BAB I PENDAHULUAN

A. Pengertian perpindahan Panas

Panas telah diketahui dapat berpindah dari tempat dengan temperatur lebih tinggi ke

tempat dengan tempeatur lebih rendah. Hokum percampuran panas juga terjadi karena

panas itu berpindah, sedangkan pada kalorimeter, perindahan panas dapat terjadi dalam

bentuk pertukaran panas dengan luar sistem.

Jadi pemberian atau pengurangan panas tidak saja mengubah temperatur atau fasa

zat suatu benda secara lokal, melainkan panas itu merambat ke atau dari bagian lain

benda atau tempat lain. Peristiwa ini disebut perindahan panas

Perpindah panas adalah suatu proses yang dinamis, yaitu panas dipindahkan secara spontan dari satukondisi ke kondisi lain yang suhunya lebih rendah. Kecepatan pindah panas ini akan bergantung pada perbedaan suhu antar kedua kondisi. Semakin besar perbedaan, maka semakin besar kecepatan pindah panasnya.

Ada tiga macam atau jenis Perpindahan Panas, yaitu Konveksi, Radiasi dan Konduksi. 

==> DEFINISI - PENGERTIAN KONVEKSI

Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya.

Perpindahan panas secara Konveksi terjadi melalui aliran zat. Contoh yang sederhana adalah

proses mencairnya es batu yang dimasukkan ke dalam air panas. Panas pada air berpindah

bersamaan dengan mengalirnya air panas ke es batu. Panas tersebut kemudian menyebabkan es

batunya meleleh.

==> DEFINISI - PENGERTIAN RADIASIRadiasi adalah perpindahan panas tanpa melalui perantara. Untuk memahami ini, dapat kita lihat kehidupan kita sehari-hari. Ketika matahari bersinar terik pada siang hari, maka kita akan merasakan gerah atau kepanasan. Atau ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita  merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

==> DEFINISI - PENGERTIAN KONDUKSI

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak. COntoh sederhana dalam kehidupan sehari-hari misalnya, ketika kita membuat kopi atau minuman panas, lalu kita mencelupkan sendok untuk mengaduk gulanya. Biarkan beberapa menit, maka sendok tersebut akan ikut panas. Panas dari air mengalir ke seluruh bagian sendok. Atau contoh lain misalnya saat kita membakar besi logam dan sejenisnya. Walau hanya salah satu ujung dari besi logam tersebut yang dipanaskan, namun panasnya akan menyebar ke seluruh bagian logam sampai ke ujung logam yang tidak ikut dipanasi. Hal ini menunjukkan panas berpindah dengan perantara besi logam tersebut.

Koefisien pindah panasDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Koefisien pindah panas digunakan dalam perhitungan pindah panas konveksi atau perubahan

fase antara cair dan padat. Koefisien pindah panas banyak dimanfaatkan dalam

ilmutermodinamika dan mekanika serta teknik kimia.

di mana

ΔQ = panas yang masuk atau panas yang keluar, W

h = koefisien pindah panas, W/(m2K)

A = luas permukaan pindah panas, m2

 = perbedaan temperatur antara permukaan padat dengan luas permukaan kontak dengan

fluida, K

Dari persamaan di atas, koefisien pindah panas adalah koefisien proporsionalitas

antara fluks panas, Q/(A delta t), dan perbedaan temperatur,  , yang menjadi

penggerak utama perpindahan panas.

Satuan SI dari koefisien pindah panas adalah watt per meter persegi-kelvin ,

W/(m2K). Koefisien pindah panas berkebalikan dengan insulasi termal.

Terdapat beberapa metode untuk mengkalkulasi koefisien pindah panas dalam

berbagai jenis kondisi pindah panas yang berbeda, fluida yang berlainan, jenis

aliran, dan dalam kondisitermohidraulik. Perhitungan koefisien pindah panas dapat

diperkirakan dengan hanya membagi konduktivitas termal dari fluida dengan satuan

panjang, namun untuk perhitungan yang lebih akurat seringkali digunakan bilangan

Nusselt, yaitu satuan tak berdimensi yang menunjukkan rasio pindah

panas konvektif dan konduktif normal terhadap bidang batas.

Aplikasi koefisien pindah panas

Koefisien pindah panas banyak digunakan dalam perhitungan dan permodelan

proses pengeringan [3] , pengolahan makanan (misalnya penggorengan

C. Aplikasi Perpindahan Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari

Penerapan perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak, walaupun Kamu seringkali

tidak menyadarinya. Pada malam hari bumi tidak menjadi dingin sekali karena atmosfer memainkan

peran sebagai isolator sekaligus sebagai medium konveksi udara. Pada siang hari yang terik sepatu atau

sandal yang Kamu pakai melindungi perpindahan panas dari aspal jalan, karena bahan sepatu termasuk

isolator kalor.

Pada pembuatan termos air panas selalu memiliki permukaan yang mengkilap di permukaan dinding

bagian dalamnya. Di luarnya terdapat ruang hampa baru kemudian terdapat dinding luar.

Gambar 4.5. Termos mampu mencegah perpindahan panas secara konduksi

Hal itu dimaksudkan agar kalor dari air panas tidak segera berpindah secara konduksi kea rah dinding

luar. Sehingga panas air dapat dipertahankan.

Pada saat menyetrika pakaian, panas dari elemen setrika dikonduksikan ke seluruh bagian setrika

sehingga pemanasan permukaan bagian bawah setrika merata. Dengan demikian pakaian dapat

tergosok dengan permukaan setrika yang memiliki panas merata.

Gambar 4.6. Setrika memiliki panas yang merata akibat konduksi kalor.

Contoh-contoh soal :

1. Dari arah mana kemanakah arah aliran panas pada benda ?

2. Ada tiga cara yang berbeda tentang transformasi energi panas antara dua titik yang berlainan

suhunya, sebutkan dan jelaskan.!

3. Disebut apakah proses perpindahan kalor di mana tidak ada pemindahan massa zat-zat atau gas yang

dipanasi ?

4. Disebut apakah proses perpindahan kalor yang disertai pemindahan massa zat cair atau gas yang

dipanasi ?

5. Disebut apakah proses perpindahan energi kalor dimana tidak ada zat perantara yang memegang

peranan dalam pemindahan itu.

6. Faktor –faktor apa sajakah yang mempengaruhi banyaknya energi yang dipancarkan per satuan waktu

oleh sebuah benda hitam ideal ?

