conduction, convection, and radiation.

  • According to the script, what is the relationship between thermodynamics and heat transfer?

    -Thermodynamics is related to the amount of heat transferred when a system undergoes a process, but it does not indicate the duration of the process. Heat transfer, on the other hand, is concerned with the rate of heat transfer and is a non-equilibrium phenomenon.

  • What is the significance of the first law of thermodynamics in the context of heat transfer?

    -The first law of thermodynamics states that the rate of energy transfer into a system is equal to the rate of increase of the system's energy, which is fundamental to understanding heat transfer processes.

  • How does the concept of temperature difference drive heat transfer, as explained in the transcript?

    -Heat transfer occurs due to a temperature difference, with heat always moving from a medium with a higher temperature to one with a lower temperature. The greater the temperature gradient, the higher the rate of heat transfer.

  • What are some practical applications of heat transfer mentioned in the script?

    -Practical applications of heat transfer include home appliances like electric stoves, heating systems, air conditioners, refrigerators, and even computers and TVs, all of which are designed based on heat transfer principles.

  • Why is it important to study the rate of heat transfer according to the script?

    -Studying the rate of heat transfer is important because it helps in determining the time required to heat or cool a system to a desired state, which is crucial for design and efficiency in various applications.

  • What is the difference between sensible heat and latent heat as discussed in the transcript?

    -Sensible heat is the energy associated with the kinetic energy of molecules and is directly related to temperature. Latent heat is the energy required for a phase change, such as from liquid to gas, without a change in temperature.

  • How is the concept of specific heat capacity relevant to the script's discussion on heat transfer?

    -Specific heat capacity is relevant as it represents the amount of heat required to raise the temperature of a substance by one degree Celsius per unit mass, which is essential for calculating heat transfer in materials.

  • What role does the understanding of heat transfer play in the design of energy-efficient buildings, as mentioned in the script?

    -Understanding heat transfer plays a crucial role in designing energy-efficient buildings by minimizing heat loss in cold seasons and maximizing heat absorption in warm seasons, thus optimizing energy use.

  • How does the historical perspective on heat, as discussed in the script, differ from the modern understanding?

    -Historically, heat was considered a substance called caloric, which was thought to be transferable between objects. Modern understanding, however, views heat as a form of energy associated with the random motion of atoms and molecules, as per the kinetic theory of heat.

Outlines

00:00

🔥 Introduction to Heat Transfer Concepts

This paragraph introduces the basic concepts of heat transfer, its mechanisms, and the laws governing it. It discusses the importance of understanding thermodynamics and the relationship between thermal energy and other forms of energy. The paragraph also highlights the significance of the first and second laws of thermodynamics in heat transfer, emphasizing the direction of heat flow from hotter to cooler mediums and the role of temperature difference as the primary driver of heat transfer. It mentions the practical applications of heat transfer in everyday life, such as the cooling of a beverage can in a room or a refrigerator, and the need to study heat transfer in-depth to determine the amount of heat transferred during processes.

05:01

🌡️ Applications and History of Heat Transfer

The second paragraph delves into the practical applications of heat transfer, mentioning how the human body releases heat and the role of clothing in managing this process. It covers the design of household appliances like stoves, heating and cooling systems, and refrigerators, which are based on heat transfer principles. The paragraph also touches on the historical understanding of heat, from the caloric theory to the development of the kinetic theory of gases, and the contributions of scientists like Antoine Lavoisier and James Prescott Joule. It discusses the transition from viewing heat as a substance to understanding it as a form of energy associated with the random motion of atoms and molecules.

10:03

🔬 Theoretical and Experimental Approaches to Heat Transfer

Paragraph three explores the theoretical and experimental approaches to studying heat transfer. It contrasts the high cost and impracticality of experimental methods with the speed and affordability of numerical approaches. The paragraph discusses various forms of energy, including thermal, mechanical, kinetic, potential, electrical, magnetic, chemical, and nuclear, and how they contribute to the total energy of a system. It also explains the concept of internal energy, sensible heat, and latent heat, and how these energies are related to the temperature and phase changes of a substance. The importance of enthalpy in fluid flow analysis and the distinction between heat transfer mechanisms, such as conduction and work, are also highlighted.

