Perpindahan Panas—Pernahkah Grameds sedang berada di dekat kompor gas atau api unggun, tiba-tiba merasa panas? Nah, hal itulah yang disebut sebagai perpindahan panas artinya panas dari sumber kompor kemudian pindah di diri kita. Pada dasarnya, perpindahan panas itu adalah hal yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari dan menjadi pembahasan utama dalam mata pelajaran IPA maupun fisika.
Lantas, apa sih konsep dasar dari perpindahan panas itu? Apa saja pula jenis-jenis perpindahan panas yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari ini? Yuk, segera simak ulasannya berikut ini!
Daftar Isi
Konsep Dasar Perpindahan Panas
Sumber foto: sciencefacts.net
Dilansir dari buku ajar Perpindahan Panas 1: Konsep dan Penerapannya, menyatakan bahwa perpindahan panas itu ternyata dapat menjadi disiplin ilmu yang sangat diperlukan untuk menganalisis proses perpindahan panas dari suatu benda ke benda lain. Disiplin ilmu yang membahas tentang perpindahan panas (energi) ini disebut sebagai termodinamika.
Sayangnya, di dalam kajian ilmu termodinamika ini belum mampu memberikan suatu keterangan tentang cara berlangsungnya proses perpindahan panas, lamanya waktu perpindahan panas, dan perubahan temperaturnya. Yap, ilmu termodinamika ini hanya membahas berdasarkan bagaimana keadaan awal dan keadaan akhir dari proses perpindahan panas saja.
Nah, perpindahan panas ini terjadi akibat adanya ketidakseimbangan temperatur. Meskipun terkesan sederhana, tetapi ilmu perpindahan panas ini ternyata sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam upaya perencanaan alat-alat penukar panas, misalnya:
- Untuk merencanakan pembuatan alat-alat penukar panas (heat exchanger)
- Untuk menghitung kebutuhan media pemanas/pendingin pada suatu reboiler atau kondensor.
- Untuk penghitungan tungku pembakaran (furnace) di dapur terutama yang menggunakan konsep perpindahan panas secara radiasi.
- Untuk merancang pembuatan ketel uap.
- Untuk merancang pembuatan alat-alat penguap.
- Untuk merancang reaktor kimia.
Jadi, perpindahan panas adalah proses berpindahnya energi panas dari suatu benda ke benda lain akibat perbedaan suhu (panas dan dingin). Energi panas ini biasanya akan mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.
3 Jenis Perpindahan Panas
Dalam ilmu fisika, setidaknya ada 3 jenis perpindahan panas yang secara mekanis dapat diketahui secara kasat mata yakni konduksi, konveksi, dan radiasi. Berikut adalah penjelasan dari 3 jenis perpindahan panas:
1. Perpindahan Panas secara Konduksi
Sumber foto: pexels.com
Perpindahan panas secara konduksi adalah proses perpindahan panas secara hantaran, yang mana energi panas ini akan mengalir dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu lebih rendah dalam satu medium (padat, cair, atau gas). Perpindahan panas secara konduksi ini juga dapat terjadi di antara medium-medium yang berlainan dan bersinggungan secara langsung sehingga terjadilah pertukaran energi.
Jika media perpindahan panas secara konduksi ini berupa gas, maka molekul-molekul gas yang suhunya tinggi akan bergerak dengan kecepatan lebih tinggi dibandingkan dengan molekul gas yang suhunya lebih rendah. Apabila ada perbedaan suhu, maka molekul-molekul pada daerah yang suhunya tinggi tersebut akan memberikan panasnya pada molekul yang bersuhu lebih rendah. Akibatnya, terjadilah tumbukan dengan molekul yang suhunya lebih rendah.
Jika media perpindahan panas secara konduksi ini berupa cairan, maka mekanisme perpindahan panas yang terjadi akan sama dengan konduksi dengan media gas. Hanya saja, kecepatan gerak pada molekul cair akan berjalan lebih lambat daripada molekul gas. Namun, jarak antara molekul-molekul cair akan lebih pendek dibandingkan jarak antara molekul-molekul gas.