Radiasi,Konveksi,dan konduksiPosted on November 7, 2010 by zhuldyn

  

   

 

3 Votes

Radiasi

Pengantar

Pernah mengenakan pakaian berwarna hitam di siang hari yang panas ? Kalau belum, silahkan

mencoba… Kalau tidak punya pakaian berwarna hitam, pinjam saja punya tetangga   

Bilang saja buat percobaan fisika, pasti tidak diberi. hehe… Biar keren, kali ini dirimu tampil

penuh percaya diri dengan setelan hitam-hitam. Rasanya bagaimanakah ? wah, mau mati saja

rasanya… Sudah bikin gerah, dikirain penampakan lagi. Hiks2… Aneh ya, masa cuma pakai

pakaian berwarna hitam tubuh bisa kepanasan. Apa hubungannya ya…

Btw, biasanya pagi hari atau sore hari rasanya tidak terlalu panas. Tapi kalau siang hari rasanya

panas sekali… Kata ibu, waktu eyang butut masih hidup memang sudah begitu… Esok kalau

harga bbm naik lagi mungkin berubah kali   Mengapa ya, siang hari kok lebih panas

daripada pagi hari atau sore hari… Terus Amerika, eropa, dkk tuh katanya punya 4 musim. Ada

musim panas, musim dingin, musim semi, musim gugur. Kalau di Indonesia malah banyak

musim. Ada musim kemarau, musim hujan, musim banjir, musim demam berdarah, musim karet,

musim duren, musim mangga dkk. Mengapa orang bule punya musim panas, musim dingin

segala… Kayanya tidak adil ya. Seharusnya Indonesia juga punya musim dingin, biar semuanya

pada kedinginan. Oya, nyaris lupa… Mengapa di kutub utara dan selatan suhunya sangat dingin

sampai semuanya pada membeku ?

Perpindahan kalor dengan cara Radiasi

Selain berpindah dari tempat yang memiliki suhu lebih tinggi menuju tempat yang memiliki suhu

lebih rendah dengan cara konduksi   dan konveksi, kalor juga bisa berpindah tempat dengan

cara radiasi. Bedanya, perpindahan kalor dengan cara konduksi dan konveksi membutuhkan

medium. Sebaliknya, perpindahan kalor dengan cara radiasi tidak membutuhkan medium. Dirimu

jangan pake bingung dengan istilah medium. Yang dimaksudkan dengan medium adalah benda-

benda yang berfungsi sebagai penghantar kalor. Penghantar kalor yang baik menggunakan cara

konduksi adalah zat padat. Sedangkan penghantar kalor yang baik menggunakan cara konveksi

adalah zat cair dan zat gas. Nah, perpindahan kalor dengan cara radiasi tidak menggunakan

penghantar. Kok bisa ya ?…. yupz

Radiasi sebenarnya merupakan perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik,

seperti cahaya tampak (merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dll), infra merah dan

ultraviolet alias ultra ungu. Mengenai gelombang elektromagnetik akan kita kupas tuntas dalam

pokok bahasan tersendiri.

Salah satu contoh perpindahan kalor dengan cara radiasi adalah perpindahan kalor dari

matahari menuju bumi. Matahari memiliki suhu lebih tinggi (sekitar 6000 K), sedangkan bumi

memiliki suhu yang lebih rendah. Karena terdapat perbedaan suhu antara matahari dan bumi,

maka secara otomatis kalor mengungsi dari matahari (suhu lebih tinggi) menuju bumi (suhu lebih

rendah). Seandainya perpindahan kalor dari matahari menuju bumi memerlukan perantara alias

medium, maka kalor tidak mungkin tiba di bumi. Persoalannya si kalor harus melewati ruang

hampa (atau hampir hampa alias kosong melompong). Jika tidak ada sumbangan kalor dari

matahari, maka kehidupan di bumi tidak akan pernah ada. Ingat ya, kalor tuh energi yang

berpindah. Kehidupan kita di planet bumi sangat bergantung pada energi yang disumbangkan

oleh matahari. Nah, energi bisa berpindah dari matahari ke bumi dalam bentuk kalor alias panas.

Contoh lain dari perpindahan kalor dengan cara radiasi   adalah panas yang dirasakan ketika kita

berada di dekat nyala api. Panas yang kita rasakan bukan disebabkan oleh udara yang

kepanasan akibat adanya nyala api. Seperti yang telah gurumuda jelaskan pada pokok bahasan

konveksi, biasanya udara yang kepanasan memuai sehingga massa jenisnya berkurang.

Akibatnya, udara yang massa jenisnya berkurang tadi meluncur ke atas, tidak meluncur ke arah

kita. Mirip seperti asap yang keluar lewat cerobong. Kita bisa merasa hangat atau kepanasan

ketika berada di dekat nyala api karena kalor berpindah dengan cara radiasi dari nyala api (suhu

lebih tinggi) menuju tubuh kita (suhu lebih rendah). Dengan kata lain, kita bisa merasa hangat

atau kepanasan karena adanya energi yang berpindah dengan cara radiasi dari nyala api

menuju tubuh.

Perpindahan kalor dengan cara radiasi sedikit berbeda dibandingkan dengan perpindahan kalor

dengan cara konduksi dan konveksi. Perpindahan kalor dengan cara konduksi dan konveksi

terjadi ketika benda-benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan. Sebaliknya,

perpindahan kalor dengan cara radiasi bisa terjadi tanpa adanya sentuhan. Matahari dan bumi

tidak saling bersentuhan, tetapi kalor bisa mengungsi dari matahari menuju bumi. Demikian juga

nyala api dan tubuh kita tidak saling bersentuhan, tetapi tubuh bisa kepanasan kalau kita berdiri

di dekat nyala api.

Laju perpindahan kalor dengan cara radiasi

Laju perpindahan kalor dengan cara radiasi ditemukan sebanding dengan luas benda dan

pangkat empat suhu mutlak (Skala Kelvin) benda tersebut. Benda yang memiliki luas permukaan

yang lebih besar memiliki laju perpindahan kalor yang lebih besar dibandingkan dengan benda

yang memiliki luas permukaan yang lebih kecil. Demikian juga, benda yang bersuhu 2000 Kelvin,

misalnya, memiliki laju perpindahan kalor sebesar 24 = 16 kali lebih besar dibandingkan dengan

benda yang bersuhu 1000 Kelvin. Hasil ini ditemukan oleh om Josef Stefan pada tahun 1879

dan diturunkan secara teoritis oleh om Ludwig Boltzmann sekitar 5 tahun kemudian. Secara

matematis bisa ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

Catatan :

Pertama, kalor merupakan energi yang berpindah. Lebih tepatnya kalor merupakan energi yang

berpindah akibat adanya perbedaan suhu.

Kedua, laju perpindahan kalor = jumlah kalor yang berpindah tempat selama selang waktu

tertentu.

Ketiga, kata radiasi bisa berarti pancaran, demikian juga kata meradiasikan bisa

berarti memancarkan. Kita menggunakan kata memancarkan karena kalor berpindah tempat

menggunakan gelombang elektromagnetik (tidak pake perantara).

Keempat, kata memancarkan dan menyerap tuh artinya berbeda. Kalau memancarkan, berarti

kalor ditendang keluar. Tapi kalau menyerap, berarti kalor disedot habis2an.

Kelima, kadang gurumuda pakai istilah perpindahan kalor, kadang pake istilah radiasi energi.

