PERPINDAHAN KALOR

Ketika kita menyentuhkan benda panas pada benda yang dingin, lama kelamaan suhu benda yang panas menjadi semakin rendah sedangkan suhu benda dingin semakin naik. Hal ini jelas menunjukkan bahwa ternyata ada kalor yang berpindah ketika bersentuhan.

Di fisika cara-cara perpindahan kalor ini kemudian di golongkan menjadi 3 macam cara perpindahan. Yaitu :

1.      Konduksi (hantaran) 

2.      Konveksi (Aliran), dan 

3.      Radiasi (pancaran)

Dalam kehidupan sehari-hari, ketiga cara perpindahan ini bisa datang sendiri-sendiri, atau datang secara bersamaan. seperti misalnya ketika kita sedang memasak air, maka disana akan tampak tiga cara perpindahan kalor tersebut.

Konduksi akan  terjadi pada seluruh permukaan logam. Konveksi akan terjadi pada fluida di dalam dan sekitar panci. Sedangkan radiasi akan terjadi di sekitar api.

KONDUKSI

Bagaimana proses konduksi yang terjadi di sekitar kita ? perhatikan fenomena berikut ini

 

Konduksi yaitu proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel penghantarnya.

Fenomena sederhana dari konduksi misalnya adalah ketika kita sedang bermain api dengan sebatang besi. Ketika kita bermain-main dengan batang besi dengan memegang salah satu ujung besi, kemudian ujung yang lainya kita masukan ke dalam api. Ketika kita melakukan hal tersebut, ternyata lama-kelamaan besi yang kita pegang akan terasa panas, meski sebenarnya ujung lainnya lah yang kita masukan ke dalam api.

Sebenarnya, kenapa sih hal ini bisa terjadi ?
Coba anda perhatikan Animasi tentang konduktor di bawah ini !

Di dalam setiap benda terdapat bagian-bagian yang lebih kecil, yaitu partikel. Ketika ujung besi dikenai panas, maka partikel-partikel di ujung besi ini akan bergetar di sekitar tempatnya dan membentur partikel-partikel lain di sekitarnya. Partikel yang terbentur tadi, akan ikut bergetar juga di sekitar tempatnya dan membentur lagi partikel di sekitarnya. Begitu seterusnya, hingga getaran ini merambat ke ujung yang lain.

Analogi sederhana dari bergetarnya partikel ini adalah sama seperti ketika kamu sedang duduk di kursi paling belakang dan ingin memberikan buku kepada temanmu yang duduk di kursi paling depan, apa yang akan kamu lakukan? Kamu dapat memberikan buku itu kepada temanmu yang duduk di depanmu, lalu temanmu itu memberikannya kepada temanmu yang duduk di depannya lagi. Demikian seterusnya sampai buku itu itu diterima oleh teman yang  kamu tuju. Buku dapat sampai ke teman yang kamu tuju karena adanya perpindahan buku dari tangan ke tangan yang lainnya. Pada perpindahan buku tersebut, kita maupun teman kita yang pernah memegang buku tersebut tak harus berpindah mengantarkan pada tujuan.

Konduktor dan Isolator

Besi, seperti yang telah kita bahas sebelumnya ternyata memiliki partikel-partikel yang mampu bergetar dengan baik ketika di kenai panas. Sehingga besi mampu menghantarkan panas dan kalor dengan baik. Namun, Ternyata tidak semua bahan mampu menghantarkan kalor dengan baik. Beberapa bahan dan zat-zat tertentu, tidak dapat menghantarkan kalor dan panas dengan baik. Sebagai contoh, ketika kita membakar kayu dengan cara yang sama ketika kita membakar batang besi. Kita tidak merasakan panas di ujungnya meski di bakar lama. Bahkan kayu malah terbakar pada ujung yang kita kenai api.

Sehingga jelaslah tampak terdapat dua golongan dalam hal ini. Yaitu benda-benda atau zat yang kurang baik mengantar kalor, serta benda-benda dan zat pengantar kalor yang baik. Di fisika ini kemudian di kenal sebagai konduktor kalor dan isolator kalor.

Bahan yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor kalor, misalnya besi, baja, tembaga, seng, dan aluminium  (jenis logam). Adapun penghantar kalor yang kurang baik atau penghantar kalor yang buruk disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan plastik (jenis bukan logam).

RADIASI

Kita telah mengenal bahwa kalor dapat berpindah melalui perantara berupa besi, di mana partikel dari perantara tidak ikut berpindah. Kita juga mengenal bahwa kalor dapat berpindah di mana partikel dari perantaranya berpindah, seperti pada air dan udara. Lalu, bagaimana dengan panas dari matahari? Bagaimana kalor bisa berpindah dari matahari ke bumi?  mengingat bahwa cahaya matahari di luar angkasa harus  melalui ruang hampa udara, artinya tidak ada perantara berupa fluida.

Kenyataan bahwa kalor bisa berpindah dari matahari menuju bumi, meskipun melewati ruang hampa. Membuat kita perlu untuk mendefinisikan cara perpindahan kalor yang baru selain konduksi dan konveksi. Yaitu perpindahan kalor secara radiasi. Radiasi adalah proses perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara.

 Perpindahan kalor dengan cara radiasi seperti perpindahan kalor dari matahari menuju bumi ini menggunakan bentuk gelombang untuk merambatkan energinya. gelombang ini beruba Gelombang elektromagnetik, yang terdiri dari medan magnet (B) dan medan listrik (E). ketika suatu benda dikenai gelombang elektromagnetik ini, maka lama-kelamaan benda tersebut akan semakin panas dan mengalami kenaikan suhu. 

Perhatikan animasi mengenai bentuk gelombang elektromagnet pada peristiwa radiasi di bawah ini :

Contoh sederhana yang lain dari perpindahan kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita mengadakan kegiatan perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api unggun. Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat   karena adanya perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi.

Hal yang perlu di ingat ketika kita memahami bahwa api unggun juga merupakan merupakan bentuk radiasi adalah bahwa di sekitar api unggun terdapat udara. Sehingga sebenarnya, pada peristiwa api unggun tidak hanya radiasi saja yang berperan, tapi juga bentuk perpindahan kalor yang lainya muncul di sana.