Perpindahan Panas
Panas/Kalor merupakan suatu energi yang berpindah yang diakibatkan perbedaan suhu. Satuan SI (Satuan Internasional) untuk panas adalah joule. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah. Tiap-tiap benda itu mempunyai energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom ataupun molekul penyusunnya.
Kalor tersebut bisa mengubah suhu suatu zat, misalnya saat seorang membuat minuman teh hangat untuk dirinya, maka beliau bisa mencampur air panas dengan air dingin agar teh yang dibuatnya itu dalam kondisi hangat. Saat pencampuran air panas serta air biasa/dingin, maka air panas itu akan melepaskan energi panas, sedangkan pada air biasa/dingin itu akan menerima energi panas tersebut.
Perpindahan yaitu sebuah perubahan kedudukan suatu benda setelah bergerak selama selang waktu tertentu. Perpindahan dapat dikatakan besaran vektor sehingga selain memiliki besar juga memiliki arah. Perpindahan kalor (panas) yang dapat terbagi atas konduksi, konveksi dan radiasi.
KONDUKSI
Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat padat yang tidak ikut mengalami perpindahan. Artinya, perpindahan kalor pada suatu zat tersebut tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.
Berdasarkan kemampuan menghantar kalor, zatdibagi menjadi dua golongan besar, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor ialah zat yang mudah menghantar kalor. Isolator adalah zat yang sukar menghantar kalor. Banyaknya kalor Q yang melalui dinding selama selang waktu t, dinyatakan sebagai berikut.
Keterangan:
Q : kalor (J) atau (kal)
k : konduktivitas termal (W/mK)
A : luas penampang (m2)
ΔT : perubahan suhu (K)
L : panjang (m)
H : kalor yang merambat persatuan waktu (J/s atau watt)
t : waktu (sekon)
Dalam peristiwa dua batang logam berbeda jenisyang disambungkan berlaku bahwa laju aliran kalor dalam kedua batang adalah sama besarnya ditulis sebagai berikut.
Contoh perpindahan secara konduksi sebagai berikut :
- Knalpot motor yang menjadi panas pada saat mesin motor dihidupkan
- Mentega yang dipanaskan pada wajan yang menjadi meleleh disebabkan karena panas
- Saat menyetrika baju, panas yang berasal dari setrika berpindah ke baju karena digosokkan dengan secara langsung sehingga baju tersebut menjadi hangat
- Pada saat memegang gelas yang panas, maka telapak tangan kita juga akan menerima panas dari gelas tersebut
- Tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air.
- Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika memegang kembang api yang sedang dibakar
KONVEKSI
Konveksi merupakan suatu perpindahan panas dengan melalui aliran yang zat perantaranya itu ikut juga berpindah. Pada saat partikel itu berpindah dan juga mengakibatkan kalor merambat, terjadilah suatu konveksi. Konveksi tersebut terjadi pada zat cair dan juga gas (udara/angin).
Pemanfaatan konveksi terjadi pada cerobong asap, sistem suplai air panas, dan lemari es. Laju kalor Q/t sebuah panas memindahkan kalor ke fluida sekitarnya secara konveksi sebanding dengan luas permukaan benda Ayang bersentuhan dengan fluida dan beda suhu di antara benda dan fluida. Hal tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
Keterangan:
H: laju kalor (kal/s atau J/s)
Dengan h adalah koefisien konveksi yang nilainya bergantung pada bentukdan kedudukan permukaan, yaitu tegak, miring, mendatar, menghadap ke bawah, atau menghadap ke atas. Konveksi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain terlihat pada peristiwa angin darat dan angin laut.
Contoh perpindahan secara konveksi sebagai berikut :
- Saat memanaskan air, air akan terlihat seperti diaduk. Itu disebabkan karena, air yang paling bawah akan pertama kalilebih dulu panas dan juga menjadi akan menjadi lebih ringan sehingga saat berpindah ke atas.
- Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan.
- Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.
- Gerakan balon udara
- Pada saat kita merebus air maka akan ada pergerakan air yang panas naik dan juga yang dingin turun.
- Proses mencairnya es batu yang dimasukkan ke dalam air panas. Panas pada air tersebut berpindah secara bersamaan dengan mengalirnya air panas ke es batu
- Terjadinya angin darat dan angin laut
RADIASI
Perpindahan kalor tanpa zat perantara disebut dengan radiasi. Radiasi merupakan suatu perpindahan panas tanpa zat perantara. Radiasi tersebut biasanya disertai cahaya.
Pada tahun 1897, Joseph Stefan melakukan pengukuran daya total yang dipancarkan oleh benda hitam sempurna. Dia menyatakan bahwa daya total itu sebanding dengan pangkatempatsuhu mutlaknya. Lima tahun kemudian Ludwig Boltzmann menurunkan hubungan yang sama. Persamaan yang didapat sama dari hubungan ini dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann yang berbunyi “Energi yang dipancarkan oleh suhu permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu (T4)” dan ditulis sebagai berikut.
dengan σ dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmann yang mempunyai nilai 5,67 x 10^-8 Wm^-2K^-4. Karena tidak semua benda dianggap sebagai benda hitam sempurna maka persamaan Stefan- Boltzman untuk benda dapat ditulis sebagai berikut.
Dengan e adalah koefisien yang disebut emisivitas, nilainya di antara 0 dan 1 serta bergantung pada jenis zat dan keadaan permukaan. Untuk benda hitam sempurna, e = 1.
Contoh perpindahan secara radiasi sebagai berikut :
- Panas matahari yang sampai ke bumi walau dengan melalui ruang hampa
- Warna hitam kusam merupakan penyerap atau pemancar kalor yang baik
- Menetaskan telur unggas dengan menggunakan lampu
- Tubuh terasa hangat pada saat berada di dekat sumber api
- Pakaian menjadi kering ketika dijemur di bawah terik matahari
Belum Ada Komentar