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