Perpindahan Kalor Secara Konduksi, Konveksi, Radiasi, Dan Rumus Pengukurannya Lengkap

Posted on

Perpindahan Kalor Secara Konduksi, Konveksi, Radiasi, Dan Rumus Pengukurannya Lengkap

Rumus Konduksi – Apabila benda panas disentuhkan dengan benda yang dingin, maka tak lama kemudian suhu benda yang panas tersebut akan turun. Dan suhu benda yang dingin akan naik. Karena benda yang panas akan memberi kalor kepada benda yang dingin. Kalor juga berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Perpindahan kalor ini ada tiga macam, diantaranya yaitu konduksi, konveksi atau aliran dan radiasi atau pancaran.

Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Konduksi merupakan suatu perpindahan kalor yang melalui zat padat, yang dimana perpindahan ini tidak akan diikuti dengan perpindahan partikel perantara. Berdasas pada kemampuan dalam menghantar kalor, zat juga dibagi menjadi dua golongan yang besar yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang mudah dalam menghantar kalor. Sedangkan isolator adalah zat yang sulit menghantar kalor. Banyaknya kalor Q yang melalui dinding selama selang waktu T, dinyatakan dengan :

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)

Di dalam peristiwa dua batang logam yang berbeda jenis, yang disambungkan berlaku bahwa laju aliran kalor di dalam batang sama besarnya. Dan ditulis dengan rumus berikut :

Contoh Soal

Batang baja dan batang kuningan luas penampang dan panangnya sama. Salah satu ujung masing-masing batang dilekatkan. Suhu ujung batang baja yang bebas 250°C, sedangkan suhu ujung batang kuningan yang bebas 100°C. Jika koefisien konduksi termal baja dan kuningan masing-masing 0,12 kal/s cm°C dan 0,24 kal/s cm°C, berapakah suhu pada persambungan kedua batang tersebut?

Baca Juga :   Gaya Gesek : Pengertian, Rumus Dan Contoh Soalnya Lengkap

Penyelesaian :

Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi merupakan proses dalam perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lainnya, oleh pergerakan fluida itu sendiri. Terdapat dua jenis konveksi alamiah dan konveksi paksa. Dalam konveksi alamiah pergerakan fluida ini terjadi akibat adanya perbedaan pada massa jenis. Ada juga konveksi paksa yang dimana fluida sudah dipanasi langsung diarahkan ke tujuannya, oleh sebuah peniup atau blower atau pompa. Contoh konveksi paksa ini antara lain yaitu sistem pendingin mobil dan pengering rambut atau hairdryer.

Pemanfaatan dalam konveksi terjadi juga pada cerobong asap, sistem suplai air panas, serta lemari es. Laju kalor Q/t pada sebuah panas akan memindahkan kalor ke fluida sekitarnya secara konveksi, yang sebanding dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan juga beda suhu yang terjadi antara benda dan fluida. Hal tersebut ditulis dengan :

Keterangan:

H: laju kalor (kal/s atau J/s)

Dengan H sebagai koefisien konveksi yang bergantung pada nilainya dan pada bentuk serta kedudukan permukaannya. Yaitu tegak, miring, mendatar, menghadap ke bawah, atau menghadap ke atas. Di dalam kehidupan sehari-hari konveksi bisa dilihat pada peristiwa angin darat dan laut.

Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Radiasi atau pancaran merupakan perpindahan pada energi kalor, yang berbentuk gelombang elektromagnetik. Di tahun 1897 Joseph Stefan melakukan pengukuran pada daya total yang dipancarkan dari sebuah benda hitam yang sempurna. Dia juga menyatakan bahwa daya total tersebut sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya. Kemudian lima tahun berikutnya Ludwig Boltzmann menurunkan hubungan yang sama. Persamaan yang diperoleh juga sama dan berasal dari hubungan yang dikenal dengan 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 :

Baca Juga :   Kalor : Pengertian, Rumus, Dan Contoh Soalnya Lengkap

Dengan σ yang dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmann yang mempunyai nilai 5,67 x 10-8Wm-2K-4. Karena tak semua benda bisa dianggap sebagai benda yang hitam sempurna maka persamaan dari Stefan- Boltzman untuk benda bisa ditulis dengan :

Yang dimana e adalah koefisien yang disebut dengan emisivitas, yang nilainya antara 0 dan 1 dan bergantung pada jenis zat dan keadaan pada permukaannya. Untuk benda yang hitam sempurna, e = 1. Penerapan peristiwa radiasi di dalam kehidupan sehari-hari, contohnya yang terjadi pada penghangat rumah, pengering kopi, pembakaran pada alat pemanggang atau oven dan juga rumah kaca.

Berikut penjelasannya :

  1. Panel surya digunakan untuk menyerap dan juga memancarkan radiasi sinar matahari, dengan desain pada bidang logam yang berongga yang diberi warna hitam. Energi pada kalor radiasi ini dimanfaatkan untuk memanaskan air.
  2. Beberapa mobil tangkit pengankut minyak, di bagian tangkinya dicat dengan warna putih. Hal itu bertujuan untuk menghindari penyerapan energi panas dengan cara konveksi oleh minyak.
  3. Penghangat rumah yang dijumpai pada daerah yang beriklim dingin. Gas bekas yang dihasilkan dari pembakaran, akan mengalir ke atas melalui cerobong asap dengan cara konveksi selama pembakaran berlangsung. Ada pula energi kalor radiasi yang merambat ke segala arah dalam bentuk gelombang elektromagnetik, sehingga tubuh pun menjadi terasa hangat.
  4. Rumah kaca di suatu bangunan khusus yang dimana dinding dan atapnya dibuat dari kaca. Bangunan tersebut dibuat untuk melindungi tanaman, dari pengaruh abiotik yang merugikan. Contohnya suhu yang terlalu panas atau dingin. Selain suhu kelembapan udara juga bisa diatur. Rumah kaca tersebut dibangun untuk kebutuhan budidaya tanaman.

Demikian pembahasan dan penjelasan mengenai rumus konduksi secara lengkap, yang diuraikan dalam bentuk perpindahan kalor dengan berbagai macam cara. Semoga artikel ini memberi manfaat dan bisa memudahkan anda dalam menyelesaikan soal.

Baca Juga :   Gelombang Longitudinal : Rumus Dan Contoh Soalnya Lengkap

Baca Juga :