Laju Kehilangan Panas dan Laju Pencairan Es dalam Wadah Berbahan Iron Metal

Wadah yang terbuat dari iron metal dengan diameter luar 20 cm dan ketebalan 0.4 cm diisi dengan air es berkekuatan 0°C. Permukaan luar wadah memiliki suhu 5°C. Dalam artikel ini, kita akan menentukan laju kehilangan panas dari wadah dalam satuan kW, serta laju es mencair dalam wadah. Untuk menghitung laju kehilangan panas dari wadah, kita perlu menggunakan hukum perpindahan panas Newton's Law of Cooling. Hukum ini menyatakan bahwa laju perpindahan panas antara suatu benda dengan lingkungannya sebanding dengan perbedaan suhu antara benda dan lingkungan tersebut. Dalam kasus ini, perbedaan suhu antara permukaan luar wadah (5°C) dan air es di dalamnya (0°C) adalah 5°C. Selain itu, kita perlu mengetahui koefisien perpindahan panas dari iron metal. Koefisien ini bergantung pada beberapa faktor seperti konduktivitas termal dan konvektivitas. Namun, karena kita tidak memiliki informasi lebih lanjut tentang wadah ini, kita akan menggunakan nilai rata-rata koefisien perpindahan panas untuk iron metal, yaitu sekitar 25 W/m²K. Dengan menggunakan rumus laju perpindahan panas Newton's Law of Cooling, kita dapat menghitung laju kehilangan panas dari wadah: Q = h * A * ΔT Di mana: Q adalah laju kehilangan panas (dalam satuan watt atau kW) h adalah koefisien perpindahan panas (dalam satuan W/m²K) A adalah luas permukaan wadah (dalam satuan m²) ΔT adalah perbedaan suhu antara wadah dan lingkungan (dalam satuan K) Untuk menghitung luas permukaan wadah, kita perlu menggunakan rumus luas permukaan tabung: A = 2πrL + πr² Di mana: r adalah jari-jari wadah (dalam satuan meter) L adalah tinggi wadah (dalam satuan meter) Dalam kasus ini, jari-jari wadah adalah setengah dari diameter luar, yaitu 10 cm atau 0.1 m. Karena wadah ini berbentuk tabung, tinggi wadah tidak diberikan dalam pernyataan masalah. Oleh karena itu, kita akan menggunakan tinggi wadah yang cukup umum, yaitu 10 cm atau 0.1 m. Dengan menggunakan rumus-rumus di atas, kita dapat menghitung laju kehilangan panas dari wadah. Selain itu, kita juga dapat menghitung laju es mencair dalam wadah dengan menggunakan hukum perpindahan panas dan hukum termodinamika yang relevan. Dalam artikel ini, kita akan menjelaskan langkah-langkah perhitungan secara rinci dan memberikan contoh numerik untuk memperjelas konsep yang dibahas.