Chapter 12 UBL

8/18/2019 Chapter 12 UBL

1/25

Chapter 12

DASAR-DASAR RADIASIDASAR-DASAR RADIASI

TERMALTERMAL

PERPINDAHAN PANASPERPINDAHAN PANAS

Heat and Mass Transfer: A Practical ApproachThird Edition

Yunus A. CengelMcGrawHill


2/25

2

Tu!uanTu!uan ::

• Mengklasifikasi radiasi elektromagnetik, dan mengidentifikasi

radiasi termal.

• Mengetahui idealisasi benda hitam, dan menghitung daya emisi

benda hitam baik secara total maupun spectral (panjang

gelombang).

• Menghitung fraksi radiasi yang diemisikan dalam batas panjang

gelombang tertentu menggunakan fungsi-fungsi radiasi bendahitam.

• Mengetahui konsep intensitas radiasi, dan mendefinisikan nilai-nilai

berdasarkan arah (directional ) dan panjang gelombang (spectral).

• Mengembangkan pengertian yang jelas tentang sifat-sifat

emissivity, absorptivity, reflectivity, and transmissivity secara

spectral dan tota.

• Menerapkan hukum Kirchhoff untuk menentukan sifat absorptiity

suatu permukaan ketika emisiitasnya diketahui.


3/25

!

PE"GA"TA#PE"GA"TA# "adiasi berbeda dari konduksi dan koneksikarena tidak membutuhkan media perantara.#erpindahan radiasi terjadi pada benda padat

, cairan dan gas.$enda panas dalam ruang

didinginkan dan pada akhirnya

mencapai kesetimbangantermal dengan lingkungan

melalui mekanisme

perpindahan panas% radiasi


4/25

&

#erubahan arus listrik memberikan peningkatan medan magnet dan listrik.

#ergerakan medan-medan ini secara cepat disebut gelombang elektromagnetik

atau radiasi elektromagnetik, dan merupakan energi yang diemisikan benda

sebagai hasil dari perubahan pada susunan elektron dalam konfigurasi elektronik

atom atau molekul.

'elombang elektromagnetik membaa energi seperti gelombang-gelombang

lain dan dicirikan melalui frequency ν atau panjang gelombang λ . ua sifat ini di

dalam suatu media mempunyai hubungan %

c = c * +n

c, kecepatan rambatan gelombang dalam sebuah mediac * 2.×/*

0 m+s, kecepatan cahaya dalam ruang akum

n, index of refraction media, n / untuk udara dan gas secara umum, n /.1

untuk kaca, dan n /.!! untuk air

apat dinyatakan baha radiasi elektromagnetik sebagai rambatan dari kumpulan

energi (collection of discrete packets of energy ) yang disebut dengan photonsatau uanta. alam hal ini, masing-masing photon dengan n freuency dianggap

mempunyai energi %

3nergi suatu photon berbanding terbalik dengan

panjang gelombang.


5/25

1

#A$%A&% TE#MA'#A$%A&% TE#MA'

4pektrum gelombang

elektromagnetik.

5ipe radiasi elektromagnetik yang berhubungan dengan

perpindahan panas adalah radiasi termal yang diemisikan

sebagai hasil dari peralihan energi dari molekul, atom, danelektron dari suatu 6at.

5emperatur adalah suatu ukuran dari kekuatan aktiitas

pada tingkat mikroskopik, dan laju dari emisi meningkat

dengan peningkatan temperatur.

"adiasi termal diemisikan oleh seluruh benda secara terus

menerus yang mempunyai temperatur diatas absolut nol.

4etiap benda

disekitar kita

memancarkan

radiasi termal

secara konstan.


6/25

7

Caha(a adalah bagian tampak dari

spektrum elektromagnetik yang

terletak antara *.&* dan *.7 µm.

4ebuah benda yang mengemisi pada

beberapa radiasi dalam batas tampak

disebut dengan sebuah sumber cahaya.

Matahari adalah sumber cahaya utama.

"adiasi elektromagnetik yang diemisikan

oleh matahari dikenal dengan solar

radiation, dengan batas panjang

gelombang *.!8! µm.

9ampir setengah dari solar radiation

adalah cahaya ( dalam batas visible )

dengan sisa ultraiolet dan infrared.

