Pemanfaatan Sifat Perpindahan Kalor

873 Setrika Setrika memanfaatkan sifat konduksi logam yang digunakan untuk membuat dasar setrika. Pada setrika jaman dulu, yang dimasukkan ke dalam setrika adalah arang Gambar 11.32, kiri. Arang tersebut dibakar sehingga mengalami peningkatan suhu. Sisi atas logam alas setrika menjadi panas. Karena alas setrika dibuat dari bahan konduktor panas maka sisi bawah ikut panas yang selanjutnya digunakan untuk menghaluskan pakaian. Pengunci Tempat arang Pegangan Pengatur suhu Gambar 11.32 kiri Desain setrika arang dan kanan sertika listrik yang banyak digunakan saat ini kalinggasepeda.wordpress.com, depopelita.com Pada setrika listrik Gambar 11.32, kanan, sebuah elemen pemanas dipasang bersentuhan dengan sisi atas alas setrika. Ketika dialiri arus listrik, filamen mengalami pemanasan sehingga memanaskan sisi atas alas setrika. Karena alas setrika dibuat dari konduktor panas maka sisis bawah alas juga akan panas dan siap untuk digunakan untuk melicinkan pakaian. Setrika listrik yang ada sekarang telah dilengkapi dengan sensor suhu. Kalau suhu terlalu tinggi maka arus listrik tiba-tiba putus sehingga elemen pemanas berhenti dipanaskan. Suhu setrika tidak lagi bertambah panas. Ketika suhu kembali turun maka arus listrik kembali tersambung dan filament kembali mengalami pemanasan dan suhu setrika kembali naik. Dengan adanya sensor ini maka kita dapat mengatur suhu setrika sesuai dengan jenis kain yang akan dihaluskan. Termos Termos digunakan untuk menyimpan air panas sehingga panas dapat bertahan cukup lama. Ini hanya mungkin terjadi kalau dinding termos terbuat dari bahan isolator panas. Karena selalu dibawa-bawa maka termos harus 874 cukup kuat dan ringan. Material yang kuat biasanya logam. Tetapi logam bukanlah isolator panas sehingga tidak dapat digunakan langsung sebagai dinding termos. Oleh karena itu, ide yang dilakukan adalah menggunakan ruang hampa sebagai dinding termos dan dinding paling luar adalah logam Gambar 11.33. Desain termos adalah air ditempatkan dalam tabung kaca. Di sisi luar tabung kaca dibuat ruang hampa dan di sisi luar ruang hampa digunakan logam untuk menghasilkan kekuatan. Karena antara tabung kaca tempat menyimpan air dan dinding logam terdapat ruang hampa maka panas dari tabung kaca tidak dapat merambat ke dinding luar yang terbuat dari logam. Akibatnya panas air akan bertahan lama. Penutup isolator Penyangga isolator Tabung kaca yang ada ruang hampa vakum Pembungkus luar logam Gambar 11.33. Skema termos air panas. Urutan material dinsing termos adalah: tabung kaca, ruang hampa, dan dinding logam sebagai pengaman pemberi kekuatan. Sandal Sandal yang sering dijumpai di hotel dibuat dari bahan yang sangat sederhana. Bahan utamanya adalah kain Gambar 11.34. Kain termasuk bahan yang sulit dilewati kalor. Sandal tersebut digunakan untuk melindungi kaki dari dinginnya lantai. Sandal tersebut juga dijumpai di rumah warga yang tinggal di daerah bersalju. Saat salju turun suhu sangat rendah termasuk suhu lantai ruangan. Dan saat musim salju inilah sandal tersebut digunakan untuk menghindari dingin telapak kaki. 875 Jaket Fungsi jaket sebenarnya mirip dengan sandal, yaitu menghindari perpindahan panas dari tubuh ke udara di luar. Jadi bahan utama jaket adalah material isolator panas Gambar 11.35. Pada saat udara dingin, panas tubuh disekat oleh jaket sehingga suhu tubuh tidak terlalu jauh turun. Suhu tubuh akan bertahan di sekitar suhu normal. Jika jaket tidak digunakan maka kalor akan mengalir langsung dari tubuh ke udara luar. Perpindahan kalor tersebut menyebabkan suhu tubuh turun. Jika turunnya sangat jauh maka bisa terjadi gangguan metabolisme. Gambar 11.34. Contoh sandal yang digunakan di hotel-hotel. Sandal tersebut terbuat dari isolator panas yang baik sehingga kalor dari kaki sulit berpindah ke lantai yang dingin. Dengan demikian kaki tidak merasakan dinginnya lantai. Kaki akan merasa dingin kalau kalor dari kaki mudah perpindah ke lantai. Gambar 11.35 Jaket digunakan untuk menghindari perpindahan panas dari tubuh ke udara luar yang dingin ajilbab.com. 876 Pegangan Alat Masak Pegangan alat masak terbuat dari bahan isolator panas. Ketika kita memasak, bagian logam seperti penggorengan akan bersentuhan dengan api atau makanan panas lainnya. Agar benda tersebut tetap dapat dipegang maka pegangan harus tetap dingin. Oleh karena itu material pembuatnya haruslah isolator panas Gambar 11.36. Kebanyakan bahan untuk pegangan alat masak adalah plastik atau kayu. Gambar 11.36. Alat masak beserta pegangan yang terbuat dari bahan isolator panas Pendingin IC Pernahkan kalian melihat motherboard komputer, yaitu rangkaian utama dalam komputer. Jika kalian lihat maka IC processor yang ada dalam motherboard tersebut ditutupi logam aluminium seperti pada Gambar 11.37. Apa guna logam aluminium tersebut? Aluminium pembuang panas Gambar 11.38 Motherboard komputer yang memiliki pendingin panas dari aluminum heat sink untuk membuang panas yang dihasilkan mikroprosessor en.community.dell.com 877 Ketika computer dinyalakan maka miroprosessor mulai bekerja. Mikroprosessor adalah otak computer dan bekerja sangat intensif mengendalikan semua data dan infromasi dalam computer. Ukuran mikroprosessor tidak terlalu besar, namun panas yang dihasilkan cukup besar. Andaikan panas tersebut tidak segera dibuang maka suhu prosessor bisa sangat tinggi dan merusak komponen serta rangkaian di dalamnya. Untuk diketahui, ukuran satu komponen dalam proresor ada yang kurang dari 0,1 µm sehingga sangat rentan terhadap pemanasan. Komputer dirancang sedemikian rupa sehingga panas yang dihasilkan prosessor dapat segera dibuang ke udara. Salah satu alat untuk membuang panas tersebut adalah aluminium yang ditempelkan pada permukaan prosessor. Ketika terjadi pemanasan pada prosessor maka panas dapat segera mengalir ke aluminium. Aluminium termasuk konduktor panas yang baik sehingga panas prosessor dapat segera berpindah ke aluminium. Aluminium dibuat berjari-jari sehingga memiliki luas permukaan besar bagian yang bersentuhan dengan udara sangat luas sehingga panas dapat dipindahkan ke udara dalam waktu cepat. Kadang, aluminium tersebut dilengkapi kipas angin kecil untuk lebih mempercepat lagi pembuangan panas.

