Perpindahan kalor atau alih barang (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energy yang teradi kerena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material.
Dari termodinamika telah kita ketahui bahwa energy yang pindah itu dinamakan kalor atau bahang atau panas (heat). Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menelaskan bagaimana energy itu berpindah dari satu benda kebenda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Kenyataan bahwa disini terjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan, inilah yang membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika.
Jenis – jenis perpindahan panas yaitu:
1. Perpindahan Panas Secara Konduksi
Hukum Fourier
Hubungan dasar yang menguasai aliran kalor melalui konduksi ialah berupa kesebandingan yang ada antara laju aliran kalor melintas permukaan isothermal dan gradient suhu yang terdapat pada permukaan itu. Hukum itu dapat ditulis sebagai berikut:
Keterangan :
A = Luas permukaan bahan
∂X = Jarak,di ukur tegk lurus terhadap permukaan itu
q = Laju aliran kalor melintas permukaan itu pada arah normal terhadap permukaa
∂T = selisih suhu
K = konsduktifitas termal bahan
Tanda negative menunjukkan bahwa kenyataan fisik bahwa kalor mengalir dari yang panas ke yang dingin.Hukum fourier menyatakn bahwa k tidak bergantung pada gradient suhu tetapi tidak selalu demikian halnya terhadap suhu itu sendiri.
Zat padatyang nilai k nya rendah di manfaatkan sebagai isolator kalor untuk membuat aliran kalor minimum. Bahan – bahan isolasi berpori seperti busa polistirena, berfungsi menangkap udara,sehinnga dengan demikian meniadakan konveksi. Perpindahan panas secara konduksi dapat di bagi menjadi dua:
1. Konduksi keadaan steady
2. Konduksi keadaan unsteady
Konduktivitas termal
Mekanisme konduksi termal pada gas cukup sederhana. Energi kinetic molekul di tunukkan oleh suhunya, jadi pada bagian bersuhu tinggi molekul – molekul mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dari pada yang berada pada bagian yang bersuhu rendah. Jika suatu molekul bergerak dari daerah bersuh tinggike daerah bersuhu rendah, maka molekul itu menyangkut energy kinetic ke bagian system yang suhunya lebih rendah.
Satuan untuk konduktivitas termal ialah watt per meter per derajat celcius. Energi termal dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari 2 modus berikut : melalui gateran kisi atau dengan angkutan melalui elektron bebas.
2. Perpindahan Panas Secara Konveksi
Bila arus atau partikel – partikel makroskopik fluida melintas suatu permukaan tertentu,seperti umpamanya, bidang batas suatu volume kendali arus itu akan ikut membawa serta seumlah tertentu entalpi. Aliran entalpi demikian disebut aliran konveksi kalor/singkatnya konveksi. Oleh karena konveksi itu konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik yang hanya berlangsung bila haya ada gaya yang bekerja pada partikel / ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesekan konveksi sangat erat kaitannya dengan mekanika fliuda. Bahkan, secara termodinamik, konveksi itu dianggap bukan sebagai aliran kalor, tetapi sebagai aliran kalor luksentalpi. Pengidentifikasian konveksi dengan aliran kalor hanyalah untuk memudahkan saja, karena dalam prakteknya sulit untuk membedakan antara konveksi dengan konduksi yang sebenarnya apabila keduanya di gabungkan dibawah satu nama konveksi saja. Contoh konveksi adalah perpindahan entalpi oleh pusaran- pusaran (eddy) aliran turbulen dan oleh arus udara panas yang mengalir melintas dan menjauhi radiator ( pemanas) biasa.
3. Perpindahan Panas Secara Radiasi
Radiasi ialah istilah yang yang digunakan untuk perpindahan energy melalui ruang oleh gelombang-gelombang elektro magnetic. Jika radiasi berlangsung melalui ruang kosong, ia tidak di transformasikan menjadi kalor atau bentuk – bentuk lain energy, dan ia tidak pula akan berbelok dari lintasannya. Tetapi, sebaliknya bila terdapat zat apda lintasannya, radiasi itu akan mengalami transmisi (di teruskan), refleksi(di pantulkan),dan absorpsi(di serap) hanya energy yang di serap itu saja yang muncul sebagai kalor dan transformasi ini bersifat kuantitatif. Sebagai contoh, kuarsa lebur akan hampir semua radiasi yang menyimpannya; permukaan buram,mengkilap/ cermin memantulkan sebagian besar radiasi yang jatuh padanya. Sedang permukaan hitam / yang tidak mengkilap akan menyerap kebnyakan radiasi yang di terimanya dan mengubah energy yang di serapnya itu menjadi kalor.
Gas-gas beratom satu (mono atom) dan beratom 2 (di atom)bersifat transparan/erah terhadap radiasi termal, dan tidak jarang di temukan bahwa kalor mengalir melalui gas itu dengan cara radiasi,serta konduksi/konveksi bersama – sama. Contohnya ialah proses hilangya kalor dari radiator atau pipa uap tanpa isolasi ke udara ruang sekitar, dan perpindahan kalor di dalam tungku dan alat-alat pemanas gas suhu tinggi lainnya. Kedua mekanisme itu tidak saling bergantung satu sama lainnya, dan berlangsung secara paralel, sehingga masing – masing ragam aliran kalor itu dapat dikendalikan dan di ubah tanpa memoengaruhi ragam yang lain. Konduksi konveksi dan radiasi dapat di kai secara terpisah dan pengaruhnya masing – masing lalu di jumlahkan bila mana keduanya sama –sama penting Secara sangat umum, radiasi mejadi penting pada suhu tinggi, dan tidak bergantung pada situasi aliran fluida. Konduksi konveksi sangat peka terhadao aliran dan kurang terpengaruh oleh tingginya suhu.
1 comments:
terima kasih mas, sangat membantu.
Post a Comment