15:05

📚 Heat Transfer Analysis and Energy Transfer Mechanisms

The final paragraph focuses on the analysis of heat transfer in systems involving fluid flow and the importance of understanding the concepts of specific heat capacity at constant volume and constant pressure. It explains the relationship between these properties and how they depend on temperature and pressure for ideal gases. The paragraph also discusses the concept of incompressible substances and how their specific volume remains constant during processes. It touches on the transfer of energy through heat and work, defining heat transfer as the movement of thermal energy due to temperature differences and work as the interaction of energy across a system boundary. The paragraph concludes by emphasizing the importance of understanding these mechanisms for the efficient design and operation of various systems and devices.

Mindmap

Keywords

💡Thermodynamics

Thermodynamics is the study of the relationships between heat and other forms of energy. It is central to the video's theme as it provides the foundation for understanding heat transfer and energy balance. The script mentions that thermodynamics is related to the amount of heat transferred during a process but does not indicate the duration of the process, which is crucial for practical applications like cooling a beverage or heating a room.

💡Heat Transfer

Heat transfer is the process of thermal energy moving from a warmer medium to a cooler one. It is a key concept in the video, explaining how objects like a cold drink in a room lose their chill or how a refrigerator cools its contents. The video emphasizes that heat transfer ceases when thermal equilibrium is reached, where both mediums have the same temperature.

💡Conduction

Conduction is a mode of heat transfer that occurs through direct contact between materials. The video discusses it as one of the basic mechanisms of heat transfer, alongside convection and radiation. An example from the script is the transfer of heat through the walls of a building or the base of a pot on a stove.

💡Convection

Convection is the transfer of heat through the movement of fluids (liquids or gases). It is highlighted in the video as a significant method of heat transfer, particularly in systems where fluids are involved. An example mentioned is the cooling of electronic components by airflow or the circulation of heated water in a heating system.

💡Radiation

Radiation is the transfer of heat through electromagnetic waves without the need for a medium. The video explains it as a form of heat transfer that occurs with all objects that have a temperature above absolute zero, emitting infrared radiation. This concept is crucial for understanding how heat can be transferred across a vacuum, such as the heat from the sun reaching Earth.

💡Fourier's Law

Fourier's Law relates the rate of heat transfer by conduction to the negative temperature gradient in the direction of the heat flow. It is a fundamental principle in the video that helps to quantify how heat moves through materials. The script uses this law to explain how the steeper the temperature gradient, the higher the rate of heat transfer.

💡Newton's Law of Cooling

Newton's Law of Cooling describes how the rate of change of a body's temperature is proportional to the difference between its temperature and the ambient temperature. The video uses this law to illustrate how objects approach the temperature of their surroundings over time, which is essential for understanding processes like cooling a hot cup of coffee.

💡Stefan-Boltzmann Law

The Stefan-Boltzmann Law states that the total energy radiated per unit surface area of a black body in thermal equilibrium with its surroundings is directly proportional to the fourth power of the absolute temperature. This law is crucial in the video for understanding the significance of temperature in radiative heat transfer and is used to explain how objects emit heat based on their temperature.

💡Energy Balance

Energy balance refers to the state where the total energy input to a system is equal to its output over time. The video discusses this concept in the context of thermal equilibrium, where no net heat transfer occurs because the system is in balance. This principle is essential for designing systems that maintain a stable temperature, such as a thermostatically controlled room.

💡Thermal Insulation

Thermal insulation is the reduction of heat transfer through a material or structure. The video mentions it as a critical aspect of building design to minimize heat loss in winter and heat gain in summer. Insulation is used in various applications, from clothing to building materials, to control the rate of heat transfer and maintain comfort.

💡Calorimetry

Calorimetry is the science of measuring the heat of chemical reactions or physical changes. It is briefly touched upon in the video in the context of historical developments in understanding heat as a form of energy. The script mentions how early calorimetric measurements contributed to the evolution of thermodynamics and the design of heat transfer equipment.

Highlights

Introduction to the basic concepts of heat transfer and thermodynamics.

