Ketika pulang sekolah panas matahari
menyengat kulit kita, padahal jarak antara matahari dengan bumi sangatlah jauh.
Mengapa peristiwa ini dapat terjadi?? Untuk mengetahuinya mari kita belajar
tentang perpindahan kalor.
Kalor merupakan bentuk energi yang
dapat berpindah karena perubahan suhu benda. Kalor berpindah dari benda bersuhu
tinggi (benda yang panas) kebenda bersuhu rendah (benda yang dingin). Contohnya
ketika kita memasak air. Api memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan panci
dan air yang digunakan untuk memasak air.
Kalor dapat berpindah melalui tiga
cara, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Apa perbedaan antara ketiga cara
perpindahan kalor tersebut??untuk mengetahuinya mari kita bahas satu-satu.
1.
Konduksi (hantaran)
Konduksi adalah perpindahan kalor
melalui suatu benda tanpa disertai perpindahan partikel benda itu. Perpindahan
kalor secara konduksi berlangsung pada benda padat terutama logam.
Perhatikan sebatang tembaga yang
dipegang salah satu ujungnya sedangkan ujung yang lain dipanaskan. Apa yang
akan terjadi???setelah ujung tembaga mengenai api lama kelamaan ujung tembaga
yang kita pegang terasa panas. Berarti kalor berpindah dari api ketangan kita
melalui batang tembaga
Bagaimana proses perpindahan kalor pada
tembaga tersebut???
Mula-mula api memberikan kalor pada
ujung tembaga yang berada di dekatnya. Kalor menyebabkan partikel tembaga pada
bagian tersebut bergetar dengan hebat. Partikel yang bergetar itu selanjutnya
menumbuk partikel lain yang ada di sekitarnya. Tumbukan antar partikel
menyebabkan partikel yang tadinya dingin menjadi panas. Tumbukan terus
berlanjut sampai keujung batang yang kita pegang . ingat partikel benda tidak
ikut berpindah, partikel hanya bergetar disekita posisinya.
Berdasarkan daya hantar kalor, benda
dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Konduktor
Konduktor adalah benda yang memiliki
daya hantar kalor yang baik. Contohnya: besi, baja, tembaga dll
2. Isolator
Isolator adalah benda yang memiliki
daya hantar kalor yang kurang baik. Contohnya:n plastic, kayu, kaca dll
Laju konduksi kalor melalui sebuah
dinding bergantung pada 4 besaran yaitu:
1. Perbedaan suhu
(ΔT)
Makin besar perbedaan suhu suatu
benda, makin cepat perpindahan kalornya
2. Ketebalan dinding
(d)
Semakit tebal dinding semakin
lambat perpindahan kalor
3. Luas permukaan (A)
Semakin besar luas permukaan,
perpindahan kalor semakin cepat.
4. Konduktivitas termal (k) yang
merupakan ukuran kemampuan zat dalam menghantarkan kalor.
Semakin besar nilai k,
perpindahan kalor semakin cepat.
Laju konduksi kalor dinyatakan dalam
bentuk persamaan:
H = Q/t = kAΔT / d
2. Konveksi
(aliran)
Konveksi adalah perpindahan kalor pada
suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat. Perpindahan kalor
secara konveksi terjadi pada benda cair dan gas yang mengalami pemanasan. Pada
zat cair, pemanasan mengakibatkan massa jenis bagian yang panas dan bagian yang
dingin menjadi berbeda. Bagian benda yang panas memiliki massa jenis yang lebih
kecil di bandingkan bagian yang dingin.
Contoh konveksi pada benda cair adalah
pemanasan air. Bagaimana proses terjadinya konveksi kalor pada pemanasan air???
gambar perpindahan kalor
secara konveksi yang terjadi pada pemanasan air
Pemanasan
mengakibatkan air dibagian bawah tabung menjadi cepat panas daripada bagian
atas tabung. Akibatnya, air panas dibagian bawah tabung akan naik keatas dan
air dingin pada bagian atas tabung akan turun kebawah karena massa jenisnya
lebih besar daripada massa jenis air panas. Proses ini berlangsung terus
menerus sehingga terbentuk aliran air yang disebut aliran konveksi
Terdapat
2 jenis konveksi yaitu konveksi alami dan konveksi paksa. Konveksi alami
terjadi pada system ventilasi rumah, terjadinya andin darat dan angin laut.
Sedang konveksi paksa terjadi misalnya pada pendingin mesi mobil, alat
pengering rambut, dll
Laju kalor konduksi ditulis dalam
bentuk persamaan:
H = Q / t = h A ΔT
H = Q / t = laju kalor konveksi (J/s)
h = koefisien konveksi (watt/m2
K)
A = luas permukaan benda (m2)
ΔT = perbedaan suhu (K)
3. Radiasi
(pancaran)
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa
memerlukan zat perantara (medium) karena dibawa dalam bentuk elektromagnetik.
Ketika kita berjalan disiang hari kita
akan merasakan panasnya matahari mengenai kulit kita. Bagaimana panas matahari
dapa mencapai bumi???
Panas matahari tidak akan mungkin
berpindah secara konduksi atau konveksi. Mengapa???karena antara matahari
dengan bumi hanya terdapat ruang hampa udara yang sangat luas. Ruang hampa
udara tidak dapat menghantarkan panas secara konduksi dan konveksi. Berarti
perpindahan panas matahari hanya dapat terjadi secara radiasi. Perpindahan
kalor terjadi melalui gelombang elektromagnetik. Contohnya ketika kita berada
di dekat api unggun, badan kita Terasa hangat karena adanya perpindahan kalor
dari api unggun ketubuh kita melalui radiasi. Contoh pemanfaatan radiasi dalam
kehiduupan sehari-hari antara lain pada tungku pemanas ruangan, rumah kaca dan
panel surya.
Laju kalor radiasi dinyatakan oleh
persamaan berikut:
H = Q / t = eσAT4
H = Q/t = laju kalor radiasi
e = emisivitas
σ = tetapan Stefan Boltzmann = 5,67 x
10-8 w/m2K4
A = luas permukaan benda (m2)
T = suhu mutlak permukaan benda (K)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar