Transfer energi termal
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| conduction/kənˈdʌkʃn/ | konduksi |
| convection/kənˈvekʃn/ | konveksi |
| radiation/ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | radiasi |
| insulators/ˈɪnsjuːleɪtəz/ | isolator |
| infrared/ˌɪnfrəˈred/ | inframerah |
| emitter/ɪˈmɪtə/ | pemancar |
Tiga cara perpindahan kalor
- Sendok logam yang dibiarkan dalam sup panas segera menyakiti tangan Anda.
- Namun Matahari menghangatkan Anda melintasi jutaan kilometer ruang hampa.
- Energi termal selalu mengalir dari panas ke dingin — melalui tiga jalur: konduksi, konveksi, dan radiasi.
Laboratorium transfer panas
Bandingkan jalur-jalur perpindahan energi termal.
Konduksi
- Konduksi membawa energi melalui suatu bahan tanpa bahan tersebut berpindah.
- Partikel yang dipanaskan bergetar lebih kuat dan meneruskan energi ke tetangganya.
- Logam adalah konduktor terbaik: elektron bebas (terdelokalisasi) mereka membawa energi dengan cepat.
- Isolator (udara, kayu, plastik) konduksinya buruk — itulah sebabnya kita menggunakannya untuk menjaga sesuatu tetap hangat.
Konduksi: partikel bergetar meneruskan energi sepanjang batang logam
Mengapa logam konduktor energi termal yang sangat baik?
Logam memiliki elektron bebas (terdesentralisasi) yang bergerak melalui logam dan membawa energi dengan cepat dari ujung panas ke ujung dingin.
Konveksi
- Konveksi terjadi pada cairan dan gas.
- Cairan yang dipanaskan memuai, menjadi lebih ringan, dan naik; cairan yang lebih dingin dan lebih berat turun untuk menggantikannya.
- Sirkulasi ini adalah arus konveksi — ia membawa energi mengelilingi cairan.
- Ini tidak dapat terjadi pada zat padat, karena partikel tidak dapat bergerak dari satu tempat ke tempat lain.
Dalam konveksi, fluida yang dipanaskan naik karena telah menjadi:
Pemanasan membuat fluida memuai, sehingga kurang padat dan mengapung ke atas; fluida yang lebih dingin dan lebih padat tenggelam untuk menggantikannya.
Konveksi dapat terjadi dalam zat padat.
Konveksi memerlukan partikel untuk berpindah dari satu tempat ke tempat lain, jadi hanya terjadi dalam cairan dan gas — bukan padatan.
Radiasi
- Radiasi termal adalah energi yang dibawa oleh gelombang inframerah.
- Semua benda memancarkannya, dan ia tidak memerlukan bahan apa pun — dapat melintasi ruang hampa (begitu cara energi Matahari sampai kepada kita).
- Permukaan matap, hitam adalah pemancar dan penyerap inframerah yang baik.
- Permukaan mengkilap, putih adalah pemancar buruk dan pemantul yang baik — itulah mengapa tangki air panas dan pesawat luar angkasa sering kali mengkilap.
Permukaan matap, hitam memancarkan (dan menyerap) inframerah jauh lebih baik daripada yang mengkilap, putih
Metode perpindahan panas mana yang dapat merambat melalui ruang hampa (vakum)?
Radiasi dibawa oleh gelombang inframerah, yang tidak memerlukan materi — sehingga energi Matahari mencapai kita melalui ruang hampa.
Pasangkan setiap metode perpindahan panas dengan cara kerjanya.
Konduksi bekerja melalui material; konveksi memindahkan fluida itu sendiri dalam arus; radiasi adalah gelombang inframerah yang tidak memerlukan materi.
Permukaan mana yang merupakan pemancar radiasi termal terbaik?
Permukaan hitam kusam adalah pemancar (dan penyerap) inframerah terbaik; permukaan berkilau dan terang adalah pemancar buruk dan pemantul baik.
Anda telah memahaminya
- energi termal selalu mengalir dari panas ke dingin
- konduksi: melalui bahan, partikel ke partikel; logam terbaik (elektron bebas)
- konveksi: cairan hangat naik, dingin turun — arus; tidak pernah di zat padat
- radiasi: inframerah, tidak butuh bahan; matap hitam = pemancar/penyerap terbaik