Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor sangat besar manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya,perpindahan kalor dari matahari ke bumi dan perpindahan kalor dari api ke panci, lalu ke bahan makanan yang kita masak. Dari pengalaman sehari-hari, kalor berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Cara Perpindahan kalor

Perpindahan kalor dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

Perpindahan Kalor Dengan Cara Konduksi

Jika sebatang tongkat logam dipanaskan pada salah satu ujungnya maka partikel-partikel pada ujung-ujung logam tersebut akan bergerak dengan cepat. Gerakan partikel yang sangat cepat akan mempengaruhi partikel-partikel di sebelahnya, demikian seterusnya. Akibatnya, kalor yang diberikan pada salah satu ujung batang logam oleh partikel-partikel akan diteruskan ke ujung logam yang lain. Walaupun partikel-partikel tersebut bergetar, perpindahan kalor ini tidak menyebabkan partikel ikut berpindah. Perpindahan kalor dengan cara seperti ini disebut konduksi (hantaran), yaitu perpindahan kalor dalam suatu zat tanpa diikuti perpindahan partikel zat tersebut.

Pada umumnya, perpindahan kalor pada zat padat akan berlangsung secara konduksi. Konduksi kalor dapat terjadi jika ada perbedaan suhu. Ada zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, tetapi ada juga zat yang kurang dapat menghantarkan kalor. Kecepatan aliran kalor tergantung pada :

1. perbedaan suhu antara ujung-ujung penghantar;
2. luas penampang lintang penghantar;
3. jarak kedua ujung yang berbeda suhunya;
4. jenis bahan penghantar.

Setiap bahan memiliki nilai konduktivitas berbeda-beda. Nilai konduktivitas bahan menentukan mudah tidaknya bahan tersebut dalam menghantarkan kalor. Makin besar nilai konduktivitasnya maka makin baik sifatnya dalam menghantarkan kalor. Penghantar kalor yang baik disebut konduktor, misalnya perak. Sebaliknya, bahan yang nilai konduktivitasnya rendah, sulit menghantarkan kalor. Bahan seperti ini disebut isolator, misalnya kayu.

Perpindahan Kalor Dengan Cara Konveksi

Konveksi hanya terjadi pada zat-zat yang dapat mengalir, yaitu zat cair dan gas. Konveksi yang terjadi pada zat cair dapat dilihat pada gambar berikut.

Bagian minyak yang dipanaskan akan memuai. Karena memuai, massa jenisnya menjadi kecil sehingga minyak naik ke permukaan. Tempatnya akan digantikan oleh minyak dari tempat lain dan terjadilah aliran. Aliran minyak dapat diamati dengan melihat aliran pewarna makanan.

Molekul minyak mengalir dari bawah ke atas. Dalam perjalanannya, molekul akan bertumbukan dengan molekul-molekul minyak yang dilewatinya. Tumbukan antarmolekul ini terjadi terusmenerus sehingga semua bagian minyak akan menjadi panas.

Dalam peristiwa di atas, perpindahan kalor disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat yang dilewatinya disebut konveksi. Contoh konveksi kalor pada gas adalah terjadinya angin di pegunungan dan di pantai.

Sinar matahari memanaskan seluruh bumi. Tanah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara. Hal ini mengakibatkan jalan di lereng bukit menjadi lebih cepat panas di pagi hari. Tanah yang lebih cepat panas akan memanaskan udara yang berada tepat di atasnya. Udara mengembang dan menjadi lebih ringan. Udara akan mulai naik, tetapi tidak tegak lurus ke atas karena di atas udara tersebut masih ada udara sejuk yang menekan ke bawah. Udara yang hangat akan mendaki lereng yang hangat sehingga terjadi angin lembah.

Hal yang sebaliknya terjadi di sore hari. Matahari mulai meninggalkan lereng sehingga lereng mulai kehilangan panasnya. Dalam waktu singkat, lereng menjadi lebih dingin daripada udara. Lapisan udara tepat di atas tanah menjadi lebih dingin dibandingkan dengan udara di atasnya. Udara ini akan meluncur ke bawah sehingga terjadilah angin gunung.

Perpindahan Kalor Dengan Cara Radiasi

Pernahkah kamu berdiam di sekitar api unggun? Apakah badanmu merasa hangat? Kamu dapat merasakan hangat dari api unggun karena terjadi perpindahan kalor secara radiasi (pancaran), yaitu perpindahan kalor tanpa melalui medium (zat antara). Energi kalor dari matahari dipancarkan ke bumi dengan cara radiasi, yaitu melalui pemancaran gelombang elektromagnetik. Jika menyentuh suatu benda, gelombang elektromagnetik akan berubah menjadi kalor.

Alat yang digunakan untuk menyelidiki sifat pancaran dan penyerapan berbagai permukaan benda terhadap kalor adalah termoskop. Dengan termoskop, diketahui bahwa benda yang permukaannya hitam akan bersifat sebagai pemancar dan penyerap kalor yang baik. Sebaliknya, benda yang permukaannya mengkilap bersifat sebagai pemantul dan sulit menyerap kalor.

Pemanfaatan Perpindahan Kalor Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Adakalanya kalor perlu dipindahkan, tetapi tidak jarang kita berkepentingan agar kalor dapat diisolasi supaya awet dan digunakan untuk tujuan-tujuan tertentu.

1. Mencegah perpindahan kalor pada termos penyimpan panas, Kamu pasti sudah mengenal termos untuk menyimpan air panas. Agar air tetap awet panasnya, air harus diisolasi. Caranya, tabung termos bagian dalam yang merupakan tempat menyimpan air, permukaannya dibuat mengkilap sehingga tidak menyerap kalor. Selain itu, agar kalor tidak berpindah secara konduksi dan konveksi maka antara bagian tabung dalam dan tabung bagian luar dibuat hampa udara. Dengan demikian, kalor tidak akan keluar dari termos tersebut.
2. Perpindhan kalor pada panci masak, Mengapa panci dibuat dari logam? Logam mudah sekali menghantarkan kalor. Kalor dari api akan sampai ke panci dengan radiasi dan konduksi sehingga terjadi konduksi kalor hingga ke air oleh logam panci. Selanjutnya, kalor menyentuh molekul-molekul air dan air. Kalor ini akan dipindahkan ke seluruh bagian air dengan cara konveksi. Dengan demikian, kalor akan merata ke seluruh bagian air.
3. Perpindahan pada strika pakaian, Setrika dipanaskan oleh sumber panas berupa kumparan yang dialiri arus listrik. Kumparan akan memanaskan logam setrika dengan cara konduksi. Logam setrika yang panas, saat digunakan akan menyentuh molekul-molekul kain. Dengan konduksi dan radiasi, kain yang kusut akan menjadi halus karena diratakan oleh panas dari setrika.

Pemanfaatan perpindahan kalor dalam dunia industri salah satunya pada tungku boiler, oven dan pada pembangkit listrik energi panas bumi, dimana pemanfaatan perpindahan kalordigunakan untuk menghasilkan energi listrik.