"adiasi yang diemisikan oleh berbagai benda pada temperatur ruang termasuk

kedalam daerah spektrum infrared yang ditingkatkan dari *.7 ke /** µm.

"adiasi ultra)iolet termasuk panjang gelombang rendah merupakan akhir dariradiasi termal dan terletak diantara *.*/ dan *.&* µm. 4inar ultraiolet

dihindarkan karena dapat membunuh mikroorganisme dan menyebabkan

kerusakan serius terhadap manusia dan kehidupan lain.

4ekitar /2 persen dari solar radiation adalah dalam batas ultraiolet. :apisan

o6one (;!) dalam atmosphere bertindak sebagai pelindung dan menyerap

radiasi ultraiolet .


7/25

alam pelajaran perpindahan panas, energi

yang dipancarkan oleh berbagai benda hanya

merupakan fungsi temperatur dianggap

sebagai radiasi termal .

3lektron, atom, dan molekul dari benda padat,

cair dan gas diatas temperatur nol absolut

berada dalam gerakan yang konstan, dan

selanjutnya radiasi juga diemisikan secarakonstan dan diserap atau ditransmimisikan

melalui sejumlah olume yang dibutuhkan.

engan demikian, radiasi adalah suatu

volumetric phenomenon.


8/25

0

#A$%A&% *E"$A H%TAM#A$%A&% *E"$A H%TAM• $enda8benda yang berbeda akan memancarkan sejumlah radiasi per satuan

luas yang berbeda pula.

• 4ebuah benda hitam akan memancarkan radiasi yang maksimum melaluipermukaannya pada temperatur tertentu.

• $enda hitam merupakan benda yang diidealisasikan sebagai standar terhadap

sifat radiasi permukaan benda lain (sebagai pembanding).

• 4ebuah benda hitam adalah pengemisi dan penyerap yang sempurna dari

radiasi.

• 4ebuah benda hitam menyerap seluruh radiasi datang, tanpa memperhatikan

penjang gelombang dan arah.

Stefan–Boltzmann constant

Daya emisi benda hitam

3nergi radiasi yang dipancarkan

oleh benda hitam %


9/25

$a(a e+isi ,enda hita+ -spectral %


10/25

/*

#anjang gelombang dimana

puncak yang terjadi untuk

temperatur tertentu diberikan oleh

/ien0s displace+ent law %


11/25

//

;bserasi dari gambar %

• "adiasi yang diemisikan adalah fungsi kontinu dari pan"ang

gelombang .

• #ada setiap temperatur tertentu, radiasi meningkat dengan

panjang gelombang, mencapai suatu puncak, dan selanjutnya

turun dengan peningkatan panjang gelombang..

• #ada setiap panjang gelombang, jumlah radiasi yang diemisikan

meningkat dengan peningkatan temperatur.

• Ketika temperatur meningkat, cura-cura bergeser ke kiri ke

daerah panjang gelombang yang lebih pendek.

• "adiasi yang diemisikan oleh matahari yang dianggap sebagai

benda hitam pada 10* K (atau 10** K), mencapai puncaknya

dalam spektrum daerah tampak.• engan kata lain, berbagai permukaan dengan # $ 0** K

memancarkan radiasi hampir seluruhnya berada dalam daerah

infrared dan selanjutnya tidak tampak oleh mata hingga adanya

pantulan cahaya datang dari sumber lain.


12/25

%"TE"&%TA& #A$%A&%%"TE"&%TA& #A$%A&%

"adiasi yang diemisikan oleh bagian

permukaan bidang datar ke seluruharah pada kaasan setengah bola

(hemisphere) biasanya tidak

seragam.

4ehingga dibutuhkan nilai yang

menjelaskan besaran radiasi yangdiemisikan dalam arah tertentu.

>ilai tersebut adalah intensitas

radiasi yang dinyatakan dengan %%

/2


13/25

&udut Padat

/!


14/25

/&


15/25

%ntensitas #adiasi (ang $ie+isian

/1


16/25

/7


17/25

#adiasi $atang#adiasi $atang

-%rradiasi-%rradiasi

/


18/25

#adiosit(

/0


19/25

/

&%AT&%AT #A$%A&%&%AT&%AT #A$%A&%?mumnya material seperti logam, kayu, dan batu adalah bersifat buram (opaque

terhadap radiasi termal, dan radiasi ini dianggap sebagai surface phenomenon untuk

benda-benda tersebut.