Understanding the relationship between thermodynamics and heat transfer.

Differentiating thermal energy from other forms of energy.

Explaining heat transfer mechanisms such as conduction, convection, and radiation.

Laws of Fourier, Newton, and Stefan-Boltzmann in heat transfer.

Identifying simultaneous heat transfer mechanisms in practical applications.

The concept that heat transfer occurs from a hotter medium to a cooler one until thermal equilibrium is reached.

Thermodynamics' role in determining the amount of heat transferred during a process.

The importance of studying heat transfer rates for various practical systems.

The historical development of the understanding of heat, from caloric theory to the kinetic theory of gases.

Practical applications of heat transfer in everyday life, such as in household appliances and industrial equipment.

The role of heat transfer in the design of energy-efficient buildings and systems.

Differentiating between 'rating' and 'sizing' problems in heat transfer analysis.

The experimental and analytical approaches to studying heat transfer processes.

The concept of energy in various forms and its total representation as the internal energy of a system.

The difference between sensible heat and latent heat in the context of energy transfer.

The definition and importance of enthalpy in fluid flow energy analysis.

The concept of specific heat capacity and its dependence on temperature and pressure.

The practical significance of heat transfer in the design of various engineering systems.

The historical shift from the caloric theory to the understanding of heat as a form of energy.

