Ketika energi panas ditransfer dari satu sistem ke sistem lain melalui penyebaran panas, fenomena ini disebut perpindahan panas.
Ini dapat dilakukan dengan tiga cara - konduksi, konveksi, dan radiasi.
Konduksi vs Konveksi vs Radiasi
Itu perbedaan konduksi, konveksi, dan radiasi adalah tentang cara bagaimana panas ditransfer dari zona dengan energi kinetik yang lebih tinggi ke zona energi kinetik yang lebih rendah. Dalam konduksi, ini terjadi melalui kontak fisik langsung antara dua benda. Konveksi, di sisi lain, terjadi ketika panas ditransfer melalui pergerakan molekul. Radiasi tidak memerlukan kontak fisik antara dua objek seperti metode lainnya.
Tabel Perbandingan Konduksi, Konveksi, dan Radiasi (Bentuk Tabular)
| Parameter Perbandingan | Konduksi | Konveksi | Radiasi |
|---|---|---|---|
| Definisi | Proses perpindahan panas antar benda melalui kontak fisik langsung. | Proses perpindahan panas melalui media fluida seperti cairan atau gas. | Proses perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik. |
| metode | Panas dipindahkan karena tumbukan molekul ketika padatan bersentuhan satu sama lain. | Panas dipindahkan oleh aliran fluida. | Panas ditransfer melalui radiasi yang dipancarkan oleh tubuh tanpa membutuhkan media. |
| Menyebabkan | Kalor berpindah dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. | Kalor berpindah dari daerah berdensitas rendah ke daerah berdensitas tinggi. | Energi yang dipancarkan oleh tubuh melalui gerakan rotasi dan vibrasi atom dan molekul. |
| Sedang | padatan yang dipanaskan. | Intervensi zat seperti cairan. | Gelombang elektromagnetik. |
Apa itu Konduksi?
Proses perpindahan panas melalui kontak langsung antara dua benda disebut konduksi.
Ketika molekul dari satu objek menyerap energi panas, mereka mulai bergerak cepat dan saat melakukannya, mereka bersentuhan dengan objek tetangga dan terjadi transfer energi.
Agar konduksi terjadi, beberapa faktor harus diingat.
Yang pertama adalah gradien suhu yang merupakan gambaran arah aliran panas dan laju perpindahannya. Proses konduksi dari sumber panas ke sumber dingin (atau sumber yang kekurangan energi panas) berlanjut sampai kedua benda mencapai keadaan kesetimbangan termal.
Faktor penting lainnya adalah ukuran objek yang terlibat. Benda yang lebih besar membutuhkan lebih banyak panas untuk dipanaskan tetapi pada saat yang sama, mereka kehilangan panas lebih cepat. Ini karena semakin besar luas permukaannya, semakin banyak mereka bersentuhan dengan udara terbuka. Sifat fisik benda juga harus diperhatikan.
Jika Anda menggunakan sendok kayu saat memasak, Anda akan melihat bahwa sendok tidak menjadi panas. Ini karena kayu merupakan konduktor yang buruk.
Namun, jika Anda menggunakan sendok logam, panas akan ditransfer ke dalamnya dengan sangat cepat karena logam adalah konduktor yang baik. Konduktor yang buruk juga disebut isolator. Mereka mencegah energi mengalir jauh dari sumbernya.
Misalnya, beruang kutub mampu bertahan hidup di daerah kutub karena bulunya berfungsi sebagai isolator yang memerangkap panas di dalam tubuhnya.
Apa itu Konveksi?
Ketika gerakan massa fluida karena fluida panas bergerak menjauh dari sumber panas terjadi, ia membawa energi bersamanya. Ini juga merupakan bentuk perpindahan panas dan disebut konveksi.
Proses ini terjadi karena panas menurunkan densitas cairan seperti udara dan air. Hilangnya densitas menyebabkan fluida naik sehingga menimbulkan arus konveksi yang dapat mentransfer energi.
Saat lapisan fluida yang dipanaskan naik, lapisan yang lebih dingin yang masih mempertahankan kerapatannya turun menuju sumber panas sampai menjadi panas dan mulai naik.
Ada dua jenis konveksi - spontan dan paksa. Pada yang pertama, konveksi terjadi secara alami karena daya apung. Perbedaan suhu menyebabkan perbedaan densitas.
Misalnya, ketika panas dari matahari menghangatkan bumi, laut menyerap sebagian besar energi tetapi membutuhkan lebih banyak waktu untuk menjadi hangat dibandingkan dengan daratan.
Oleh karena itu udara di atas daratan kehilangan kerapatan lebih cepat yang mengarah pada terciptanya daerah bertekanan rendah di atas daerah pesisir. Tetapi daerah di atas laut memiliki tekanan yang lebih tinggi dan ini membuat udara bergerak dari daerah yang bertekanan lebih tinggi ke daerah yang bertekanan lebih rendah yaitu dari laut ke darat.
Inilah sebabnya mengapa angin di dekat laut umumnya lebih kuat. Konveksi paksa disebabkan menggunakan sumber eksternal seperti kipas atau geyser. Hal ini terkait dengan hukum pendinginan Newton yang persamaannya adalah sebagai berikut:
P = dQ/dt = hA(T-T0)
Di sini P = dQ/dt adalah laju perpindahan panas. h adalah koefisien perpindahan panas konveksi. A adalah luas permukaan bahan yang terkena.
T mengacu pada suhu benda dalam fluida dan T0 mengacu pada suhu fluida yang dibuat untuk mengalami proses konveksi.
Apa itu Radiasi?
Tidak seperti konduksi dan konveksi yang keduanya membutuhkan kontak fisik yang sebenarnya antara dua benda, radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi bahkan ketika benda tidak bersentuhan atau terpisah di ruang angkasa.
Segala sesuatu di alam semesta terdiri dari atom-atom yang bersama-sama membentuk molekul. Rotasi dan getaran atom dan molekul memastikan bahwa semua zat terus memancarkan energi melalui radiasi elektromagnetik.
Elektron dengan energi tinggi pada tingkat atom tinggi turun ke tingkat di mana energi lebih rendah. Energi apa pun yang hilang di sepanjang jalan dipancarkan sebagai radiasi elektromagnetik.
Ketika energi diserap oleh atom, elektronnya naik ke tingkat energi yang lebih tinggi. Oleh karena itu, ketika laju energi yang diserap seimbang dengan laju energi yang dipancarkan, suhu zat tidak akan berubah.
Jika yang pertama lebih besar dari yang terakhir, suhu akan naik dan jika lebih rendah, suhu juga akan turun.
Contoh umum perpindahan panas melalui radiasi adalah matahari. Itu tidak bersentuhan dengan planet lain dan juga tidak ada media fisik untuk perpindahan panas.
Namun kita dapat merasakan kehangatannya karena radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya yang memungkinkan sinarnya mencapai bumi.
Perbedaan Utama Antara Konduksi, Konveksi, dan Radiasi
Kesimpulan
Konduksi, konveksi, dan radiasi adalah konsep penting dalam studi termodinamika.
Sederhananya, perpindahan panas dari benda panas atau daerah panas ke benda dingin daerah adalah konduksi.
Kalor yang berpindah melalui pergerakan arus fluida adalah konveksi dan kalor yang berpindah melalui gelombang elektromagnetik tanpa media apapun adalah radiasi.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0142727X9400144
- https://asmedigitalcollection.asme.org/heattransfer/article-abstract/85/4/318/414710
