Konservasi Energi Kalor Laten

∆� ∆� = �� � 1 −� 2 � …………………………2.4 di mana A adalah luas penampang lintang benda, l adalah jarak antara kedua ujung, yang mempunyai temperatur T 1 dan T 2 , dan k adalah konstanta pembanding yang disebut konduktivitas termal, yang merupakan karakteristik zat tersebut. Zat- zat di mana k besar, menghantarkan kalor dengan cepat dan dinamakan konduktor yang baik, sedangkan zat-zat yang memiliki k yang kecil merupakan penghantar kalor yang buruk dan dengan demikian dinamakan isolator. 54 Konveksi adalah proses di mana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain. Jika konduksi melibatkan molekul yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, maka konveksi melibatkan pergerakan partikel dalam jarak yang besar. Jadi, zat bukan logam umumnya bukan penghantar kalor yang baik isolator, termasuk air dan udara. Udara sebagai penghantar kalor yang buruk telah sering kita manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Ketika udara malam hari terasa dingin, kita tidur dengan menggunakan selimut. Udara yang terperangkap di antara tubuh dan selimut berfungsi sebagai isolator kalor, yang akan menghambat perpindahan kalor dari tubuh ke udara dingin di luar selimut. Akibatnya, tubuh kita tetap hangat. Dengan demikian, pada konduksi, energi ditransfer dari molekul atau elektron dengan energi kinetik yang lebih tinggi ke tetangganya yang mempunyai energi kinetik yang lebih rendah ketika mereka bertumbukan. Kita dengan mudah menemukan manfaat konduktor dan isolator dalam keseharian, seperti pada panci untuk memasak atau pada setrika listrik. 55 Proses konveksi ini dapat diamati pada air yang dimasak di atas kompor. Air yang berada di dasar wadah mendapatkan kalor dari nyala api secara konduksi. Kemudian temperatur air di dasar wadah akan bertambah dan volumenya juga bertambah. Pertambahan volume ini menebabkan massa jenis air Jadi, konveksi merupakan transfer energi dengan cara perpindahan massa menempuh jarak yang cukup jauh. 54 Ibid., h.502. 55 Ibid., h.504. menjadi lebih kecil dibandingkan dengan air yang ada di bagian atas sehingga air menjadi lebih ringan lalu bergerak ke atas. Perpindahan tersebut meninggalkan tempat kosong yang langsung diisi oleh air yang belum panas massa jenis besar. Hal ini terus terjadi sampai air terus bergerak dan berputar. Jadi, perpindahan panas secara konveksi disebabkan oleh perbedaan massa jenis pada fluida. Angin laut dan angin darat merupakan satu di antara contoh dari konveksi udara secara alami. Gambar 2.2 Angin laut dan angin darat terjadi melalui konveksi alami udara Selain terdapat proses konveksi alami, terdapat juga proses konveksi paksa. Dalam konveksi paksa, fluida yang telah dipanasi langsung diarahkan ke tujuannya oleh sebuah peniup blower atau pompa. Satu di antara contoh dari konveksi paksa yaitu pada sistem pendingin mobil, di mana air diedarkan di dalam pipa-pipa air oleh bantuan sebuah pompa air water pump. Panas mesin yang tidak dikehendaki dibawa oleh sirkulasi air menuju ke radiator. Di dalam sirip-sirip radiator ini air hangat didinginkan oleh udara. Air yang dingin kembali menuju pipa-pipa air yang bersentuhan dengan blok-blok mesin untuk mengulang siklus berikutnya. Perlu diperhatikan bahwa radiator berfungsi sebagai penukar kalor heat exchanger. Jadi, fungsi radiator yaitu menjaga temperatur mesin agar tidak melampaui batas desain, sehingga mesin tidak rusak karena pemanasan lebih. Oleh karena itu, pemilik mobil harus selalu memeriksa apakah volume air radiatornya cukup atau tidak. Mengapa air yang digunakan sebagai fluida? Jawabannya adalah karena air mempunyai kalor jenis yang besar sehingga mampu mengambil kalor yang cukup besar. Gambar 2.3 Konveksi paksa pada sistem pendingin mobil Semua kehidupan di bumi ini bergantung pada transfer energi dari matahari, dan energi ini ditransfer ke bumi melalui ruang yang hampa atau hampir hampa. Bentuk transfer energi ini dalam kalor dinamakan radiasi. Radiasi pada intinya terdiri dari gelombang elektromagnetik. 56 Di mana A luas permukaan benda dan T temperatur mutlak suatu benda. Persamaan ini disebut persamaan Stefan-Boltzmann, dan σ merupakan konstanta universal yang disebut konstanta Stefan-Boltzmann yang memiliki nilai 5,67 × 10 - 8 Wm 2 .K 4 . Dengan demikian, radiasi merupakan transfer energi oleh gelombang elektromagnetik yang tidak membutuhkan adanya materi, seperti dari matahari. Kecepatan sebuah benda meradiasikan energi ∆Q∆t dinyatakan melalui hubungan, ∆� ∆� = ���� 4 …………………………2.5 57 Faktor e, disebut emisivitas, merupakan bilangan antara 0 dan 1 yang merupakan karakteristik materi. Permukaan yang sangat hitam, mempunyai emisivitas yang mendekati 1, sementara permukaan yang mengkilat mempunyai e yang mendekati 0. Permukaan mengkilat tidak hanya memancarkan radiasi, tetapi juga menyerap radiasi. Dengan demikian, penyerap yang baik juga merupakan pemancar yang baik. 58 56 Ibid., h.507. 57 Ibid. 58 Ibid. Aplikasi prinsip tersebut dapat ditemukan pada termos air