Transcripts

play00:00

Pada bab ini kita akan membahas tentang

play00:02

pengenalan dan konsep dasar perpindahan

play00:05

panas beberapa tujuan yang diharapkan

play00:07

dari pembahasan bab ini antara lain S

play00:11

memahami Bagaimana termodinamika dan

play00:13

perpindahan panas saling berkaitan du

play00:17

membedakan energi termal dengan bentuk

play00:19

energi lainnya dan perpindahan panas

play00:21

dengan bentuk Perpindahan energi

play00:24

lainnya menggunak konsep kesetimbangan

play00:27

energi umum dan kesetimbangan energi

play00:29

peruka

play00:31

memahami mekanisme dasar perpindahan

play00:33

panas yaitu konduksi konveksi dan

play00:36

radiasi serta hukum forier tentang

play00:39

konduksi panas hukum pendinginan Newton

play00:41

tentang konveksi dan hukum stan bolman

play00:44

tentang

play00:46

radiasi mengidentifikasi mekanisme

play00:49

perpindahan panas yang terjadi secara

play00:50

simultan dalam

play00:52

prakk memahami hubungan Bia yang

play00:54

dikeluarkan dengan Kehilangan

play00:58

pananbagai perpindahan panas yang

play01:00

ditemui dalam

play01:02

prakk kita semua tahu bahwa minuman

play01:04

kaleng dingin yang dibiarkan di dalam

play01:06

ruangan akan hilang dinginnya dan

play01:08

minuman kaleng yang diletakkan di dalam

play01:10

kulkas akan menjadi dingin hal ini

play01:13

terjadi karena adanya Perpindahan energi

play01:15

dari medium yang lebih hangat ke medium

play01:17

yang lebih dingin Perpindahan energi

play01:19

selalu terjadi dari medium dengan

play01:21

temperatur lebih tinggi ke medium dengan

play01:23

temperatur lebih rendah dan Perpindahan

play01:25

energi berhenti ketika kedua medium

play01:27

mencapai suhu yang sama dalam

play01:30

termodinamika kita ketahui bahwa energi

play01:32

ada dalam berbagai bentuk fokus kita

play01:35

adalah energi panas yang merupakan

play01:37

bentuk energi yang dapat dipindahkan

play01:39

dari satu sistem ke sistem lain sebagai

play01:41

akibat dari perbedaan temperatur ilmu

play01:44

yang berkaitan dengan penentuan laju

play01:46

Perpindahan energi semacam ini disebut

play01:48

perpindahan panas pertanyaannya adalah

play01:51

Mengapa kita perlu melakukan studi

play01:53

mendalam tentang perpindahan panas kita

play01:55

dapat menentukan jumlah panas yang

play01:57

berpindah untuk sistem apapun yang

play01:59

mengalami proses Apun hanya dengan

play02:01

analisis

play02:02

termodinamika alasannya adalah karena

play02:04

termodinamika berkaitan dengan jumlah

play02:06

panas yang berpindah saat suatu sistem

play02:08

mengalami proses dari satu keadaan

play02:10

kesetimbangan ke keadaan lainnya dan

play02:12

tidak memberikan indikasi tentang Berapa

play02:14

lama proses tersebut akan berlangsung

play02:17

analisis termodinamika hanya memberitahu

play02:19

kita Berapa banyak panas yang harus

play02:21

dipindahkan untuk mewujudkan perubahan

play02:23

keadaan yang ditentukan agar prinsip

play02:25

konservasi energi dapat terpenuhi

play02:28

kenyataannya kita lebih peduli pada laju

play02:31

perpindahan panas atau perpindahan panas

play02:33

persatuan waktu daripada jumlah panasnya

play02:36

sebagai contoh kita dapat menentukan

play02:38

jumlah panas yang dipindahkan dari

play02:40

termos ketika kopi panas di dalamnya

play02:42

mendingin dari 90 derajat Celcius ke 80

play02:45

derajat Celsius hanya dengan analisis

play02:48

termodinamika namun seorang pengguna

play02:51

atau perancang termos biasanya lebih

play02:52

tertarik pada berapa lama waktu yang

play02:54

dibutuhkan hingga kopi panas di dalamnya

play02:56

mendingin hingga 80 derajat Celcius dan

play02:59

analis termodinamika tidak dapat

play03:01

menjawab pertanyaan ini menentukan laju

play03:04

perpindahan panas menuju atau dari suatu

play03:07

sistem disertai dengan waktu pendinginan

play03:09

atau pemanasannya serta variasi

play03:11

temperaturnya merupakan pokok bahasan

play03:14

dari ilmu perpindahan

play03:18

panas termodinamika berkaitan dengan

play03:20