Contoh pemanfaatan perpindahan panas secara konduksi dalam kegiatan sehari-hari:
- Pembuatan gelas kaca.
- Pemanasan makanan supaya mematikan bakteri dan virus.
- Memasak air.
- Saat mengaduk teh panas dengan sendok aluminium, sendok akan ikut terasa panas.
- Batang besi yang dipanaskan akan ikut terasa panas saat dipegang.
2. Perpindahan Panas secara Konveksi
Sumber foto: pexels.com
Selanjutnya adalah perpindahan panas secara konveksi yang harus diikuti oleh zat perantara. Sekilas memang perpindahan panas secara konveksi dan konduksi itu sama, tetapi ada perbedaan yang paling menonjol yakni pada konduksi itu tanpa disertai zat perantara, sedangkan konveksi harus diikuti zat perantara.
Perpindahan panas secara konveksi ini dapat diklasifikasikan menjadi 2 hal berdasarkan cara pergerakan alirannya, yaitu:
1. Konveksi bebas (free convection)
Apabila gerakan perpindahan panas berlangsung semata-mata sebagai akibat dari perbedaan kerapatan gradien suhu.
2. Konveksi paksa (forced convection)
Apabila gerakan perpindahan panas disebabkan oleh suatu alat seperti pompa atau kipas.
Perlu diketahui bahwa pada perpindahan panas secara konveksi ini sangat bergantung pada bagaimana gerakan mencampur fluida. Itulah mengapa, pada materi fisika yang satu ini juga turut mempelajari tentang ciri-ciri aliran fluida.
Contoh pemanfaatan perpindahan panas secara konveksi dalam kegiatan sehari-hari:
- Memasak makanan.
- Terjadinya angin laut dan angin darat.
- Penerbangan balon udara.
- Terjadinya hujan badai.
- Mencairnya es baru.
- Penggunaan AC.
3. Perpindahan Panas secara Radiasi
Sumber foto: pexels.com
Jenis perpindahan panas selanjutnya adalah yang secara radiasi, artinya tanpa perantara apapun. Umumnya, perpindahan panas secara radiasi adalah proses dimana energi panas akan mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah, bila benda-benda tersebut berada di tempat terpisah di dalam ruangan, dengan energi radiasi.
Yap, perpindahan panas secara radiasi memang akan berlangsung mengandalkan elektromagnetik dengan panjang gelombang pada interval tertentu. Jadi, perpindahan energi panasnya tidak memerlukan media dan bahkan dapat berlangsung di ruangan hampa udara. Misalnya ketika panas matahari sampai ke planet bumi.
Sebuah benda yang dapat memancarkan energi panas secara sempurna disebut radiator sempurna alias benda hitam (black body). Sementara itu, benda yang tidak dapat memancarkan panas secara sempurna disebut sebagai benda abu-abu (gray body).
Contoh pemanfaatan perpindahan panas secara radiasi dalam kegiatan sehari-hari:
- Panas matahari dapat sampai ke planet bumi, sekalipun melalui ruang hampa.
- Tubuh terasa hangat saat berada di dekat sumber api.
- Pakaian menjadi kering saat dijemur dibawah terik matahari.
Penutup
Itulah penjelasan terkait perpindahan panas beserta jenis-jenisnya yang bisa kalian gunakan untuk referensi dan bahan bacaan. Jika ada saran, pertanyaan, dan kritik, silakan tulis di kotak komentar bawah ini. Bagikan juga tulisan ini di akun media sosial supaya teman-teman kalian juga bisa mendapatkan manfaat yang sama.
Untuk mendapatkan lebih banyak informasi, Grameds juga bisa membaca buku yang tersedia di Gramedia.com. Sebagai #SahabatTanpaBatas kami selalu berusaha untuk memberikan yang terbaik. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan dan pengetahuan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca. Semoga bermanfaat!
