Perpindahan Kalor

Perpindahan Kalor

Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi:

1. Konduksi

Perpindahan konduksi terjadi dalam suatu bahan karena adanya perbedaan temperatur didalam bahan tersebut. Moda ini dapat terjadi didalam semua zat tapi paling sering diasosiasikan dengan zat-zat paadat. Moda ini diekspresikan secara matematis melalui hukum perpindahan kalor fourier, yang untuk bidang satu dimensi memiliki bentuk:

Q = kA ∆T/L

Dengan :

K = konduktivitas termal (w/m.k)

∆T = perbedaan temperature

A = luas dinding

L = ketebalan dinding

Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:

1. Jika suatu benda mendapat energi panas maka energi panas tersebut digunakan untuk menggetarkan partikel-partikel benda tersebut.  Pemanasan pada satu ujung benda menyebabkan partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat dan suhunya naik. Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar ini, memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi kinetik lebih besar pula. Setelah itu partikel tetangga ini memindahkan energi ke partikel tetangga berikutnya.  Begitu seterusnya sampai proses pemindahan energi ke bagian ujung benda yang suhunya rendah. Proses perpindahan kalor seperti ini berlangsung lambat karena untuk memindahkan lebih banyak kalor diperlukan beda suhu yang tinggi di antara kedua ujung.

2. Pada logam, perpindahan kalor terjadi melalui gerakan-gerakan elektron bebas yang terdapat dalam struktur atom logam.

Gambar 2. Pemanasan pada salah satu ujung logam.

Elektron bebas ialah elektron yang dengan mudah dapat berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Di ujung logam yang terkena panas, energi kalor pada electron bertambah besar.  Oleh karena elektron bebas mudah berpindah, pertambahan energi kalor ini dengan cepat dapat diberikan ke elektron-elektron lain letaknyalebih jauh melalui tumbukan. Dengan proses ini kalor pada logam dapat berpindahdengan cepat. Oleh karena itu,logam tergolong konduktor  yang sangat baik.  Dari penjelasan proses konduksi tersebut, kita dapat mengetahui bahwa logam adalahkonduktor yang sangat baik. Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dibagiatas dua golongan besar, yaitu konduktor  dan isolator.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menggunakan alat-alat yang terbuat dari kertas, plastik, karet, lilin, kayu, alumunium, bahkan bahan yang terbuat dari besi dan baja. Ada benda yang bersifat konduktor dan ada pula yang bersifat isolator. Benda-benda yang termasuk konduktor misalnya: aluminium, besi, dan baja.

Sedangkan benda-benda yang termasuk isolator misalnya: kertas, plastik, karet, lilin, dan kayu. Memasak air akan lebih cepat mendidih bila menggunakan alat/wadah yang terbuat dari logam, karena logam merupakan penghantar panas (konduktor) yang baik. Bandingkan jika menggunakan alat/wadah yang terbuat dari tanah liat. Begitu pula tangkai atau pegangan alat masak atau alat penggorengan, biasanya menggunakan kayu atau karet. Sebab, kayu dan karet merupakan benda penyekat panas (isolator) yang baik atau penghantar panas yang kurang baik.

Dari uraian di atas dapat kita simpulkan bahwa benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik di sebut konduktor, sedangkan benda yang tidak dapat menghantarkan panas dengan baik disebut isolator.

a. Mengidentifikasi Benda Isolator dan Konduktor

Dari sekian banyak benda yang ada di bumi ini, tentunya kita dapat membedakan benda-benda yang terbuat dari benda isolator dan konduktor.

1. Wajan dan panci

Alat dapur yang sering berhubungan dengan api, menggunakan sifat konduktor dan isolator panas. Bagian benda yang menempel pada api terbuat dari bahan konduktor misalnya logam. Sedangkan benda yang digunakan sebagai pegangan umumnya terbuat dari isolator untuk menyekat panas.