11.19 Pemuaian Termal

Fenomena lain yang berkaitan langsung dengan suhu adalah pemuaian termal. Tiap benda yang dipanaskan selalu memuai. Bagaimana keterkaitan antara kenaikan suhu dan besar pemuaian akan kita bahas di bagian ini. Sejumlah aplikasi pemuaian termal juga akan kita bahas. Pengalaman manusia selama ini menunjukkan bahwa semua benda memuai jika mengalami kenaikan suhu. Sebaliknya benda mengkerut jika suhunya menurun. Memuai artinya ukurannya membesar, baik ukuran panjang, lebar, tinggi, luas, maupun volum. Besar pemuaian berbeda pada benda yang berbeda. Ada benda yang sangat mudah memuai sehingga kenaikan suhu sedikit saja sudah cukup membuat ukuran benda yang dapat diamati mata. Sebaliknya ada benda yang sulit memuai sehingga meskipun suhu bertambah cukup besar, ukuran benda hampir tidak mengalami perubahan. Contoh peristiwa pemuaian yang paling sering kita amati adalah naiknya kolom zat cair dalam termometer. Pada suhu yang lebih tinggi kenaikan kolom air raksa dalam termometer lebih besar Gambar 11.38. Pada suhu yang lebih tinggi, volume zat cair dalam termometer bertambah sehingga terdesat sepanjang kolom. Setelah kita mengetahui peristiwa pemuaian adalah bagaimana kita mengukur besarnya pemuaian tersebut? Ini menjadi penting karena dengan mengetahui nilai pemuaian secara detail maka kita dapat memikirkan aplikasi sifat pemuaian tersebut untuk meningkatkan kesejahteraan manusia. 878 Gambar 1.39 Tinggi kolom air raksa dalam termometer bergantung pada suhu. Makin tinggi suhu maka kolom air raksa makin tinggi karena terjandinya pemuaian vulgarisation-scientifique.com

11.20 Persamaan Pemuaian

Setelah manusia mengetahui bahwa semua benda memuai jika mengalami kenaikan suhu maka pertanyaan berikutnya adalah: bagaimana rumus pemuaian tersebut? Dengan rumus tersebut kita dapat meprediksi berapa pertambahan panjang benda jika mengalami kenaikan suhu tertentu. Rumus tersebut didapat dari sejumlah percobaan yang dilakukan banyak peneliti terdahulu. Percobaan dilakukan pada berbagai macam benda dan pada berbagai kenaikan suhu. Kesimpulan dari sejumlah percobaan tersebut sebagai berikut: Pemuaian Panjang Jika benda mengalami kenaikan suhu maka panjang benda bertambah Gambar 11.40. Pengukuran yang dilakukan secara teliti pada sejumlah benda padat menunjukkan bahwa perubahan panjang sebanding dengan panjang mula-mula dikali perubahan suhu. Jika dinyatakan dalam rumus matematika maka pengamatan tersebut dapat ditulis dalam rumus T l l    11.15 dengan l adalah perubahan panjang m