keadaan kesetimbangan dan perubahan dari

play03:22

satu keadaan kesetimbangan ke keadaan

play03:25

lainnya sedangkan perpindahan panas

play03:28

berkaitan dengan sistem yang tidak

play03:29

memiliki kesetimbangan termal sehingga

play03:32

merupakan fenomena

play03:33

nonkesetimbangan Oleh karena itu studi

play03:36

tentang perpindahan panas tidak dapat

play03:38

didasarkan hanya pada prinsip-prinsip

play03:41

termodinamika namun hukum-hukum

play03:43

termodinamika menjadi dasar bagi ilmu

play03:45

perpindahan panas hukum pertama

play03:48

mensyaratkan bahwa laju Perpindahan

play03:50

energi ke dalam suatu sistem sama dengan

play03:52

laju peningkatan energi sistem tersebut

play03:55

hukum kedua mensyaratkan bahwa panas

play03:57

dipindahkan ke arah temperatur yang

play03:59

menurun analoginya sama dengan mobil

play04:02

yang diparkir di jalan menurun yang

play04:03

harus bergerak menurun ke arah jalan

play04:05

yang lebih rendah ketika remnya dilepas

play04:07

atau serupa dengan arus listrik yang

play04:09

mengalir ke arah penurunan tegangan atau

play04:11

aliran fluida yang mengalir ke arah

play04:14

penurunan tekanan total persyaratan

play04:16

dasar untuk perpindahan panas adalah

play04:18

adanya perbedaan temperatur tidak ada

play04:21

perpindahan panas yang terjadi antara

play04:23

dua medium yang memiliki temperatur yang

play04:25

sama perbedaan temperatur adalah

play04:28

pendorong utama perpindahan panas

play04:30

seperti halnya perbedaan tegangan adalah

play04:32

pendorong utama aliran arus listrik dan

play04:34

perbedaan tekanan adalah pendorong utama

play04:36

aliran fluida laju perpindahan panas

play04:39

dalam arah tertentu tergantung pada

play04:41

besarnya gradien temperatur atau

play04:43

perbedaan temperatur persatuan panjang

play04:44

atau laju perubahan temperatur dalam

play04:47

arah tersebut semakin besar gradien

play04:50

temperatur maka semakin tinggi laju

play04:52

perpindahan panas yang

play04:57

terjadi proses perpindahan panas sering

play04:59

kita temui dalam sistem teknik dan

play05:01

berbagai aspek kehidupan lainnya dan

play05:03

kita tidak perlu jauh-jauh untuk melihat

play05:05

beberapa aplikasi dari perpindahan panas

play05:08

faktanya tubuh manusia terus-menerus

play05:11

melepaskan panas ke lingkungannya dan

play05:13

kenyamanan manusia sangat terkait dengan

play05:15

laju pelepasan panas ini kita mencoba

play05:18

mengendalikan laju perpindahan panas ini

play05:20

dengan menyesuaikan pakaian kita sesuai

play05:22

dengan kondisi lingkungan banyak

play05:25

peralatan rumah tangga dirancang secara

play05:27

keseluruhan atau sebagian dengan

play05:29

mengunakan prinsip perpindahan panas

play05:32

beberapa Contohnya seperti kompor

play05:34

listrik at gas sistem pemanas dan

play05:36

pendingin udara kulkas dan freezer

play05:39

pemanas air setrika bahkan komputer dan

play05:42

TV tentu saja rumah hemat energi

play05:46

dirancang berdasarkan prinsip

play05:47

meminimalkan kehilangan panas di musim

play05:49

dingin dan penyerapan panas di musim

play05:51

panas perpindahan panas memainkan peran

play05:54

utama dalam desain banyak perangkat lain

play05:57

seperti radiator mobil kolektor Surya

play06:00

berbagai komponen pembangkit listrik

play06:02

bahkan pesawat luar angkasa ketebalan

play06:05

isolasi yang optimal di dinding dan atap

play06:07

rumah pada pipa air panas atau pipa uap

play06:10

pada pemanas air juga ditentukan

play06:12

berdasarkan analisis perpindahan panas

play06:14

dengan pertimbangan aspek

play06:19

ekonomi panas selalu dianggap sebagai

play06:21

sesuatu yang menghasilkan sensasi hangat

play06:23

dalam diri kita dan kita mungkin

play06:25

berpikir bahwa sifat panas adalah salah

play06:27

satu hal pertama yang dipahami oleh umat

play06:30

manusia namun baru pada pertengahan abad

play06:34

ke-19 kita mendapatkan pemahaman fisik

play06:36

yang benar tentang sifat panas berkat

play06:39

perkembangan teori kinetik pada waktu

play06:40

itu yang memperlakukan molekul sebagai

play06:43

bola-bola kecil yang bergerak sehingga

play06:45

memiliki energi kinetik panas kemudian

play06:48

didefinisikan sebagai energi yang

play06:50

terkait dengan gerakan acak atom dan

play06:52

molekul meskipun pada abad ke-18 dan

play06:55

awal abad ke-19 sudah diusulkan bahwa

play06:58

panas adalah manifestasi gerakan pada

play07:00

tingkat molekuler pandangan yang dominan

play07:02

tentang panas hingga pertengahan abad

play07:04

ke-19 didasarkan pada teori kalori yang

play07:07

diusulkan oleh ahli kimia Prancis

play07:08

bernama antoine lavoisier pada tahun

play07:13

1789 teori kalori menyatakan bahwa panas

play07:16

adalah zat seperti cairan yang disebut

play07:17

kalori yang merupakan zat tidak memiliki

play07:20

massa tidak berwarna tidak berbau dan

play07:23

tidak berasa yang dapat dituangkan dari

play07:25

satu benda ke benda lain ketika kalori

play07:28

ditambahkan ke suatu benda temperaturnya

play07:31

akan meningkat sebaliknya ketika

play07:32

dikeluarkan dari suatu benda

play07:34

temperaturnya akan menurun Ketika suatu

play07:38

benda tidak dapat menampung lebih banyak

play07:39

kalori seperti ketika segelas air tidak

play07:42

dapat melarutkan lebih banyak garam atau

play07:44

gula benda tersebut dikatakan jenuh

play07:46

dengan kalori interpretasi ini

play07:49

melahirkan istilah cairan jenuh dan uap

play07:52

jenuh atau saturated Liquid dan

play07:54

saturated Vapor yang masih digunakan

play07:57

hingga hari ini

play08:05

teori kalori mendapat tentangan setelah

play08:08

diperkenalkan teori ini menyatakan bahwa

play08:10

panas adalah zat yang tidak dapat

play08:12

diciptakan atau

play08:13

dimusnahkan namun sudah diketahui bahwa

play08:16

Panas dapat dihasilkan Tanpa Batas

play08:18

dengan menggosokkan kedua tangan atau

play08:20

menggosokkan dua potong kayu pada tahun

play08:24

1798 Benjamin Thomson dari Amerika

play08:27

mengemukakan Dalam tulisannya bahwa

play08:29

Panas dapat dihasilkan secara

play08:31

terus-menerus melalui gesekan validitas

play08:34

teori kalori juga ditentang oleh

play08:36

beberapa orang lainnya namun hasil

play08:39

eksperimen yang dilakukan oleh Fisikawan

play08:41

Inggris bernama James prescott Jo yang

play08:44

diterbitkan pada tahun

play08:46

1843 akhirnya meyakinkan bahwa panas

play08:49

bukanlah zat dan dengan demikian

play08:51

mengakhiri teori kalori meskipun teori

play08:54

kalori sepenuhnya ditinggalkan pada

play08:55

pertengahan abad ke-19 Teori ini sangat

play08:58

berkontribus P perkembangan

play09:00

termodinamika dan perpindahan

play09:03

panas alat-alat perpindahan panas

play09:06

seperti penukar panas boiler kondensor

play09:10

radiator pemanas tungku kulkas dan

play09:13

kolektor Surya dirancang berdasarkan

play09:15

analisis perpindahan panas masalah

play09:18

perpindahan panas yang dihadapi dalam

play09:20

prakknya dapat dibagi menjadi dua

play09:23

kelompok masalah rating atau

play09:26

laju masalah sizing atau uran masalah

play09:30

rating berkaitan dengan penentuan laju

play09:32

perpindahan panas untuk sistem dengan

play09:34

perbedaan temperatur tertentu sedangkan

play09:36

masalah sizing berkaitan dengan

play09:38

penentuan ukuran sistem Untuk

play09:39

memindahkan panas pada laju tertentu

play09:41

dengan perbedaan temperatur yang

play09:44

ditentukan proses atau peralatan

play09:46

perpindahan panas dapat dipelajari baik

play09:48

secara eksperimen dengan pengujian dan

play09:50

pengukuran maupun secara analitik dengan

play09:52

analisis atau perhitungan pendekatan

play09:55

eksperimen memiliki kelebihan bahwa kita

play09:58

berurusan dengan sistem

play10:00

dantitas yang diing ditentukan melalui

play10:03

pengukuran batas kesalahan

play10:05

eksperimen namun pendekatan ini mahal

play10:08

memakan waktu dan seringki tidak praktis

play10:12

sain itu sistem yang kita analisis

play10:15

mungkum ada Misnya ukuran sistem peman

play10:19

sebu bangunan biasus Dit sebel

play10:21

