Perpindahan Kalor
Guys, kalian pernah mencelupkan sendok ke dalam air panas nggak? Lama-
kelamaan, sendok tersebut akan jadi panas juga kan?
Nah, peristiwa itu bisa terjadi karena adanya perpindahan kalor. Kamu masih
ingat nggak, apa itu kalor?
Kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi
ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kalor (dilambangkan dengan Q) memiliki
satuan internasional J (Joule). Kalor juga bisa dinyatakan dengan satuan kal
(kalori), tapi satuan kal bukan satuan internasional (SI), ya! 1 kalori sendiri setara
dengan 4.2 Joule, sedangkan 1 Joule setara dengan 0.24 kalori.
Eits, meskipun kalor bisa berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu
rendah, tapi nggak semua benda baik dalam menghantarkan panas, lho! Benda-
benda di sekitar kita digolongkan menjadi dua macam, yakni benda konduktor dan
benda isolator.
Benda yang bersifat konduktor bisa menghantarkan panas dengan baik.
Contohnya seperti tembaga, besi, air, timah, dan alumunium. Sementara itu,
benda yang menghantarkan panas dengan buruk disebut isolator. Contoh benda
isolator antara lain plastik, kain, kayu, karet, kertas, dan ban.
Sekarang, coba deh kamu perhatikan panci di dapur! Biasanya, badan panci
terbuat dari alumunium yang merupakan benda konduktor, sedangkan pegangan
pancinya terbuat dari plastik atau kayu yang merupakan benda isolator.
Kenapa dibuat begitu? Supaya ketika kamu memasak menggunakan panci
tersebut, panas dari api kompor bisa merambat dengan baik ke badan panci,
sehingga masakan bisa cepat matang. Sebaliknya, panas dari api kompor akan
merambat dengan buruk ke pegangan panci, sehingga tangan kamu nggak akan
kepanasan saat memasak.
Nah, sudah paham kan, tentang benda konduktor dan isolator? Sekarang kita
bahas tentang perpindahan kalor, yuk!
Konduksi
Dalam ilmu fisika, istilah konduksi menjadi salah satu kata yang cukup sering
didengar. Secara umum, konduksi dapat kita pahami sebagai sebuah proses
transmisi energi panas. Konduksi juga bisa diartikan sebagai proses yang secara
tidak sadar selalu kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.
Misalnya saja, pada saat seseorang sedang berjalan tanpa alas kaki di aspal yang
cukup panas, maka secara otomatis akan terjadi proses konduksi dari aspal ke
kaki. Hal ini akan membuat kaki orang tersebut ikut merasakan panas seperti
aspal.
Nah, pada materi kali ini, kita akan secara mendalam membahas tentang
pengertian konduksi. Tidak hanya itu, akan dibahas juga mengenai jenis konduksi,
ciri konduksi, hingga berbagai contoh konduksi yang bisa kita temukan dalam
kegiatan sehari-hari.
Pengertian Konduksi
Berdasarkan Kamus Besar Bahasa Indonesia atau KBBI, konduksi memiliki arti
sebagai hantaran dari bagian suatu benda ke bagian benda yang lain atau dari
satu benda ke benda lain tanpa adanya proses perpindahan partikel atau zat.
Sementara itu, menurut Ismail Sulaiman dkk dalam bukunya yang berjudul
Perpindahan Kalor dan Massa, konduksi bisa diartikan sebagai sebuah proses
perpindahan kalor atau panas dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang
suhunya lebih rendah melalui bantuan media yang mampu menjadi penghantar
panas tetap.
Pada dasarnya pengertian konduksi yaitu sebuah proses perpindahan kalor yang
terjadi pada suatu zat tanpa disertai perpindahan beberapa partikel dari zat
tersebut. Konduksi sendiri biasanya terjadi pada zat padat, terlebih lagi zat padat
yang memiliki sifat konduktor. Konduktor diketahui merupakan sebuah benda
yang mampu menghantarkan panas, arus listrik, bahkan juga suara.
Dalam konsep konduksi, perpindahan kalor ini bisa dipengaruhi oleh beberapa
hal, mulai dari jenis benda, luas penampang zat penghantar, hingga perbedaan
suhu di ujung masing-masing benda. Tidak hanya itu, panjang zat perantara yang
digunakan kalor untuk merambat juga bisa mempengaruhi perpindahan tersebut
Selain konduksi, kalor juga bisa melakukan perpindahan dengan dua cara lainnya,
yaitu konveksi dan radiasi. Konveksi atau aliran adalah proses perpindahan kalor
melalui aliran yang zat perantaranya ikut berpindah. Apabila sebuah partikel atau
zat melakukan perpindahan dan mengakibatkan kalor merambat, maka dapat
dipastikan akan terjadi konveksi.
Konveksi biasanya terjadi pada zat cair dan gas seperti udara atau angin.
Misalnya saja seperti gerakan naik dan turun air pada saat dipanaskan. Air yang
dingin secara otomatis akan turun ke bawah, sedangkan air yang sudah panas
akan dengan mudah bergerak naik ke atas.
Kemudian, radiasi atau pancaran adalah perpindahan kalor atau panas tanpa
melalui adanya zat perantara. Radiasi sendiri umumnya dapat berpindah disertai
dengan cahaya atau melalui bentuk perambatan gelombang elektromagnetik.
Beberapa contoh perpindahan kalor tanpa zat perantara yaitu seperti, pancaran
sinar atau panas matahari ke bumi melalui ruang hampa. Proses ini secara tidak
sadar sangat bermanfaat untuk kegiatan manusia sehari-hari, seperti
mengeringkan pakaian. Tidak hanya untuk manusia, radiasi juga memberikan
pengaruh terhadap proses fotosintesis tumbuhan, terjadi angin darat dan angin
laut, dan lain sebagainya.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa konduksi adalah proses perpindahan
kalor yang terjadi pada suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel
dari zat tersebut. Konduksi umumnya terjadi pada zat padat terutama yang
bersifat konduktor.
Ciri-ciri Konduksi
Konduksi kita tahu sendiri merupakan sebuah perpindahan kalor melalui zat
padat yang tidak ikut mengalami adanya perpindahan. Dalam konduksi sendiri ada
beberapa ciri yang dapat digunakan untuk membedakannya dengan dua jenis
lainnya.
Nah, berikut ini adalah beberapa ciri konduksi yang perlu kamu perhatikan, di
antaranya yaitu:
• Membutuhkan zat perantara (medium)
• Harus bersentuhan.
• Terjadi pada zat padat.
• Perpindahan kalor tidak diikuti zat perantaranya.
Dalam perpindahan kalor secara konduksi dapat digunakan sebuah rumus untuk
melakukan penghitungan, antara lain sebagai berikut:
Contoh Konduksi
Setelah memahami pengertian konduksi sekaligus perbedaannya dengan jenis
perpindahan kalor lainnya. Berikut ini akan disajikan beberapa contoh konduksi
cukup sering kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya adalah:
1. Konduksi bisa terjadi pada saat seseorang sedang menyetrika. Ketika kamu
sedang menyetrika pakaian, kamu membutuhkan panas setrika untuk
memudahkan pekerjaan, Panas dari setrika tersebut akan membuat
terjadinya perpindahan kalor pada saat mengalami sentuhan dengan baju.
Namun, tidak hanya baju, segala barang yang memiliki sifat konduktor bisa
menjadi perpindahan kalor, termasuk kulit manusia.
2. Konduksi bisa terjadi pada saat seseorang mengaduk minuman panas.
Apabila kamu mencelupkan sebuah sendok dengan bahan stainless steel ke
dalam gelas yang berisi air teh panas, maka ujung sendok yang tidak tercelup
akan ikut mengalami perpindahan kalor dengan rasa panas atau hangat. Hal
ini bisa terjadi dikarenakan adanya perpindahan aliran kalor dari bagian yang
semula bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah.
Selain dua ilustrasi di atas, ada beberapa contoh sederhana yang sering kalian
alami dalam kegiatan sehari-hari, antara lain yaitu:
• Tangan melepuh ketika memegang wajan yang panas.
• Saat memasak, ujung spatula akan terasa panas meski tidak
bersentuhan dengan api langsung.
• Ketika setrika panas digosokkan kepada baju, kemudian baju akan
menjadi rapi dan hangat.
• Saat berpelukan dengan orang yang memiliki suhu lebih panas, maka
tubuh akan terasa lebih hangat.
• Knalpotnya yang lama kelamaan panas saat mesin motor dihidupkan.
• Sendok berbahan logam yang digunakan untuk mengaduk teh panas,
ujung sendok yang dipegang ikut menjadi panas karena ujung yang
satunya bersentuhan langsung dengan teh.
• Cangkir yang terasa panas saat diisi air panas.
• Piring yang terasa panas saat digunakan untuk meletakkan makanan
panas.
• Memanaskan makanan menggunakan wajan.
• Mentega yang dipanaskan menjadi meleleh karena menyerap panas
yang dihantarkan melalui wajan.
• Menyetrika baju. Konduksi terjadi pada permukaan setrika yang
berbahan dasar logam.
• Tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air.
Contoh soal!
Sebuah Ruangan ber-AC memiliki kaca jendela yang luasnya adalah 1,5 m x 1,0 m
dan tebalnya 2,5 mm. Suhu di dalam ruangan adalah 20 °C dan suhu di luar
ruangan 32 °C. Hitunglah laju perpindahan kalor melalui kaca jika konduktivitas
termal kaca 0,8 W/mK?
Pembahasan:
Langkah 1 : Gambarkan sistem untuk mengilustrasikan perpindahan kalor pada
dua logam penghantar di atas. Ingat kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu
rendah.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
A = 1,5 m x 1,0 m = 1,5 m^2
d = 2,5 mm = 2,5 . 10^-3 m
T1 = 20 °C
T2 = 32 °C
∆T = Suhu Tinggi – Suhu Rendah ; Karena T2 lebih tinggi dari pada T1, maka : ∆T =
T2 – T1
k = 0,8 W/mK
Ditanya : Hitunglah laju perpindahan kalor melalui kaca?
Langkah 3 : Gunakan Konsep atau rumus yang sesuai
Karena proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa disertai dengan
perpindahan materi kaca maka kita gunakan rumus perpindahan kalor secara
konduksi.
Langkah Terakhir substitusikan nilai yang diketahui, maka diperoleh
Jadi, laju perpindahan kalor melalui kaca jika konduktivitas termal kaca 0,8
W/mK adalah 5,76 . 10^3 J/s