Perpidahan Kalor Konduksi, Koveksi, Radiasi – Sama seperti bunyi dan listrik, kalor juga bisa berpindah melalui beraga medium maupun tanpa medium. Medium perpindahan sangat menentukan laju perpindahan kalor. Contoh perpidahan kalor, misal sobat punya besi jeruji roda, ujung
satunya sobat hitung panaskan dengan lilin dan ujung satunya kita pegang dengan tangan. Selang beberapa menit atau bahkan detik kita pasti sudah merasakan panasnya. Lain halnya jika sobat menggunakan sebatang lidi mungkin akan sangat lama untuk merasakan panas api dari lilin atau jangan-jangan baru terasa saat lidi sudah hampir terbakar habis? 😀 Perpindahan kalor merupakan peristiwa atau proses mengalirnya panas (kalor) dari satu titik ke titik yang lain dalam suatu medium. Namanya perpindahan pasti ada yang namanya kecepatan (laju). Laju perpindahan kalor ini sangat bergantung pada jenis mediumnya.
Berdasarkan medium yang dilaluinya peristiwa perpindahan kalor ini dibedakan menjadi 3 sebagai berikut.
Konduksi adalah perpindahan kalor yang terjadi pada medium padat. Dalam perpidahan ini yang berpindah hanyalah kalor dan mediumnya tidak ikut berpindah. Contohnya ketika seorang pandai besi sedang membuat parang atau pisau bagian ujung besi yang tidak dipanaskan akan ikut panas. Inilah sebabnya kenapa pandai besi menggunakan sarung tangan sebagai isolator. Kalor dari perapian berpindah dari ujung besi yang dipanaskan ke ujung lain yang tidak dipanaskan. Itulah contoh sederhana bahwa kalor memang berpindah.
Secara sederhana laju perpindahan kalor bisa dirumuskan sebagai kalor yang mengalir persatuan waktu. Laju perpidahan kalor secara koduksi dirumuskan sebagai perkalian antara konduktivitas kalor (k) dengan luas penampang (A)dan selisih suhu kedua titik ( T2-T1) dibagi dengan jarak kedua titik (x). Rumus laju perpindahan kalor nya:
Sebuah lempeng baja mempunyai luas penampang 20 cm2 panjang 50 cm. Jika perubahan suhu yang terjadi antara 2 titik yang jaraknya 1 m pada lempeng baja tersebut adalah 50o C dan Konduktivitas kalor dari lempeng baja tersebut adalah 0,16 W/mK. Berapa laju perpindahan kalor?
Jawab
= 0,16 . 20. 10-4 50/1
= 1,6. 10-3 W/m2
Konveksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi pada medium cair dan gas. Berbeda dengan konduksi, perpindahan kalor ini disertai dengan perpindahan medium. Jadi yang bergerak tidak hanya kalor tetapi juga medium perambatannya.
Contoh perpindahan kalor secara konveksi misalnya ketika sobat hitung masak air, ketika air mendidih terjadi perpindahan kalor dari api kompor ke panci kemudian ke air. Perpindahan ini juga diiringi perpindahan atau bergeraknya medium berupa air. Laju perpindahan kalor secara konveksi dapa dirumuskan
h = adalah tetapan konveksi. Setiap benda memiliki tetapan konveksi yang berbeda. Semakin mudah benda itu menyerap atau melepas kalor dan memindahkannya maka semakin besar nilai tetapan ini. A adalah luas penampang melintang dan T2-T1 adalah selisih suhu.
Contoh Soal
Sejenis gas beracun berada di dalam ruang tertutup berbentuk tabung dengan penampang melintang 80 cm2. Jika terjadi perubahan suhu sebesar 80oC dan koefisien konveksi gas tersebut adalah 80 W/mK maka berapa laju perpindahan kalor dalam gas beracun tersebut?
Jawab:Heheh ayo sobat hitung silahkan dicoba sendiri ya,, 😀 tinggal dimasukkan rumus di atas
Berbeda dengan 2 jenis perpindahan kalor sebelumnya yang menggunakan medium, perpindahan kalor ini tdak membutuhkan medium atau perantara. Apa contohnya? Panas matahari yang sampai kebumi melewati ruang angkasa yang hampa udara (tanpa ada medium). Setiap benda bisa menyerap kalor dipancarkan secar radiasi. Akan tetapi yang menentukan daya serap dan daya bukannlah jenis bahan benda tersebut melainkan warnanya.
Semakin hitam sebuah benda maka benda tersebut akan cenderung semakin menyerap panas yang dipancarkan melalui radiasi. Kehitaman sebuah inilah yang disebut sebagai emisivitas bahan disimbolkan dengan e. Laju penyerapan kalor yang dipancarkan secara radiasi dirumuskan
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.