Rekomendasi Buku Terkait
1. Perpindahan Kalor dan Massa
Buku ini ditulis khususnya untuk mahasiswa yang mengambil mata kuliah Perpindahan Kalor dan Massa pada Semester 3 di Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Program Studi Teknologi Hasil Pertanian, dan bagi setiap orang yang memerlukan pengetahuan tentang topik yang berhubungan dengan kalor dan massa bahan dalam suatu proses pengolahan. Buku ini disusun dengan tujuan menjadi bahan rujukan utama bagi mahasiswa program studi Teknologi Hasil Pertanian yang disusun dari beberapa pustaka yang relevan dengan mata kuliah ini.
Susunan penulisan buku ini berdasarkan acuan RPKPS dari mata kuliah Kimia Organik (THP 112) dengan bobot 2 (2-0) sks. Pada Bab I dituliskan pengantar proses pengolahan dalam hubungannya dengan perubahan massa dan kalor agar mahasiswa dapat mengetahui konsep dasar proses pengolahan. Selanjutnya Bab 2 menjelaskan secara khusus tentang konsep konservasi massa pada bahan yang masuk dan keluar proses pengolahan.
Sebelum menjelaskan tentang fenomena perpindahan massa maka pada Bab 3 dijelaskan terlebih dahulu konsep dari aliran fluida (konsep viskositas, rheologi, jenis aliran fluida) selama proses pengolahan. Pada Bab 4 dijelaskan secara rinci macam-macam pola perpindahan massa bahan selama proses. Pada Bab selanjutnya, pembahasan buku ini dikhususkan pada penjelasan dengan topik energi khususnya kalor (panas).
Pada Bab 5 dijelaskan terlebih dahulu mengenai dasar-dasar termodinamika yaitu mengenai gas ideal, pengelompokan energi, dan hukum termodinamika. Pada dua bab selanjutnya dijelaskan tentang neraca kalor (Bab 6) dan diakhiri dengan penjelasan tentang macam-macam pola perpindahan kalor.
2. Teknik Perpindahan Energi Panas
Buku Teknik Perpindahan Energi Panas: Penerapan pada Sistem Termal Instalasi Industri sedikitnya membahas energi dalam bentuk panas dan proses-proses perpindahannya, serta berbagai bentuk pemanfaatannya. Perpindahan panas atau dikenal juga sebagai perpindahan kalor adalah berpindahnya kalor dari benda dengan suhu tinggi ke benda dengan suhu lebih rendah yang terjadi secara alami. Perpindahan ini mengakibatkan terjadinya percampuran suhu dari kedua benda tersebut.
Perpindahan panas atau kalor merupakan proses yang terjadi karena dua tempat atau benda memiliki perbedaan suhu. Dengan demikian, proses perpindahan panas atau kalor melibatkan pemasukan dan pengeluaran energi panas. Materi di dalam buku ini memberikan pemahaman tentang konsep energi panas dan sifat-sifatnya.
Selain itu, juga memberikan pemahaman bagaimana menerapkannya untuk mengevaluasi dan mengoptimalkan performance atau kinerja berbagai sistem termal yang banyak digunakan di industri. Tanpa adanya energi panas, beragam proses industri tidak dapat terwujud.
Oleh karena itu, pemahaman yang lebih baik terhadap prinsip-prinsip perpindahan energi dalam bentuk panas, serta kemampuan penerapannya menjadi modal yang sangat penting untuk mampu memberikan kontribusi terhadap upaya perekayasaan tersebut. Melalui buku ini, anda diharapkan dapat memahami faktor-faktor yang berpengaruh terhadap rancangan termal dan pengoperasian sistem termal penukar kalor yang memiliki peranan strategis pada instalasi industri.
Buku ini akan sangat cocok dibaca oleh mahasiswa jurusan Teknik Mesin yang fokus pada masalah konversi energi. Selain itu, buku ini juga dapat membantu perusahaan tertentu dalam memahami teknik konversi energi, khususnya energi panas.
3. Ensiklopedia Ilmuwan Fisika Abad 20
Salah satu jendela untuk memahami manusia sekaligus tempat kita bercermin adalah buku biografi jujur, yang bukan hanya mengisahkan kehebatan sosok yang ditulis, tapi juga kelemahannya sebagai manusia. Buku ini mengisahkan prestasi, keunggulan, penderitaan dan bagaimana sang tokoh mengatasinya untuk membangkitkan simpati pembaca, tapi menyembunyikan ambisi, rasa iri, juga kesalahan.
