Kalor (heat) secara spontan mengalir dari objek yang
bertemperatur lebih tinggi ke temperature lebih rendah. Kalor didefinisikan
sebagai energi yang dipindahkan dari satu tempat ke tempat yang lain
dikarenakan adanya perbedaan temperature. Dalam satuan internasional,
sebagaimana dengan energy lain, satuannya adalah Joule. Dalam satuan lain, Kalor
dapat dinyatakan dalam kalori. 1 kalori merupakan besarnya energy yang
dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebanyak 1oC . 1
kalori sama dengan 4.186 Joule.
Jumlah total dari seluruh energy dari semua molekul yang ada
pada sebuah objek dinamakan energy dalam (internal energy). Temperatur (dalam
satuan Kelvin), adalah sebuah ukuran dari energy kinetic rata-rata dari molekul
individu. Karena perbedaan temperature maka energy kinetic dari molekul pun
berbeda. Pada akhirnya energy dalam bentuk Kalor berpindah dari objek yang
bertemperatur tinggi (energi kinetic tinggi) ke temperatur rendah (energi
kinetic rendah). Perlu di perhatikan bahwa arah perpindahan Kalor tergantung
dari perbedaan temperatur, buka perbedaan energy dalam.
Temperatur
Temperatur merupakan sifat kuantitatif dari Kalor atau
dinginnya suatu benda. Temperatur dapat dinyatakan dengan satuan Kelvin,
Celisius, Farhenheit, Reamur, dan lain-lain. Hubungan anatata satuan-satua
tersebut adalah
[°F] = [°C] × 9⁄5
+ 32
|
[°Ré] = [°C] × 4⁄5
|
Kalor Jenis (Specific
Heat)
Ketika suatu obek dipanaskan, maka temperatur objek tersebut
meningkat. Kalor jenis (specific heat) adalah salah sifat yang dimiliki setiap
bahan. Secara definisi, Kalor jenis adalah jumlah banyaknya energy untuk
menaikan temperatur suatu benda setiap satuan massanya. Secara matematis
disederhanakan menjadi c=Q/m∆T.
Kalor Laten dan Kalor
Sensibel
Suatu objek yang menerima energy Kalor, temperaturnya menjadi
naik. Namun adakalanya temperaturnya tetap. Sebagai contoh, pada saat
memanaskan air, setelah mencapai 100 oC, temperaturnya tetap terjaga
di titik terebut. Pada saat itu terjadi perubahan fasa dari cair ke gas (uap).
Hal ini terjadi karena energy Kalor yang diterima oleh air digunakan untuk
merubah fasa. Energi ini dinamakan kalor laten. Sedangkan pada saat memanaskan
air dari temperatur ruangan misalnya, temperatur akan dapat dengan mudah
terdeteksi kenaikannya dengan menggunakan thermometer, Ini yang dinamakan
dengan kalor sensible.
Kalor Jenis
Kalor jenis merupakan sifat dari suatu bahan/objek yang
menunjukkan seberapa banyak energy yang dibutuhkan atau dibuang oleh objek tersebut
untuk menaikkan atau menurunkan temperaturnya. Kalor jenis memiliki satuan
J/kgK. Energi yang dibutuhkan untuk menaikan atau menurunkan temperatur suatu
benda dapat dtuliskan
Azas Black menyatakan Jika ada 2
buah bahan/benda dimana terjadi pelepasan dan penerimaan kalor, maka besarnya
kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima
Perpindahan Kalor
Sampai saat ini telah disepakati bahwa ada tiga macam metode
perpindahan Kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
Konduksi
Pada saat suatu batang logam panjang dipanaskan di salah satu
ujungnya sehingga temperaturnya menjadi naik, maka Kalor akan menjalar dari
ujung tersebut ke ujung yang lain. Perpindahan Kalor seperti ini yang dinamakan
dengan konduksi. Pada konduksi dbutuhan medium perpindahan kalor dan tidak
terjadi perpindahan molekul, yang terjadi hanya perpindahan energy kalor.
Perpindahan kalor secara konduksi dapat ditulis secara matematis, yaitu:
q=kA(T1-T2)/l
Dimana k adalah konduktifitas termal, A dalah Luas permukaan,
T adalah temperatur, l adalah tebal benda, dan q adalah energy tiap satuan
waktu.
Konveksi
Pada saat memanaskan air yang tadinya bersuhu ruangan di
sebuah panci, maka yang terjadi adalah temperatur air yang ada di dekat
permukaan panci menjadi lebih tinggi. Secara alami terjadi bahwa molekul yang
memiliki temperatur lebih tinggi, maka kerapatannya menjadi lebih rendah. Ini
artinya molekul yang berada di dekat permukaan panci menjadi lebih ringan.
Akhirnya molekul air yang ringan ini bergerak ke atas, kemudian posisi dari
molekul tersebut digantikan dengan molekul yang lebih dingin. Molekul yang
lebih dingin ini pun akhirnya menjadi lebih Kalor karena dekat dengan permukaan
panci, akhirnya molekul ini juga naik. Begitu seterusnya. Perpindahan Kalor
semacam ini dinamakan konveksi. Konveksi melibatkan perpindahan molekul dan
membutuhkan medium. Secara matetmatis konveksi dituliskan
q=hA(T1-T2)
Dimana h adalah koefisien konveksi dan q adalah enrgy Kalor
yang dipindahakan setiap satuan waktu.
Radiasi
Bumi menerima sinar dan Kalor dari matahati. Diantara bumi
dan matahari sebagian besar adalah ruang kosong (hampa), tidak ada medium
perpindahan Kalor. Oleh karenanya perpindahan Kalor dari matahari ke bumi bukanlah
dengan cara konduksi maupun konveksi, melainan radiasi. Pada dasarnya matahari
memancarakan radiasi gelombang elektromagnetik hingga sampai dibumi. Radiasi
yang diterima bumi terdir dari berbagai macam panjagng gelombang, termasuk
panjang gelombang cahata tampak sehingga kita dapat melihat dengan jelas di
siang hari. Selain cahaya tampak, terdapat pula panjang gelombang yang tidak
tampak, salah satunya adalah Infra Red. Panjang gelombang inilah yang merupakan
radiasi Kalor. Pepindahan Kalor dengan radiasi tidak memerlukan medium dan juga
tidak membutuhkan perpindahan molekul.
Besarnya laju aliran perpindahan Kalor secara radiasi, secara
matetamats dituliskan :
Dimana e adalah emissifitas, yang besarnya antara 0 dan 1.
Idealnya benda hitam sempurna memiliki nilai e =1. Notasi σ adalah konstanta
Stefan boltzman yaitu 5.67 x 10-8 W/m2K4.
0 komentar:
Posting Komentar