bangunanerseb ben-benar

play10:23

dibangens danesas yang

play10:28

di pendekatan numerik memiliki

play10:30

keuntungan karena cepat dan murah tetapi

play10:33

hasil yang diperoleh tergantung pada

play10:34

akurasi asumsi dan idealisasi yang

play10:36

dibuat dalam

play10:38

analisis dalam studi perpindahan panas

play10:41

sering kali kompromi yang baik dicapai

play10:43

dengan mengurangi pilihan menjadi hanya

play10:45

beberapa melalui analisis dan kemudian

play10:47

memverifikasi temuan tersebut secara

play10:55

eksperimental energi tersedia dalam

play10:57

berbagai bentuk seperti termal atau

play10:59

panas mekanik kinetik potensial listrik

play11:04

magnetik kimia dan nuklir dan jumlah

play11:07

keseluruhan dari bentuk-bentuk ini

play11:09

merupakan total energi dari suatu sistem

play11:11

yang dilambangkan e kapital

play11:13

bentuk-bentuk energi yang terkait dengan

play11:15

struktur molekul suatu sistem dan

play11:17

tingkat aktivitas molekul disebut dengan

play11:19

energi

play11:21

mikroskopis jumlah dari semua bentuk

play11:23

energi mikroskopis ini disebut energi

play11:25

internal suatu sistem yang dilambangkan

play11:27

dengan u kapital satuan internasional

play11:30

untuk energi adalah Jou atau kilojle

play11:33

dalam sistem Inggris satuan energi

play11:35

adalah British thermal unit atau btu

play11:38

yang didefinisikan sebagai energi yang

play11:40

dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1

play11:42

derajat Fahrenheit dari 1 p massa air

play11:44

pada kondisi 60 derajat fahenheit

play11:48

Besaran kilj Dan btu Hampir identik di

play11:50

mana 1 btu sama dengan

play11:53

1,055056 KJ satuan energi lain yang

play11:57

terkenal adalah kalori di mana 1 kalori

play12:00

sama dengan

play12:01

4,1868 J yang didefinisikan sebagai

play12:04

energi yang dibutuhkan untuk menaikkan

play12:06

temperatur 1 derajat Celcius dari 1 gram

play12:09

air pada kondisi 14,5 derajat Celcius

play12:13

energi internal dapat dianggap sebagai

play12:15

jumlah dari energi kinetik dan energi

play12:17

potensial molekul bagian dari energi

play12:20

internal suatu sistem yang terkait

play12:22

dengan energi kinetik molekul disebut

play12:24

sensible energi atau sensible heat

play12:27

kecepatan rata-rata dan tingkat

play12:28

aktivitas molekul berbanding lurus

play12:30

dengan temperatur Oleh karena itu pada

play12:33

temperatur yang lebih tinggi

play12:34

molekul-molekul akan memiliki energi

play12:36

kinetik yang lebih tinggi sehingga

play12:38

sistem akan memiliki energi internal

play12:40

yang lebih

play12:46

tinggi energi internal juga terkait

play12:48

dengan gaya antar molekul di antara

play12:50

molekul suatu sistem gaya ini yang

play12:53

mengikat molekul-molekul satu sama lain

play12:56

gaya ini paling kuat pada benda padat

play12:58

dan paling lemah pada gas jika cukup

play13:01

banyak energi ditambahkan ke molekul

play13:03

padat atau cair maka akan melawan gaya

play13:05

molekul ini dan molekul melepaskan diri

play13:07

Mengubah sistem menjadi gas proses ini

play13:11

merupakan perubahan fasa dan Karena

play13:13

energi tambahan ini sebuah sistem dalam

play13:15

fasa gas berada pada tingkat energi

play13:17

internal yang lebih tinggi daripada

play13:19

ketika berada dalam fasa padat atau cair

play13:23

energi internal yang terkait dengan fasa

play13:25

suatu sistem disebut latent energy atau

play13:27

latent Heat

play13:31

dalam analisis sistem yang melibatkan

play13:32

aliran fluida kita sering menemui

play13:35

kombinasi U dan PV untuk lebih sederhana

play13:39

kombinasi ini didefinisikan sebagai

play13:41

entalpi atau h artinya h = u + PV di

play13:45

mana PV mewakili energi aliran fluida

play13:48

atau disebut flower yaitu energi yang

play13:50

dibutuhkan untuk mendorong fluida dan

play13:52

menjaga alirannya dalam analisis energi

play13:55

fluida yang mengalir sangat praktis

play13:58

untuk menganggap energi aliran sebagai

play14:00

bagian dari energi fluida dan untuk

