KALOR merupakan bentuk energi panas atau jumlah panas yang ada dalam sebuah benda. Kalor dapat dikatakan sebagai energi panas yang berpindah dari suatu benda bersuhu tinggi ke benda yang memiliki suhu rendah.
Perpindahan kalor ada 3 macam yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering dihadapkan oleh berbagai macam peristiwa perpindahan kalor ini. Berikut adalah penjelasan macam-macam perpidahan kalor beserta contohnya.
1. Perpindahan kalor secara konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi atau hantaran merupakan perpindahan panas melalui aliran yang zat perantaranya ikut berpindah. Jika partikelnya berpindah dan mengakibatkan kalor merambat, akan terjadi konveksi. Konveksi terjadi pada zat cair dan gas (udara/angin).
Baca juga: Pengertian Gelombang, Sifat, dan Rumus Cepat Rambat Gelombang
Contoh terjadinya konveksi:
- Gerakan naik dan turun air ketika saat dipanaskan.
- Gerakan naik dan turun kacang hijau, kedelai, dan lainnya pada saat dipanaskan.
- Terjadinya angin darat dan angin laut.
- Gerakan balon udara.
- Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.
Dalam perhitungan laju panas konveksi yang dirumuskan dengan rumus
q = h. A. T
Keterangan :
h = koefisien konveksi (W/m.k)
A = Luas batang (m^2)
Kadang-kadang mengalami kendala ketika nilai koefisien perpindahan panas konveksi (h) itu sendiri tidak diketahui.
Nilai koefisien perpindahan panas konveksi terhadap beberapa faktor dialiri fluida, koefisien perpindahan panas konduksi, kecepatan aliran fluida serta viskositas kinematis fluida itu sendiri.
Untuk mempermudah memahami keseimbangan panas konveksi, saya akan menyajikan dalam bentuk soal dan pembahasan. Semoga mudah dijangkau.
2. Perpindahan kalor secara konduksi
Konduksi merupakan perpindahan panas melalui zat padat yang tidak ikut mengalami perpindahan. Apabila ujung sebatang logam dipanaskan di atas api, maka ujung yang lain akan menjadi panas. Hal ini menunjukkan kalor berpindah ke bagian yang memiliki suhu yang lebih rendah.
Contoh:
- Tutup panci yang menjadi panas ketika digunakan untuk memasak.
- Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika memegang kembang api yang sedang dibakar.
- Knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan.
- Mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena panas.
Rumus perpindahan kalor secara konduksi:
H = Q/t = k.A.ΔT/L
Q = k. AT. ΔT/L
Keterangan:
Q : kalor (J) atau (kal)
k : konduktivitas termal (W/mK)
A : luas penampang (m2)
ΔT : perubahan suhu (K)
L : panjang (m)
H : kalor yang merambat persatuan waktu (J/s atau watt)
t : waktu (sekon)
Dalam peristiwa dua batang logam berbeda jenis yang disambungkan berlaku bahwa laju aliran kalor dalam kedua batang adalah sama besarnya ditulis sebagai berikut.
Q1/t = Q2/t
k1 A .ΔT1/L1 = K2 A .ΔT2/ L2
3. Perpindahan kalor secara radiasi
Radiasi atau pancaran adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Pada 1897, Joseph Stefan melakukan pengukuran daya total yang dipancarkan oleh benda hitam sempurna. Dia menyatakan daya total itu sebanding dengan pangkal tempat suhu mutlaknya.
Lima tahun kemudian, Ludwig Boltzmann menurunkan hubungan yang sama. Persamaan yang didapat sama dari hubungan ini dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann yang berbunyi, “Energi yang dipancarkan oleh suhu permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu (T4) dan ditulis sebagai berikut.
Q/t = σAT^4
dengan ? dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmann yang mempunyai nilai 5,67 x 10-8 Wm-2K-4. Karena tidak semua benda dianggap sebagai benda hitam sempurna maka persamaan Stefan- Boltzman untuk benda dapat ditulis sebagai berikut.
Q/t = e σAT^4
Dengan e adalah koefisien yang disebut emisivitas, nilainya di antara 0 dan 1 serta bergantung pada jenis zat dan keadaan permukaan. Untuk benda hitam sempurna, e = 1.
Penerapan peristiwa radiasi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada penghangat rumah, pengeringan kopi, pembakaran pada alat pemanggang (oven), dan rumah kaca.
- Panel surya (solar panel) digunakan untuk menyerap dan memancarkan radiasi sinar matahari, desainnya pada bidang logam berongga yang diberi wama hitam. Energi kalor radiasi dimanfaatkan untuk memanaskan air
- Mobil-mobil tangki pengangkut minyak. Pada bagian atas tangki dicat dengan wama putih. Hal tersebut dimaksudkan guna menghindari penyerapan energi panas secara konveksi oleh minyak.
- Penghangat rumah dijumpai pada daerah beriklim dingin. Gas bekas yang dihasilkan dari pembakaran mengalir ke atas melalui cerobong asap secara konveksi selama pembakaran berlangsung. Adapun energi kalor radiasi merambat ke segala arah dalam bentuk gelombang elektromagnetik sehingga tubuh kita akan terasa lebih hangat.
- Rumah kaca adalah suatu bangunan khusus di mana dinding dan atapnya terbuat dari kaca. Bangunan ini dibuat untuk melindungi tanaman dari pengaruh abiotik yang merugikan, misalnya suhu yang terlalu panas atau dingin. Selain suhu, kelembapan udara juga dapat diatur. Rumah kaca dibangun untuk keperluan budi daya tanaman. (OL-1)
