Perbedaan Perpindahan Panas secara Konduksi, Konveksi, Radiasi

tirto.id - Energi panas adalah hasil dari pergerakan partikel seperti atom, molekul, atau ion dalam berbagai fase materi seperti padatan, cairan, dan gas. Kemampuan energi panas berpindah dari satu objek ke objek lainnya membentuk suatu fenomena yang dikenal sebagai kalor.

Maka itu, kalor juga termasuk salah satu bentuk energi. Adapun pengertian kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Kalor tidak hanya bisa menaikkan suhu suatu benda tetapi juga dapat mengubah wujudnya.

Mengutip dari situs Science Learning Hub, transfer aliran energi panas akibat perbedaan suhu antara dua objek juga dikenal dengan istilah perpindahan kalor. J.P Holman dalam buku Perpindahan Kalor (1997) menyebutkan, perpindahan kalor tidak hanya menjelaskan transfer panas dari satu benda ke benda lain, melainkan juga laju peralihan energi yang terjadi pada kondisi-kondisi berbeda.

Keragaman kondisi itu mengakibatkan mekanisme perpindahan kalor dibedakan menjadi tiga jenis yakni konduksi, konveksi, dan radiasi.

Perbedaan Perpindahan Panas Konduksi, Konveksi, Radiasi

Konduksi adalah perpindahan kalor dari satu benda ke benda lain yang memiliki perbedaan suhu, tanpa disertai pergerakan zat. Perpindahan panas secara konduksi umumnya terjadi di benda padat, terutama logam. Sebab, di antara berbagai jenis benda padat, logam paling baik dalam menghantarkan panas.

Sementara itu, konveksi adalah proses pengangkutan kalor melalui gerakan zat yang dipanaskan. Oleh karena itu, proses perpindahan panas secara konveksi terjadi dalam benda cair atau gas (fluida), seperti air, udara, atau benda gas lainnya. Contoh perpindahan panas secara konveksi adalah adanya angin laut dan angin darat, uap air panas, balon udara bisa terbang.

Lain halnya dengan perpindahan radiasi yang acap disebut juga perpindahan panas tanpa zat perantara. Dalam konteks perpindahan kalor, radiasi adalah perpindahan panas secara langsung tanpa medium apa pun.

Perpindahan kalor secara radiasi terjadi melalui transformasi panas menjadi gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa memerlukan medium penghantar. Jadi, perpindahan panas secara radiasi terjadi tanpa ada zat perantara sehingga transmisi kalor pun bisa berlangsung di ruang hampa.

Contoh perpindahan kalor secara radiasi yaitu tubuh yang merasa hangat ketika berada di dekat sumber api, seperti api unggun. Contoh perpindahan panas secara radiasi lainnya adalah panas matahari yang bisa sampai ke bumi meskipun melalui ruang hampa udara di luar angkasa.

Untuk memahami lebih dalam tentang jenis perpindahan panas, berikut penjelasan mengenai perbedaan perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Perbedaan Perpindahan Panas secara Konduksi dan Konveksi

Konduksi dan konveksi merupakan dua metode perpindahan panas yang berbeda. Konduksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi melalui sentuhan langsung, terutama pada objek padat.

Faktor-faktor yang memengaruhi perpindahan panasa secara konduksi melibatkan konduktivitas termal material, gradien suhu, dan penampang material.

Di sisi lain, konveksi adalah perpindahan panas melalui pergerakan sebenarnya dari fluida seperti udara atau cairan. Fenomena konveksi dipicu oleh perbedaan kepadatan dalam fluida dan memiliki laju transfer panas yang lebih cepat dibandingkan konduksi.

Berbeda dari konduksi yang terjadi pada benda padat, perpindahan panas secara konveksi terjadi dalam fluida karena adanya gerakan massa molekul yang searah.

