Perpindahan Kalor

Materi Ajar

Perpindahan Kalor

        Tujuan : 1. Menjelaskan pengertian perpindahan kalor secara Konduksi, Konveksi dan    Radiasi

                   2. Menjelaskan penerapan perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari

A. Proses perpindahan Kalor

Proses perpindahan panas antar benda satu dengan lainnya tidak selalu sama. Ada tiga mekanisme atau cara perpindahan kalor yakni secara konduksi, konveksi dan radiasi.

1.    Konduksi

Konduksi terjadi ketika terjadi pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel dengan energi lebih rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi. Secara sederhana, perpindahan kalor secara konduksi dapat dipahami sebagai suatu perpindahan kalor yang terjadi dengan perantara benda padat. Jadi, benda-benda yang berkontak dan saling memindahkan kalor ini adalah benda padat melalui tumbukan-tumbukan partikelnya.

Contoh Konduksi:

a.  Ketika kita membakar besi, maka besi akan panas, tetapi partikel-partikel pada besi tidak ikut berpindah atau tetap pada tempatnya.

b.       Ketika kita mencelupkan sendok ke dalam air panas, maka sendok ujung sendok yang tidak tercelup juga akan panas, meskipun tidak terjadi perpindahan partikel di dalam sendok tersebut.

c.  Ketika tangan kita memegang gelas yang panas, tangan kita pun akan merasakan panasnya, meskipun tidak terjadi perpindahan partikel dari gelas ke tangan kita.

   2. Konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi ketika kalor berpindah dengan cara gerakan partikelnya yang telah dipanaskan. Konveksi dapat terjadi karena dua macam yakni konveksi alami (natural convection) dan konveksi paksa (forced convection). Konveksi alami terjadi ketika gerakan perpindahan kalornya disebabkan oleh perbedaan kerapatan sehingga terjadi perpindahan partikel. Sedangkan konveksi paksa terjadi ketika perpindahan partikel dilakukan secara paksa misal didorong dengan pompa atau kipas.

Contoh koveksi

   a.      Ketika kita memanaskan air, maka kita akan melihat air itu seperti diaduk. Inilah proses   ketika partikel-partikel air yang ada di bawah yang telah panas berpindah ke atas. Sehingga terjadilah perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel air yang dipanaskan.

    b.      Terjadinya angin darat dan air laut, karena partikel-partikel udara yang panas berpindah.

   c.      Adanya sirkulasi udara dari luar rumah ke dalam rumah karena partikel-partikel udara  panas dari luar ruangan masuk ke dalam rumah.

     3. Radiasi

Proses perpindahan kalor secara radiasi terjadi ketika kalor disampaikan tanpa melalui perantara. Prosesnya secara kimia dapat dijabarkan dengan energi termal yang diubah menjadi energi radiasi. Dalam hal ini energi termuat dalam gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang elektromagnetik tersebut berinteraksi dengan materi energi radiasi maka akan berubah menjadi energi termal. Artinya, proses perpindahan kalor secara radiasi terjadi langsung tanpa adanya perpindahan partikel-partikel zat.

Contoh:

      a.      Panas dari sinar matahari yang melewati luar angkasa hampa udara tetap dapat sampai ke bumi tanpa perpindahan partikel apapun.

      b.     Ketika mendekatkan tangan kita ke api, maka akan terasa panas meskipun tidak ada partikel api yang berpindah ke tangan kita.

B.  Penerapan Prinsip Perpindahan Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari

Kita dapat mengetahui bahwa ternyata banyak peralatan yang memanfaatkan sifat perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari.Selain pemanfaatan perpindahan kalor, pencegahan perpindahan kalor juga digunakan untuk beberapa alat dan sistem. Adapun contoh pemanfaatan perpindahan kalor sebagai berikut:

             1.  Panel Surya

Panel surya adalah alat yang menyerap kalor radiasi matahari. Kalor dari matahari akan diserap oleh permukaan hitam lalu dihantarkan secara konduksi melalui logam. Selanjutnya kalor dipindahkan ke bagian system pemanas air yang terhubung.

            2.  Termos Panas

Pada termos, perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dicegah sehingga air panas tetap panas dan air dingin tetap dingin. Termos dibuat dari tabung kaca berlapis yang permukaan dalamnya dibuat mengkilat dengan merupakan penyerap dan pemancar kalor yang buruk sehingga mencegah kalor masuk atau keluar dari teras.Tabung kaca untuk mencegah perpindahan secara konduksi, dinding luar termos dibuat dari kaca menqkilat berlapis perak untuk menghalangi perpindahan kalor secara radiasi.Di antara lapisan kaca terdapat ruang hampa udara untuk mencegah perpindahan kalor secara konveksi dan konduksi dari dinding kaca ke dinding kaca luar.Selain itu termos juga disumbat dengan bahan isolator untuk mencegah terjadlnya perpindahan kalor secara konduksi pada permukaan air.

           3. Rumah Kaca

Rumah kaca merupakan bangunan yang tertutup dengan lingkungan yang dapat dikendalikan.Dinding dan atapnya terbuat dari kaca atau plastik.Pada hari panas, radiasi matahari dengan panjang gelombang pendek masuk menembus kaca dan kemudian diserap oleh tanah dan tanaman di dalamnya.Kondisi ini menyebabkan tanah dan tanaman di dalamnya memancarkan kembali kalor yang diterimanya dalam bentuk radiasi inframerah dengan panjang gelombang yang lebih panjang.Energi ini tidak dapat menembus kaca sehingga terperangkap di dalam rumah.

            4. Setrika Listrik

Energi listrik diubah menjadi energi panas yang kemudian dikonduksikan melalui alas besi tebal yang ada di bagian bawah setrika.Penghantaran kalor secara radiasi dan konveksi tidak terjadi pada setrika.

          5. Pipa Penukar Kalor

         Pipa penukar kalor yang banyak digunakan di bidang industri merupakan suatu alat yang digunakan di bidang industri merupakan suatu alat yang digunakan untuk memanaskan zat cair atau udara pada suatu wadah. Di dalam pipa dialirkan air panas atau udara panas hasil proses pemanasan suatu alat yang dinamakan boiler. Pipa penukar kalor dimasukkan pada tempat atau wadah yang berisi air atau udara yang akan dipanaskan sehingga terjadi perpindahan kalor secara konveksi dan konduksi. Proses tersebut berlangsung dengan cara air panas yang mengalir dalam pipa akan menghantarkan kalor secara konveksi ke pipa bagian dalam. Dari bagian dalam dan permukaan pipa kalor dihantarkan secara konveksi pada zat cair atau udara.

Link Sumber : http://www.elmoe.info/2015/02/3-cara-perpindahan-kalor-konduksi.html#ixzz3cCW1isJq