play14:01

merepresentasikan energi mikroskopis

play14:04

dari aliran fluida dengan

play14:11

entalpi kalor jenis didefinisikan

play14:13

sebagai energi yang dibutuhkan untuk

play14:15

menaikkan temperatur suatu zat sebesar 1

play14:17

derajat per1 satuan massa dalam

play14:21

termodinamika kita tertarik pada dua

play14:23

jenis kalor jenis yaitu kalor jenis pada

play14:26

volume konstan atau CV dan kalor jenis

play14:28

pada kanan konstan Al CP kalor jenis

play14:32

pada volume konstan dapat dianggap

play14:33

sebagai energi yang dibutuhkan untuk

play14:35

menaikkan temperatur suatu zat sebesar 1

play14:37

derajat untuk satu satuan massa ketika

play14:40

volumenya dijaga tetap sedangkan energi

play14:43

yang dibutuhkan untuk melakukan hal yang

play14:45

sama ketika tekanannya dijaga tetap

play14:47

adalah kalor jenis pada tekanan konstan

play14:50

kalor jenis pada tekanan konstan lebih

play14:52

besar daripada kalor jenis pada volume

play14:54

konstan karena pada tekanan konstan

play14:56

sistem diizinkan untuk mengembang dan

play14:59

energi untuk ekspansi ini harus disuplly

play15:01

ke sistem untuk gas ideal kedua kalor

play15:05

jenis ini terkait satu sama lain dengan

play15:07

persamaan CP = CV + R kalor jenis suatu

play15:11

zat secara umum tergantung pada dua

play15:14

sifat independen yaitu temperatur dan

play15:17

tekanan namun untuk gas ideal kalor

play15:20

jenis hanya tergantung pada temperatur

play15:23

pada tekanan rendah semua Ril gas

play15:25

mendekati perilaku gas ideal oleh karena

play15:28

itu kalor jenisnya hanya tergantung pada

play15:34

temperatur zat yang volume spesifiknya

play15:37

atau densitasnya tidak berubah dengan

play15:39

temperatur atau tekanan disebut sebagai

play15:41

zat yang tidak dapat dimampatkan atau

play15:43

incompressible

play15:44

substance volume spesifik padatan dan

play15:47

cairan pada dasarnya tetap konstan

play15:49

selama suatu proses sehingga mereka

play15:51

dapat dianggap sebagai zat yang tidak

play15:53

dapat

play15:54

dimampatkan kalor jenis pada volume

play15:56

konstan dan kalor jenis pada tekanan

play15:59

Adah identik untuk zat yang tidak dapat

play16:01

dimanatkan oleh karena itu untuk padatan

play16:04

dan cairan nilai CV sama dengan CP atau

play16:07

sama dengan C saja energi dapat

play16:10

ditransfer menuju atau dari suatu masa

play16:13

melalui dua mekanisme yaitu panas dan

play16:16

usaha interaksi energi disebut

play16:18

perpindahan panas jika pemicunya adalah

play16:20

perbedaan temperatur jika tidak hal ini

play16:24

disebut usaha sebuah piston yang naik

play16:27

poros yang berputar dan kawat listrik

play16:29

yang melintasi batas sistem semuanya

play16:31

terkait dengan interaksi usaha usaha

play16:34

yang dilakukan persatuan waktu disebut

play16:36

daya yang dilambangkan dengan W satuan

play16:39

daya adalah watt atau horsepower mesin

play16:42

mobil turbin uap dan turbin gas

play16:45

menghasilkan usaha sedangkan kompresor

play16:47

pompa dan mikser mengonsumsi usaha

play16:51

energi sistem akan berkurang saat

play16:53

melakukan usaha dan akan meningkat saat

play16:55

usaha dilakukan padanya

play17:00

sesuai dengan praktik saat ini kita akan

play17:02

merujuk pada energi termal sebagai panas

play17:04

dan transfer energi termal sebagai

play17:06

perpindahan panas jumlah panas yang

play17:09

ditransfer selama proses dilambangkan

play17:11

dengan Q kapital Sedangkan jumlah panas

play17:13

yang ditransfer persatuan waktu disebut

play17:16

laju perpindahan panas yang dilambangkan

play17:18

dengan Q Capital dot tanda titik atau

play17:21

dot di atas Q menunjukkan turunan waktu

play17:23

atau Persatuan waktu laju perpindahan

play17:27

panas memiliki satuan jol per detik

play17:29

yangara dengan Wat

Rate This

5.0 / 5 (0 votes)

الوسوم ذات الصلة
Heat TransferThermodynamicsEnergy FlowConductionConvectionRadiationFourier's LawNewton's LawStefan-Boltzmann LawThermal ComfortEnergy Conservation
هل تحتاج إلى تلخيص باللغة الإنجليزية؟