PENENTUAN LAJU DISTRIBUSI SUHU DAN ENERGI PANAS PADA SEBUAH BALOK BESI MENGGUNAKAN PENDEKATAN DIFFUSION EQUATION DENGAN DEFINITE ELEMENT METHOD

Abstract

RINGKASAN

Penentuan Laju Distribusi Suhu dan Energi Panas pada Sebuah Balok Besi Menggunakan Pendekatan Diffusion Equation dengan Definite Element Method; Ido Hilka Zirahya; 090210102056; 2013; 76 halaman; Program Studi Pendidikan Fisika; Jurusan Pendidikan MIPA; Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Jember.

Sebuah materi yang memiliki suhu dan energi panas tertentu yang berpengaruh terhadap lingkungan, dalam hal ini

suhu diartikan sebagai kuantitas panas yang membawa tingkatan energi sehingga energi panas dapat diartikan sebagai banyaknya panas yang berpindah dari suatu materi yang memiliki keadaan kuantitas suhu tinggi ke suhu rendah (Sumarsono,2008:210). Energi panas suatu materi dapat dikatakan pula sebagai kalor yang berpindah dari keadaan satu ke keadaan lain. Perpindahan kalor yang dibatasi dalam kurun waktu tertentu dapat dikatakan sebagai laju perubahan kalor suatu materi. Secara kuantitatif kalor suatu zat yang mematuhi persamaan energi panas atau azas black QQ  dimana energi panas atau kalor merambat di dalam suatu bahan, secara sederhana energi panas yang merambat dalam suatu bahan dapat dituliskan terimalepas TmcQ  (Karyono.2009:108). Laju perambatan panas pada logam besi adalah konduksi   hingga membentuk tekstur atau pola warna tertentu Q H   kA t   d T pada lapisan logam besi tersebut. Pada penelitian ini logam besi yang diteliti dalam keadaan tunak (steady state) tidak mengalami perubahan dalam kurun waktu dibawah 100 detik. Metode pada penelitian ini secara awal menentukan persamaan diferensial laju distribusi suhu dan energi diturunkan dari persamaan perpindahan panas secara konduksi hingga berubah menjadi persamaan diferensial parsial fungsi suhu   0 1 2 2 T  t T  

dengan tetapan atau diffusion equation. c k   2  vii atau dapat disebut persamaan difusi Persamaan difusi diturunkan secara analitik secara separatioan variable membentuk fungsi suhu diskrit

,,, 4321 viii ),,,( tzyxT yang nilainya berubah-ubah pada masing-masing koordinat. Begitu pula untuk fungsi energi panas pada balok nnnn besi yang dibentuk oleh fungsi suhu dapat dituliskan menjadi ,,, 4321 ),,,( tzyxH . Masing-masing fungsi laju distribusi suhu dan energi panas tersebut divisua- nnnn lisasikan dengan software Matlab 2008 dengan definite element method hingga menghasilkan setiap flopi kuantitas laju distribusi suhu dan energi panas. Visualisasi hantaran panas pada logam besi menggunakan software Matlab 2008 dengan ditunjukkan fungsi laju distribusi rambatan suhu dan energi panas pada tabel 4.1 dan 4.2. Visualisasi fungsi laju distribusi suhu dan energi panas secara 3 dimensi (slice graphics) terdapat pada gambar 4.1 dan 4.2. Pada visualisasi grafik 3 dimensi rambatan panas diasumsikan menyebar pada setiap dinding-dinding bawah, samping, dan atas pada balok besi pada tingkatan gridgrid

tertentu. Begitu pula pada visualisasi fungsi laju distribusi suhu dan energi panas divisualisasikan secara 2 dimensi (countor graphics) yang terdapat pada lampiran K dan L. Pada visualisasi menggunakan grafik 2 dimensi dilihat dari permukaan atas dengan menggunakan asumsi tingkatan panas dalam bentuk tekstur warna tertentu. Warnah merah memiliki laju distribusi suhu dan energi panas yang besar sedangkan untuk warna hijau memiliki tingkat laju distribusi suhu dan energi panas yang rendah. Untuk tingkatan grid (1,3,2,3), (3,5,6,5) (5,7,9,6) (7,9,8,6) dan (9,7,5,9) memiliki kuantitas laju distribusi suhu dan energi panas terdegradasi atau menurun dalam setiap grid jika grid semakin besar. Besar kecilnya nilai dari kuantitas laju distribusi suhu dan energi panas pada balok besi yaitu kerapatan massa logam besi  , posisi yang dialami grid pada balok besi, anomali logam besi (ketidakteraturan atom-atom apabila dipekenai panas), dan konduktifitas logam besi k .

besi besi

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala li