konduksi,konveksi dan radiasi

Konduksi

Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskandalam selang waktu tertenu, ujung lainnya pun akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi ke bagian logam yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi. Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dn selama terjadi perpindahan kalor, tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya.

Perpindahan kalor di dalam zat padat dapat dijelaskan dengan teori atom. Atom atom dalam zat padat yang dipanaskan akan bergetar dengan kuat. Atom atom yang bergetar akan memindahkan sebagian energinya kepada atom atom tetangga terdekat yang ditumbuknya. Kemudian atom tetangga yang ditumbuk dan mendapatkan kalor ini akan ikut bergetar dan menumbuk atom tetangga lainnya, demikian seterusnya sehingga terjadi perpindahan kalor dalam zat padat.

Syarat terjadinya konduksi kalor suatu benda adalah adanya perbedaan suhu antar dua tempat pada benda tersebut. Kalor akan berpindah dari tempat bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah. Jika suhu kedua tempat tersebut menjadi sama, maka rambatan kalor pun akan terhenti

Berdasarkan kemampuan suatu zat menghantarkan kalor secara konduksi, zat dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, sedangkan isolator adalah kebalikannya, yaitu zata yang sukar menghantarkan kalor. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada jenis logam, luas penampang penghantar kalor, perbedaan suhu antar ujung-ujung logam, serta panjang penghantar yang dilalui oleh kalor tersebut. Bersarnya perpindahan kalor secara konduksi tiap satu satuan waktu dinyatakan dengan persamaan berikut 

 

  Konveksi

Padasaat anda memenaskan air di kompor menggunakan sebuah panci, akan terjadi perambatan kalor dari air yang ada di dasar panci ke permukaan secara konveksi. Berdasarkan hasil pengamatan, perpindahan kalor seperti ini terjadi pada zat yang mengalir, seperti pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi berbeda dengan perpindahan kalor secara konduksi, di mana pada peristiwa konveksi terjadi gerakan massa atau gerakan partikel partikel zat perantara, sedangkan pada peristiwa konduksi, hal ini tidak terjadi. Berikut adalah simulasi sederhana peristiwa konveksi

 

 

Perpindahan tersebut terjadi kerena adanya perbedaan massa jenis. Akibat panas, massa jenis zat di bagian bawah (yang lebih dekat dengan sumber panas) akan berkurang, sehingga akan lebih ringan daripada zat yang ada di atasnya. Hal ini yang menyebabkan zat ringan tersebut bergerak ke atas, sedangkan zat yang lebih berat akan bergerak ke bawah. Demikian seterusnya, sehingga air dalam panci akan berputar terus naik dan turun.

Dari permasalahan konveksi ini akan didapat bahwa rambatan kalor secara konveksi bergantung pada koefisien konveksi termal zat yang memindahkan kalor, luas permukaan perpindahan kalor, serta beda suhu antara tempat kalor dialirkan dengan tempat pembuangan kalor. Secara matematis, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

 

 

Berikut adalah simulasi fisis peristiwa konveksi. Untuk melihatnya, tekan tombol berikut 

  Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda halnya dengan konduksi atau konveksi yang selalu membutuhkan medium.

Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energi radiasi. Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar. Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang.

Yosef Stefan menemukan bahwa laju rambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda begantung pada sifat dan suhu permukaan benda. Benda yang mengkilap lebih sukar memencarkan kalor daripada benda yang hitan dan kusam. Keadaan tersebut juga berlaku untuk benda yang menyerap kalor. Benda yang permukaannnya mengkilap lebih sukar menyerap kalor daripada benda yang permukaannnya hitam dan kusam. Jadi dspst dikstsksn bahwa benda hitam dan kusam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik. Hal ini dapat dibuktikan dari eksperimen seperti berikut (klik tombol untuk melihat eksperimen)