perpindahan kalor (termodinamika)
Perpindahan
Panas
Bila diperhatikan misalnya jumlah energi kalor api
unggun kayu yang ditumpukkan, semua ini .menyimpan sejum1ah energi dalam yang
ditandai dengan kuantitas yang lazim disebut muatan kalor bahan. Apabila api
dinyalakan, energi terma yang tersimpan di dalam bahan tadi akan bertukar
menjadi energi kalor yang dapat kita rasakan. Energi kalor ini mengalir jika
terdapat suatu perbedaan suhu. Bila diperhatikan sebatang logam yang dicelupkan
ke dalam suatu tangki yang berisi air kalor. Karena suhu awal logam ialah T1
dan suhu air ialah T2, dengan T2 >> T1, maka logam dikatakan lebih dingin
daripada air. Hal yang penting dalam sistem yang terdiri dari air dan logam
ialah adanya suatu perbedaan suhu yang nyata yaitu (T2- T1).
Kalor dapat diangkut dengan tiga macam cara yaitu
- Pancaran, sering juga dinamakan radiasi.
Pancaran
(radiasi) ia1ah perpindahan ka1or mela1ui gelombang dari suatu zat ke zat yang
lain. Semua benda memancarkan ka1or. Keadaan ini baru terbukti setelah suhu
meningkat. Proses radiasi adalah fenomena permukaan. Proses radiasi tidak
terjadi pada bagian da1am bahan. Tetapi suatu bahan apabila menerima sinar,
maka banyak ha1 yang dapat terjadi. Apabila sejumlah energi ka1or menimpa suatu
permukaan, sebahagian akan dipantulkan, sebahagian akan diserap ke da1am bahan,
dan sebagian akan menembusi bahan dan terus ke luar. Untuk memahami proses
radiasi dari satu permukaan kita perlu memahami juga keadaan fisik permukaan
bahan yang terlibat dengan proses radiasi yang berlaku.
- Hantaran, sering juga disebut konduksi.
Yang
dimaksud dengan hantaran ialah pengangkutan kalor melalui satu jenis zat.
Sehingga perpindahan kalor secara hantaran/konduksi merupakan satu proses
pendalaman karena proses perpindahan kalor ini hanya terjadi di dalam bahan.
Arah aliran energi kalor, adalah dari titik bersuhu tinggi ke titik bersuhu
rendah. Pada umumnya, bahan yang dapat menghantar arus listrik dengan sempurna
(logam) merupakan penghantar yang baik juga untuk kalor dan sebaliknya.
Selanjutnya bila diandaikan sebatang besi atau sembarang jenis logam dan salah
satu ujungnya diulurkan ke dalam nyala api. Dapat diperhatikan bagaimana kalor
dipindahkan dari ujung yang panas ke ujung yang dingin. Apabila ujung batang
logam tadi menerima energi kalor dari api, energi ini akan memindahkan
sebahagian energi kepada molekul dan elektron yang membangun bahan tersebut.
- Aliran, sering juga disebut konveksi.
Yang dimaksud dengan aliran ialah
pengangkutan ka1or oleh gerak dari zat yang dipanaskan. Proses perpindahan
ka1or secara aliran/konveksi merupakan satu fenomena permukaan. Proses konveksi
hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses ini struktur bagian dalam
bahan kurang penting. Keadaan permukaan dan keadaan sekelilingnya serta
kedudukan permukaan itu adalah yang utama. Lazimnya, keadaan keseirnbangan
termodinamik di dalam bahan akibat proses konduksi, suhu permukaan bahan akan
berbeda dari suhu sekelilingnya. Dalam hal ini dikatakan suhu permukaan adalah
T1 dan suhu udara sekeliling adalah T2 dengan Tl>T2. Kini terdapat keadaan
suhu tidak seimbang diantara bahan dengan sekelilingnya. Perpindahan kalor
dengan jalan aliran dalam industri kimia merupakan cara pengangkutan kalor yang
paling banyak dipakai. Oleh karena konveksi hanya dapat terjadi melalui zat
yang mengalir, maka bentuk pengangkutan ka1or ini hanya terdapat pada zat cair
dan gas. Pada pemanasan zat ini terjadi aliran, karena masa yang akan
dipanaskan tidak sekaligus di bawa kesuhu yang sama tinggi. Oleh karena itu
bagian yang paling banyak atau yang pertama dipanaskan memperoleh masa jenis
yang lebih kecil daripada bagian masa yang lebih dingin. Sebagai akibatnya
terjadi sirkulasi, sehingga kalor akhimya tersebar pada seluruh zat.
Perpindahan panas konveksi.
a)
konveksi paksa,
b)
konveksi alamiah,
c)
pendidihan,
d)
kondensasi
Pada perpindahan kalor secara konveksi,
energi kalor ini akan dipindahkan ke sekelilingnya dengan perantaraan aliran
fluida. Oleh karena pengaliran fluida melibatkan pengangkutan masa, maka selama
pengaliran fluida bersentuhan dengan permukaan bahan yang panas, suhu fluida
akan naik. Gerakan fluida melibatkan kecepatan yang seterusnya akan
menghasilkan aliran momentum. Jadi masa fluida yang mempunyai energi terma yang
lebih tinggi akan mempunyai momentum yang juga tinggi. Peningkatan momentum ini
bukan disebabkan masanya akan bertambah. Malahan masa fluida menjadi berkurang
karena kini fluida menerima energi kalor.
Kerja dan panas sangat bergantung dari
sifat-sifat sistem. Bergantung pada seberapa kuat sistem dalam menghantarkan
kalor, berapa suhu sistem dan lain-lain. Kerja dan panas bukanlah bagian
terintregrasi dalam sistem, dan nilai differensial mereka pun tidak diketahui.
Kerja dan panas hanyalah bentuk perubahan energi yang dimiliki sistem.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar