Kalor dan Perpindahannya

Diperbarui: March 2nd, 2021

Apakah panas itu salah satu wujud energi?

Pernah terbayangkan gak oleh kalian, kalau panas itu wujudnya seperti apa sih? Mungkin diantara kalian ada yang berpikir bahwa, api adalah wujudnya. Namun coba dipikir lagi, tapi tidak semua panas selalu seperti api, piring berisi nasi yang baru tanak, buktinya terasa panas. Jadi, panas itu seperti apa sih?

Daftar Isi

Kalor
- Arah Perpindahan Kalor
Kalor Laten
Perpindahan Kalor

Kalor

Panas itu merupakan energi! Dan mulai saat ini kita akan menyebut energi panas sebagai kalor. Jika tingkat kepanasan dapat dinyatakan oleh angka yang dinamakan sebagai suhu, dan mengingat panas itu dalam bentuk energi, cukup menarik bagi kita untuk mengetahui hubungan antara suhu dengan kalor.

Kalor mempunyai satuan yang sama seperti halnya energi, yakni satuannya adalah $\text{joule}$ atau $J$ . Prinsip dari kalor sendiri yakni, semakin besar kalor maka akan semakin tinggi pula suhu suatu objek, dan sebaliknya, semakin dikit kalornya, suhunya semakin rendah.

Jadi, bagaimana wujud dari panas? Tim ISENG menjawabnya tidak tahu, karena abstrak, namun keberadaanya dapat dirasakan. Buktinya diri kita bisa kepanasan ketika sedang berjemur diluar. Oke balik lagi ke pembahasan mengenai kalor.

Arah Perpindahan Kalor

Coba ingat-ingat lagi, jika kita punya minuman kaleng dingin ditaruh di kulkas, kemudian kita taruh di luar, maka lama kelamaan, minuman tersebut akan tidak dingin lagi. Begitu juga dengan makanan panas yang baru dari penggorengan, lama kelamaan akan menjadi dingin.

Dua fenomena tersebut nampaknya memicu pemikiran kita untuk bertanya bahwa, apakah kalor dapat berpindah? Ternyata jawabannya bisa. Dan perpindahannya selalu berpindah dari objek yang mempunyai suhu lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Perpindahan kalor terjadi dari benda/lingkungan yang bersuhu tinggi menuju benda/lingkungan yang suhunya lebih rendah.

Pada dua fenomena sebelumnya, maka minuman dingin akan menerima kalor dari lingkungan sekitar, sedangkan makanan panas akan memberikan kalor pada lingkungan sekitar.

Untuk kasus gorengan panas, maka gorengan tersebut memberikan kalor kepada lingkungan dan juga wadahnya. Pertanyaannya, berapa besar kalor yang diterima atau dilepas oleh suatu benda?

Perpindahan kalor dari suhu yang lebih tinggi menuju yang lebih rendah

Besar kalor yang diterima oleh suatu benda akan bergantung dengan massanya $m$ , lalu kemampuan melepas serta menerima kalor $c$ atau kalor jenis, dan perubahan suhu yang dialaminya, $\Delta T$ . Secara matematis besar kalor yang berpindah $Q$ yaitu.

$Q = mc\Delta T$

Di mana $\Delta T = T_2 - T_1$ , yakni perubahan suhu yang dialami, dengan asumsi $T_2$ merupakan suhu setelah, dan $T_1$ suhu sebelum.

Kalor Laten

Pada pembahasan tentang suhu dan perubahannya, kita mengetahu bahwa, air mengalami perubahan wujud pada suhu $0\,^{\circ}C$ (membeku) dan pada suhu $100\,^{\circ}C$ (menguap). Pada kondisi tersebut, meskipun benda tidak mengalami perubahan suhu, tapi wujudnya berubah. Hal tersebut terjadi karena ada kalor yang dibutuhkan pada proses tersebut.

Kalor tersebut dinamakan sebagai kalor laten, secara matematis, besar dari kalor laten ini yaitu.

