Contoh Perpindahan Kalor Secara Konveksi, Konduksi, Radiasi, dan Penjelasannya
Contoh Perpindahan Kalor Secara Konveksi, Konduksi, Radiasi, dan Penjelasannya – Beberapa peristiwa yang menyebabkan panas merupakan contoh perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, radiasi di sekitar kita.
Berbagai macam perpindahan
kalor tersebut terjadi karena penghantar atau bahan yang dilalui oleh panas
berbeda-beda sesuai dengan metodenya.
Artikel kali ini akan membahas mengenai perpindahan kalor. Mulai dari penjelasan, macam perpindahannya, hingga contoh perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, radiasi, yang banyak terjadi.
Simak artikel ini sampai
akhir, agar kamu mendapat pengetahuan yang lebih luas lagi tentang perpindahan kalor,
ya!
Pengertian Kalor
Daftar Isi
Daftar Isi
Sebelum masuk pada pembahasan utama mengenai contoh perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, radiasi, kamu wajib memahami tentang apa itu kalor.
Kalor adalah bentuk energi yang terkait dengan suhu dan dapat berpindah antar objek atau sistem.
Hal ini terkait dengan gerakan atau getaran partikel-partikel di dalam suatu zat.
Saat suatu zat dipanaskan, partikel-partikel di dalamnya
menjadi lebih aktif dan bergerak lebih cepat, sehingga meningkatkan energi
kinetik mereka. Energi ini disebut kalor.
Beberapa poin penting tentang kalor yang perlu kamu pahami:
1. Perpindahan Kalor
Kalor dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya
melalui tiga metode utama yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
2. Satuan Kalor
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur kalor adalah joule (J) atau kalori.
1 kalori setara dengan jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 derajat Celsius.
Sedangkan kalor sendiri dilambangkan dengan Q.
3. Perbedaan antara Panas dan Suhu
Suhu adalah satuan yang digunakan untuk mengukur sejauh mana suatu benda panas atau dingin.
Sementara itu, panas adalah energi termal yang dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lainnya.
4. Pertukaran Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari
Kita mengalami perpindahan kalor sepanjang waktu, misalnya
saat memasak di dapur, merasakan sinar matahari, atau merasakan angin sejuk.
Semua ini melibatkan perpindahan kalor yang berbeda.
5. Kalor dalam Nutrisi
Dalam konteks nutrisi, kalori sering digunakan untuk
mengukur energi yang terkandung dalam makanan.
Kalori merupakan jumlah energi yang dapat digunakan oleh
tubuh untuk melakukan berbagai fungsi.
Macam Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor terbagi dalam tiga cara berdasarkan metode yang digunakan.
Perpindahan ini disebut dengan perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, dan radiasi.
Mari kita bahas satu per satu tentang perpindahan kalor sebelum
merujuk pada contoh perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, radiasi, di
sekitar kita.
1. Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi adalah metode perpindahan
panas yang melibatkan perpindahan massa fluida (cairan atau gas).
Ini terjadi karena perbedaan suhu dalam fluida menyebabkan pergerakan partikel-partikel fluida yang menghasilkan aliran panas.
Bagaimana perpindahan kalor secara konveksi terjadi?
Proses ini dimulai ketika sebagian dari fluida dipanaskan,
membuat partikel-partikel di daerah tersebut menjadi lebih energik dan
cenderung naik ke atas (jika cairan) atau ke luar (jika gas).
Sebaliknya, fluida yang lebih dingin dari atas atau samping akan
menggantikan tempat sebelumnya. Sehingga menumbulkan aliran konvektif yang
memindahkan panas.
Bahan penghantar perpindahan kalor secara konveksi.
Konveksi lebih efektif dalam cairan atau gas daripada dalam
padatan.
Cairan dan gas memiliki fleksibilitas yang lebih besar dalam
pergerakan partikel dan memungkinkan terjadinya aliran konvektif dengan lebih
mudah.
Penerapan dalam teknologi.
Konveksi banyak diterapkan dalam teknologi untuk mengontrol
suhu dan mentransfer panas.
Beberapa contoh penerapannya termasuk radiator dalam mobil,
pemanas ruangan konvektif, dan sistem pendingin udara.
