Kita tahu bahwa kalor adalah bentuk energi yang menciptakan gerakan molekul. Molekul dengan banyak panas bergerak lebih cepat, dan molekul dengan sedikit panas bergerak lebih lambat. Kita juga tahu bahwa ketika molekul memanas dan bergerak lebih cepat, molekul-molekul itu terbuka dan benda-benda mengembang (menjadi lebih besar). Ini disebut ekspansi termal.

Perpindahan kalor adalah tindakan fisik energi termal diubah antara 2 sistem dengan membuang panas. Suhu dan juga aliran panas (energi termal dalam Fisika) adalah prinsip-prinsip penting perpindahan kalor. Jumlah energi kalor yang dapat diperoleh diatur oleh suhu, dan juga aliran panas mewakili pergerakan energi kalor.

Pada skala mikroskopis, Energi Kinetik molekul adalah referensi langsung ke energi termal. Dengan kenaikan suhu, agitasi termal dalam molekul meningkat. Energi ditransfer dari zona dengan energi kinetik yang lebih tinggi ke energi kinetik yang lebih rendah. Sederhananya, perpindahan kalor dapat diklasifikasikan ke dalam 3 kategori besar: fenomena konduksi, konveksi, dan radiasi.

Konduksi

Konduksi memindahkan kalor melalui tumbukan molekul langsung. Area energi mekanik yang lebih besar dapat mentransfer energi kalor ke wilayah dengan energi mekanik yang lebih rendah. Partikel berkecepatan tinggi akan bertumbukan dengan partikel berkecepatan lebih lambat. Partikel berkecepatan lebih lambat dapat meningkatkan energi mekanik sebagai hasilnya. Konduksi adalah jenis transfer kalor yang paling umum dan terjadi melalui kontak fisik. Contoh konduksi: Panci memasak dengan api atau oven dipanaskan karena konduksi.

Proses konduksi tergantung pada faktor-faktor berikut: gradien, penampang benda padat, panjang lintasan, dan sifat material fisik. Gradien adalah jumlah fisik yang menggambarkan arah dan laju transmisi panas. Aliran suhu dapat terus terjadi dari terpanas ke terdingin atau, seperti yang dinyatakan sebelumnya, lebih tinggi ke energi kinetik yang lebih rendah. Begitu ada keseimbangan antara 2 variasi suhu, transfer termal berhenti.

Penampang dan lintasan perjalanan masing-masing memainkan peranan yang sangat penting dalam konduksi. Semakin besar dimensi dan panjang suatu benda, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk memanaskannya. Dan semakin besar tingkat paparannya, semakin banyak panas yang hilang. Benda yang lebih kecil dengan sedikit penampang memiliki kehilangan panas garis batas.

Beberapa bahan konduktor yang lebih baik daripada yang lain. Logam adalah konduktor yang hebat. Itu sebabnya benda-benda logam menjadi panas dengan mudah.

konduksi

Plastik dan kayu adalah konduktor yang buruk. Mereka masih akan menjadi panas, namun, butuh waktu lebih lama bagi mereka untuk melewatkan energi panas dari molekul ke molekul. Demikian juga, konduktivitas dalam padatan jauh lebih tinggi dari cairan. Ini karena zat padat memiliki molekul yang sangat padat, oleh karena itu jauh lebih mudah bagi molekul untuk meneruskan energi. Molekul dalam cairan dan gas dikemas secara longgar sehingga tidak menyentuh jumlah maksimum. Dengan demikian, cairan membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan dengan padat untuk melakukan panas. Konduksi lebih besar dalam padatan sebagai akibat dari jaringan hubungan spasial yang dipasang relatif tertutup antara atom membantu untuk mentransfer energi di antara mereka dengan getaran.

Pada skala mikroskopis, konduksi terjadi dalam benda yang dianggap diam; ini berarti bahwa energi kinetik dan potensial dari gerakan massal tubuh secara terpisah dicatat. Energi internal berdifusi ketika atom dan molekul bergetar bertindak dengan partikel dekat, mentransfer sejumlah energi kinetik dan potensial mikroskopisnya. Tumbukan atom atau molekul yang berdekatan menyebabkan perpindahan panas melalui konduksi. Pergerakan maju dan mundur dari banyak elektron dari satu atom ke atom lainnya dengan cara yang tidak terorganisir menghentikan pembangkitan arus makroskopik, atau ketika foton bertabrakan dan tersebar.

Konduktansi kontak termal adalah studi tentang konduksi energi termal antara benda padat yang bersentuhan satu sama lain. Penurunan suhu biasanya dipastikan pada antarmuka antara 2 permukaan yang bersentuhan. Perkembangan ini adalah hasil dari resistansi kontak termal yang ada antara permukaan kontak. Resistansi termal ini bervariasi dari resistansi kontak, karena bahkan ditemukan pada antarmuka yang sempurna secara atom. Studi tentang sifat termal adalah semua tentang memahami hambatan termal pada antarmuka dua benda. Hambatan termal berbeda dari resistansi kontak.

Konveksi

Ketika fluida, seperti udara atau cairan, dipanaskan dan kemudian bergerak menjauh dari sumbernya, ia membawa energi panas. Jenis perpindahan kalor ini disebut konveksi. Cairan di atas permukaan panas mengembang, menjadi kurang padat, dan naik.

Pengenalan energi kalor menyebabkan ekspansi molekul. Karena suhu dari massa fluida yang diberikan akan meningkat, jumlah fluida harus meningkat dengan masalah yang sama. Efek ini pada fluida menyebabkan perpindahan. Saat udara panas langsung naik, ia mendorong udara yang lebih padat dan dingin ke bawah.

