Perpindahan Kalor dan Insulasi – menjaga rumah tetap hangat

IPA TerpaduEnergiUsia 13–14

Sebuah rumah kehilangan kalor melalui dinding, plafon, jendela, lantai, dan celah angin. Pilih insulasi dinding dan plafon, kaca tunggal atau ganda, dan penutup celah; atur suhu di luar, daya pemanas, dan termostat. Amati grafik suhu–waktu selama 24 jam, kalor yang hilang lewat setiap bagian, serta energi dan biaya per hari. Percobaan tambahan membandingkan batang tembaga, aluminium, baja, kayu, dan plastik dengan paku payung yang ditempel lilin di air panas.

Pelajaran: Perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi; konduktor dan isolator kalor; penghematan energi di rumah

Yang ditunjukkan

Kalor selalu berpindah dari tempat yang lebih panas ke tempat yang lebih dingin. Rumah yang dipanaskan kehilangan energi secara konduksi melalui dinding, plafon, lantai, dan kaca, secara konveksi ketika udara hangat keluar lewat celah, dan secara radiasi, yang dipantulkan kembali ke dalam oleh kaca low-E. Nilai U setiap bagian menunjukkan berapa watt yang melewati satu meter persegi untuk setiap derajat selisih suhu, sehingga hari yang dingin memerlukan lebih banyak energi. Wol mineral, udara diam, kayu, dan plastik adalah konduktor buruk; logam adalah konduktor baik. Model ini memperlakukan rumah sebagai satu blok.

Cara menggunakan

Tekan Jalankan dan amati garis merah saat termostat menyalakan dan mematikan pemanas. Ubah Dinding, Plafon, Jendela, atau Tutup celah, lalu bandingkan batang grafik dan kWh per hari. Tekan Pemanas: nyala untuk mematikannya dan lihat seberapa cepat rumah mendingin. Atur ulang menyimpan percobaan sebelumnya sebagai garis abu-abu. Pada Batang konduktor, ubah Suhu air panas dan bandingkan jumlah paku yang jatuh.

Parameter yang dapat diubah

  • Tampilan Rumah, Percobaan batang konduktor
  • Dinding Bata, tanpa insulasi, Dengan wol mineral
  • Plafon Tanpa insulasi, Insulasi 27 cm
  • Jendela Kaca tunggal, Kaca ganda, Kaca ganda berlapis low-E
  • Tutup celah (cegah angin masuk)
  • Suhu di luar -10–20 °C
  • Daya pemanas 0–15 kW
  • Suhu termostat 16–24 °C
  • Harga listrik 0,05–0,5 US$/kWh
  • Suhu air panas (percobaan batang) 60–100 °C

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Bagian mana dari rumah tanpa insulasi yang paling banyak kehilangan kalor, dan mengapa?
  2. Mengapa kaca ganda membuat ruangan lebih hangat daripada kaca tunggal?
  3. Mengapa gagang panci biasanya terbuat dari kayu atau plastik, bukan logam?