Perpindahan Kalor

PerpindahanKalor

Sebagaimana energi lainnya, kalor dapat juga berpindah. Kalor dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu yang lebih rendah. Perpindahan kalor terjadi melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Perpindahan kalor secara radiasi dapat melalui ruang hampa. Sedangkan perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi harus melalui medium perantara dan tidak dapat melalui ruang hampa. Berikut merupakan uraian penjelasan ketiga cara perpindahan kalor tersebut.

1.        Konduksi

Pernahkah kalian memanaskan bagian ujung sendok di atas lilin seperti pada gambar? Apakah yang tangan kalian rasakan? Panas yang berasal dari api lilin lama-kelamaan akan berpindah dari ujung sendok yang trkena api ke ujung sendok lain yang kalian pegang. Mengapa hal ini terjadi?

Pada saat suhu naik partikel di dalam sendok akan bergetar lebih cepat. Partikel akan membentur lainnya sehingga partikel yang terkena benturan akan bergetar semakin cepat pula. Akibatnya, suhu partikel akan tinggi. Kalor berpindah namun partikel sendok tidak ikut berpindah. Hal ini merupakan peristiwa pada proses konduksi. Dengan demikian, konduksi merupakan perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa diikuti pergerakan partikel dan biasanya terjadi pada benda padat terutama logam. Berdasarkan daya hantar kalor, benda dibedakan menjadi dua, yaitu:

a.    Konduktor, merupakan zat yang memiliki daya hantar kalor yang baik. Contohnya: besi, baja, tembaga, aluminium, dan sebagainya.

b.    Isolator, merupakan zat yang memiliki daya hantar kalor kurang baik. Bahkan bahan tersebut dapat menahan perpindahan kalor. Contohnya: kayu, plastik, ketas, kaca, air, dan sebagainya

Dalam kehidupan sehari-hari, kita banyak menjumpai peralatan rumah tangga yang prinsip kerjanya memanfaatkan konsep perpindahan kalor secara konduksi. Peralatan tersebut diantaranya: setrika listrik, solder, panci, wajan, pemanas air. Akan tetapi, selain menggunakan bahan konduktor, peralatan tersebut juga menggunakan bahan isolator pada pegangannya. Hal ini bertujuan untuk menghambat konduksi kalor agar tidak sampai ke tangan kita.

2.        Konveksi

Pernahkan kalian membantu ibu menjerang air di panci? Perhatikanlah proses yang terjadi pada air ketika berangsur panas tersebut. Kalian akan menemukan partikel-partikel air yang mirip butiran halus beserta gelembung-gelembung udara bergerak dari bagian bawah menuju permukaan. Hal ini terjadi karena air yang berada pada bagian bawah panci menerima panas terlebih dahulu memuai dan massa jenisnya menjadi lebih ringan. Sehingga, air yang panas akan berpindah ke atas. Peristiwa tersebut merupakan salah satu contoh peristiwa perpindahan kalor secara konveksi. Pola aliran air membentuk arus konveksi. Dengan demikian, konveksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut dan umumnya terjadi pada zat alir atau fluida (gas dan cair).

Perhatikan gambar berikut.

Angin laut dan angin darat merupakan salah satu contoh peristiwa yang termasuk konveksi. Bagaimana terjadinya angin laut dan angin darat.?

Angin laut terjadi karena pada siang hari daratan lebih cepat panas daripada lautan. Hal ini mengakibatkan udara panas di daratan akan naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin dari permukaan laut, sehingga terjadi gerakan udara dari laut menuju ke darat yang biasa disebut angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari, biasa digunakan oleh nelayan tradisional untuk pulang ke daratan.

Sebaliknya, angin laut terjadi karena pada malam hari daratan lebih cepat dingin daripada lautan. Hal ini mengakibatkan udara panas di permukaan air laut akan naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin dari daratan, sehingga terjadi gerakan udara dari darat menuju ke laut yang biasa disebut angin darat. Angin darat terjadi pada malam hari, biasa digunakan oleh nelayan tradisional untuk melaut mencari ikan.

Contoh peristiwa lain dari konveksi, antara lain: sistem ventilasi udara, priinsip kerja AC, dan cerobong asap pabrik. Jaket tebal juga sebenarnya memanfaatkan prinsip dari perpindahan kalor secara konveksi. Bedanya, jaket justru menghambat perpindahan kalor secara konveksi.

3.        Radiasi

Pada siang hari, kita merasakan panasnya matahari. Mengapa panas matahari dapat kita rasakan, padahal matahari berada sangat jauh dari bumi (Jarak rata-rata Matahari ke Bumi sekitar 149.6 juta kilometer = 1 AU “astronomical unit”) dan tidak ada benda yang menghantarkan panas tersebut ke bumi?

Berbeda dengan perpindahan secara konduksi dan konveksi, perpindahan kalor yang berasal dari matahari tidak membutuhkan medium perantara. Perpindahan kalor tanpa membutuhkan medium perantara disebut dengan peristiwa radiasi. Radiasi disebut juga dengan pancaran.

Contoh lain peristiwa radiasi, yaitu tubuh kita terasa hangat ketika duduk di dekat api unggun. Kalor sampai ke tubuh kita tanpa zat perantara dalam bentuk cahaya. Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa.

Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi kalor atau energi pancaran kalor disebut termoskop. Termoskop terdiri dari dua bola kaca yang dihibungkan dengan pipa U berisi alkohol yang diberi pewarna. Sedangkan, alat yang digunakan untuk menyelidiki sifat radiasi berbagai permukaan disebut termosokop diferensial.

A.      Pemanfaatan Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari

1.      Termos

Termos merupakan sebuah botol dalam botol. Termos terdiri dari dua jenis, yaitu termos air panas dan termos es. Kegunaannya adalah untuk mengisolasi zat cair agar berada dalam kondisi tetap panas atau tetap dingin dalam jangka waktu tertentu. Termos dibuat sedemikian rupa untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, maupun radiasi. Cara kerja termos adalah sebagai berikut:

a.      Dinding kaca merupakan isolator. Sehingga, tidak dapat memindahkan kalor secara induksi.

b.    Tabung kaca bagian dalam dilapisi permukaan yang mengilap dengan lapisan perak. Berfungsi untuk mencegah perpindahan kalor secara radiasi dengan memantulkan radiasi kembali ke dalam termos.

c.    Terdapat ruang hampa udara di antara dua dinding kaca, untuk mencegah kalor berpindah secara konveksi.

d.    Wadah dan tutup termos dibuat dari bahan isolator untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi dari permukaan air.

2.      Setrika

Setrika terbuat dari logam yang bersifat konduktor. Prinsip kerja setrika, yaitu perubahan energi dari listrik menjadi panas. Panas dihasilkan oleh elemen pemanas yang dikonduksikan melalui alas logam yang terdapat pada bagian bawah setrika. Panas mengalir secara konduksi ke pakaian yang sedang disetrika. Adapun pegangan setrika dibuat dari bahan yang bersifat isolator untuk menahan agar panas tidak sampai ke tangan.

3.      Panci masak

panci masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya mengilap. Hal ini untuk mengurangi pancaran kalor. Adapun pegangan panci dibuat dari bahan isolator.

4.      Pemanas kandang ayam

Pemanas kandang ayam menggunakan bahan yang bersifat konduktor. Pemanas ini memanfaatkan perpindahan kalor secara konduksi (dari sumber panas ke selubung), konveksi (melalui aliran udara), dan radiasi (melalui pancaran cahaya yang dihasilkan pemanas).

5.      Warna baju

Pada siang hari yang panas, sebaiknya menggunakan warna pakaian yang cerah dibandingkan dengan warna pakaian yang gelap. Hal ini untuk mengurangi penyerapan kalor.

Latihan Siswa

Latihan Siswa

1.        Peristiwa konveksi pada zat cair yang benar ditunjukkan gambar ….

2.        Cangkir yang diisi air panas akan membuat gagangnya ikut panas. Hal tersebut menunjukkan bahwa kalor dapat berpindah secara ....

A.       radiasi

B.       kondensasi

C.       konduksi

D.       konveksi

3.        Berikut ini beberapa hal yang berkaitan dengan perpindahan kalor secara konveksi, kecuali ….

A.       panel surya berwarna hitam untuk menyerap panas lebih banyak

B.       pada musim kemarau hembusan angin terasa panas

C.       air panas bergerak dari bawah teko panas ke permukaan

D.       tangan diletakkan di atas lilin menyala terasa lebih panas

4.        Berikut ini adalah peristiwa yang merupakan bukti bahwa kalor dapat berpindah secara radiasi adalah ….

A.       agar pakaian menjadi rapi digunakan setrika yang suhunya panas

B.       mengeringkan rambut menggunakan hair-dryer

C.       pakaian basah dijemur agar menjadi kering

D.       timah meleleh ketika ditempelkan dengan soder panas

5.        Berikut ini merupakan alasan yang tepat ketika demam disarankan dikompres dengan air adalah ….

A.       badan merupakan konduktor panas yang baik

B.       kalor yang berasal dari badan diserap oleh air

C.       badan menerima kalor dari air

D.       kalor dari lingkungan yang diserap lebih banyak oleh air

6.        Pada termos air panas digunakan ruang vakum (hampa udara) di antara lapisan kacanya. Fungsi ruang vakum tersebut adalah untuk mencegah perpindahan kalor secara ….

A.       konveksi

B.       konduksi

C.       radiasi

D.       konduksi dan konveksi

7.         Perhatikan gambar berikut !

Jarak kedua tangan dari api sama maka, tangan yang terasa lebih panas adalah ….

A.         tangan yang samping karena ada aliran panas secara konduksi

B.         tangan yang atas karena ada aliran panas secara konveksi

C.         tangan yang atas karena ada aliran panas secara konduksi

D.        tangan yang samping karena ada aliran panas secara konveksi

8.        Seorang ibu sedang merebus air dengan menggunakan kompor gas. Berkaitan dengan kegiatan ibu tersebut, terjadi peristiwa-peristiwa sebagai berikut :

(1)     Di atas permukaan air terasa panas karena terjadi rambatan kalor secara radiasi

(2)     Di sekitar kompor terasa panas karena terjadi rambatan kalor secara radiasi

(3)     Energi kalor merambat secara konveksi melalui panci menuju ke seluruh bagian air

(4)     Energi kalor merambat secara konveksi di dalam air sehingga seluruh bagian air menguap

Perambatan energi kalor yang benar ditunjukan oleh nomor ….

A.        ( 1 ) dan ( 3 )

B.        ( 2 ) dan ( 4 )

C.       ( 1 ) dan ( 4 )

D.       ( 2 ) dan ( 3 )

9.        Perhatikan pernyataan berikut!

(1)      Prinsip kerja lemari es berdasarkan sifat kalor, yaitu zat yang menguap memerlukan kalor dan zat yang mengembun akan melepaskan kalor.

(2)      Dinding termos dilapisi perak untuk mencegah hilangnya kalor secara radiasi. Terdapat ruang hampa antara dnding kaca pada termos bertujuan untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor secara konveksi.

(3)      Seterika terbuat dari logam yang bersifat konduktor yang dapat memindahkan kalor secara konduksi ke pakaian yang sedang diseterika, misalnya besi, kuningan, atau baja yang tahan karat (stainless stell).

(4)      Panci masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya mengkilap. Hal ini bertujuan untuk mengurangi pancaran kalor.

Pernyataan yang paling tepat tentang pemanfaat kalor sehari-hari ditunjukkan pada nomor….

A.        (1) dan (2)

B.        (2) dan (3)

C.        (1), (2), dan (3)

D.       Benar semua

10.    Perhatikan gambar!

Es tampak pada gambar tidak mencair

A.        Tidak terjadi perubahan massa jenis air

B.        Air merupakan konduktor panas yang buruk

C.        Tidak terjadi rambatan kalor secara radiasi

D.        Air merupakan konduktor panas sehingga cepat mendidih

11.    Gambar berikut yangmenunjukkan angin darat adalah . . . .

Share this post