4. Perpindahan Kalor Pada pembahasan sebelumnya dijelaskan ...

4. Perpindahan  Kalor    Pada  pembahasan  sebelumnya  dijelaskan  bahwa  kalor  berpindah  dari  tempat  yang  bersuhu  lebih  tinggi  ke  tempat  yang  bersuhu  lebih  rendah.    Perpindahan  kalor  akan  berhenti  ketika  suhu  kedua  tempat  sudah  sama    

a. Konduksi    Konduksi  adalah  perpindahan  kalor  melalui  zat  perantara  dimana  saat  terjadi  perpindahan  kalor  tidak  terjadi  perpindahan  molekul  perantaranya    Pada  zat  padat  bukan  logam  jika  salah  satu  ujungnya  dipanaskan  maka  akan  mengakibatkan  molekul  yang  dekat  sumber  panas  bergetar  lebih  cepat  karena  energi  kinetiknya  membesar.  Pada  saat  bergetar  molekul  tersebut  akan  menumbuk  molekul  didekatnya  menyebabkan  molekul  didekatnya  bergetar  lebih  cepat.  Begitu  seterusnya  sampai  pada  molekul  di  ujung  yang  lain.  Pada  proses  ini  perpindahan  kalor  terjadi  lebih  lambat    Pada  zat  padat  berupa  logam  kalor  dipindahkan  melalui  elektron  elektron  yang  bebas  bergerak  dalam  kecepatan  yang  lebih  tinggi.  Proses  perpindahan  kalor  akibat  pergerakan  elektron  lebih  cepat  sehingga  logam  menghantar  panas  lebih  baik  dibanding  benda  non  logam    Perpindahan  kalor  secara  konduksi  bergantung  pada  jenis  zat,  luas  penampang  benda,  perbedaan  suhu  kedua  ujungnya  serta  panjang  benda    

Perpindahan  kalor  secara  konduksi  per  satuan  waktu  adalah    

𝑃 =𝑄𝑡 = 𝑘𝐴

∆𝑇𝐿  

 𝑃    adalah  perpindahan  kalor  per  satuan  waktu  𝐽𝑠!!    𝑘    adalah  koefisien  konduksi  benda  𝐽𝑚!!𝑠!!  !𝐶!!    𝐴    adalah  luas  penampang  benda  𝑚!    𝐿    adalah  panjang  benda  𝑚    ∆𝑇    adalah  perbedaan  suhu    !𝐶  atau    !𝐾  

b. Konveksi    Konveksi  adalah  perpindahan  kalor  melalui  zat  perantara  dimana  saat  terjadi  perpindahan  kalor  terjadi  disertai  perpindahan  molekul  perantaranya    Molelul  molekul  zat  cair  bebas  bergerak  secara  translasi.  Ketika  air  dipanaskan  di  dalam  panci,  molekul  molekul  air  yang  terletak  di  dasar  panci  menjadi  panas  maka  terjadi  pemuaian  volume  sedang  massanya  tetap  akibatnya  massa  jenisnya  berkurang.  Sesuai  hukum  Archimedes  air  yang  massa  jenisnya  kecil  akan  bergerak  naik  dan  air  yang  lebih  dingin  di  bagian  atasnya  akan  turun  karena  massa  jenisnya  lebih  besar  demikian  seterusnya  sampai  air  yang  ada  di  permukaan  (paling  rendah  suhunya)  turun  ke  dasar  panci.    Konveksi  hanya  terjadi  pada  zat  yang  dapat  mengalir  (fluida)  yaitu  zat  cair  dan  gas    Konveksi  yang  terjadi  karena  perubahan  massa  jenis  disebut  konveksi  alamiah  sedang  konveksi  yang  terjadi  tidak  secara  alamiah  disebut  konveksi  paksa.    Contoh  konveksi  paksa  adalah  air  radiator  untuk  mendinginkan  mesin.  Air  panas  dari  mesin  dipompas  ke  radiator  untuk  didinginkan  dan  kembali  ke  mesin  untuk  mendinginkan  mesin.  Sirkulasi  air  terjadi  secara  paksa  oleh  pompa.    Perpindahan  kalor  secara  konveksi  bergantung  pada  jenis  zat,  luas  penampang  benda,  perbedaan  suhu  kedua  ujungnya  serta  luas  penampang  benda    

Perpindahan  kalor  secara  konveksi  per  satuan  waktu  adalah    

𝑃 =𝑄𝑡 = ℎ𝐴∆𝑇  

 𝑃    adalah  perpindahan  kalor  per  satuan  waktu  𝐽𝑠!!    ℎ    adalah  koefisien  konduksi  benda  𝐽𝑚!!𝑠!!  !𝐶!!    𝐴    adalah  luas  penampang  benda  𝑚!  

 ∆𝑇    adalah  perbedaan  suhu    !𝐶  atau    !𝐾  

c. Radiasi    Radiasi  adalah  proses  perpindahan  kalor  dalam  bentuk  gelombang  elektromagnetik  yang  dapat  berpindah  tanpa  bantuan  zat  perantara    Semua  benda  memancarkan  dan  menyerap  energi  radiasi.  Benda  yang  bersuhu  tinggi  memancarkan  radiasi  panas  ke  sekitarnya  sedang  benda  yang  bersuhu  lebih  rendah  menyerap  energi  radiasi  dari  sekitarnya    Benda  yang  hitam  lebih  mudah  memancarkan  dan  menyerap  kalor  dibandingkan  dengan  benda  yang  mengkilat  atau  terang    Perpindahan  kalor  secara  radiasi  jenis  benda  dan  suhu  mutlak  permukaan  benda    

Perpindahan  kalor  secara  radiasi  per  satuan  waktu  adalah    

𝑃 =𝑄𝑡 = 𝑒𝜎𝐴𝑇!  

 𝑃    adalah  perpindahan  kalor  per  satuan  waktu  𝐽𝑠!!  

 𝜎    adalah  tetapan  Boltzmann  5,67×10!!  𝑊𝑚!!𝐾!!    𝐴    adalah  luas  penampang  benda  𝑚!  

 ∆𝑇    adalah  perbedaan  suhu    !𝐶    𝑒    adalah  koefisien  emisivitas  benda  tanpa  satuan  nilainya  0 ≤ 𝑒 ≤ 1         𝑒 = 1  untuk  benda  hitam  sempurna         𝑒 → 0  untuk  benda  mengkilap