Perpindahan Kalor: Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Perpindahan Kalor: Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Mari kita menjawab pertanyaan yang berangkat dari masalah perpindahan panas. Contohnya:

  • Sebutkan ciri perpindahan panas secara konduksi
  • Jelaskan ciri perpindahan panas secara konveksi!
  • Apa saja contoh perpindahan panas secara radiasi?

1. Konduksi

Proses perpindahan kalor melewati suatu zat tanpa terjadi perpindahan bagian-bagian zat disebut konduksi atau hantaran. Misalnya, salah satu ujung batang besi kita panaskan. Akibatnya, ujung besi yang lain akan terasa panas.

Ciri-ciri perpindahan kalor secara konduksi:

  1. Hanya terjadi pada benda padat
  2. Harus bersentuhan/kontak langsung
  3. Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara

Coba perhatikan gambar berikut:

Perpindahan kalor konduksi

Pada batangan besi yang dipanaskan, kalor bergerak dari bagian dipanaskan ke bagian lain yang tidak dipanaskan.

Syarat terjadinya konduksi kalor melalui suatu zat adalah adanya perbedaan suhu.

Berdasarkan kemampuannya menghantarkan kalor, zat dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu isolator dan konduktor.

Isolator adalah zat yang sulit menghantarkan panas. Kata sulit di sini bukan berarti tidak bisa menghantarkan panas akan tetapi panas akan merambat secara lambat bila melalui zat tersebut. Istilah mudahnya, isolator adalah penghantar yang buruk.

Kebalikan dengan isolator, konduktor adalah penghantar kalor yang baik. Kalor relatif lebih cepat merambat apabila melalui zat-zat yang bersifat konduktor.

Besarnya energi konduksi disebut juga laju konduksi ditentukan oleh rumuk konduksi pada persamaan berikut:

Perpindahan kalor

Keterangan:
Q = kalor (joule)
k = koefisien konduski (konduktivitas termal)
t = waktu (s)
A = luas penampang (m persegi)
L = panjang logam (m)
T = Suhu (kelvin)

Contoh konduksi:

  • Membakar besi, logam, atau alumunium.
  • Saat menyetrika baju, kalor yang berasal dari setrika berpindah ke baju.
  • Pada saat memegang gelas yang panas, maka telapak tangan akan merasakan panas karena kalornya mengalir ke diri kita.
  • Knalpot dan mesin terasa panas setelah mesin dihidupkan.
  • Tutup pada panci yang digunakan untuk memasak.
  • Mentega yang dipanaskan akan meleleh karena munculnya kalor.

2. Konveksi

Proses perpindahan kalor melewati suatu zat yang bagian-bagian zat yang dilaluinya juga ikut terpindah disebut konveksi atau aliran. Konveksi sejauh ini dapat terjadi pada zat cair dan gas.

Ciri-ciri perpindahan kalor secara konveksi:

  1. Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai perpindahan partikel zat
  2. Harus ada perbedaan massa jenis
  3. Biasa terjadi pada zat cair dan gas

Konveksi pada Zat Cair

Syarat terjadinya konveksi pada zat cair adalah adanya pemanasan agar partikel-partikel zat cair ikut berpindah tempat.

Konveksi pada Gas

Konveksi terjadi pula pada gas, misalnya udara. Seperti yang terjadi pada air, rambatan (aliran) kalor pada gas (udara) terjadi dengan cara konveksi.

Perpindahan kalor

Beberapa contoh peristiwa yang terjadi karena konveksi udara adalah sebagai berikut:

  • Adanya angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari. Pada siang  hari, daratan lebih cepat menjadi panas daripada lautan sehingga  udara di daratan naik dan digantikan oleh udara dari lautan.
  • Adanya angin darat, Angin darat terjadi pada malam hari.  Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi dingin daripada lautan.  Dengan demikian, udara di atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari daratan.
  • Adanya sirkulasi udara pada ruang kamar di rumah
  • Adanya cerobong asap pabrik.
  • Gerakan balon udara.

Besarnya energi konveksi atau bisa disebut laju konveksi ditentukan oleh rumus konveksi pada persamaan berikut:

Konveksi panas gas

Keterangan:
Q = kalor (joule)
h = koefisien konveksi
t = waktu (s)
A = luas penampang (m persegi)
T = Suhu (kelvin)

3. Radiasi

Perpindahan panas tanpa melalui zat perantara disebut sebagai radiasi atau pancaran. Kalor dihantarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik, gelombang radio, atau gelombang cahaya.

Ciri-ciri perpindahan kalor secara radiasi:

  1. Radiasi adalah panas tanpa melalui zat perantara
  2. Hanya membutuhkan medium berupa gas

Kita bisa melihat contoh kasus radiasi panas dari api. Apabila kita berdiam di dekat api unggun, kita merasa hangat.

Perpindahan radiasi

Contoh lain radiasi:

  1. Panas matahari yang bisa kita rasakan walau melalui ruang hampa.
  2. Teknologi penetasan telur unggas menggunakan lampu.
  3. Pakaian mengering saat dijemur pada siang hari yang cerah.

Besarnya energi radiasi seperti yang terlihat dari rumus radiasi berikut:

Radiasi panas

Keterangan:
P = Daya Radiasi/Energi Radiasi setiap Waktu (watt)
Q = Kalor (joule)
t = waktu (s)
e = emisivitas bahan
A = luas penampang (m persegi)
T = suhu (kelvin)
o = konstanta stefan boltzmann (5,67 x 10 pangkat minus 8)

Persamaan konduksi, konveksi, dan radiasi yaitu sama-sama merupakan cara perpindahan panas dari satu titik ke titik yang lain. Dan perbedaannya yakni:

  1. Konduksi: kebanyakan media perpindahan panasnya benda padat, contoh yang bisa dilihat adalah saat kita memanaskan besi.
  2. Konveksi: kebanyakan media perpindahan panasnya fluida, contoh yang bisa dilihat adalah saat kita memanaskan air.
  3. Radiasi: hanya perlu media perpindahan panas berupa gas atau udara, misalnya panas matahari.
  • 1
    Share