Sifat Aliran Kalor dan Macam-macam Cara Perpindahannya

tirto.id - Kalor (panas atau thermal) termasuk jenis energi yang dapat diterima maupun dilepaskan oleh suatu benda. Kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda dengan suhu yang lebih rendah. Dalam konteks ini, muncul istilah aliran kalor.

Pengertian aliran kalor adalah proses perpindahan energi panas dari satu benda ke benda lainnnya. Aliran kalor berlangsung saat energi panas dari benda bersuhu tinggi diterima oleh benda lain yang suhunya lebih rendah. Proses ini terjadi hingga suhu di kedua benda seimbang.

Jadi, dalam proses aliran kalor, ada benda yang melepas panas dan menerimanya. Ketika menerima aliran kalor, suhu suatu benda pasti naik (memanas). Sebaliknya, saat sebuah benda melepaskan kalor, suhunya akan menurun.

Dapat disimpulkan, setiap perpindahan energi panas atau thermal merupakan aliran kalor. Aliran ini terjadi karena terdapat dua benda yang berbeda suhu saling berinteraksi. Proses aliran kalor baru berhenti ketika suhu kedua benda tak lagi berbeda. Dari karakteristik ini, ilmu fisika mengenal konsep sifat aliran kalor (sifat perpindahan panas).

Sifat Perpindahan Panas Kalor

Sifat aliran kalor adalah mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah, dan berhenti pada saat suhu sudah sama besar. Sifat perpindahan panas tadi juga disebut Asas Black dalam ilmu fisika.

Asas Black merupakan prinsip dalam termodinamika, buah pemikiran Joseph Black. Sang ilmuwan merupakan seorang ahli kimia-fisika dari Skotlandia.

Bunyi Asas Black adalah: "Di pencampuran dua zat, jumlah kalor yang dilepas zat dengan suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat bersuhu lebih rendah."

Asas Black menyatakan saat dua jenis zat dengan temperatur berbeda bercampur, zat dengan suhu lebih tinggi akan mengirimkan energi kalor (panas/thermal) kepada benda yang suhunya lebih rendah. Perpindahan panas tersebut akan terus terjadi sampai suhu kedua zat/benda sama (mencapai temperatur kesetimbangan tc atau konstan).

Pada situasi ideal, ketika tidak ada zat lain yang terlibat dalam proses perpindahan panas tersebut, Azas Black dapat ditulis dalam persamaan rumus berikut ini: Qlepas = Qterima [mA. CA. (tA – tc) = mB. CB. (tc – tb)].

Persamaan di atas menjelaskan bahwa energi kalor yang mengalir dari zat bersuhu lebih tinggi akan seluruhnya diterima oleh zat bersuhu lebih rendah.

Sementara itu, apabila zat/benda penerima kalor lebih dari satu jenis, besarnya energi panas yang diterima oleh masing-masing zat ditentukan oleh kalor jenis benda tersebut. Massa zat juga akan berpengaruh.

Adapun kalor jenis benda adalah karakter unik yang menunjukkan kemampuan masing-masing zat/benda dalam menerima kalor. Makin kecil kalor jenis suatu benda, ia akan lebih mudah menerima panas.

Beberapa contoh aliran kalor mudah ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya di dalam perpindahan panas dari kompor ke ketel kopi, aliran panas dari matahari ke bumi, sendok yang menjadi panas usai masuk ke air mendidih, dan masih banyak lagi.

Macam-macam Perpindahan Kalor dan Contohnya

Perpindahan kalor tidak terlepas dari proses bagaimana cara kalor mengalir, termasuk juga sifat benda atau bahan di sekitar dalam menerima kalor. Adapun proses perpindahan kalor terdiri dari tiga macam, yakni konduksi, konveksi, dan radiasi.

Berikut penjelasan macam-macam perpindahan kalor beserta contohnya dalam kehidupan sehari-hari yang mudah ditemukan:

1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Konduksi adalah jenis perpindahan kalor melalui benda atau bahan yang diam. Dalam prosesnya, peralihan kalor dari satu benda ke benda lain, tanpa disertai perpindahan partikel perantaranya.

Sebagaimana konsep sifat kalor, perpindahan kalor terjadi dimulai pada benda bersuhu tinggi ke benda dengan suhu lebih rendah. Pada perpindahan konduksi, bahan yang mampu menghantarkan panas dengan baik atau bersuhu lebih tinggi, disebut sebagai konduktor.

Sementara itu, benda dengan kemampuan penghantar panas yang kurang baik, atau cenderung menerima kalor, disebut sebagai isolator.

Perpindahan kalor jenis konduksi notabene terjadi pada benda-benda padat. Contohnya dalam realita pun mudah untuk ditemukan.

Salah satu contoh perpindahan kalor secara konduksi terjadi dalam aktivitas menyetrika. Permukaan seterika yang panas atau sebagai konduktor bersentuhan dengan kain yang menjadi isolator. Maka itu, perpindahan kalor terjadi dari seterika ke kain.

Contoh lain dapat ditemukan ketika panas kopi yang diseduh dapat bertahan lama di gelas kaca. Hal ini karena ada perpindahan kalor hingga berada di titik seimbang yang berasal dari seduhan kopi dan gelas kaca.

2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor dari satu benda ke benda lain yang diikuti dengan pergerakan partikel-partikel benda atau perantaranya. Proses perpindahan kalor secara konveksi biasa terjadi pada benda-benda yang bergerak, seperti air dan angin.

Perebusan air adalah salah satu contoh perpindahan kalor jenis konveksi. Ketika air bagian bawah mendapatkan kalor dari pemanas atau kompor, partikel air memuai dan menjadi lebih ringan.

Setelah itu, terjadi pergerakan air secara terus menerus, sehingga kemudian partikel air dingin di bagian atas menggantikan air bagian bawah. Melalui cara ini, panas air di bagian bawah mengalir bersama aliran air yang menuju ke atas.

Contoh perpindahan kalor secara konveksi juga dapat ditemui di pantai pada fenomena alam angin laut dan angin darat. Contoh lain bisa ditemukan di pemanas oven, pemanggang roti, dan penanak nasi.

3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Berbeda dengan dua macam perpindahan kalor sebelumnya, radiasi adalah jenis perpindahan kalor yang terjadi tanpa membutuhkan zat perantara. Proses radiasi bisa terjadi ketika tidak ada materi yang memindahkan kalor, baik secara konduksi maupun konveksi.

Lebih lanjut, radiasi merupakan perpindahan kalor yang dibantu gelombang elektromagnetik dan energinya terpancar ke segala arah tanpa medium atau zat perantara.

Saat duduk di dekat api unggun, adalah salah satu contoh perpindahan kalor secara radiasi. Udara menjadi penghantar panas yang buruk, sementara udara panas dari api unggun bergerak ke atas. Namun, seseorang yang duduk di dekat api unggun dapat menerima energi panas yang sampai di tubuhnya.

Contoh lain dari proses perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan panas yang matahari ke bumi. Kondisi ini juga tidak terlepas dari konsep radiasi menurut ilmu Fisika.

Semakin panas suhu benda dibandingkan dengan suhu sekitarnya, makin besar pula kalor yang dipancarkan ke lingkungannya. Makin luas permukaan dari benda panas, bertambah besar juga kalor yang dipancarkan. Begitu juga sebaliknya.