Konveksi tidak akan terjadi di sebagian besar padatan karena tidak ada aliran arus curah atau difusi penting dari materi dapat terjadi pada padatan. Namun, difusi energi panas terjadi pada benda padat yang disebut konduktivitas kalor. Konveksi dapat diamati dalam padatan lunak karena molekulnya kurang padat.

konveksi

Konveksi termal dapat diamati dengan memasukkan pasokan panas (mis. Pembakar) di sisi gelas yang diisi dengan cairan dan mengamati perubahan suhu dalam gelas yang disebabkan oleh fluida hangat yang bersirkulasi ke area yang lebih dingin.

Konveksi adalah fenomena umum di atmosfer, mantel planet, lautan dan bertanggung jawab atas mekanisme perpindahan panas untuk sebagian besar pergerakan panas di galaksi. Gerakan fluida di seluruh konveksi juga terlihat lambat, atau mungkin terlihat jelas dan cepat, seperti dalam badai. Pada tingkat astronomi, telah ditemukan bahwa konveksi gas dan debu terjadi dalam piringan akresi lubang hitam, pada tingkat yang mungkin mendekati cahaya.

Radiasi

Baik konduksi dan konveksi membutuhkan media untuk perpindahan panas. Radiasi bisa menjadi metodologi perpindahan kalor yang tidak bergantung pada kontak antara pasokan panas dan karenanya benda yang dipanaskan. Sebagai contoh, kita memiliki kecenderungan untuk merasakan panas dari matahari bahkan jika kita memiliki kecenderungan untuk tidak menyentuhnya. Kalor dapat ditransmisikan melalui area kosong oleh radiasi termal. Radiasi termal (sering disebut radiasi infra merah) dapat berupa radiasi nonpartikulat (atau cahaya). Radiasi dapat berupa berbagai transportasi energi yang terdiri dari gelombang magnet yang bergerak dengan kecepatan sinar matahari. Tidak ada massa yang diubah dan tidak ada media yang dibutuhkan. Sinar ultraviolet mencapai planet ini melalui radiasi.

Benda memancarkan radiasi sekali elektron energi yang sangat tinggi dalam tingkat atom yang jauh lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Energi yang hilang dipancarkan sebagai radiasi ringan atau nonpartikulat. Energi yang diserap oleh atom derajat asosiasi menyebabkan elektronnya “melompat” ke tingkat energi yang lebih tinggi. Semua benda menyerap dan memancarkan radiasi. Untuk menjaga suhu benda konstan, penyerapan energi harus menyeimbangkan emisi energi. Jika penyerapan energi lebih besar dari emisi energi, suhu suatu benda naik. Jika penyerapan energi adalah jumlah yang lebih kecil dari emisi energi, suhu suatu benda akan turun.

radiasi

Semua bahan memancarkan energi panas mendukung suhunya. Semakin tinggi derajat objek asosiasi, semakin banyak ia akan memancar. Matahari bisa menjadi contoh jelas radiasi panas yang mentransfer kalor melintasi galaksi dengan cara radiasi. Pada suhu ruang tradisional, benda-benda memancar sebagai gelombang inframerah. Suhu benda mempengaruhi panjang gelombang dan frekuensi gelombang yang dipancarkan. Saat suhu akan meningkat, panjang gelombang di dalam spektrum radiasi yang dipancarkan menurun dan memancarkan panjang gelombang yang lebih pendek dengan radiasi frekuensi yang lebih tinggi.

Emisivitas untuk radiator yang sempurna termasuk yang bernilai satu. Bahan umum memiliki nilai emisivitas yang lebih rendah.

Emisivitas diuraikan sebagai efektivitas objek derajat dalam memancarkan energi sebagai radiasi termal. Ini adalah hubungan kuantitatif, pada suhu tertentu, dari radiasi termal dari permukaan ke radiasi dari permukaan hitam sempurna sebagaimana ditentukan oleh hukum Stefan-Boltzmann.

Perbedaan

Perbedaan Konduksi Konveksi Radiasi
Pengertian Konduksi adalah prosedur yang dilalui perpindahan kalor terjadi di antara benda-benda yang bersentuhan langsung. Konveksi dapat didefinisikan sebagai bentuk perpindahan kalor di mana energi ditransfer dalam cairan atau gas. Radiasi melibatkan mekanisme di mana kalor ditransmisikan antara benda-benda yang tidak memiliki kontak fisik.
Perwakilan Bagaimana panas melintasi antara benda yang bersentuhan langsung. Bagaimana panas menyebar melalui cairan. Bagaimana panas melewati ruang hampa.
Penyebab terjadinya Perbedaan suhu atau perbedaan dalam hasil energi kinetik konduksi. Perbedaan densitas fluida menghasilkan konveksi. Objek apa pun pada suhu yang lebih besar dari yang lain dapat terpancar.
Medium Lebih disukai terjadi dalam padatan, karena tumbukan molekul. Aliran materi yang sebenarnya dalam cairan menghasilkan konveksi. Tanpa intervensi pemanasan permukaan, memanaskan media di kejauhan.
Transfer kalor Benda padat yang dipanaskan Melalui zat antara. Dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Kelajuan lambat lambat cepat

Persamaan

  • Konduksi, konveksi dan radiasi merupakan jenis perpindahan kalor
  • konduksi dan konveksi melibatkan zat antara
  • konduksi dan konveksi berjalan lambat