Kalor tuh energi yang berpindah. Si kalor bisa berpindah tempat dengan cara radiasi.

Karenanya, kita juga bisa menggunakan istilah radiasi energi atau radiasi. Jangan pake

bingung… Lanjut ya

Benda yang permukaannya berwarna gelap (hitam pekat, seperti arang) memiliki emisivitas

mendekati 1, sedangkan benda yang berwarna terang memiliki emisivitas mendekati 0. Semakin

besar emisivitas suatu benda (e mendekati 1), semakin besar laju kalor yang dipancarkan benda

tersebut. Sebaliknya, semakin kecil emisivitas suatu benda (e mendekati 0), semakin kecil laju

kalor yang dipancarkan. Kita bisa mengatakan bahwa benda yang berwarna gelap (warna hitam

dkk) biasanya memancarkan kalor yang lebih banyak dibandingkan dengan benda yang

berwarna terang (warna putih dkk).

Besarnya emisivitas tidak hanya menentukan kemampuan suatu benda dalam memancarkan

kalor tetapi juga kemampuan suatu benda dalam menyerap kalor yang dipancarkan oleh benda

lain. Benda yang memiliki emisivitas mendekati 1 (benda yang berwarna gelap) menyerap

hampir semua kalor yang dipancarkan padanya. Hanya sebagian kecil saja yang dipantulkan.

Sebaliknya, benda yang memiliki emisivitas mendekati 0 (benda yang berwarna terang)

menyerap sedikit kalor yang dipancarkan padanya. Sebagian besar kalor dipantulkan oleh benda

tersebut.

Benda yang menyerap semua kalor yang dipancarkan padanya memiliki emisivitas = 1. Benda

jenis ini dikenal dengan julukan benda hitam. Dinamakan benda hitam bukan berarti benda

tersebut berwarna hitam. Benda hitam sebenarnya merupakan sebuah benda ideal saja. Btw,

konsep benda hitam ideal ini penting karena laju radiasi benda ini secara teoritis bisa dihitung.

Mengenai benda hitam akan kita oprek dalam pokok bahasan tersendiri.

Berdasarkan ulasan panjang pendek di atas, bisa disimpulkan bahwa benda yang memiliki

emisivitas mendekati 1 (benda yang nyaris hitam pekat) merupakan pemancar sekaligus sebagai

penyerap kalor yang baik. Sebaliknya, benda yang memiliki emisivitas mendekati 0 (benda yang

berwarna terang) merupakan pemancar dan penyerap kalor yang buruk.

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, setiap benda, apapun itu, selain memancarkan

kalor, juga bisa menyerap kalor yang dipancarkan oleh benda lain. Misalnya terdapat dua

benda, sebut saja benda 1 dan benda 2. Benda 1 berada di dekat benda 2. Benda 1

memancarkan kalor, benda 2 juga memancarkan kalor. Nah, selain memancarkan kalor, benda 1

pasti menyerap kalor yang dipancarkan benda 2. Demikian juga sebaliknya, selain

memancarkan kalor, benda 2 pasti menyerap kalor yang dipancarkan oleh benda 1. Karenanya

untuk menghitung laju total perpindahan kalor yang dipancarkan oleh benda 1 atau benda 2,

kita tidak bisa menggunakan persamaan om Stefan-Boltzmann di atas. Persamaan di atas hanya

bisa digunakan untuk menentukan laju perpindahan kalor yang dipancarkan oleh sebuah benda

(dengan anggapan tidak ada benda lain yang berada di sekitar benda tersebut). Jadi kita perlu

mengoprek persamaan di atas untuk memperoleh persamaan yang sesuai dengan kondisi ini.

Untuk menurunkan persamaan yang dimaksud, gurumuda tetap menggunakan ilustrasi benda 1

dan benda 2.

Misalnya benda 1 memiliki emisivitas e, suhu T1 dan luas permukaannya A. Laju perpindahan

kalor yang dipancarkan oleh benda 1 sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak T1,

emisivitas e dan luas permukaan A. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Agar perpindahan kalor bisa terjadi maka harus terdapat perbedaan

suhu. Karenanya suhu benda 1 berbeda dengan suhu benda 2. Benda 2 memiliki suhu T2. Laju

kalor yang dipancarkan benda 2 sebanding dengan pangkat empat suhu T2. Karena kalor yang

dipancarkan benda 2 diserap oleh benda 1, maka laju kalor yang diserap benda 1 juga

sebanding dengan pangkat empat suhu T2.

Karena terdapat kalor yang dipancarkan dan kalor yang diserap oleh benda 1, maka laju total

kalor yang dipancarkan oleh benda 1 adalah :

Ini persamaan yang kita cari. Persamaan ini digunakan untuk

menentukan laju total kalor yang dipancarkan oleh sebuah benda. Yang dimaksudkan dengan

laju total kalor adalah selisih antara laju kalor yang pancarkan dan laju kalor yang diserap.

Pemancaran dan penyerapan kalor dengan cara radiasi akan terhenti jika kedua benda tersebut

berada dalam keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Jadi apabila T1 = T2, maka Q/t =

0.

Apabila kalor yang dipancarkan benda 1 lebih banyak daripada kalor yang diserapnya, maka

suhu benda 1 menurun sedangkan suhu benda 2 meningkat. Suhu benda 2 meningkat karena

benda 2 menyerap kalor yang dipancarkan benda 1. Sebaliknya, jika kalor yang diserap benda 1

lebih banyak daripada kalor yang dipancarkannya maka suhu benda 1 meningkat sedangkan

suhu benda 2 menurun.

Contoh soal 1 :

Sebuah benda berbentuk kubus dengan panjang salah satu sisi kubus = 2 meter. Suhu benda =

100 oC dan emisivitas benda = 0,2. Tentukan laju kalor yang dipancarkan benda setiap detik…

Panduan Jawaban :

Suhu benda (T) = 100 oC + 273,15 = 373,15 K (suhu benda harus diubah ke dalam skala Kelvin)

Emisivitas (e) = 0,2 (emisivitas tidak punya satuan)

Luas benda (A) = sisi x sisi = 2 m x 2 m = 4 m2

Konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10-8 W/m2.K4

Sekarang kita oprek laju aliran kalor yang dipancarkan benda

Watt = Joule/sekon = J/s (satuan Energi per waktu alias satuan Daya)

1 Watt = 1 Joule/sekon

879,5 Watt = 879,5 Joule/sekon

Benda memancarkan 879,5 Joule per detik.

Contoh soal 2 :

Seorang anak yang lagi bugil alias tidak berpakaian sedang berada dalam sebuah kamar. Luas

permukaan tubuh anak tersebut = 2 m2, suhu kulitnya = 30 oC dan emisivitasnya = 0,8. Jika suhu

kamar = 20 oC, berapakah laju kalor yang hilang setiap detik dari tubuh si anak ?

