Review Singkat

Sebelum mengetahui tentang jenis perpindahan kalor, kamu masih ingat nggak apa itu kalor? Yap, jadi kalor adalah energi panas yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya kalor pada suatu benda, yaitu massa zat, jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu. Jadi, semakin besar massa, nilai kalor jenis, serta suhu suatu benda, maka kalor yang dihasilkan pun juga akan semakin besar. Kalor dilambangkan dengan Q yang mempunyai satuan internasional berupa Joule (J) dan satuan kalori (kal).

Notes!

📌 1 Joule = 0,24 kalori

📌 1 kalori = 4,2 Joule

Fyi, tidak semua benda dapat menghasilkan kalor atau menghantarkan panas dengan baik lho, Teman KOCO! Benda-benda tersebut dibedakan menjadi dua jenis, yaitu konduktor dan isolator. Benda yang tergolong ke dalam jenis konduktor berarti mampu menghantarkan panas dengan baik. Misalnya seperti tembaga, besi, air, timah, atau aluminium. Sedangkan, benda yang termasuk ke dalam jenis isolator berarti tidak bisa menghantarkan panas dengan baik. Contohnya yaitu plastik, kain, kayu, karet, atau kertas.

Okey, Minco kasih contoh lain deh buat kamu biar makin paham. Teman KOCO pasti punya dong setrika di rumah? Nah, coba perhatikan badan setrika tersebut, bagian bawah setrika terbuat dari besi yang termasuk ke dalam benda bersifat konduktor, sedangkan pada bagian pegangannya terbuat dari kayu atau plastik yang mempunyai sifat isolator. Kira-kira kenapa ya dibuat seperti itu?

Yap, tujuannya adalah agar ketika kamu menyetrika baju, panas dari aliran listrik bisa merambat baik ke bagian bawah atau badan setrika dengan baik, sehingga baju menjadi tidak kusut dan lebih rapi. Sementara itu, panas dari aliran listrik tidak akan merambat ke pegangan setrika, sehingga tangan kamu pun tidak akan merasakan kepanasan saat menyetrika baju.

Sudah paham sekarang? Yuk, lanjut ke pembahasan tentang perpindahan kalor!

Jenis Perpindahan Kalor

Jadi, ada tiga jenis perpindahan kalor yang harus kamu ketahui nih, Teman KOCO! Di antaranya yaitu:

Konduksi

Perpindahan kalor secara konduksi ini terjadi melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel-partikel secara permanen pada zat itu sendiri. Misalnya ketika kamu memanaskan ujung batang logam di atas api, maka ujung logam lainnya pun juga akan menjadi panas sehingga tangan yang memegang ujung logam tersebut juga akan merasakan panas. Hal ini disebabkan karena adanya rambatan kalor dari suhu yang tinggi (ujung logam pertama) ke suhu yang lebih rendah (ujung logam lainnya). Umumnya, konduksi terjadi pada zat padat yang bersifat konduktor, seperti logam, besi, atau tembaga.

Rumus laju kalor konduksi

Jumlah kalor yang dipindahkan pada suatu benda per satuan waktu dapat kamu hitung menggunakan rumus atau persamaan laju kalor induksi di bawah ini:

Keterangan:

• H = Laju perpindahan kalor (J/s)
• k = Koefisen konduktivitas termal (J/sm²K)
• A = Luas penampang batang (m²)
• ΔT = Perbedaan suhu (K)
• Q = Kalor (J)
• L = Panjang batang (m)
• t = Waktu (s)

Contoh konduksi

Berikut adalah beberapa contoh perpindahan kalor secara konduksi yang biasa kamu temui dalam kehidupan sehari-hari:

• Ujung benda logam yang dipanaskan, lama kelamaan ujung lainnya pun akan ikut memanas, seperti pada penggaris besi, kembang api, dan sebagainya.
• Knalpot motor menjadi panas ketika mesinnya dihidupkan
• Mentega yang meleleh saat dipanaskan
• Tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air

Konveksi

Pernah merebus air dalam teko atau panci? Nah, saat kamu merebus air terjadi perpindahan kalor lho, Teman KOCO. Jadi, kalor dari air di bagian bawah atau yang terkena panas kompor terlebih dahulu ini kemudian akan mengalir ke air dingin di bagian atas wadah. Peristiwa ini disebut dengan konveksi, dimana terjadi perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel dari zat tersebut. Berbeda dengan konduksi, perpindahan kalor secara konveksi ini biasa terjadi pada zat cair atau gas.

Konveksi terbagi menjadi dua jenis berdasarkan penyebabnya, yaitu:

• Konveksi secara ilmiah → Disebabkan oleh adanya gaya apung tanpa faktor luar dan dipengaruhi adanya perbedaan jenis benda. Contoh: Air yang dipanaskan, dimana massa jenis partikelnya yang sudah panas akan naik menjauh dari api dan digantikan oleh partikel lain yang bersuhu rendah.
• Konveksi paksa → Terjadi karena disengaja dan adanya pengaruh faktor dari luar seperti tekanan. Contoh: Kipas angin yang membawa udara dingin ke tempat yang panas, radiator mobil yang memiliki sistem pendingin mesin, dsb.

Rumus laju kalor konveksi

Keterangan:

• H = Laju perpindahan kalor (J/s)
• h = Koefisen konveksi termal (J/sm²K)
• A = Luas permukaan (m²)
• ΔT = Perbedaan suhu (K)
• Q = Kalor (J)
• t = Waktu (s)

Contoh konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya yaitu:

• Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan.
• Gerakan naik dan turun kacang-kacangan yang direbus.
• Terjadinya angin darat dan angin laut.
• Gerakan balon udara.
• Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.

Radiasi

Selain konveksi, perpindahan kalor juga dapat terjadi secara radiasi atau dalam bentuk perambatan gelombang elektromagnetik tanpa adanya zat perantara. Jadi, tidak perlu ada dua benda yang saling bertemu atau bersentuhan untuk kalor bisa berpindah, namun kalor akan langsung dipancarkan dan dialirkan ke semua arah oleh sumber panas.

Sebenarnya setiap benda dapat memancarkan dan menyerap radiasi kalor, tapi besarnya tergantung dari suhu dan warna zat benda tersebut. Semakin panas benda dibandingkan dengan suhu lingkungan sekitarnya, maka akan semakin besar pula kalor yang diradiasikan ke sekitarnya. Jadi semakin luas permukaan benda panas membuat semakin panas pula kalor yang diradiasikan ke sekitarnya. 

Rumus laju kalor radiasi

Keterangan:

• H = Laju perpindahan kalor (J/s)
• e = Koefisien emisivitas bahan (0≤e≤1)
• A = Luas penampang (m²)
• σ = Tetapan Boltzaman (5,67. 10⁸ W/mK⁴)
• T = Suhu mutlak (K)
• Q = Kalor (J)
• t = Waktu (s)

Contoh radiasi

Beberapa contoh perpindahan kalor secara radiasi yang bisa kamu temukan dalam kehidupan sehari-hari, yaitu:

• Panas matahari bisa sampai ke bumi walaupun melalui ruang hampa di luar angkasa.
• Tubuh terasa hangat ketika berada di dekat sumber api, misalnya api unggun.
• Panas dari lampu ketika menghangatkan telur unggas.
• Pakaian menjadi kering ketika dijemur akibat panas dari matahari.

Contoh Soal

1. Air Sebanyak 2 kg bersuhu 40 ^oC akan dipanaskan hingga suhu 70 ^oC. Jika diketahui kalor jenis air 4.186 j/kg^oC, Berapakah kalor yang diserap oleh air tersebut?

Jawaban:

2. Berapakah kapasitas kalor dari 8 kg suatu zat yang memiliki kalor jenis 4 kal/g^oC?

Jawaban:

3.  Suatu batang logam yang salah satu ujungnya dipanasi. Batang logam tersebut memiliki luas penampang 25 cm² dan konduktifitas termal 4.10⁵ J/smC. Panjang batang logam tersebut 8 m dan perbedaan suhu kedua ujungnya 30º C. Kalor yang merambat dalam batang besi selama 2 detik adalah …

Jawaban:

4. Pada suatu Fluida mempunyai Koefisien Konveksi Termal 0,01 kal/msC kemudian memiliki luas penampang aliran 10 cm². Jika fluida tersebut mengalir pada sebuah dinding dengan suhu 100C dan menuju dinding lainya dengan suhu 50C, lalu kedua dinding dalam keadaan sejajar, maka berapa besar kalor yang dirambatkan?

Jawaban:

5. Sebuah bola tembaga memiliki luas 20 cm² selanjutnya dipanaskan sampai berpijar pada suhu 127^o  Apabila emisivitas bahan adalah 0,4 dan tetapan Stefan adalah 5,67 x 10^-8 W/m²K⁴, maka hitunglah energi radiasi yang dipancarkan oleh bola tersebut setiap sekonnya!

Jawaban:

Bagaimana, Teman KOCO? Sudah mulai paham kan dengan materi kali ini?

Kalau kamu ada pertanyaan, langsung tulis di kolom komentar, ya. Kamu juga bisa mencoba mengerjakan tugas terkait topik ini di Kelas BesTie lho!

Kamu juga bisa mendownload rangkuman materi gratis atau bertanya langsung dengan guru menggunakan KOCO Star.   

Yuk, dapatkan semua aksesnya dengan klik banner di bawah ini!