Bahkan, oven konveksi menggunakan prinsip konveksi untuk
mendistribusikan panas dengan merata di dalam oven.
2. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi adalah salah satu metode
perpindahan panas yang terjadi ketika panas berpindah melalui suatu bahan atau zat
tanpa adanya perpindahan partikel-partikel dari zat atau bahan tersebut.
Perpindahan kalor secara konduksi terjadi karena
partikel-partikel di dalam bahan menggetarkan satu sama lain dan mentransfer
energi kinetik.
Bagaimana perpindahan kalor secara konduksi terjadi?
Ketika bagian suatu benda dipanaskan, partikel-partikel di
dekatnya mendapatkan energi tambahan dan bergerak lebih cepat.
Gerakan partikel ini kemudian mentransfer energi mereka ke
partikel lain yang lebih dingin, dan proses ini berlanjut secara berurutan
melalui seluruh zat tersebut.
Bahan penghantar perpindahan kalor secara konduksi.
Bahan penghantar pada perpindahan kalor secara konduktif
dibagi dalam dua jenis, yaitu konduktor panas yang baik dan konduktor panas
yang buruk.
Bahan atau zat yang baik untuk menghantarkan panas memiliki
partikel yang lebih bebas bergerak seperti logam.
Logam umumnya memiliki konduktivitas termal yang tinggi
karena memiliki struktur kristal yang memfasilitasi perpindahan energi yang
efisien.
Sedangkan bahan atau zat yang buruk untuk menghantarkan
panas memiliki partikel yang kurang bebas bergrak seperti kayu atau kaca.
Hukum Fourier.
Perpindahan kalor secara konduksi diatur oleh Hukum Fourier.
Hukum ini adalah hukum Fisika yang mendeskripsikan
perpindahan panas melalui konduksi
Serta menggambarkan hubungan antara laju perpindahan panas,
luas permukaan, perbedaan suhu, dan konduktivitas termal zat penghantar.
Penerapan dalam teknologi.
Konduksi digunakan dalam berbagai aplikasi teknologi,
seperti pendingin prosesor komputer, penggunaan pemanas listrik, dan
perpindahan panas dalam berbagai sistem mesin.
3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Perpindahan kalor secara radiasi adalah metode perpindahan panas yang melibatkan transfer energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik melalui ruang hampa atau medium transparan.
Perpindahan kalor secar radiasi berbeda dari konduksi dan
konveksi karena tidak memerlukan medium untuk mentransfer panas.
Bagaimana perpindahan kalor secara radiasi terjadi?
Panas dari sumber panas (seperti matahari) dipancarkan dalam
bentuk radiasi elektromagnetik.
Gelombang-gelombang ini bergerak melalui ruang hampa atau
medium transparan dan kemudian diserap oleh objek yang mereka temui. Sehingga
menyebabkan peningkatan energi dan suhu objek tersebut.
Bahan penghantar perpindahan kalor secara radiasi
Radiasi dapat bergerak melalui hampa udara dan sebagian
besar bahan transparan, termasuk kaca dan air.
Bahan-bahan yang tidak transparan atau menyerap radiasi
dapat memancarkan panas secara radiatif tetapi mungkin tidak menyerap sebanyak
bahan transparan.
Hukum Radiasi.
Hukum radiasi termasuk Hukum Kirchhoff dan Hukum Stefan-Boltzmann. Hukum
Kirchhoff menjelaskan bahwa objek yang baik penyerap radiasi juga adalah baik
pemancar radiasi.
Hukum Stefan-Boltzmann menggambarkan bagaimana radiasi
termal (panas) yang dipancarkan oleh suatu objek bergantung pada suhu objek
tersebut.
Hukum ini menyatakan bahwa daya pancar panas (radiasi
termal) oleh suatu objek berbanding lurus dengan pangkat keempat dari suhu
mutlak objek tersebut.
Persamaannya adalah , di mana adalah daya pancar, adalah konstanta Stefan-Boltzmann, adalah luas permukaan objek, dan adalah suhu mutlak.
Penerapan dalam teknologi
Radiasi termal digunakan dalam berbagai teknologi, termasuk
pemanasan dengan sinar inframerah, oven mikro, dan aplikasi medis seperti
pencitraan termal.
Radiasi matahari juga dimanfaatkan dalam pembangkit listrik
tenaga surya.