Panduan Jawaban :

Suhu anak (T1) = 30 oC + 273,15 = 303,15 K

Suhu kamar (T2) = 20 oC + 273,15 = 293,15 K

Emisivitas (e) = 0,8

Luas tubuh (A) = 2 m2

Konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10-8 W/m2.K4

Ok, tancap gas….

96,16 Watt = 96,16 Joule/sekon

Laju kalor yang lenyap dari tubuh si anak adalah 96,16 Joule per detik.

Laju kalor yang dipancarkan matahari (Laju radiasi matahari)

Sejak pagi sampai sore, kita selalu kebanjiran kalor dari matahari. Saking baik hatinya matahari,

kalor yang disumbangkan kepada kita kadang overdosis sehingga tubuh kita kepanasan. Apalagi

orang yang kulitnya agak hitam seperti gurumuda. Wah, kalau siang rasanya dingin sekali… Ok,

kembali ke laptop. Seperti biasa, untuk menghitung laju perpindahan kalor dari matahari, tentu

saja kita membutuhkan bantuan rumus. Rumus lagi, rumus lagi…. pusink dah 

Berdasarkan hasil perhitungan (sesuai dengan kenyataan), ditemukan bahwa terdapat kalor

sebesar 1350 Joule per sekon per meter persegi yang mengungsi dari matahari menuju planet

bumi di mana dirimu dan diriku berada. Pada hari yang cerah (tidak ada awan), terdapat kalor

sebesar 1000 Joule per sekon per meter persegi yang tiba dengan selamat di permukaan bumi.

Pada hari yang tidak cerah (banyak awannya), sekitar 70 % kalor diserap oleh atmosfir bumi.

Rakus juga ya si atmosfir… Jadi hanya 30 % kalor yang tiba dengan selamat di permukaan

bumi. Besarnya kalor yang lenyap di atmosfir bumi tergantung pada banyak atau sedikitnya

awan yang menggelayut manja di langit.

Jumlah kalor sebesar 1350 Joule per sekon per meter persegi dikenal dengan julukan konstanta

matahari. Karena Joule per sekon (J/s) = Watt, maka kita bisa menulis kembali konstanta

matahari menjadi 1350 Watt per meter persegi = 1350 W/m2

Ketika kalor yang dipancarkan oleh matahari tiba di permukaan bumi, kalor tersebut diserap oleh

benda hidup   dan benda mati yang berada di permukaan bumi. Laju penyerapan kalor

bergantung pada emisivitas (e) benda tersebut, luas permukaan benda dan sudut yang dibentuk

oleh sinar matahari dengan garis yang tegak lurus permukaan benda. Untuk memudahkan

pemahamanmu, tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan.

Secara matematis, laju penyerapan kalor bisa ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

Pada siang hari, sinar matahari sejajar atau berhimpit dengan garis yang tegak lurus permukaan

bumi (Sudut yang dibentuk = 0). Amati gambar di bawah…

Karena sudut yang dibentuk = 0o, maka laju penyerapan kalor adalah :

Laju penyerapan kalor (Q/t) bernilai maksimum jika sudut yang dibentuk sinar matahari dengan

garis yang tegak lurus permukaan bumi = 0o (cos 0 = 1). Biasanya ini terjadi pada siang hari, di

mana matahari kesayangan kita tepat berada di atas kepala. Jadi tidak perlu heran kalau siang

hari rasanya panas sekali.

Pada pagi hari dan sore hari, sudut yang terbentuk mendekati 90o. Amati gambar di bawah…

Besar sudut yang mendekati 90o bisa saja 70o, 75o, 80o, 85o dll. Berdasarkan gambar di atas,

sudut yang terbentuk sekitar 80o (Ini cuma perkiraan kasar saja). Seandainya sudut yang

terbentuk adalah 80o, maka laju penyerapan kalor adalah :

Laju kalor (Q/t) pada pagi hari dan sore hari bernilai minimum karena cos teta mendekati nol.

Semakin kecilcos teta, semakin kecil laju penyerapan kalor (Q/t). Hal ini yang menjadi alasan

mengapa pada pagi hari atau sore hari kita tidak merasa panas.

Pada saat matahari terbenam di ufuk barat atau hendak terbit di ufuk timur, sudut yang terbentuk

= 90o. Amati gambar di bawah…

Karena sudut yang dibentuk = 90o, maka laju penyerapan kalor adalah :

Laju penyerapan kalor (Q/t) pada saat matahari terbenam di ufuk barat atau hendak terbit di ufuk

timur = 0. Jadi tidak ada kalor yang disedot. Ya iyalah, sinar matahari saja tidak ada. Mau

disedot apanya…. Pada siang hari matahari baik hati sekali ya, tapi kalau menjelang malam

matahari berubah menjadi sangat pelit  Kayanya perlu dikasih pelajaran tuh

Penerapan radiasi

Salah satu penerapan perpindahan kalor dengan cara radiasi adalah termografi. Alatnya

dinamakan termograf. Termograf biasa digunakan untuk mendeteksi tumor, kanker dkk. Jalan

ceritanya seperti ini… Biasanya proses metabolisme pada bagian tubuh yang ada tumor atau

kanker cukup tinggi. Karenanya suhu bagian tubuh tersebut lebih tinggi. Ingat ya, semakin tinggi

suhu, semakin banyak kalor yang dipancarkan alias diradiasikan. Nah, tugas si termograf adalah

menscan alias mengukur besarnya kalor yang diradiasikan oleh semua bagian tubuh. Bagian

tubuh yang memancarkan kalor paling banyak tentu saja pantas dicurigai… Selanjutnya harus

dimata-matai, jika sangat membahayakan sebaiknya dipotong 

Konsep2nya sudah gurumuda jelaskan. Keanehan yang diulas pada bagian pengantar dijawab

sendiri ya… Masukan saja melalui kolom komentar. Nanti baru kita bahas bareng2. Jika ada

salah kata, salah mata atau salah malah, sehingga dirimu bingung 7 keliling, mohon jangan

dimaafkan ya. Tanyakan saja melalui kolom komentar.

Konveksi

Pengantar

Dirimu pernah bermain ke pantai-kah ? Sayang kalau belum. Coba main ke pantai kalau ada

waktu. Sekali2 perlu rekreasi, apalagi tiap hari sumpek dengan kehidupan di kota yang hiruk

pikuk dan bikin sebel. Udaranya sudah panas, asap kendaraan bertebaran di mana-mana, suara

bising lagi bikin kuping juga ikut2an bising 

Sambil memandang gulungan gelombang laut yang bergerak perlahan-lahan menuju ke tepi

pantai, hembusan angin sepoi-sepoi bikin tubuh terasa segar. Belum lagi pemandangan sunset

di sore hari… Apalagi sedang berduaan sama pacar kesayangan… wah, asyik sekali. Hidup

serasa milik berdua 

Banyak sekali konsep fisika yang bisa dipelajari ketika kita berada di tepi pantai. Salah satunya

adalah hembusan angin laut di siang hari dan angin darat di malam hari. Hembusan angin laut di

siang hari yang cukup panas membuat kita merasa sangat nyaman. Maunya bikin rumah saja di

tepi pantai, biar kalau ada tsunami bisa stress…. hiks2…. Btw, mengapa selalu ada angin di tepi

pantai ya ?

KONVEKSI

Selain berpindah tempat dengan cara konduksi, kalor juga bisa mengungsi dari satu tempat ke

tempat lain dengan cara konveksi. Konveksi tuh proses berpindahnya kalor akibat adanya

perpindahan molekul-molekul suatu benda. Ingat ya, biasanya kalor berpindah dari tempat yang

bersuhu tinggi menuju tempat yang bersuhu rendah. Nah, jika terdapat perbedaan suhu maka

molekul2 yang memiliki suhu yang lebih tinggi mengungsi ke tempat yang bersuhu rendah.

Posisi molekul tersebut digantikan oleh molekul lain yang bersuhu rendah. Jika suhu molekul ini

meningkat, maka ia pun ikut2an mengungsi ke tempat yang bersuhu rendah. Posisinya

digantikan oleh temannya yang bersuhu rendah. Demikian seterusnya…

Perlu diketahui bahwa benda yang dimaksudkan di sini adalah zat cair atau zat gas. Walaupun

merupakanpenghantar kalor (konduktor termal) yang buruk, zat cair dan zat gas

bisa memindahkan kalor dengan cepat menggunakan cara konveksi. Contoh zat cair adalah air,

minyak goreng, oli dkk. Contoh zat gas adalah udara…

Untuk membantumu memahami perpindahan kalor dengan cara konveksi, gurumuda

menggunakan contoh saja…

Proses pemanasan air

Tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan. Air yang berada di dalam wadah

dipanaskan dengan nyala api yang berasal dari kompor.

Ketika kita memanaskan air menggunakan kompor, kalor mengalir dari nyala api (suhu lebih

tinggi) menuju dasar wadah (suhu lebih rendah). Karena mendapat tambahan kalor, maka suhu

dasar wadah meningkat. Ingat ya, yang bersentuhan dengan nyala api adalah bagian luar dasar

wadah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari bagian luar dasar

wadah (yang bersentuhan dengan nyala api) menuju bagian dalam dasar wadah (yang

bersentuhan dengan air). Suhu bagian dalam dasar wadah pun meningkat. Karena air yang

berada di permukaan wadah memiliki suhu yang lebih kecil, maka kalor mengalir dari dasar

wadah (suhu lebih tinggi) menuju air (suhu lebih rendah). Perlu diketahui bahwa perpindahan

kalor pada wadah terjadi secara konduksi. Perpindahan kalor dari dasar wadah menuju air yang

berada di permukaannya juga terjadi secara konduksi.

Adanya tambahan kalor membuat air yang menempel dengan dasar wadah mengalami

peningkatan suhu. Akibatnya air tersebut memuai. Ketika memuai, volume air bertambah.

Karena volume air bertambah maka massa jenis air berkurang. Kalau bingung, ingat lagi

persamaan massa jenis alias kerapatan (massa jenis = massa / volume). Massa air yang

memuai tidak berubah, yang berubah hanya volumeya saja. Karena volume air bertambah, maka

massa jenisnya berkurang. Berkurangnya massa jenis air menyebabkan si air bergerak ke atas

(kita bisa mengatakan air tersebut mengapung). Mirip seperti gabus atau kayu kering yang

terapung jika dimasukan ke dalam air. Gabus atau kayu kering bisa terapung karena massa

jenisnya lebih kecil dari massa jenis air.

Karena bergerak ke atas maka posisi air tadi digantikan oleh temannya yang berada di sebelah

atas. Kali ini temannya yang menempel dengan dasar wadah. Karena terdapat perbedaan suhu,

maka kalor mengalir dari dasar wadah menuju temannya. Temannya ikut2an kepanasan juga

(suhu meningkat) sehingga massa jenisnya berkurang. Karena massa jenisnya berkurang maka

ia bergerak ke atas. Posisinya digantikan oleh temannya yang berada di sebelah atas. Demikian

seterusnya sampai semua air yang berada dalam wadah mendapat jatah kalor. Ingat ya, air yang

memiliki suhu yang tinggi tidak langsung meluncur tegak lurus ke atas tetapi berputar seperti

yang ditunjukkan pada gambar. Hal ini disebabkan karena temannya yang berada tepat di

atasnya memiliki massa jenis yang lebih besar.

Perpindahan kalor pada proses pemanasan air merupakan salah satu contoh perpindahan kalor

secara konveksi.

Catatan :

Pertama, proses perpindahan kalor dengan cara konveksi hanya terjadi dalam air. Perpindahan

kalor dari dasar wadah menuju air terjadi secara konduksi.

Kedua, seandainya nyala api bersentuhan dengan wadah, maka kalor mengalir dari nyala api

(suhu lebih tinggi) menuju wadah (suhu lebih rendah) dengan cara konduksi. Sebaliknya, jika

nyala api tidak bersentuhan dengan wadah maka kalor mengalir dari nyala api menuju wadah

dengan cara radiasi. Mengenai radiasi akan dibahas kemudian.

Ketiga, Jika nyala api cukup besar maka kalor tidak hanya mengalir dari nyala api menuju dasar

wadah tetapi juga menuju dinding wadah. Perpindahan kalor bisa terjadi dengan cara konduksi

(apabila nyala api bersentuhan dengan dinding wadah) atau perpindahan kalor bisa terjadi

dengan cara radiasi (apabila nyala api tidak bersentuhan dengan dinding wadah).

Keempat, proses pemanasan air menggunakan pemanas listrik juga mirip dengan kasus di atas.

Elemen pemanas memiliki suhu yang lebih tinggi sedangkan air yang berada di sekitarnya

memiliki suhu yang lebih rendah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari

elemen pemanas menuju air yang menempel dengannya. Perpindahan kalor dari elemen

pemanas menuju air terjadi secara konduksi. Sebaliknya, proses perpindahan kalor dalam air

terjadi secara konveksi.

Contoh lain dari perpindahan kalor secara konveksi adalah proses terjadinya angin laut dan

angin darat

Angin laut

Tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan.

Kalor jenis

daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Akibatnya ketika dipanaskan

oleh cahaya matahari pada siang hari, kenaikan suhu daratan lebih besar daripada kenaikan

suhu air laut. Kalau bingung baca lagi pembahasan gurumuda mengenai kalor, kalor jenis dan

kalor laten. Jadi walaupun mendapat jatah kalor yang sama dari matahari, daratan lebih cepat

panas (suhu lebih tinggi) daripada air laut (suhu air laut lebih rendah).

