Perpindahan kalor secara konveksi diartikan sebagai perpindahan panas yang diikuti dengan perpindahan zat perantaranya.
Pada umumnya perpindahan kalor dengan cara konveksi terjadi pada benda cair dan gas. Hal ini juga menjadi pembeda dengan konduksi. Dimana konduksi biasanya terjadi pada benda cair ke benda padat.
Pengertian kalor sendiri adalah suatu energi yang mudah didapatkan dan dilepaskan. Kalor dapat mempengaruhi perubahan temperatur pada suatu zat. Entah itu naik atau turun.
Perpindahan Kalor Secara Konveksi dan Penjelasannya
Zat cair dan gas dikenal sebagai zat yang bentuknya selalu mengikuti wadahnya. Berbeda dengan benda padat yang memiliki bentuk tetap. Dalam perpindahan konveksi, zat cair dan gas memiliki peran penting.
Sebab, hanya kedua zat tersebut yang bisa mengalami perpindahan dengan cara konveksi. Perlu diketahui bahwa konveksi sendiri masih dibagi menjadi dua jenis. Diantaranya adalah konveksi alamiah dan konveksi paksa.
Konveksi alamiah memiliki arti bahwa perpindahan kalor tersebut dipengaruhi oleh faktor alamiah. Sehingga tidak ada faktor luar yang mempengaruhi perpindahan kalor.
Perpindahan kalor secara alamiah lebih kepada perbedaan massa jenis benda. Berbeda dengan konveksi paksa yang melibatkan faktor luar. Salah satu faktor luar adalah tekanan.
Aliran panas dapat dipaksa menuju ke tempat yang diinginkan. Hal ini bisa saja terjadi jika ada faktor tekanan dari luar. Namun konsep dasar perpindahan kalor secara konveksi yang digunakan tetap sama.
Penjelasan yang lebih mudah dijadikan sebagai contoh adalah memasak air. Proses merebus air sendiri lazim digunakan sebagai contoh perpindahan konveksi. Awalnya air dituangkan di dalam sebuah wadah kemudian dipanaskan.
Proses tersebut belum memasuki masa konveksi. Namun selang beberapa waktu, maka zat panas atau kalor akan berpindah ke wadah. Hal ini membuat suhu tinggi beralih ke suhu rendah.
Pada perpindahan ini sebenarnya masuk dalam perpindahan konduksi. Sebab, perpindahan tersebut tidak disertai dengan perantaranya. Kemudian beralih ke perpindahan konveksi.
Dimana suhu tinggi pada wadah akan berpindah pada air yang memiliki suhu rendah. Kemudian terjadi penambahan kalor pada air. Hal ini menyebabkan suhu air menjadi meningkat meski tidak keseluruhan.
Sebab, perpindahan tersebut akan merangsang air yang berada di dekat wadah terlebih dahulu. Meningkatkan suhu air pada wadah membuat air semakin memuai. Dalam hal ini, volume air pada wadah mulai bertambah.
Ketika volume air bertambah, maka massa jenis air akan berkurang. Air yang berada di dekat alas wadah memiliki suhu yang lebih tinggi. Hal ini berarti bahwa air yang berada di dekat alas wadah bervolume besar.
Memicu Perbedaan Massa Jenis
Perpindahan kalor secara konveksi pada air menimbulkan perbedaan massa jenis. Air yang berada di permukaan dengan massa jenis besar akan berpindah ke bawah. Sedangkan air dengan massa jenis kecil akan berpindah ke atas.
Proses ini akan terus berlangsung hingga air dalam wadah tersebut memiliki suhu yang sama. Inilah yang menjadi jawaban mengapa air yang direbus harus menunggu agar mendidih. Suhu air dalam wadah masih berbeda begitupun dengan massa jenisnya.
Air yang ada di dalam wadah tersebut akan mengalami penguapan. Jika tekanan udara 1 atmosfer, maka air tersebut akan mendidih pada 100 derajat celcius.
Perpindahan Kalor Secara Konveksi pada Angin Darat dan Angin Laut
Perpindahan konveksi juga terjadi pada angin darat dan angin laut. Angin darat lebih sering terjadi pada malam hari. Sebab, pada malam hari lautan memiliki kalor yang lebih tinggi dibandingkan daratan.
Hal ini membuat daratan lebih dingin ketika disinari matahari. Begitupun sebaliknya jika siang hari, daratan akan cepat panas ketika disinari matahari.
Baca juga: Struktur Membran Plasma Beserta Bagian Penting Lainnya
Perpindahan kalor secara konveksi pada angin darat terjadi ketika adanya pergantian udara. Dimana udara di lautan akan bergerak naik. Kemudian udara tersebut akan digantikan dengan udara dari daratan.
Berbeda dengan angin laut yang terjadi pada siang hari. Udara di siang hari membuat daratan memiliki kalor lebih besar daripada lautan.