"adiasi meleati benda-benda semitransparent seperti kaca dan air tidak dapatdianggap dengan a surface phenomenon karena olume keseluruhan benda

berinteraksi dengan radiasi.

4ebuah benda hitam dapat dijadikan sebagai sebuah reference yang tepat dalam

men"elaskan sifat emisi dan absorpsi dari permukaan benda lain & real surfaces).

E+issi)it(• E+issi)it(: rasio dari radiasi yang diemisikan oleh suatu permukaan pada temperatur

tertentu terhadap radiasi yang diemisikan oleh sebuah benda hitam pada temperatur

yang sama. 3 ≤ ≤ 1.

• 'missivity merupakan suatu ukuran seberapa dekat suatu permukaan didekati sebagai

sebuah benda hitam. (

4 1).

• 'missivity dari sebuah permukaan (real surface) berariasi dengan temperatur

permukaan begitu juga dengan panjang gelombang dan arah radiasi yang diemisikan.

• 3missiity suatu permukaan pada panjang gelombang tertentu disebut dengan

spectral emissivity . 3missiity dalam arah tertentu disebut dengan directional

emissivity dimana θ adalah sudut antara arah radiasi dan normal terhadap

permukaan .


20/25

spectral

directional

e+issi)it(

directionale+issi)it(

spectral

he+ispherical

e+issi)it(

total

he+ispherical

e+issi)it(

"asio dari energi radiasi total yangdiemisikan oleh permukaan terhadap

radiasi yang dipancarkan oleh sebuah

benda hitam dengan luas permukaan

yang sama pada temeperatur yang

sama.2*


21/25

2/

A,sorpti)it(5

#eflecti)it(5 and

Trans+issi)it(

%rradiasi5 G %

@luA radiasi tiba

pada suatu

permukaan%

?ntuk permukaan opaue


22/25

22

spectral

hemispherical

absorptiity

spectral

hemisphericalreflectiity

G % the spectral irradiation, B+m2

⋅µm

spectral

hemispherical

transmissiity

Cbsorptiity, reflectiity, and transmissiity

rata-rata suatu permukaan%

spectral directional

absorptiity

spectral directionalreflectiity

H 6i hh ff0H 6i hh ff0


23/25

2!

Huu+ 6irchhoff0sHuu+ 6irchhoff0s

9ukum Kirchhoff=s

$entuk spectral

dari hukum

Kirchhoff=s

3missiity dari sebuah permukaan pada panjang

gelombang, arah dan tempartur tertentu adalah selalu sama

dengan absorptiitynya pada panjang gelombang, arah dan

temperatur yang sama.


24/25

ATM7&PHE# $A" #A$%A&% MATAHA#%

Radiasi Atmospher: energi radiasi yang diemisikan atau

yang dipantulkan oleh komponen(komponen atmospher .

3nergi matahari disebabkan oleh reaksi fusi

kontinu is due to the continuous fusion

reaction during hich to hydrogen atoms

fuse to form one atom of helium.

5herefore, the sun is essentially a nuclear

reactor , ith temperatures as high as&*,***,*** K in its core region.

5he temperature drops to about 10** K in the

outer region of the sun, called the conectie

6one, as a result of the dissipation of this

energy by radiation.

Total solar irradiance G s%

5he solar energy reaching

the earth=s atmosphere is

called the

&olar constant: 5he total solar irradiance. Dt

represents the rate at )hich solar energy is

incident on a surface normal to the sun!s rays

at the outer edge of the atmosphere )hen the

earth is at its mean distance from the sun 2&


25/25

21

6esi+pulan6esi+pulan• #engantar

• "adiasi 5ermal

• "adiasi $enda hitam

• Dntensitas "adiasi

4olid Cngle

Dntensity of 3mitted "adiation

Dncident "adiation "adiosity

>ilai-nilai 4pectral

• 4ifat-sifat "adiasi

3missiity

Cbsorptiity, "eflectiity, and 5ransmissiity

9ukum Kirchhoff=s

5he 'reenhouse 3ffect

• Ctmospher dan "adiasi Matahari

Date post:	07-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	setiawan
View:	222 times
Download:	0 times

Chapter 12 UBL

Documents