Daratan yang sudah kepanasan tadi memanaskan udara yang berada tepat di atasnya sehingga

suhu udara pun meningkat. Karena mengalami peningkatan suhu maka udara memuai. Ketika

memuai, volumenya bertambah. Akibatnya massa jenis udara berkurang. Karena massa jenis

udara berkurang, maka udara tersebut bergerak ke atas (1). Posisi udara yang bergerak ke atas

tadi digantikan oleh udara yang berada di atas permukaan laut. Hal ini disebabkan karena

massa jenis udara yang berada di atas permukaan laut lebih besar. Ketika bergerak ke darat,

posisi udara tadi digantikan oleh temannya yang berada tepat di atasnya (2)

Sampai pada ketinggian tertentu, udara panas yang bergerak ke atas mengalami penurunan

suhu. Ingat ya, ketika suhu udara menurun, volume udara juga berkurang. Berkurangnya volume

udara menyebabkan massa jenis udara bertambah. Akibatnya, udara yang sudah mendingin tadi

meluncur ke bawah untuk menggantikan posisi udara yang kabur dari permukaan laut (3).

Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara sebagaimana yang

ditunjukkan pada gambar di atas. Dirimu menyebutnya dengan julukan angin laut. Di sebut angin

laut karena udara yang berada di atas permukaan air laut melakukan pengungsian massal

menuju darat. Angin laut hanya terjadi pada siang hari… Kalau malam hari kasusnya sudah

berbeda.

Angin darat

Ketika

malam tiba, daratan lebih cepat dingin daripada air laut. Dengan kata lain, pada malam hari,

suhu daratan lebih rendah daripada suhu air laut. Hal ini disebabkan karena kalor jenis daratan

(zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Walaupun jumlah kalor yang

dilepaskan oleh daratan dan air laut sama, tetapi karena kalor jenis daratan lebih kecil daripada

kalor jenis air laut, maka penurunan suhu yang dialami oleh daratan lebih besar daripada air laut.

Ingat saja rumus Q = (m)(c)(deltaT). Jika bingung berlanjut silahkan pelajari kembali pokok

bahasan kalor, kalor jenis dan kalor laten.

Air laut yang memiliki suhu lebih tinggi menghangatkan udara yang berada di atasnya. Akibatnya

suhu udara yang berada di atas permukaan laut meningkat. Peningkatan suhu udara

menyebabkan massa jenis udara berkurang sehingga udara bergerak ke atas (1)

Daratan yang memiliki suhu lebih rendah mendinginkan udara yang berada di atasnya.

Akibatnya suhu udara yang berada di atas daratan menurun. Penurunan suhu udara

menyebabkan massa jenis udara bertambah. Udara yang berada di atas daratan segera

meluncur ke laut (2)

Sampai pada ketinggian tertentu, udara yang bergerak ke atas mendingin (suhunya menurun).

Penurunan suhu menyebabkan massa jenis udara bertambah. Si udara pun meluncur ke bawah,

menggantikan posisi udara yang meluncur ke laut tadi (3). Proses ini terjadi terus menerus

sehingga terbentuk arus konveksi udara sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Dirimu menyebutnya dengan julukan angin darat. Di sebut angin darat karena udara yang

berada di daratan melakukan pengungsian massal menuju laut. Angin darat hanya terjadi pada

malam hari…..

Catatan :

Pertama, meningkatnya suhu daratan dan lautan yang terjadi pada siang hari merupakan korban

dari perpindahan kalor secara radiasi (Daratan dan air laut mendapat sumbangan kalor dari

matahari). Mengenai radiasi akan dibahas kemudian.

Kedua, perpindahan kalor dari daratan atau air laut menuju udara yang berada di atasnya terjadi

secara konduksi. Perpindahan kalor secara konveksi hanya terjadi pada udara saja.

Ketiga, angin adalah udara yang bergerak. Berdasarkan kasus angin darat dan angin laut di

atas, kita bisa menyimpulkan bahwa terjadinya angin disebabkan karena adanya perbedaan

suhu udara. Jadi angin sebenarnya merupakan korban   dari proses perpindahan kalor

secara konveksi. Coba bayangkan, apa yang terjadi jika perbedaan suhu udara sangat tinggi ?

Badai pun datang melanda, membuat atap rumah ikut2an kabur bersama angin.

Cerobong Asap

Pernah lihat cerobong asap ? yang tinggal di kota pasti pernah lihat cerobong asap pabrik…

mengapa asap bisa bergerak naik melalui cerobong ? emang dari sono-nya dah begitu kok…

yee… anak SD juga bisa jawab kayak gini   Asap hasil pembakaran memiliki suhu tinggi.

Karena suhunya tinggi, maka asap tersebut memuai. Ketika memuai, volume asap bertambah

(massa asap tidak berubah, yang berubah hanya volumenya saja). Bertambahnya volume asap

membuat massa jenisnya berkurang. Akibatnya si asap pun meluncur ke atas….

Mengapa asap hasil pembakaran cenderung bergerak ke atas ?

Kasusnya mirip dengan asap pabrik yang meluncur melalui cerobong asap…

Contoh yang lain dipikirkan sendiri ya… Jalan ceritanya sama saja seperti yang telah gurumuda

jelaskan panjang lebar di atas. Btw, contoh yang telah gurumuda ulas di atas merupakan proses

perpindahan kalor dengan cara konveksi yang terjadi secara alami. Ada juga konveksi yang

dipaksakan. mmm… apa ya… Oya, kalau punya persoalan berkaitan dengan perpindahan kalor

secara konveksi, baik yang terjadi secara alami maupun dipaksakan, silahkan masukan melalui

kolom komentar. Nanti baru gurumuda bahas…. Dah ngantuk, pingin tidur 

Konduksi

Pengantar

Jika kita perhatikan pengendara sepeda motor di jalan raya, biasanya kebanyakan dari antara

mereka menggunakan jaket atau sweater. Kayanya bukan cuma mereka… Kita juga biasa

menggunakan jaket jika hendak kebut2an di jalan, terutama perjalanan yang ditempuh cukup

jauh. Tuh tujuannya untuk apa ya ? Omong soal jaket, ketika udara cukup dingin kita juga biasa

menggunakan jaket, kaki harus dibungkus dengan kaos kaki segala, tidur pun harus ditemani

selimut yang bisa bikin sesak napas… mengapa harus demikian-kah ?

Btw, katanya kalau kita tidur di lantai ubin atau lantai keramik tanpa menggunakan kasur atau

selimut, katanya bisa cepat sakit. Apa hubungannya ya… Dirimu bingung-kah ? biasa saja

tuh…   Met belajar ya…. Baca saja sampai selesai maka dirimu akan mendapat

pencerahan

Orang bilang banyak jalan menuju roma, banyak jalan juga si kalor berpindah. Untuk mengungsi

dari satu tempat ke tempat lain, kalor biasanya menggunakan 3 cara, antara lain : merayap,

berlari dan terbang  Cuma canda… Terdapat 3 jenis perpindahan kalor, yakni konduksi,

konveksi dan radiasi. Istilah apa lagi ini…  Kali ini kita akan membahas perpindahan

kalor dengan cara konduksi. Perpindahan kalor secara konveksi dan radiasi akan dibahas pada

episode berikut…

Perpindahan Kalor dengan cara Konduksi

Sebelum melangkah lebih dekat, mari kita lakukan percobaan kecil2an. Siapkan sebuah lilin dan

sepotong kawat. Tarik napas 100 kali lalu nyalakan lilin tersebut. Pegang salah satu ujung logam

lalu sentuhkan ujung logam yang lain ke nyala api. Tunggu selama beberapa saat. Tanganmu

kepanasan-kah ? hiks2… mengapa tangan bisa terasa panas ?

