Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi, dan radiasi) - Pada pertemuan sebelumnya kita sudah pernah membahas wacana kalor, di kesempatan kali ini kita akan membahas Perpindahan Kalor. Ternyata kalor pun sanggup berpindah tempat, pada artikel sebelumnya kita telah ketahui bersama kalor ialah salah satu bentuk energi yang sanggup berpindah dikarenakan terjadi perubahan suhu. Misalnya ketika kita sedang memasak air, kalor akan berpindah dari api ke panci kemudian menuju air. Pada ketika menyetrika juga, kalor yang dihasilkan akan berpindah dari setrika menuju pakaian yang di setrika. Dari contoh-contoh diatas maka kalor akan berpindah tempat, adapun kalor sanggup merambat dengan tiga cara, konduksi (hantaran), konveksi (aliran), dan radiasi (pancaran). Kita akan membahas ketiga cara tersebut dibawah ini.
1. Konduksi (Hantaran)
Perpindahan kalor secara konduksi (hantaran) ialah perpindahan kalor melalui zatperantara dimana partikel-partikel zat mediator tersebut tidak berpindah. Adapun jenis zat ada juga yang zat yang mempunyai daya hantar panas yang manis dan ada juga yang kurang bagus. Berdasarkan daya hantar panasnya, maka zat sanggup di kelompokkan menjadi dua yaitu:
a. Konduktor ialah zat yang sanggup menghantarkan panas dengan baik. Bahan yang termasuk ke dalam konduktor ialah tembaga, aluminium, besi, dan baja.
b. Isolator ialah zat yang kurang baik menghantarkan panas. Bahan yang termasuk ke dalam isolator ialah kaca, karet, kayu, dan plastik.
Secara matematis rumus yang dipakai dalam perpindahan kalor secara konduksi kalau dituliskan ialah sebagai berikut:
Dimana: T₁ = ujung batang logam bersuhu tinggi
T₂ = ujung batang logam bersuhu rendah
A = luas penampang hantaran kalor dan batang logam
L = panjang batang
K = koefisien koduksi termal
H = jumlah kalor yang merambat pada batang per satuan waktu per satuan luas
Dalam kehidupan sehari-hari, teladan tragedi konduksi ini sanggup kita jumpai ketika kita memasak makanan. Dimana ketika kita memasak masakan maka panci yang dipakai akan menerima panas atau kalor di semua bagiannya, walaupun yang terkena api hanya kepingan bawahnya saja. Selain itu perambatan panas juga mengalir pada sendok yang digunakan, sehingga sendok yang dipakai biasanya akan dilapisi dengan materi isolator (tidak menghantarkan panas) pada kepingan ujungnya. ibarat plastik atau kayu. Berikut ini akan kita berikan nilai-nilai dari koefisien konduktivitas termal dari beberapa zat yang sering digunakan.
Contoh soal 1.
Batang logam dengan panjang 2 meter, mempunyai luas penampang 20 cm² dan perbedaan temperaturnya pada kedua ujungnya ialah 50ºC. Jika koefisien konduksi termal 0,2 kal / msºC, tentukanlah jumlah kalor yang merambat per satuan luas per satuan waktu.
Diketahui: K = 0,2 kal / msºC
L = 2 meter
∆T = 50ºC
A = 20 cm² = 2 × 10⁻³ m²
Ditanya: H = ...?
Jawab
Jadi, jumlah kalor yang merambat sebesar 0,01 kal/s.
2. Konveksi (Aliran)
Perpindahan kalor secara konveksi (aliran) ialah perpindahan kalor sebab ajaran zat yang dipanaskan Konveksi hanya akan terjadi pada zat yang sanggup mengalir, yaitu zat cair dan zat gas.
Secara matematis rumus yang dipakai dalam perpindahan kalor secara konveksi kalau dituliskan ialah sebagai berikut:
Dimana: ∆T = perubahan suhu
A = luas penampang aliran
A = luas penampang aliran
h = koefisien konveksi termal
H = jumlah kalor yang berpindah per satuan waktu
Konveksi dalam zat cair
Penerapan konveksi kalor dalam air pada kehidupan sehari-hari ialah sebagai berikut.
a. Pemanasan air dalam ketel
Saat memanaskan air di ketel, maka proses yang terjadi memindahkan kalor secara konduksi dan konveksi.
b. Sistem ajaran panas
Pada hotel-hotel berbintang, tiap-tiap kamar mandi biasanya kran air cuek dan kran air hangat. Air panas yang di alirkan dari daerah pemanasan dan penyimpanan air panas ke seluruh bangunan secara konveksi. Untuk sistem kerjanya sanggup di lihat pada gambar dibawah ini.
Konveksi dalam udara
Penerapan konsep konveksi kalor dalam udara pada kehidupan sehari-hari sanggup terlihat pada terjadinya angin laut, angin darat, dan pembuatan cerobong asap pada tungku pabrik.
a. Angin bahari (terjadi di siang hari)
Pada siang hari daratan lebih cepat panas dari lautan, kesudahannya udara diatas lautan naik, dan kemudian akan digantikan dengan udara yang lebih cuek dari atas bahari yang tertiup menuju darat, sehingga terjadilah angin laut.
b. Angin darat (terjadi pada malam hari)
Pada malam hari daratan lebih cepat cuek dari lautan, sebab lebih cepat melepaskan kalor. Akibatnya udara diatas lautan naik, dan kemudian akan digantikan dengan udara yang lebih cuek dari atas daratan yang tertiup menuju laut, sehingga terjadilah angin darat.
Contoh soal 2.
Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal / msºC mempunyai luas penampang 20 cm². Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu 100ºC ke dinding lainnya bersuhu 20ºC, kedua dinding sejajar. Berapa besar kalor yang di alirkan.
Diketahui: h = 0,01 kal / msºC
∆T = 100ºC - 20ºC = 80ºC
A = 20 cm² = 2 × 10⁻³ m²
Ditanya: H = ...?
Jawab
Jadi, jumlah kalor yang mengalir sebesar 16 × 10⁻⁴ kal/s.
Radiasi (Pancaran)
Matahari merupakan sumber energi utama bagi insan di permukaan bumi. energi yang dipancarkan matahari hingga di bumi berupa gelombang elektromagnetik. Cara perambatan inilah yang disebut radiasi, yang tidak memrlukan adanya medium zat perantara.
Secara matematis rumus yang dipakai dalam memperoleh energi per satuan luas per satuan waktu kalau dituliskan ialah sebagai berikut:
Dimana: W = energi yang dipancarkan (watt/m²)
𝜎 = konstanta Stefan-Boltzmann (5,672 × 10⁻⁸ watt/m²K⁴)
𝜎 = konstanta Stefan-Boltzmann (5,672 × 10⁻⁸ watt/m²K⁴)
T = suhu mutla (K)
e = koefisien emisivitas (0 < e < 1)
Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi, dan radiasi) - Demikianlah pembahasan singkat Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi, dan radiasi). Semoga artikel diatas sanggup membantu teman setia . Jika ada yang kurang paham sanggup lengsung di tanyakan di kolom komentar ya. Artikel disini akan terus di update, maka dari itu ikuti terus ya update arikel disini ya. See you.
EmoticonEmoticon