Aplikasi Persamaan Diferensial Pada Hukum Pendinginan Newton

Banyak hukum-hukum alam yang mendasari perubahan-perubahan di alam ini dinyatakan dalam bentuk persamaan yang memuat laju perubahan dari suatu kuantitas, yang tak lain adalah berupa persamaan diferensial. Banyak kasus yang melibatkan hukum pendinginan newton. Banyak perubahan jumlah karena saat berlangsung seperti uang dalam  tabungan atau suhu minuman menyegarkan atau massa pendingin. Di sini kita akan tertarik dalam membuat prediksi tentang jumlah perubahan tersebut. Perhitungan ini biasanya diulang beberapa kali dan merupakan contoh dari algoritma. Karena sejumlah besar perhitungan ulang, kita biasanya menggunakan beberapa  alat komputasi. Perhatikan pendinginan baik-diaduk cair seperti secangkir kopi. Di sini kita ingin memprediksi suhu cairan yang diberikan pada beberapa observasi awal

Hukum Newton membuat pernyataan tentang tingkat seketika perubahan suhu. Kita akan melihat bahwa ketika kita menerjemahkan pernyataan verbal ke dalam persamaan diferensial, kita sampai pada sebuah persamaan diferensial. Solusi untuk persamaan ini maka akan menjadi fungsi yang melacak catatan lengkap suhu dari waktu ke waktu. Hukum Newton akan memungkinkan kita untuk memecahkan masalah tersebut. 

Laju perpindahan panas pada suatu rongga dihitung berdasarkan hukum newton pendinginan. Sedangkan koefisien perpindahan panas konveksi (h) pada rongga dipengaruhi oleh : perbedaan temperatur dari kedua dinding pembatas, selain itu juga merupakan fungsi dari geometri rongga, orientasi dari rongga dan sifat-sifat yang dimiliki fluida (Ousthuizen H Patrick, David Naylor, (1999).

Besarnya laju perpindahan panas antara dua permukaan yang membentuk rongga sangat dipengaruhi pula oleh kondisi sifat-sifat (properties), yaitu ; tekanan, temperatur, massa jenis, konduktivitas, viskositas dan sebagainya dari fluida yang berada di dalam rongga tersebut. Untuk mengurangi laju perpindahan panas pada suatu rongga (cavity), cara penghampaan (pemvakuman) merupakan suatu metode yang sangat popular didalam kehidupan sehari-hari. Cara ini sering digunakan pada thermos, pelat-pelat absorber pada pemanas matahari, sebagai isolasi untuk mengurangi kehilangan panas pada reaktor nuklir, pendinginan pada tangki sampah radioaktif, ventilasi ruangan (Roth A, (1989).

Jika benda panas, seperti secangkir kopi, ditempatkan dalam lingkungan yang dingin suhu turun. Kita tahu dari pengalaman pribadi bahwa hari-hari berangin merasa lebih dingin dari hari tenang. Bahkan, selama musim dingin laporan cuaca yang sering termasuk "faktor angin dingin" di samping suhu. 

Hukum pendinginan Newton menyatakan bahwa laju perubahan suhu suatu benda sebanding dengan perbedaan antara suhu sendiri dan suhu ruang (yaitu suhu sekitarnya). Hukum Newton membuat pernyataan tentang tingkat perubahan suhu yang seketika. Kita akan melihat bahwa ketika kita menerjemahkan pernyataan verbal ke dalam persamaan diferensial, kita sampai pada sebuah persamaan diferensial. Solusi untuk persamaan ini maka akan menjadi fungsi yang melacak catatan lengkap suhu dari waktu ke waktu.

Related Post