Hal ini juga mengakibatkan terjadinya perpindahan kalor sekaligus pergantian udara. Udara yang ada di daratan mengalami kenaikan. Kemudian kembali digantikan dengan udara dari laut. Proses angin darat dan angin laut terjadi bergantian saat siang dan malam.
Perpindahan kalor secara konveksi menimbulkan terjadinya perbedaan massa jenis. Perantara zat tersebut juga akan mengalami perpindahan kalor. Sama halnya dengan ruangan ber-AC yang menjadi dingin. (R10/HR-Online)
This post was last modified on Juni 30, 2020 5:12 PM
Konveksi adalah perpindahan panas atau kalor yang disertai dengan perpindahan bagian zat perantaranya. Konveksi merupakan proses ketika panas dari satu tempat satu tempat ke tempat lain dipindahkan melalui gerak gas atau zat cair yang mengandung panas itu sendiri secara besar-besaran.
Konveksi umumnya terjadi pada fluida (zat yang dapat mengalir) seperti zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Permukaan yang mempunyai muatan panas lebih tinggi akan mengalirkan panasnya ke permukaan yang lebih rendah.
Contoh dari perpindahan kalor secara konveksi adalah adalah air yang direbus di dalam panci perlahan akan mendidih seluruhnya, meski yang dipanaskan hanya bagian bawah panci.
Jenis-Jenis Konveksi
Prof. Yohanes Surya, Ph.D dalam buku Suhu dan Termodinamika menjelaskan, ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa.
Konveksi Alamiah
Pada konveksi alamiah, perpindahan molekul terjadi secara alamiah berdasarkan perbedaan massa jenis. Contoh konveksi alamiah terjadi ketika memanaskan air. Massa jenis air lebih kecil sehingga akan mengalir ke atas. Sebaliknya, air yang lebih dingin akan mengalir ke bawah. Pemanasan air seperti ini akan berlangsung terus hingga seluruh air mencapai suhu yang sama.
Baca Juga
Konveksi paksa terjadi karena terdapat pengaruh faktor luar, seperti tekanan, dan perpindahan kalor dilakukan dengan sengaja atau dipaksakan. Pada konveksi ini, fluida berupa cairan atau gas dipaksa untuk bergerak ke tujuan tertentu dengan pemanasan. Misalnya, udara panas dari sebuah pengering rambut (hair dryer) diarahkan ke rambut agar kering.
Advertising
Advertising
Contoh konveksi dapat dilihat dari peristiwa sebagai berikut.
- Air yang mendidih merara ketika dipanaskan.
- Memasak bubur kacang hijau dalam panci, kacang hijau menjadi panas merata.
- Terjadinya angin darat dan angin laut.
- Asap pada cerobong asap yang bergerak naik.
- Daging menjadi gosong ketika dipanggang di atas asap.
Baca Juga
Terjadinya angin darat dan angin laut merupakan contoh dari konveksi. Menurut buku Belajar Sains di Dapur, peristiwa angin darat dan laut dapat dijelaskan sebagai berikut.
Angin Darat
Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut. Peristiwa ini terjadi karena udara di atas laut lebih panas saat malam hari dibandingkan udara di darat. Permukaan yang mempunyai muatan panas lebih tinggi akan mengalirkan panasnya ke permukaan yang lebih rendah.
Oleh sebab itu, terjadi aliran udara dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan untuk berlabuh ke laut untuk menangkap ikan.
Baca Juga
Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat. Ini terjadi akibat muatan panas di darat lebih tinggi daripada di laut saat siang hari sehingga udara di darat naik diganti udara di atas laut.
Dengan demikian, terjadi konveksi dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat setelah menangkap ikan.
Rumus Kalor
Ketika air direbus, terjadi perpindahan kalor dari air yang panas di bagian bawah dengan air yang dingin di bagian atas. Peristiwa perpindahan kalor yang disertai perpindahan massa atau perpindahan partikel partikel zat perantaranya disebut konveksi.
Kalor merupakan bentuk energi yang pindah karena terdapat perbedaan suhu. Secara alamiah, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Satuan kalor adalah Joule (J) atau Kalori (kal).
Rumus kalor adalah H = h A ΔT dengan keterangan sebagai berikut:
H = laju perpindahan kalor (J s-1).
h = koefisen konveksi termal (J s-1 m -2 K -1 ).
A = luas permukaan (m2).
ΔT = perbedaan suhu (K).
Baca Juga
Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal m-1 s -1 °C-1, memiliki luas penampang aliran 20 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu 100°C ke dinding lainnya yang bersuhu 20°C dan kedua dinding sejajar, berapakah besar kalor yang dirambatkan?
Pembahasan:
Diketahui:
h = 0,01 kal m-1 s -1 °C-1
A = 20 cm2 = 20×10-4 m2
ΔT= 100 – 20 = 80°C
Ditanyakan H = ...?
Jawaban:
H = hA ΔT
H = 0,01 × 20 × 10-4 × 80
H = 1,6 × 10-3 kal s -1
Jadi, kalor yang dirambatkan sebesar 1,6 × 10-3 kal s -1.