Ketika salah satu bagian logam bersentuhan dengan nyala lilin atau nyala api, secara otomatis

kalor mengalir dari nyala lilin (suhu tinggi) menuju bagian logam tersebut (suhu rendah).

Walaupun hanya salah satu bagian logam yang bersentuhan dengan nyala api, semua bagian

logam tersebut akan kepanasan juga. Tanganmu bisa terasa panas, karena kalor mengalir dari

logam (suhu tinggi) menuju tanganmu (suhu rendah). Kalor tuh energi yang berpindah. Kita bisa

mengatakan bahwa ketika salah satu bagian benda yang bersuhu tinggi bersentuhan dengan

benda yang bersuhu rendah, energi berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju bagian

benda yang bersuhu rendah.

Nah, karena mendapat tambahan energi maka molekul2 penyusun benda bergerak semakin

cepat. Molekul lain yang berada di sebelahnya bergerak lebih lambat karena molekul tersebut

tidak bersentuhan langsung dengan benda yang bersuhu tinggi. Ketika bergerak, molekul

tersebut memiliki energi kinetik (EK = ½ mv2). Molekul2 yang bergerak lebih cepat (energi

kinetiknya lebih besar) menumbuk temannya yang ada di sebelah. Karena ditumbuk alias

ditabrak oleh temannya, maka molekul2 yang pada mulanya bergerak lambat ikut2an bergerak

lebih cepat. Ingat ya, pada mulanya si molekul bergerak lambat (v kecil) sehingga energinya juga

kecil (EK = ½ mv2). Setelah bergerak lebih cepat (v besar), energi kinetiknya bertambah. Si

molekul tadi menumbuk lagi temannya yang ada di sebelah… temannya yang lagi pacaran pun

ikut2an bergerak lebih cepat. Karena v besar, energinya pun bertambah. Demikian seterusnya…

mereka saling tumbuk menumbuk, sambil berbagi energi.

Ketika benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan, terdapat sejumlah kalor yang

mengalir dari benda atau tempat yang bersuhu tinggi menuju benda atau tempat yang bersuhu

rendah. Ketika mengalir, kalor juga membutuhkan selang waktu tertentu. Perlu diketahui bahwa

setiap benda (khususnya benda padat) yang dilewati kalor pasti mempunyai bentuk dan ukuran

yang berbeda. Ada benda padat yang panjang, ada juga benda padat yang pendek. Ada yang

gemuk (luas penampangnya besar), ada juga yang kurus (luas penampangnya kecil). Untuk

mengetahui secara pasti hubungan antara jumlah kalor yang mengalir melalui suatu benda

selama selang waktu tertentu akibat adanya perbedaan suhu, maka kita perlu menurunkan

persamaan. Rumus lagi… rumus lagi 

Amati gambar di bawah…

Benda yang terletak di sebelah kiri memiliki suhu yang lebih tinggi (T1) sedangkan benda yang

terletak di sebelah kanan memiliki suhu yang lebih rendah (T2). Karena adanya perbedaan suhu

(T1 - T2), kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah

(arah aliran kalor ke kanan). Benda yang dilewati kalor memiliki luas penampang (A) dan

panjang (l).

Berdasarkan hasil percobaan, jumlah kalor yang mengalir selama selang waktu tertentu (Q/t)

berbanding lurus dengan perbedaan suhu (T1 – T2), luas penampang (A), sifat suatu benda (k =

konduktivitas termal) dan berbanding terbalik dengan panjang benda. Secara matematis bisa

ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

Q = Kalor (satuannya kilokalori (k) atau Joule (J) )

t = Waktu (satuannya sekon (s) )

Q/t = Laju aliran kalor (satuannya kilokalori per sekon (kkal/s) atau Joule/sekon (J/s). 1 J/s = 1

watt )

A = Luas penampang benda (Satuannya meter kuadrat (m2) )

T1 – T2 = Perbedaan suhu (Satuannya Kelvin (K) atau derajat celcius (oC) )

T1 = Suhu alias Temperatur tinggi (Satuannya Kelvin (K) atau derajat celcius (oC) )

T2 = Suhu alias Temperatur rendah (Satuannya Kelvin (K) atau derajat celcius (oC) )

l = Panjang benda (satuannya meter (m) )

T1 - T2 / l = Gradien suhu (satuannya Kelvin per meter (K/m) atau derajat celcius per meter (oC/m)

)

k = Konduktivitas termal benda

Persamaan konduktivitas termal

Kita oprek persamaan laju aliran kalor di atas untuk memperoleh persamaan konduktivitas

termal…

Satuan konduktivitas termal

Kita bisa menurunkan satuan konduktivitas termal dengan mengoprek persamaan konduktivitas

termal :

Catatan :

Pertama, skala celcius dan skala Kelvin mempunyai interval yang sama. Karenanya selain

menggunakan Co, kita juga bisa menggunakan K. Mengenai hal ini sudah gurumuda jelaskan

pada pokok bahasan Termometer dan Skala suhu (bagian terakhir).

Kedua, kkal bisa diubah menjadi Joule menggunakan tara kalor mekanik (sudah dijelaskan pada

pokok bahasan Kalor, Kalor Jenis dan Kalor laten).

Ketiga, satuan konduktivitas termal (k) bisa juga ditulis seperti ini :

Joule/sekon = J/s = Watt (satuan Energi per waktu alias satuan Daya)

Berikut ini nilai konduktivitas termal beberapa benda yang diperoleh melalui percobaan.

Jenis benda Konduktivitas Termal (k)

J/m.s.Co Kkal/m.s.Co

Perak 420 1000 x 10-4

Tembaga 380 920 x 10-4

Aluminium 200 500 x 10-4

Baja 40 110 x 10-4

Es 2 5 x 10-4

Kaca (biasa) 0,84 2 x 10-4

Bata 0,84 2 x 10-4

Air 0,56 1,4 x 10-4

Tubuh manusia 0,2 0,5 x 10-4

Kayu 0,08 – 0,16 0,2 x 10-4 – 0,4 x 10-4

Gabus 0,042 0,1 x 10-4

Wol 0,040 0,1 x 10-4

Busa 0,024 0,06 x 10-4

Udara 0,023 0,055 x 10-4

Benda yang memiliki konduktivitas termal (k) besar merupakan penghantar kalor yang baik

(konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal yang kecil

merupakan merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk).

