Contoh soal UN perpindahan kalor konduksi & penyelesaian

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang perpindahan kalor secara konduksi. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-ujung lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.



Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal adalah...
A. 120^oC
B. 100^oC
C. 90^oC
D. 80^oC
E. 60^oC

Pembahasan
Diketahui
kP = 4 kQ
Tp = 25^oC
Tq = 200^oC
Ditanya: T
Jawab:
Pada saat kedua logam disambung maka laju kalor konduksi kedua logam sama, sehingg
Hp = Hq
kp . Ap . ΔTp / Lp = kq . Aq . ΔTq / Lq
Karena panjang dan luas penampang logam sama maka hubungannya menjadi:
kp . ΔTp = kq . ΔTq
4kq (T - Tp) = kq (Tq - T)
4 (T - 25) = 200 - T
4T - 100 = 200 - T
4T + T = 200 + 100
5T = 300
T = 60^oC
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2016)
Dua buah logam A dan B memiliki luas penampang dan panjang yang sama seperti gambar.



Jika koefisien konduksi termal logam A = 2 kali koefisien konduksi termal logam B, maka suhu tepat pada sambungan kedua logam adalah...
A. 20^oC
B. 30^oC
C. 40^oC
D. 60^oC
E. 80^oC

Pembahasan
Diketahui
kA = 2 kB
TA = 20^oC
TB = 80^oC
Ditanya: T = ...
Jawab:
Pada saat kedua logam disambung maka laju kalor konduksi kedua logam sama, sehingg
HA = HB
kA . AA . ΔTA / LA = kB . AB . ΔTB / LB
Karena panjang dan luas penampang logam sama maka hubungannya menjadi:
kA . ΔTA = kB . ΔTB
2kB (T - TA) = kB (TB - T)
2 (T - 20) = 80 - T
2T - 40 = 80 - T
2T + T = 80 + 40
3T = 120
T = 40^oC
Jawaban: C