Perbedaan lainnya, perpindahan panas secara konduksi terus berlangsung sampai suhu dari kedua objek menjadi sama. Proses ini mengharuskan terjadinya pertukaran panas langsung antara molekul-molekul yang berdekatan di antara dua benda atau bagian dari objek tertentu. Ketika suhu kedua benda sudah sama, proses konduksi berhenti karena tidak ada lagi perbedaan suhu yang mendorong transfer panas.

Sementara itu, dalam perpindahan panas secara konveksi, transfer kalor akan berlanjut selama masih terdapat perbedaan suhu. Proses konveksi melibatkan pergerakan aktual dari fluida, seperti udara atau cairan, yang dipanaskan. Selama terdapat perbedaan suhu di dalam fluida tersebut, sirkulasi panas akan terus berlangsung. Proses ini dapat berlanjut selama ada perbedaan suhu yang mendukung aliran fluida dan transfer panas.

2. Perbedaan Perpindahan Panas secara Radiasi dan Konduksi

Menjawab pertanyaan apakah perbedaan utama perpindahan panas secara radiasi dengan perpindahan panas secara konduksi, perlu melihat aspek penyebab, laju perpindahan panas, dan efek suhunya.

Konduksi terjadi ketika benda atau materi dengan suhu tinggi mentransmisikan panas ke suatu benda atau materi dengan suhu rendah. Perpindahan konduksi melibatkan pertukaran panas langsung antara partikel-partikel yang berdekatan di dalam materi tersebut.

Ketika kedua benda tersebut mencapai suhu yang sama, proses konduksi berhenti karena tidak ada lagi perbedaan suhu yang mendorong transfer panas.

Sementara itu, radiasi melibatkan transmisi energi melalui gerakan berputar dan bergetar dari atom dan molekul. Proses ini tidak memerlukan medium materi untuk mentransfer panas dan dapat terjadi melalui ruang hampa.

Perpindahan panas secara radiasi bisa terus berlanjut selama ada energi yang dapat dipancarkan, tanpa memandang perbedaan suhu antara sumber panas dan objek penerima.

Radiasi memiliki laju perpindahan panas paling cepat dibanding konveksi dan konduksi. Adapun konduksi memiliki laju perpindahan paling lambat dibanding dua jenis perpindahan panas lainnya.

3. Perbedaan Perpindahan Panas secara Radiasi dan Konveksi

Pertanyaan soal apakah perbedaan utama perpindahan panas secara radiasi dengan perpindahan panas secara konveksi pun dapat dijawab dengan melihat aspek penyebab, laju perpindahan panas, dan efek suhunya.

Perpindahan panas secara konveksi terjadi ketika zat dengan kepadatan rendah mentransmisikan panas ke benda dengan kepadatan tinggi. Perpindahan panas secara konveksi terjadi akibat perbedaan dalam kepadatan fluida, baik itu cairan atau gas. Ketika fluida dipanaskan, perbedaan kepadatan menyebabkan pergerakan massa fluida.

Fluida panas yang naik akan mendorong fluida dingin ke bawah, dan menciptakan sirkulasi aliran panas. Kecepatan perpindahan panas melalui konveksi lebih cepat dibandingkan konduksi. Namun, perpindahan panas secara konveksi lebih lambat jika dibandingkan dengan radiasi.

Di sisi lain, radiasi adalah perpindahan panas yang melibatkan transmisi energi melalui gerakan berputar dan bergetar dari atom dan molekul. Perbedaannya dari konveksi, perpindahan radiasi tidak memerlukan medium untuk mentransfer panas sehingga dapat terjadi dalam ruang hampa.

Perpindahan radiasi terjadi pada semua objek saat suhu mencapai atau melebihi 0 K (nol Kelvin), tanpa memerlukan medium atau kepadatan tertentu.

Perpindahan panas secara radiasi lebih cepat dibandingkan dengan konduksi dan konveksi. Radiasi terus berlanjut selama ada energi yang dapat dipancarkan, tanpa tergantung pada perbedaan suhu yang ada.