Macam-macam Cara Perpindahan Kalor

Perpindahan Kalor

Sepertika yang telah kita ketahui bahwa kalor merupakan energi yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Contohnya Ketika kita sedang memanaskan air, kalor berpindah dari api ke panci lalu ke air.
Cara kalor berpindah dari satu benda ke benda lain ada 3 , yaitu konduksi, kenveksi, dan radiasi.
 
Gambar macam-macam perpindahan panas
online-science.com

1. Konduksi

konduksi adalah peristiwa perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Jika salah satu ujung sebuah batang logam kita bakar, lama kelamaan ujung batang yang satunya juga akan terasa panas.
Gambar konduksi
*thonpson higher education

Bagaimana ujung logam yang tidak kita panasi bisa ikut panas?

Perpindahan kalor dengan cara konduksi disebabkan karena partikel-partikel penyusun ujung zat yang bersentuhan dengan sumber kalor bergetar. Semakin besar jumlah kalor yang diberikan ke ujung zat tersebut maka semaakin besar getarannya, maka energi kinetiknya juga makin besar. Energi kinetik yang besar menyebabkan partikel tersebut menyentuh partikel di dekatnya, bersama dengan tumbukan antar partikel terjadi transfer sebagian energi kinetik. Sehingga partikel yang ditumbuk ikut bergetar, demikian seterusnya sampai akhirnya getaran partikel sampai ke ujung zat yang tidak panasi.

Apa sajakah yang mempengaruhi kelajuan perpindahan panas secara konduksi?
Faktor yang mempengaruhi kelajuan perpindahan perpindahan panas secara konduksi adalah jenis zat/benda, luas penampang penghantar kalor, perbedaan suhu ujung-ujung tempat kalor merambat, panjang lintasan yang dilalui kalor(tebal lapisan).
 
Ilustrasi peristiwa konduksi
physics for scientists and engineers
 Di atas disebutkan bahwa jenis zat mempengaruhi kelajuan perpindahan panas, mengapa demikian? Karena setiap zat memiliki konduktivitas termal (daya hantar kalor) yang berbeda-beda. Berdasarkan konduktivitas termal, benda dapat dibedakan menjadi, yaitu konduktor kalor dan isolator kalor.

Konduktor kalor adalah benda yang mudah menghantarkan kalor. Hampir semua logam termasuk konduktor kalor, seperti aluminium, timbal, besi, baja, dan tembaga. Contoh alat-alat yang menggunakan bahan konduktor kalor, antara lain: kawat kasa, alat-alat untuk memasak, setrika listrik,dan kompor listrik.

Isolator kalor adalah zat yang sulit menghantarkan kalor. Bahan-bahan bukan logam biasanya termasuk isolator kalor, seperti kayu, karet, plastik, kaca, mika, dan kertas. Contoh alat-alat yang menggunakan bahan isolator kalor, antara lain:pegangan panci presto, pegangan setrika, dan pegangan solder.

Besarnya aliran kalor secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut.

Rumus jumlah kalor

Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi


Jika Q/t merupakan kelajuan hantaran kalor (banyaknya kalor yang mengalir per satuan waktu) dan T = T2 – T1 , maka persamaan di atas menjadi seperti berikut.
Rumus Laju perpindahan kalor secara konduksi

dengan:
H : kelajuan hantaran kalor (J/s)
Q : banyak kalor yang mengalir (J)
A : luas permukaan (m2)
∆T : perbedaan suhu dua permukaan (K)
d : tebal lapisan (m)
k : konduktivitas termal daya hantar panas (J/msK)
t : lamanya kalor mengalir (s)

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat. Perpindahan kalor secara konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas. Jadi, perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis zat. Konveksi air banyak dimanfaatkan dalam pembuatan sistem aliran air panas di hotel, apartemen, atau perusahaan-perusahaan besar.

Gambar Konveksi


Salah satu contoh konveksi udara dalam kehidupan sehari-hari adalah terjadinya angin laut dan angin darat. Pada siang hari daratan lebih cepat panas daripada lautan. Udara di daratan memuai sehingga massa jenisnya mengecil dan bergerak naik ke atas. Tempat yang ditinggalkan akan diisi oleh udara dingin dari laut, maka terjadilah angin laut. Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih cepat dingin daripada lautan. Udara di atas laut memuai, massa jenisnya mengecil dan bergerak ke atas. Tempat yang ditinggalkannya akan diisi oleh udara dingin dari darat, maka terjadilah angin darat.

Contoh lain peristiwa dari konveksi yaitu sistem ventilasi rumah. Udara panas di dalam rumah akan bergerak naik dan keluar melalui ventilasi. Tempat yang ditinggalkan akan diisi oleh udara dingin melalui ventilasi yang lain sehingga udara di dalam rumah lebih segar.

Rumus untuk menghitung laju perpindahan kalor secara konveksi adalah sebagai berikut:

Rumus Laju perpindahan kalor secara konveksi

Rumus Laju perpindahan kalor secara konveksi

dengan :
H : laju perpindahan kalor (W)
A : luas permukaan benda (m² )
T : T2 – T1 = perbedaan suhu (K atau ° C)
h : koefisien konveksi (Wm-2K-4 atau Wm-2(°C)4)

3. Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara (medium).
Contoh dari peristiwa radiasi adalah perpindahan panas dari  matahari sampai ke bumi,karena di antara matahari dan bumi terdapat ruang hampa jadi dapat disimpulkan perpindahan kalor dari matahari ke bumi tidak melalui perantara.
 
Gambar Radiasi
*google image


Setiap benda mengeluarkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Laju radiasi dari permukaan suatu benda berbanding lurus dengan luas penampang, berbanding lurus dengan pangkat empat suhu mutlaknya, dan tergantung sifat permukaan benda tersebut.
Rumus untuk menentukkan besarnya laju radiasi adalah sebagai berikut:

Rumus Laju Perpindahan kalor secara radiasi

dengan:
H : laju radiasi (W)
A : luas penampang benda (m2)
T : suhu mutlak (K)
e : emisitas bahan

s : tetapan Stefan-Boltzmann (5,6705119 × 10-8 W/mK4)
Previous
Next Post »