Contoh Konduksi, Konveksi dan radiasi dalam kehidupan

Menurut prinsip fisika termodinamika, sungguh luar biasa suhu adalah sesuatu yang tidak konstan dalam tubuh, tetapi alih-alih dipindahkan dari satu ke yang lain: arahnya selalu sama, karena kalor berpindah dari benda-benda yang bersuhu lebih tinggi dari yang lebih kecil.

Ada banyak rumus matematika yang berkaitan dengan fisika dan kimia yang cenderung menjelaskan proses perpindahan kalor ini, tetapi yang utama adalah mereka terjadi di bawah tiga cara berbeda: konduksi, konveksi dan radiasi.

Pengertian Konduksi, Radiasi & Konveksi

1. Konduksi

Konduksi adalah fenomena perpindahan energi panas melalui suatu zat tertentu, dan tanpa disertai suatu perpindahan dari zat tersebut.

2. Radiasi

Radiasi adalah fenomena perpindahan energi panas yang merambat dengan tanpa adanya suatu penghubung.

3. Konveksi

Konveksi adalah fenomena perpindahan energi panas yang merambat melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan zat tersebut.

Contoh Konduksi

Konduksi adalah proses dari mana kalor merambat karena agitasi termal dari molekul, tanpa perpindahan nyata dari mereka. Konduksi adalah proses yang sangat sederhana untuk dipahami dan pada saat yang sama ‘tidak terlihat’ karena hanya perpindahan panas yang terjadi, tanpa fisik yang terlihat.

Konduksi adalah alasan mengapa objek, dalam waktu yang kurang lebih lama, akhirnya mendapatkan suhu yang sama di semua ekstensi.

Beberapa contoh konduksi adalah:

  • Sepanjang alat untuk memanipulasi bara api atau benda berpotensi sangat panas lainnya. Jika gagang lebih pendek, perpindahan kalor akan lebih cepat dan tidak ada ujung yang bisa disentuh.
  • Es dalam laju air panas meleleh melalui konduksi.
  • Saat air mendidih, nyala api menghantarkan kalor ke wadah dan setelah beberapa saat memungkinkan air menjadi panas.
  • Panas sendok ketika dibiarkan dalam mangkuk dan tuangkan sup yang sangat panas ke atasnya.
  • Pisau dan garpu menggunakan pegangan kayu untuk mematahkan konduksi panas.

Contoh Konveksi

Apa itu konveksi? Konveksi adalah transmisi kalor berdasarkan pergerakan aktual suatu molekul zat: di sini fluida yang dapat berupa gas atau cairan ikut campur.

Transmisi kalor konvektif hanya dapat terjadi dalam cairan di mana dengan gerakan alami (fluida mengekstraksi kalor dari zona panas dan mengubah kepadatan) atau sirkulasi paksa (melalui kipas yang menggerakan fluida), partikel dapat memindahkan pengangkutan panas tanpa mengganggu kesinambungan fisik benda.

Berikut serangkaian contoh konveksi:

  • Perpindahan panas kompor.
  • Balon udara panas, yang disimpan di udara melalui udara panas. Jika dingin, balon segera mulai jatuh.
  • Ketika uap air mengaburkan gelas mandi, dengan suhu air panas saat mandi.
  • Pengering tangan atau rambut, yang mengirimkan panas dengan konveksi paksa.
  • Perpindahan panas yang dihasilkan oleh tubuh manusia saat seseorang tidak memakai kaki.

Contoh Radiasi

Apa itu radiasi? Radiasi adalah panas yang dipancarkan oleh benda karena suhunya, dalam proses yang tidak memiliki kontak antara tubuh atau cairan perantara yang mengangkut panas.

Radiasi berarti karena ada benda padat atau cair dengan suhu lebih besar dari yang lain, perpindahan panas dari satu ke yang lain segera terjadi. Fenomena tersebut adalah dari transmisi gelombang elektromagnetik, yang berasal dari benda-benda pada suhu yang lebih tinggi daripada nol absolut: semakin tinggi suhu, maka semakin tinggi pula gelombang tersebut.

Itulah yang menjelaskan bahwa radiasi hanya dapat terjadi selama benda berada pada suhu yang sangat tinggi.

Berikut adalah sekelompok contoh di mana radiasi terjadi:

  • Transmisi gelombang elektromagnetik melalui oven microwave.
  • Panas yang dipancarkan oleh radiator.
  • Radiasi ultraviolet matahari, tepatnya proses yang menentukan suhu bumi.
  • Lampu dipancarkan oleh lampu pijar.
  • Emisi sinar gamma oleh inti atom.

Proses perpindahan kalor meningkatkan dan menurunkan suhu benda yang terkena, tetapi juga kadang-kadang (seperti dicontohkan oleh es) bertanggung jawab atas fenomena perubahan fasa, seperti air mendidih dalam uap, atau leleh, air di atas es. Rekayasa memusatkan banyak upayanya untuk mengambil keuntungan dari kemungkinan memanipulasi keadaan benda melalui transmisi panas.

Rumus Konduksi, Radiasi & Konveksi

Setelah kita membahas tentang pengertian dari Konduksi, Radiasi & Konveksi, selanjutnya kita akan membahas suatu Rumus dari Konduksi, Radiasi & Konveksi.

1. Rumus Konduksi

Q ∆t = H = k.A.

  • H = Jumlah kalor merambat setiap detik (J/s)
  • k  = Koefisien konduksi termal (J/msK)
  • A = luas penampang pada batang (m)
  • L = Panjang pada Batang (m)
  • ∆ T = perbedaan suhu di kedua ujung batang (K)

Contoh Soal Konduksi :

Sebuah batang logam mempunyai panjang 2 m, dan memiliki luas penampang 20 cm2  dan perbedaan suhu kedua ujungnya 500C.

Bila koefisien konduksi termalnya 0,2 kal/ms0C, tentukan jumlah kalor yang merambat per satuan luas & per satuan waktu!

Diketahui :

L = 2 m

A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2

k = 0,2 kal/ms0C

∆ T = 500C

Pertanyaan : H

Jawab :

H = k A ∆ T/L

= (0,2 kal/ms0C)(2 x 10-3 m2) 500C/2 m

= 0,01 kal/s

2. Rumus Radiasi

∆Q ∆t = e.

  • Q = Kalor yang dipancarkan benda (J)
  • T = suhu mutlak (K)
  • e = emisitas bahan
  • σ = Tetapan Stefan Boltzman (5,672 x 10-8 W/m2K4 )
  • A = Luas Penampang benda (m2)

Contoh Soal Radiasi :

Sebuah lampu pijar memakai  kawat wolfram dengan luas (A) 10-6 m2 dan emisivitasnya (e) 0,5.

Jika bola lampu berpijar dengan suhu 1.000 K selama 5 second (σ = 5,67 x 10-8 W/m2K4 ), maka hitunglah jumlah energi radiasi yang dipancarkan oleh lampu pijar tersebut.

Diketahui :

T = 1.000 K

A = 10-6 m2

t = 5 s

e = 0,5

σ = 5,67 x 10-8 W/m2K4

Pertanyaan : Q

Jawab :

∆Q/∆t = e σ A T4

∆Q = e σ A T4 ∆t

= (0,5) (5,67 x 10-8 W/m2K4 ) (10-6 m2) (1.000 K)4(5s)

= 14,175  x 10-2 J

3. Rumus Konveksi

H = h. A. ∆T

Keterangan :

H = Laju perpindahan (J/s)

h = Koefisien konveksi termal (j/sm2K)

A = Luas permukaan (m2)

∆ T = Perbedaan suhu (K)

Contoh Soal Konveksi :

Suatu Fluida memiliki koefisien konveksi termal 0,01 kal/ms0C dan memiliki luas penampang aliran 20 cm2.

Bila fluida tersebut mengalir di sebuah dinding dengan suhu 1000C menuju dinding lainya dengan suhu 200C dan kedua dinding dalam keadaan yang sejajar, maka berapa besarnya kalor yang dirambatkan?

Diketahui :

h = 0,01 kal/ms0C

A = 20 cm2 = 2 x 10-3 m2

∆ T = (1000C-200C) = 800C

Jawab :

H = h A ∆ T

= (0,01 kal/ms0C) (2 x 10-3 m2) (800C)

= 16 x 10-4 kal/s

Related Posts