$Q = mL$

Mirip seperti sebelumnya, yakni bergantung pada massa benda $m$ , namun kali ini bergantung pada kalor jenis laten $L$ .

Perpindahan Kalor

Tidak semua benda mempunyai kemampuan untuk menerima kalor dengan "baik", contohnya adalah kaca, itu barang kalau kita panasin pakai korek selama mungkin, kemudian kita sentuh pasti gak akan kerasa panasnya. Contoh lainnya yaitu bahan plastik dan karet.

Konduktor dan Isolator

Tapi, ada juga barang yang cepat panas meskipun hanya diberi kalor sebentar. Baru bentar aja dipanasin pakai korek api, terus kita pegang, tangan kita langsung kepanasan, contohnya, besi. Kelompok benda-benda yang kurang "baik" dalam menghantarkan panas dinamakan sebagai isolator, contoh bahannya yaitu

Kayu
Kaca
Karet
Plastik
Kertas
Teflon

Sedangkan benda-benda yang dapat menerima kalor dengan "baik" dinamakan sebagai konduktor, beberapa di antaranya yaitu.

Besi
Baja
Aluminium
Tembaga
Perak
Emas

Di antara bahan tersebut, plastik merupakan isolator terbaik, sedangkan perak merupakan konduktor terbaik. Ukuran yang menyatakan kemampuan untuk menghantarkan panas ini dinamakan konduktivitas termal, satuannya adalah $\text{watt/(meter-kelvin)}$ .

Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Nah sebelumnya, kita membayangkan suatu panas dengan cara kontak langsung atau memegang benda tersebut.

Proses tersebut dinamakan sebagai konduksi, yakni transfer energi panas dengan cara bersentuhan. Selain itu, pernah gak kalian merasa udara disekitar begitu panas di siang hari? Padahal kita gak nyentuh hal-hal yang panas, nah proses tersebut dinamakan konveksi.

Konveksi sendiri merupakan proses transfer energi panas melalui fluida atau zat yang dapat mengalir, seperti udara dan air. Kemudian ada lagi nih selain dua itu, misal kita lagi berjemur, kita gak nyentuh hal-hal yang panas, dan gak ada juga angin yang berhembus disekitar. Tapi rasanya panas banget, kira-kira ada yang tau gak penyebabnya apa?

Panas yang dirasakan merupakan bentuk transfer energi melalui radiasi, dalam hal tersebut merupakan radiasi panas dari matahari. Radiasi tersebut tidak terbatas pada matahari saja, karena radiasi panas bisa juga dilakukan oleh suatu benda.

Jadi, sekalipun kita lagi meneduh di bawah suatu atap pada siang bolong, misal bahan atapnya asbes, panas akan tetap dirasakan oleh kita saat itu, akibat radiasi panas oleh asbes.

Emisivitas

Tingkat radiasi dari suatu benda ini dipengaruhi oleh warnanya. Semakin gelap (menjadi hitam), maka kemampuan benda tersebut akan mendekati sempurna dalam menyerap panas dan meradiasikan energinya.

Sebaliknya, semakin cerah (mendekati putih) warnanya akan semakin berkurang juga kemampuan untuk menyerap serta meradiasikan energi panas.

Pertanyaannya, adakah ukuran yang menyatakan kemampuan tersebut? Ada bro, namanya emisivitas. Nilainya mulai dari 1 hingga nol, nilai 1 (hitam) menandakan benda baik dalam menyerap dan meradiasikan, dan sebaliknya untuk nilai 0 (putih).

Kemana panasnya pergi jika warna putih tidak menyerap? Panas tersebut lebih banyak dipantulkan ketimbang diserap.

Makanya kalian kalau siang-siang pakai baju warna gelap, risikonya adalah kalian bakal merasakan panas berlebih. Pertama dari paparan langsung sinar matahari, kedua baju yang dipakai juga meradiasikan panas.