1) Perpindahan
Kalor
Kalor berpindah dari benda
yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Ada tiga cara perpindahan
kalor: 1) Konduksi (hantaran), 2) Konveksi (aliran), dan 3) Radiasi (pancaran).
Konduksi. Perpindahan kalor dari bagian sendok yang
terendam dalam air panas ke ujung sendok yang Anda pegang tanpa disertai perpindahan
partikel disebut konduksi atau hantaran. Konduksi dapat terjadi pada zat padat, zat cair, dan zat gas.
Ada dua macam proses konduksi,
yaitu konduksi logam dan konduksi non logam.
Dalam zat non logam, partikel-partikel yang
dipanaskan bergetar lebih cepat hingga energi kinetik patikel-partikel itu
makin besar. Partikel-partikel ini kemudian memberikan sebagian energi
kinetiknya ke partikel-partikel terdekatnya melalui tumbukan. Demikian
seterusnya hingga kalor mencapai bagian ujung benda yang dingin (tidak
dipanasi). Proses konduksi seperti ini berlangsung lambat karena untk memindahkan lebih banyak kalor diperlukan beda
suhu yang tinggi di antara kedua ujung.
Dalam zat logam, kalor dipindahkan melalui
elektron-elektron bebas yang terdapat dalam struktur atom logam. Di tempat yang
dipanaskan, energi elektron-elektron bertambah besar. Oleh karena elektron
bebas mudah berpindah, maka pertambahan energi ini dengan cepat diberikan ke
elektron-elektron lain yang letaknya lebih jauh melalui tumbukan. Dengan cara
ini, kalor berpindah lebih cepat.
Zat yang mudah menghantarkan
kalor disebut konduktor,contohnya
logam. Zat yang sulit menghantarkan kalor disebut isolator, contohnya kayu dan plastik.
dimana ∆T = T1 - T2, dan k adalah konduktivitas termal
suatu zat (W m-1K-1).
Konveksi. Ketika air pada bagian A (lihat Gambar 3) dipanasi,
massa jenis air pada A menjadi lebih kecil,
sehingga air bergerak naik ke atas. Tempatnya digantikan oleh air dingin pada
bagian B yang memiliki massa jenis
lebih besar. Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian fluida
yang lainnya oleh pergerakan fluida itu sendiri akibat perbedaan massa jenis disebut konveksi
atau aliran. Konveksi hanya terjadi
pada zat yang mengalir (fluida), yaitu zat
cair dan zat gas.
Gambar 3. Konveksi dalam zat cair
Laju kalor konveksi. Laju perpindahan kalor secara konveksi, Q/t (J s-1=W) adalah
sebanding dengan luas permukaan A (m2) yang
bersentuhan dengan fluida, dan beda suhu ∆T (K) antara benda dan fluida.
Secara matematis ditulis:
dengan h adalah koefisien konveksi (W
m-2K-1), yang diperoleh secara percobaan, misalnya tubuh
manusia memiliki h = 7,1 Wm-2 K-1.
Radiasi atau pancaran
adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Karena kalor
dibawa dalam bentuk gelombang elektromagnetik, maka radiasi tidak memerlukan medium. Dengan kata
lain, radiasi kalor dapat melalui ruang hampa (vakum). Sebagai contoh, radiasi
kalor dari Matahari melalui ruang hampa hingga sampai ke Bumi.
Makin baik suatu benda
menyerap radiasi kalor, makin baik pula benda itu memancarkan radiasi kalor.
Penyerap radiasi sempurna disebut benda
hitam. Permukaan yang hitam kusam
adalah penyerap dan pemancar radiasi kalor yang sangat baik, sedangkan
permukaan putih mengkilat adalah
penyerap dan pemancar kalor yang sangat buruk.
Laju kalor radiasi. Laju kalor radiasi Q/t (J s-1=W), yang
dipancarkan oleh suatu benda yang suhu mutlaknya lebih besar dari 0 K, adalah
sebanding dengan luas permukaannya A (m2), dan
sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya T4. Secara matematis ditulis:
Materi dapat di download di http://www.4shared.com/office/A136sPuF/Perpindahan_Kalor.html