Radiasi Termal

Posted by adminlab on January 17, 2013

Tujuan Percobaan :

  • Mempelajari tentang absorbsi, refleksi, dan transmisi radiasi termal
  • Mencari koefisien absorbsi dari beberapa bahan
  • Mencari karakteristik dari lampu Stefan-Boltzmann
  • Mempelajari hukum kuadrat terbalik

Alat-alat :

  • Kotak radiasi termal (Leslie's Cube)
  • Sensor radiasi
  • Lampu Stefan-Boltzmann
  • Catu daya (Power Supply)
  • 2 buah Multimeter
  • Kaca dan heat shield
  • Penggaris

Prosedur Eksperimen

Bagian 1 (Eksperimen Radiasi Termal)

  1. Hubungkan ohmmeter dan millivoltmeter seperti ditunjukkan pada gambar 10.1.
  2. Hidupkan kotak radiasi termal dan atur power saklar ke “HIGH”. Perhatikan skala ohmmeter dengan seksama. Ketika skala turun sekitar 40 kΩ, atur power saklar ke 5.0. (Jika kotak sudah panas sebelumnya, langsung atur saklar ke 5.0)
  3. Ketika kotak mencapai kesetimbangan termal (skala ohmmeter berubah-ubah di sekitar nilai yang tetap), gunakan sensor radiasi untuk mengukur emisi radiasi dari setiap permukaan kotak. Letakkan sensor dengan ujungnya menempel pada permukaan kotak. Catat pengukuran radiasi setiap permukaan Leslie’s Cube.
  4. Ukur dan catat hambatan dari termistor.
  5. Naikkan power saklar, pertama ke 6.0 dan ulangi langkah 3 dan 4.

alat_radiasi_termal.jpg

Gambar 10.1. Susunan Peralatan Eksperimen Radiasi Termal

Tabel 10.1. Data Pengamatan Eksperimen Radiasi Termal

Bagian 2 (Absorbsi dan Transmisi dari Radiasi Termal)

  1. Letakkan sensor kira-kira 5 cm dari permukaan hitam kotak radiasi dan catat pengukuran.
  2. Letakkan kaca di antara sensor dan kotak kemudian catat hasil pengukuran.
  3. Ulangi lagi langkah 1 dan 2 dengan mengganti kaca dengan heat shield serta 1 material lain yang berbeda. Catat ketebalan bendanya

Bagian 3 (Eksperimen Hukum Kuadrat Terbalik)

  1. Atur peralatan seperti pada gambar 10.2.
  2. Pada saat lampu mati, gerakkan sensor sepanjang penggaris. Tuliskan nilai yang terbaca pada milivoltmeter setiap interval 10 cm mulai dari 0 sampai 100 cm.
  3. Nyalakan catu daya dan atur tegangan hingga10 V.
  4. Atur jarak antara sensor dan lampu seperti pada tabel 10.2. Catat nilai yang terbaca pada millivoltmeter pada setiap pengaturan. (Catatan: lakukan pembacaan dengan cepat antara pengukuran satu dengan yang lain. Jauhkan sensor terlebih dahulu atau letakkan penghalang antara lampu dengan sensor agar sensor tidak terlalu panas)

alat_radiasi_termal_2.png

Gambar 10.2. Pengaturan Peralatan Eksperimen Hukum Kuadrat Terbalik

Tabel 10.2. Data Pengamatan Eksperimen Hukum Kuadrat Terbalik

Jarak (cm)

Radiasi (mV)

Jarak (cm)

Radiasi (mV)

2.5

 

18.0

 

3.0

 

20.0

 

3.5

 

25.0

 

4.0

 

30.0

 

4.5

 

35.0

 

5.0

 

40.0

 

6.0

 

45.0

 

7.0

 

50.0

 

8.0

 

55.0

 

9.0

 

60.0

 

10.0

 

70.0

 

12.0

 

80.0

 

14.0

 

90.0

 

16.0

 

100.0

 

 

Bagian 4 (Eksperimen Hukum Stefan-Boltzmann)

  1. Ukur Rref (resistansi dari filamen lampu Stefan-Boltzmann pada temperatur ruangan) dan Tref (temperatur ruangan dalam derajat Kelvin), lalu catat hasilnya.
  2. Pasang peralatan eksperimen seperti pada gambar 10.3, ketinggian sensor harus sama dengan ketinggian filamen lampu dan berada pada jarak sekitar 6 cm dari filamen lampu.
  3. Nyalakan catu daya dan atur tegangan pada 1 V. Lalu amati dan catat arus pada ammeter serta radiasi pada milivoltmeter.
  4. Lakukan langkah 3 dengan variasi tegangan 1-11 V.
alat_radiasi_termal_3.jpg

Gambar 10.3. Peralatan Eksperimen Hukum Stefan-Boltzmann

Tugas Pendahuluan

  1. Apa yang dimaksud radiasi termal dan blackbody?
  2. Jelaskan prinsip Stefan Boltzmann terkait dengan radiasi termal?
  3. Bagaimana prinsip dari inverse square law?

Tugas Akhir

  1. Bagaimanakah hubungan antara jenis suatu bahan terhadap kemampuan absorpsi, refleksi, dan transmisi?
  2. Bagaimanakah intensitas yang dihasilkan dari lampu Stefan-Boltzmann jika dilakukan pendekatan secara least square dan polynomial?
  3. Bagaimanakah hubungan tegangan lampu Stefan-Boltzmann dengan temperatur?
  4. Bagaimanakah hubungan radiasi lampu dengan temperatur?
  5. Bagaimanakah hubungan radiasi lampu dengan temperatur pangkat 4?

Daftar Acuan

[1] Eisberg. Robert & Robert Resnick. 1985. Quantum Physics of Atoms. Molecules. Solids. Nuclei. and Particles 2th Ed. New York: John Wiley & Sons.

[2] Hilton. P.A. 1990. Experimental Operating and Maintenance Manual Thermal Radiation Unit.

[3] Mitalas. G.P. & D.G. Stephenson. 1962. Absorption and Transmission of Thermal Radiation by Single and Double Glazed Windows. Ottawa: National Research Council Division of Building Research.

[4] Thermal Radiation System. Pasco Scientific 1999.