Buku ini mampu mengungkapkan kedua sisi hidup mereka. Sebab, betapapun jeniusnya seorang Albert Einstein, ia manusia yang tidak luput dari ambisi, ketidakpedulian, juga amarah. Einstein menyadari bahwa ia tidak begitu hebat dalam menuangkan gagasan ke dalam perumusan matematis dan ia berhutang budi kepada kawan-kawan dekat yang membantu merumuskannya.
Nama ilmuwan Albert Einstein sudah banyak dikenal oleh banyak orang mulai dari seseorang yang masih menempuh pendidikan hingga yang sudah menyelesaikan pendidikan. Einstein bisa dikatakan sebagai fisikawan yang sangat berpengaruh di abad 20 ini.
Hal itu dikarenakan kecerdasan yang dimilikinya dan temuan-temuan yang sampai saat ini masih digunakan. Salah temuan yang terkenal ialah rumus kesetaraan massa energi E=mc2. Namun, tahukah kalian bahwa masih ada banyak temuan-temuan lainnya yang ditemukan oleh Albert Einstein dan tahukah kalian tentang kehidupan masa kecil Albert Einstein hingga pernikahan dan anak Albert Einstein.
Buku ini akan membantu para pembaca mengenal lebih dekat dan merasakan perjuangan ilmuwan dalam memperoleh penemuan, juga nobel penghargaan.
4. SMA/MA Penuntun Penyelesaian Fisika : Bank Soal Fisika Kalor
Penulis yang bernama lengkap Hartono Wijaksono Santosa, S.Si ini menamatkan pendidikan S-1 pada Jurusan Fisika Universitas Diponegoro pada tahun 2005 dengan predikat cum laude. Setelah penulis menamatkan kuliah S-1 nya, penulis berkecimpung dalam dunia pendidikan di Indonesia khususnya dalam bidang fisika.
Penulis telah berpengalaman sebagai guru privat fisika, pelatih olimpiade fisika SMP dan SMA baik untuk para siswa maupun para guru dari Jawa dan luar Jawa. Saat ini penulis merupakan guru fisika di salah satu sekolah internasional di Jakarta.
Di sela-sela waktu senggangnya, penulis yang memiliki hobi bermain catur ini sangat rajin menulis bank soal fisika. Hampir semua soal di buku ini berasal dari modifikasi penulis, walaupun tidak menutup kemungkinan juga merupakan saduran dari beberapa buku dengan mengubah pertanyaan yang disajikan agar lebih kreatif.
5. Menguasai IPA Sistem Kebut Semalam
Menguasai IPA Sistem Kebut Semalam merupakan buku yang berisi ringkasan materi matematika, IPA, Biologi, fisika, dan kimia dan dilengkapi pembahasan soal. Buku ini juga berisi 95% materi UN dan SBMPTN. Buku ini dapat dijadikan senjata ampuh untuk mempersiapkan dan menghadapi SBMPTN, Simak UI, tes masuk PTN, ujian nasional, dan ulangan. Dengan membaca buku ini, Anda akan memahami semua materi yang ada di buku ini dan nantinya akan membuat Anda mudah dalam mengerjakan ujian. Buku ini cocok untuk siswa kelas 12 jurusan IPA yang ingin melanjutkan pendidikan di perguruan tinggi dan mengikuti SBMPTN dan tes masuk lainnya.
Sumber:
K, Dionisius Andy. Resume Perpindahan Panas. Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri ITS.
Mursadin, Aqli, dan Rachmat Subagyo. (2016). Bahan Ajar Perpindahan Panas I. Program Studi Teknik Mesin Fakultas Mesin Universitas Lambung Mangkurat.
Buchori, Luqman. (2004). Buku Ajar Perpindahan Panas Bagian I. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
Mufarida, Nely Ana. (2014). Perpindahan Panas 1: Konsep dan Penerapannya. Penerbit Pustaka Abadi: Jawa Timur.
Penulis: Nanda Akbar Gumilang
