PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI, KONVEKSI dan RADIASI

Setelah sekilas memahami adanya sejumlah kalor dapat menyebabkan perubahan wujud atau kenaikan suhu pada suatu benda, serta telah dipelajarinya proses pemuaian sebagai dampak adanya penyerapan kalor pada benda, yang tentunya menuntut pemahaman tentang adanya konsep konversi dari berbagai satuan dari besaran perubahan suhu, maka yang tak kalah pentingnya dari semua itu bahwa kalor sebagai suatu bentuk energi ternyata dapat mengalami perubahan tempat, atau dikatakan bahwa kalor dapat berpindah tempat. Tanpa usaha luar, maka kalor sebagai suatu bentuk energi dapat berpindah tempat dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dengan berbagai cara, yaitu : 1. Konduksi Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Pada hantaran kalor ini yang berpindah hanyalah energinya, tanpa melibatkan partikel perantaranya, seperti hantaran kalor pada logam yang dipanaskan dari satu ujung ke ujung lainnya. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut dikarenakan energi kalor yang menggetarkan molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan molekul-molekul yang ada disampingnya hingga mencapai titik A. Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi dirumuskan,

H = laju aliran kalor (J/s atau watt) Q = kalor yang dipindahkan (joule) t = waktu (s) k = konduktivitas termal zat (W/mK) A = luas penampang melintang (m2) ∆t = perubahan suhu (°C atau K) l = tebal penghantar (m)

Tabel konduktivitas termal zat (W/mK)

Bahan kEmas 300Besi 80Kaca 0.9Kayu 0.1 – 0.2Beton 0.9Air 0.6Udara 0.024alumunium 240

Contoh soal: 1. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter, keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab: Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka [k . A ∆T/L)] besi = [k . A ∆T/L)] kuningan k . A (500 - T) / 2 = 3 k A (T - 350)/ l T= 2600/7= 371,4ºC  

2. Konveksi Konveksi adalah hantaran kalor yang disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Contoh dari peristiwa konveksi adalah seperti perpindahan kalor pada zat cair yang dipanaskan, ventilasi kamar, cerobong asap, pengaturan katub udara pada kompor, dan kipas angin. Umumnya konveksi terjadi pada gas dan zat cair.

Kecepatan perpindahan kalor di sekitar suatu benda dirumuskan :

H = laju aliran kalor (J/s atau watt) Q = kalor yang dipindahkan (joule) t = waktu (s) h = koefisien konveksi (W/m2K) A = luas penampang melintang (m2) ∆t = perubahan suhu (°C)   3. Radiasi Radiasi adalah hantaran kalor yang tidak memerlukan medium perantara, seperti kalor dari matahari yang sampai ke bumi, kalor api unggun yang sampai pada orang yang ada di sekitarnya, pendingin (pemanas) rumah, pengeringan kopi, pembakaran dengan oven dan efek rumah kaca. Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi dirumuskan :

H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt) Q = kalor yang dialirkan (J) t = waktu (s) A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.p.r2 T = suhu (K) e = emisivitas benda (tanpa satuan)

(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang memiliki kemampuan menyerap semua kalor yang tiba padanya, atau mampu memancarkan seluruh energi yang dimilikinya). Contoh: 1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luasb. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.Jawab: Benda hitam, maka e = 1 T1 = 300 K T2 = 350 K = 5,672.10s -8 watt/m2K4 a. R = e s ( T2

4 - T14)

= 1. 5,672.10-8 (3504 - 3004)= 391,72 watt/m2

b. R = Q/A.t Q = R. A. tQ = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule

PERPINDAHAN PANAS: KONVEKSI, RADIASI, KONDUKSI >>> Dalam pelajaran IPA atau SAINS, kita pasti akan bertemu dengan yang satu ini, yaitu Perpindahan Panas. Lalu, apa sih yang dimaksud dengan perpindahan panas? Dan apa pula yang disebut dengan Konveksi, Radiasi dan Konduksi? Yuk kita jawab pertanyaan ini satu persatu.

Tahukah kita bahwa ternyata panas dapat berpindah atau mengalir? Ya, Panas berpindah dari tempat atau benda yang bersuhu tinggi ke tempat atau benda yang bersuhu rendah. 

Ada tiga macam atau jenis Perpindahan Panas, yaitu Konveksi, Radiasi dan Konduksi. 

==> DEFINISI - PENGERTIAN KONVEKSI

Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Perpindahan panas secara Konveksi terjadi melalui aliran zat. Contoh yang sederhana adalah proses mencairnya es batu yang dimasukkan ke dalam air panas. Panas pada air berpindah bersamaan dengan mengalirnya air panas ke es batu. Panas tersebut kemudian menyebabkan es batunya meleleh.

==> DEFINISI - PENGERTIAN RADIASI

Radiasi adalah perpindahan panas tanpa melalui perantara. Untuk memahami ini, dapat kita lihat kehidupan kita sehari-hari. Ketika matahari bersinar terik pada siang hari, maka kita akan merasakan gerah atau kepanasan. Atau ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita  merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

==> DEFINISI - PENGERTIAN KONDUKSI

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak. COntoh sederhana dalam kehidupan sehari-hari misalnya, ketika kita membuat kopi atau minuman panas, lalu kita mencelupkan sendok untuk mengaduk gulanya. Biarkan beberapa menit, maka sendok tersebut akan ikut panas. Panas dari air mengalir ke seluruh bagian sendok. Atau contoh lain misalnya saat kita membakar besi logam dan sejenisnya. Walau hanya salah satu ujung dari besi logam tersebut yang dipanaskan, namun panasnya akan menyebar ke seluruh bagian logam sampai ke ujung logam yang tidak ikut dipanasi. Hal ini menunjukkan panas berpindah dengan perantara besi logam tersebut.