Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Kalor berpindah dari benda atau sistem bersuhu tinggi ke benda atau sistem bersuhu rendah. Perpindahan kalor dari satu benda ke benda lain dapat melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi (pancaran)
Konduksi
Konduksi merupakan perpindahan kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel penghantarnya. Perpindahan kalor secara konduksi dapat berlangsung melalui dua proses sebagai berikut.
a. Kalor berpindah melalui tabrakan antarpartikel. Pemanasan pada suatu zat menyebabkan partikel penyusun zat bergerak lebih cepat, sehingga memungkinkan terjadinya tumbukan antarpartikel. Pada tumbukan ini terjadi perpindahan energi antarpartikel sekaligus terjadi perpindahan kalor.
b. Kalor berpindah melalui elektron-elektron bebas. Pada bagian zat yang dipanaskan, energi pada elektron-elektron bebas bertambah dan dipindah dengan cepat ke elektron-elektron di sekitarnya melalui tumbukan. Pada proses ini kalor dapat berpindah dengan cepat.
a. Kalor berpindah melalui tabrakan antarpartikel. Pemanasan pada suatu zat menyebabkan partikel penyusun zat bergerak lebih cepat, sehingga memungkinkan terjadinya tumbukan antarpartikel. Pada tumbukan ini terjadi perpindahan energi antarpartikel sekaligus terjadi perpindahan kalor.
b. Kalor berpindah melalui elektron-elektron bebas. Pada bagian zat yang dipanaskan, energi pada elektron-elektron bebas bertambah dan dipindah dengan cepat ke elektron-elektron di sekitarnya melalui tumbukan. Pada proses ini kalor dapat berpindah dengan cepat.
Laju perpindahan kalor bergantung pada panjang (L), luas penampang (A), konduktivitas termal (k) atau jenis bahan, dan beda suhu (ΔT). Oleh karena itu, banyak kalor yang dapat berpindah selama waktu tertentu ditulis dengan persamaan berikut.
Keterangan :
k = konduktivitas bahan, watt per meter kelvin (W/m K)
H = laju kalor, joule per sekon (J/s)
A = luas penampang, meter persegi (m^2)
ΔT = perbedaan suhu kedua ujung batang, kelvin
L = panjang batang, meter (m)
Q = kalor yang merambat, joule (J)
t = waktu, sekon (s)
Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel-partikel zat. Perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat alir secara bebas disebut konveksi bebas. Hal ini karena adanya perbedaan massa jenis zat alir, contoh saat kita merebus air. Sementara itu, perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel karena perpindahan tekanan yang dibuat dengan pompa disebut dengan konveksi paksaan. Contoh ventilasi kamar, cerobong asap, pengaturan katup udara, dan kipas angin. Besarnya laju kalor yang mengalir pada penghantar dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
h = tetapan konveksi, watt per meter persegi kelvin (W/m^2.K)
ΔT = perbedaan suhu kedua tempat berbeda, kelvin (K)
H = laju kalor, joule per sekon (J/s)
Q = kalor yang merambat, joule (J)
t = waktu, sekon (s)
h = tetapan konveksi, watt per meter persegi kelvin (W/m^2.K)
ΔT = perbedaan suhu kedua tempat berbeda, kelvin (K)
H = laju kalor, joule per sekon (J/s)
Q = kalor yang merambat, joule (J)
t = waktu, sekon (s)
Radiasi
Radiasi merupakan peristiwa memancarnya panas dari suatu benda dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Jadi, radiasi adalah pancaran energi dari permukaan sebuah benda dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang merambat tanpa memerlukan zat perantara (medium) seperti gelombang cahaya dan gelombang radio. Sumber energi terbesar di bumi berasal dari matahari. Energi matahari dapat sampai ke bumi dalam bentuk pancaran panas. Pancaran panas semacam ini dinamakan radiasi.
Keterangan:
σ = tetapan Boltzmann = 5,67 × 10–8 W/m2 K4
H = laju kalor, joule per sekon (J/s)
Q = kalor yang merambat, joule (J)
t = waktu, sekon (s)
T = suhu benda, kelvin (K)
σ = tetapan Boltzmann = 5,67 × 10–8 W/m2 K4
H = laju kalor, joule per sekon (J/s)
Q = kalor yang merambat, joule (J)
t = waktu, sekon (s)
T = suhu benda, kelvin (K)
Persamaan tersebut berlaku untuk benda dengan permukaan hitam sempurna. Agar persamaan tersebut berlaku untuk setiap permukaan, persamaannya harus diubah menjadi :
Besaran e merupakan emisivitas benda, yaitu suatu ukuran yang menunjukkan besar pemancaran radiasi kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna. Nilai e diantara 1 dan 0 (0 < e < 1) dan bergantung pada sifat permukaan benda. Benda pemantul sempurna (penyerap paling jelek) memiliki nilai e = 0, sedang benda penyerap sempurna sekaligus pemancar sempurna yaitu benda hitam sempurna nilai e = 1. Emisivitas tubuh manusia ± 0,98.
Radiasi kalor mempunyai sifat-sifat berikut.
a. Permukaan yang gelap merupakan pemancar energi radiasi yang paling baik.
b. Kecepatan radiasi suatu benda bertambah besar apabila suhunya naik.
c. Panjang gelombang yang terdapat dalam radiasi semakin pendek, jika suhu benda semakin tinggi.
Penerapan konsep radiasi dalam kehidupan sehari-hari antara lain:
a. pembakaran pada alat pemanggang (oven);
b. pengeringan tembakau atau kopi;
c. efek rumah kaca.
a. Permukaan yang gelap merupakan pemancar energi radiasi yang paling baik.
b. Kecepatan radiasi suatu benda bertambah besar apabila suhunya naik.
c. Panjang gelombang yang terdapat dalam radiasi semakin pendek, jika suhu benda semakin tinggi.
Penerapan konsep radiasi dalam kehidupan sehari-hari antara lain:
a. pembakaran pada alat pemanggang (oven);
b. pengeringan tembakau atau kopi;
c. efek rumah kaca.
Kalor melalui sambungan
dua logam yang berbeda jenis
Kalor yang melalui dua buah logam yang berbeda
jenisnya ada dua macam, yaitu disusun seri (sambung ujung-ujungnya) dan paralel
. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini!
Sambungan seri
Pada sambungan ini berlaku :
Sambungan paralel
Pada sambungan ini berlaku :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar