Perpindahan Kalor

Kalor adalah energi yang diterima oleh sebuah benda sehingga suhu benda tersebut naik atau melakukan perubahan wujud. Satuan kalor adalah kalori atau disingkat kal. Satu kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 1⁰C. James Prescott Joule, seorang ahli fisika dari Inggris, mempelajari hubungan antara timbul dan hilangnya kalor terhadap perubahan energi mekanik. Melalui percobaan yang dilakukan berulang kali akhirnya diperoleh hubungan sebagai berikut:

1 kal = 4,2 joule

1 kkal = 4.200 joule

1 joule = 0,24 kal

Perpindahan kalor dari suatu benda terjadi jika ada perubahan atau perbedaan suhu, sedangkan jika suhunya sama akan terjadi keseimbangan yang berarti tidak ada perpindahan kalor atau energi. Perpindahan kalor dapat dikelompokkan dalam tiga bagian yaitu perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi.

1.      Konduksi (hantaran)

Konduksi adalah proses transformasi panas di dalam zat perantara dimana energi panas berpindah dari molekul yang satu ke molekul yang ada di dekatnya hanya dengan jalan getaran termal berkala, tanpa ada pemindahan massa zat perantara sama sekali.

Laju perpindahan kalor (H) bergantung pada panjang (L), luas penapang (A), konduktivitas termal (k) atau jenis bahan, dan beda suhu (∆T). Oleh karena itu, banyak kalor yang dapat berpindah selama waktu tertentu ditulis dengan persamaan berikut.

Contoh konduksi terjadi pada besi yang salah satu ujungnya dipanaskan. Untuk mencegah konduksi pada barang-barang rumah tangga yang terbuat dari logam yaitu dengan menambahkan bahan isolator seperti plastik pada pegangan sendok, panci, dan lain-lain.

2.      Konveksi (aliran)

Konveksi adalah proses pemindahan panas dari suatu tempat ke tempat lain melalui perpindahan massa zat cair atau gas yang dipanasi dari tempat satu ke tempat yang lain. Hanya terjadi pada zat cair dan gas.

Besarnya laju kalor yang mengalir pada penghantar (H) adalah sebagai berikut:

dimana h adalah konveksivitas termal atau jenis bahan. Setiap bahan memiliki konvektivitas yang berbeda – beda.

Contoh penerapan konveksi antara lain cerobong asap, pengisian gas freon, obat nyamuk, minyak wangi, dan lain-lain. Untuk mencegah terjadinya konveksi terutama pada bangunan biasanya dipasang plafon di bagian bawah atap bangunan. 

3.      Radiasi (pancaran)

Radiasi adalah transformasi energi panas lantaran gelombang elektromagnetik, tidak ada zat perantara yang memegang peranan dalam proses pemindahan ini.

Laju kalor radiasi (H) ditulis dalam persamaan:

Keterangan:

σ =  Tetapan Boltszman  (5,6 x 10 ^{– 8}  W/m²K⁴)

H = Laju kalor, (J/s)

Q = Kalor yang merambat (J)

t = waktu (s)

T = Suhu benda (K)

Contoh : radiasi sinar matahari. Untuk mencegah terjadinya radiasi misalnya pemakaian kostum anti radiasi, rumah dicat putih agar memantulkan kembali kalor radiasi matahari.