Contoh Perpindahan Kalor
Setelah memahami tentang penjelasan kalor dan berbagai
macamnya, selanjutnya pada bagian ini akan
membahas contoh perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, radiasi, yang
banyak terjadi.
Sebenarnya, banyak contoh perpindahan kalor secara konveksi,
konduksi, dan radiasi, yang dekat dengan kehidupan kita sehari-hari.
Yuk, simak berbagai contoh perpindahan kalor dan
penjelasannya.
Contoh Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Berbagai contoh perpindahan kalor secara konveksi di bawah
ini menggambarkan bagaimana konveksi terjadi dalam berbagai situasi sehari-hari.
1. Pemanasan ruangan.
Ketika radiator atau pemanas di ruangan dipanaskan, udara di
sekitarnya menjadi panas. Udara panas ini cenderung naik ke atas, sementara
udara yang lebih dingin turun.
Kejadian ini menciptakan aliran konvektif di dalam ruangan
dan membantu menyebarkan panas secara merata.
2. Pancuran air panas atau water heater.
Saat kamu mandi dengan air panas, air di dalam pancuran
dipanaskan. Bagian air yang dekat dengan pemanas menjadi lebih ringan dan naik
ke atas, sementara air yang lebih dingin dari atas turun.
Perpindahan ini menciptakan aliran konvektif dan membantu
mempertahankan suhu yang nyaman di seluruh air.
3. Panci air panas.
Ketika kamu memanaskan air dalam panci, lapisan air yang
paling dekat dengan pemanas menjadi lebih panas dan naik ke atas.
Air yang lebih dingin turun dan menimbulkan sirkulasi
konvektif dalam panci dan mempercepat proses pemanasan.
4. Oven konveksi.
Oven konveksi dirancang khusus untuk memanfaatkan prinsip
konveksi dalam memasak. Oven ini memiliki kipas yang menghasilkan aliran udara
panas di sekitar makanan.
Hal inimembantu dalam distribusi panas yang lebih merata dan
memasak makanan lebih efisien.
5. Pemadam api.
Konveksi juga terjadi dalam pemadam api. Ketika udara di
sekitar api dipanaskan, ia naik, dan udara yang lebih dingin dari atas turun
untuk menggantikannya.
Proses ini membawa oksigen ke api dan mempercepat
pembakaran.
6. Penggunaan AC (Air Conditioning).
Sistem AC juga menggunakan konveksi untuk mengatur suhu di
dalam ruangan.
AC memindahkan udara melalui unit pendingin yang
mendinginkannya dan kemudian mengembuskannya kembali ke ruangan.
Proses ini menciptakan sirkulasi udara dan membantu menjaga
suhu yang nyaman.
7. Penggunaan kompor gas.
Saat menggunakan kompor gas, panas dari api gas menyebabkan
panas naik di sekitarnya.
Udara panas ini naik dan udara dingin turun, menciptakan sirkulasi
konvektif di sekitar kompor yang membantu kompor dapat menghantarkan api secara
merata.
8. Panas di dalam bumi.
Contoh perpindahan kalor secara konveksi juga terjadi di dalam Bumi.
Panas dari inti bumi menyebabkan pergerakan massa magma,
menciptakan aliran konvektif yang memainkan peran dalam dinamika geologis
seperti pergeseran lempeng tektonik.
9. Panas di atmosfer.
Matahari memanaskan udara di permukaan bumi yang membuatnya
naik.
Udara dingin dari lapisan atas turun untuk menggantikan
udara panas yang naik, menciptakan sirkulasi konvektif yang menghasilkan angin.
Contoh Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan panas melalui konduksi dapat ditemui dalam
berbagai aspek kehidupan sehari-hari dan teknologi modern.
Di bawah ini sudah terangkum beberapa contoh perpindahan
kalor secara konduksi beserta penjelasannya.
1. Pegangan panas.
Jika kamu memegang satu ujung batang logam yang sedang
dipanaskan, kamu akan merasakan panas merambat dari ujung panas ke tangan.
Ini adalah salah satu contoh perpindahan kalor melalui
konduksi bahan penghantar yang baik.
2. Memasak menggunakan panci dan kompor.
Ketika kamu memasak menggunakan panci di atas kompor, panas
dari elemen pemanas kompor berpindah melalui dinding panci ke air atau makanan
di dalamnya.