Tahanan Termal (R)

Para insinyur biasanya menggunakan konsep tahanan termal (R = resistansi termal) untuk

menyatakan kemampuan suatu bahan dalam menghambat aliran kalor. Tahanan termal

merupakan perbandingan antara ketebalan suatu bahan dengan konduktivitas termal bahan

tersebut. Secara matematis bisa dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan :

R = tahanan alias hambatan termal

l = ketebalan bahan

k = konduktivitas termal

Tambahan :

Pada umumnya zat padat merupakan konduktor termal yang baik, sedangkan zat cair dan zat

gas merupakan konduktor termal yang buruk. Konduktor termal = penghantar panas alias kalor.

Zat cair dan zat gas bisa disebut juga sebagai isolator termal terbaik. Isolator termal =

penghambat panas alias kalor.

Penerapan Konduksi dalam kehidupan sehari-hari

Mengapa ubin terasa lebih sejuk daripada karpet ?

Ubin memiliki konduktivitas termal yang lebih besar daripada karpet. Karenanya ubin merupakan

penghantar kalor yang bagus, sedangkan temannya si karpet merupakan pernghantar kalor

yang buruk. Ketika kita menginjak karpet, kalor mengalir dari kaki menuju karpet. Hal ini terjadi

karena suhu tubuh kita lebih tinggi dari suhu karpet. Karena si karpet merupakan penghantar

kalor yang buruk maka kalor alias panas yang mengalir dari kaki kita menumpuk di permukaan

karpet. Akibatnya permukaan karpet menjadi lebih hangat. Kaki mu pun ikut2an terasa hangat…

Ketika kita menginjak ubin atau keramik, kalor mengalir dari kaki menuju si ubin atau keramik.

Karena si ubin merupakan penghantar kalor yang baik maka kalor alias panas yang mengalir

dari kaki kita tidak tertahan di permukaan ubin. Kalor mengalir dengan lancar sehingga kaki kita

terasa dingin…

Kalau rumahmu ada di malang atau bandung (daerah dingin), sebaiknya alasi lantai kamarmu

dengan karpet biar kakimu tidak kedinginan. Sebaliknya, kalau rumahmu ada di jakarta,

surabaya, yogya, dkk (daerah panas), sebaiknya jangan alasi lantai kamarmu dengan karpet…

Bukan kesejukan yang dirimu rasakan, tapi malah bikin bete.

Ada orang yang bilang, kalau kita tidur di atas ubin (tanpa alas), kita bisa sakit. Sebenarnya hal

itu disebabkan karena banyak kalor alias panas dari tubuhmu yang mengalir menuju ubin. Kalor

tuh energi yang berpindah. Ketika tubuhmu kehilangan banyak kalor, maka energi dalam

tubuhmu berkurang… Ini yang bikin dirimu cepat sakit. Siangnya sudah makan yang enak2 dan

bergizi, malamnya dirimu membuang percuma si energi yang diperoleh dari makanan. Mending

pakai saja untuk pacaran 

Fungsi jendela dan pintu apa sich ?

Pada malam hari, suhu udara di luar rumah lebih rendah daripada suhu udara dalam rumah.

Adanya perbedaan suhu udara ini bisa menyebabkan kalor kabur keluar rumah. Karenanya,

biasanya pada malam hari kita menutup pintu atau jendela. Selain bertujuan menghalau maling

yang mau menggarap harta kekayaan pemilik rumah, salah satu fungsi jendela atau pintu adalah

menahan kalor agar tidak kabur dari dalam rumah. Biasanya pintu atau jendela terbuat dari

kayu. Konduktivitas termal kayu cukup kecil sehingga bisa berperan sebagai isolator. Fungsi lain

dari jendela atau pintu adalah menahan udara. Udara yang terperangkap pada sisi dalam

jendela atau pintu berfungsi sebagai isolator yang baik (penghambat kalor yang hendak kabur).

Biar paham, perhatikan tabel di atas. Konduktivitas termal udara sangat kecil. Semakin kecil

konduktivitas termal suatu benda, semakin sulit si kalor mengungsi melalui benda tersebut.

Pada malam hari yang dingin sebaiknya jangan suka buka pintu atau jendela kamar. Ingat ya,

tanpa diperintah si kalor dengan sendirinya kabur dari benda (atau tempat) yang bersuhu tinggi

menuju benda (atau tempat) yang bersuhu rendah. Kalau pintu rumahmu tidak ditutup, nanti

kalor mengalir semaunya menuju luar rumah yang memiliki suhu yang lebih rendah. Semakin

banyak kalor yang kabur dari dalam rumah atau kamar, suhu udara dalam kamar menjadi

rendah. Karena terdapat perbedaan suhu antara udara dalam kamar dengan tubuhmu, maka

kalor akan kabur dari dalam tubuhmu menuju udara. Semakin banyak kalor yang kabur, semakin

banyak energi yang terbuang percuma. Nanti dirimu bisa sakit karena tubuh kekurangan

energi…. Kecuali kalau dirimu pakai jaket, selimut dkk….

Fungsi pakaian tuh apa sich ?

Selain mempertahankan status kita sebagai manusia normal, pakaian juga berfungsi untuk

menjaga suhu tubuh kita agar tetap stabil. Pakaian yang kita gunakan biasanya disesuaikan

dengan suhu udara. Ketika suhu udara cukup rendah, pakaian yang kita gunakan lebih tebal.

Selimut atau pakaian yang tebal (jaket dkk) membuat udara tidak bisa bergerak dengan lancar.

Udara terperangkap di antara kulit dan jaket/selimut. Karena terdapat perbedaan suhu antara

tubuh kita dan udara yang terperangkap, maka kalor mengalir dari tubuh menuju udara tersebut.

Karena mendapat sumbangan kalor dari tubuh, suhu udara yang terperangkap meningkat (udara

menjadi lebih hangat). Perhatikan tabel konduktivitas termal di atas…. Nilai konduktivitas termal

(kemampuan menghantar kalor) udara sangat kecil. Karenanya, kalor tidak bisa kabur keluar dari

tubuh. Suhu tubuh kita pun tetap terjaga… Apabila kita tidak menggunakan jaket pada saat

udara cukup dingin, kalor bisa seenaknya kabur dari tubuh kita. Semakin banyak kalor yang

kabur maka tubuh bisa kehilangan banyak energi…

Mengapa kebanyakan orang yang mengendarai sepeda motor biasanya menggunakan jaket ?

Tujuannya cuma satu : mencegah agar kalor tidak kabur dari dalam tubuh. Ketika kita

mengendarai sepeda motor, tubuh kita bergerak. Udara juga ikut2an bergerak (udara yang

bergerak = angin). Adanya angin membuat udara yang panas digantikan oleh udara yang lebih

dingin. Akibatnya akan ada perbedaan suhu antara tubuh (suhu lebih tinggi) dengan udara (suhu

lebih rendah).