SemutAspal

Konveksi: Pengertian, Jenis-Jenis, Contoh

Pengertian konveksi
Pengertian konveksi

Konveksi adalah mekanisme perpindahan panas yang melibatkan transfer energi termal bersama dengan perpindahan materi pada medium perantaranya.

Proses ini terjadi ketika panas dipindahkan melalui gerakan massa gas atau cair yang mengandung energi panas secara signifikan. Umumnya, konveksi terjadi pada fluida, seperti gas atau zat cair yang dapat mengalir.

Perpindahan panas secara konveksi dipicu oleh perbedaan massa jenis, di mana area dengan tingkat panas yang lebih tinggi cenderung mentransfer energi termalnya ke area yang lebih dingin.

Sebagai contoh, ketika air direbus dalam panci, perpindahan panas secara konveksi membuat seluruh volume air mendidih meskipun panas hanya diterapkan pada bagian bawah panci.

Perpindahan kalor secara konveksi ini menciptakan aliran termal yang memungkinkan distribusi panas secara efisien dalam medium cair tersebut.

Jenis-Jenis

Dalam karyanya yang berjudul “Suhu dan Termodinamika”, Prof. Yohanes Surya, Ph.D., menguraikan bahwa terdapat dua bentuk konveksi yang menarik perhatian, yakni konveksi secara alamiah dan paksa.

1. Konveksi Alamiah

Dalam konveksi alamiah, perpindahan molekul secara spontan terjadi karena perbedaan massa jenis.

Sebagai contoh, ketika air dipanaskan, massa jenisnya berkurang, mendorong aliran ke atas, sementara air yang lebih dingin mengalir ke bawah. Proses pemanasan ini berlangsung terus, mencapai kesetimbangan suhu di seluruh massa air.

2. Konveksi Paksa

Konveksi paksa adalah fenomena di mana pengaruh faktor eksternal, seperti perubahan tekanan, secara sengaja memicu perpindahan kalor.

Dalam konteks ini, fluida yang bisa berupa cairan atau gas, dipaksa bergerak menuju suatu arah tertentu melalui proses pemanasan.

Sebagai contoh, udara panas yang dihasilkan oleh pengering rambut diarahkan secara sengaja ke rambut untuk mempercepat proses pengeringan.

Contoh Konveksi

Manifestasi perpindahan panas ini dapat terlihat dalam berbagai konteks kehidupan sehari-hari:

  • Ketika air dipanaskan, terjadi pergerakan dan variasi suhu yang menciptakan sensasi mendidih.
  • Saat memasak bubur kacang hijau, panas merata menyelimuti seluruh kacang, menciptakan proses konveksi termal yang menarik.
  • Angin darat dan laut terjadi akibat perpindahan panas antara daratan dan laut, menciptakan aliran udara yang khas.
  • Pada cerobong asap, asap bergerak naik karena perbedaan suhu dan tekanan, menunjukkan peristiwa perpindahan kalor yang mencolok.
  • Saat memanggang daging di atas asap, panas dari asap dapat menyebabkan permukaan daging menjadi gosong, menciptakan pengalaman konvektif yang berdampak pada proses memasaknya.

Peristiwa Angin Darat dan Laut

Munculnya angin darat dan laut adalah manifestasi dari fenomena konveksi yang menarik. Sesuai dengan penjelasan yang dicantumkan dalam sumber “Belajar Sains di Dapur”, kita dapat memahami peristiwa ini dengan lebih rinci.

1. Angin Darat

Pada malam hari, angin darat terjadi ketika udara di atas laut menjadi lebih hangat daripada udara di darat. Fenomena ini mendorong aliran udara dari darat ke laut karena perbedaan suhu antara permukaan laut yang lebih hangat dan daratan yang lebih sejuk.

Pergeseran panas dari permukaan laut yang memiliki suhu tinggi menuju daratan yang lebih dingin menciptakan aliran udara yang dapat dimanfaatkan oleh nelayan untuk melaut dan menangkap ikan.

2. Angin Laut

Angin laut, fenomena yang terjadi di siang hari, mengalir secara konstan dari laut menuju daratan.

Peristiwa ini dipicu oleh perbedaan suhu, di mana daratan memiliki suhu lebih tinggi dibandingkan laut pada siang hari, menyebabkan udara di darat naik dan digantikan oleh udara yang lebih sejuk dari atas laut.

Dalam konteks ini, terjadi proses perpindahan panas yang membawa angin laut dari wilayah laut ke daratan. Nelayan cerdik memanfaatkan kehadiran angin laut ini sebagai sarana kembalinya ke daratan setelah menjalani aktivitas menangkap ikan.

Fenomena ini tidak hanya menciptakan kondisi navigasi yang menguntungkan, tetapi juga mencerminkan keseimbangan alam yang dinamis di sepanjang pesisir.

Rumus Kalor

Ketika air mendidih, terjadi perpindahan kalor dari bagian bawah air yang mendidih ke bagian atas air yang lebih dingin. Fenomena ini disebut konveksi, yaitu perpindahan kalor yang melibatkan pergerakan massa atau partikel zat perantara.

Kalor, sebagai bentuk energi yang berpindah karena perbedaan suhu, alamiahnya mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Unit pengukuran kalor dapat dinyatakan dalam Joule (J) atau Kalori (kal).

Rumus perpindahan kalor dinyatakan sebagai H = h A ΔT, dengan variabel sebagai berikut:

H = tingkat perpindahan kalor (dalam joule per detik).

h = koefisien konveksi termal (dalam joule per detik per meter persegi per Kelvin).

A = luas permukaan (dalam meter persegi).

ΔT = selisih suhu (dalam Kelvin).

Contoh Soal Menghitung Kalor

Sebuah material dengan koefisien konveksi termal sebesar 0,02 kal m⁻¹ s⁻¹ °C⁻¹ memiliki luas penampang aliran sebesar 30 cm².

Jika material tersebut mengalami perpindahan panas dari suatu dinding yang bersuhu 80°C ke dinding lainnya yang bersuhu 40°C, tentukan jumlah kalor yang dirambatkan.

Jawaban:

Diketahui:

  • Koefisien konveksi termal (h) = 0,02 kal m⁻¹ s⁻¹ °C⁻¹
  • Luas penampang aliran (A) = 30 cm² = 0,003 m²
  • Selisih suhu (ΔT) = 80°C – 40°C = 40°C

Rumus perpindahan kalor (H) adalah H = h A ΔT

H = (0,02kal m⁻¹ s⁻¹ °C⁻¹) × (0,003m²) × (40°C)
H = 0,0024kal/s

Jadi, jumlah kalor yang dirambatkan adalah 0,0024 kal/s.


Dapatkan berita terbaru! Ikuti kami di Google News dan dapatkan kabar terupdate langsung di genggaman.

Promo garansi Shopee
Yosua Herbi
Herbi adalah seorang Web Developer asal Jawa Tengah lulusan D-3 Manajemen Informatika. Memiliki pengalaman dan kecintaan di bidang geopolitik, keuangan, pemrograman, digital marketing, dan sosial.
Logo SemutAspal