3. Penggunaan termos.
Termos dirancang untuk meminimalkan perpindahan panas
melalui konduksi.
Dinding-dinding termos biasanya terbuat dari bahan yang
memiliki konduktivitas termal rendah, sehingga panas dari cairan di dalamnya
tidak dengan mudah berpindah ke luar.
4. Pencairan es pada piring panas.
Saat kamu meletakkan es di atas piring panas, panas dari
piring akan berpindah ke es melalui konduksi yang menyebabkan es meleleh.
5. Pemasangan pendingin prosesor pada komputer.
Pendingin prosesor pada komputer menggunakan prinsip
konduksi untuk mengalirkan panas dari prosesor ke heatsink (pemancar
panas) yang kemudian memindahkan panas tersebut ke udara melalui kipas.
6. Penyimpanan panas dalam tanah.
Pada musim panas, panas dari sinar matahari menembus
permukaan tanah dan berpindah ke dalam tanah melalui konduksi.
Tanah bertindak sebagai isolator termal yang lambat
memindahkan panas ke lapisan bawah permukaan.
7. Penyebaran panas di dalam bahan bangunan rumah.
Sebaliknya selama musim dingin, panas dari pemanas sentral
di dalam rumah kamu akan berpindah melalui dinding dan lantai rumah melalui
konduksi sehingga memanaskan ruangan.
8. Penyimpanan panas dalam kendaraan saat musim panas.
Sama halnya dengan panas di dalam rumah, saat mobil diparkir
di bawah sinar matahari pada hari yang panas, panas dapat berpindah ke dalam
mobil melalui konduksi yang membuat suhu di dalamnya naik.
Contoh Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Contoh-contoh di bawah ini menggambarkan berbagai situasi di
mana perpindahan kalor terjadi melalui radiasi elektromagnetik.
1. Matahari sebagai sumber radiasi utama.
Matahari adalah contoh utama perpindahan panas melalui
radiasi.
Sinar matahari menciptakan gelombang elektromagnetik termasuk
panas yang merambat melalui ruang hampa dan mencapai Bumi.
Sehingga menyebabkan pemanasan atmosfer dan permukaan bumi.
2. Pemanasan ruangan dengan radiator listrik.
Radiator listrik memancarkan panas melalui radiasi
elektromagnetik ke ruangan.
Orang atau objek di ruangan yang menyerap radiasi ini
kemudian menjadi lebih panas.
3. Pemanasan makanan dengan microwave.
Microwave menggunakan gelombang mikro untuk menciptakan
panas melalui radiasi.
Makanan yang diletakkan di dalam microwave menyerap radiasi
ini, menyebabkan panas yang memasak makanan.
4. Panas dari oven pijar.
Oven pijar menggunakan radiasi inframerah untuk memancarkan
panas. Benda di dalam oven, seperti roti atau kue, menyerap radiasi ini dan
menjadi panas.
5. Pemanasan dengan sinar matahari melalui jendela.
Jendela dapat membiarkan sinar matahari (radiasi) masuk ke
dalam ruangan. Benda-benda di dalam ruangan yang menyerap radiasi matahari akan
menjadi lebih panas.
6. Pemanasan tubuh manusia dari pemanas inframerah.
Contoh perpindahan kalor secara radiasi berikutnya adalah pemanas
inframerah pada lampu pemanas atau sauna.
Lampu ini dapat menghasilkan panas yang diserap oleh tubuh
manusia melalui radiasi, menyebabkan kenyamanan termal.
7. Pancaran panas dari api.
Api seperti dari lilin atau kompor, menghasilkan radiasi
termal. Jika kamu duduk di dekat api, kamu akan merasakan panas yang mencapai
Anda melalui radiasi.
Penutup
Itulah tadi pembahasan lengkap mengenai kalor disertai
dengan contoh perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, radiasi, serta
penjelasannya.
Ternyata banyak benda atau kegiatan yang kita lakukan
sehari-hari yang melibatkan perpindahan kalor, ya.
Semoga artikel ini menambah wawasan kamu. Jika kamu mencari artikel terkait ilmu Fisika lainnya, pastikan untuk mengakses blog Mamikos!
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: