Tahukah Anda kalau energi panas itu bisa dipindahkan? Banyak hal yang bisa dijadikan contoh kejadian tersebut dan mudah ditemukan di dalam kehidupan sehari-hari. Proses itu disebut dengan konduksi yang sangat identik dengan penelitian fisika dengan rumus konduksi tertentu untuk menentukan nilai perpindahan energi tersebut.
Buat Anda yang belum paham namun mau mempelajari tentang konduksi, wajib simak penjelasan lengkap berikut ini. Supaya saat implementasinya bisa benar-benar tepat.
Apa itu Konduksi
Yang disebut dengan konduksi adalah proses berpindahnya energi panas dari suhu yang tinggi menjadi suhu yang lebih rendah, menggunakan media penghantar tertentu.
Dapat juga dikatakan sebagai panas yang merambat tanpa adanya zat perantara karena terjadinya tumbukan antara molekul atau partikel dari sebuah benda. Jika benda itu dipanaskan, nantinya akan terjadi getaran pada molekul di dalamnya yang bisa menyebabkan transfer energi panas.
Tapi tidak semua benda bisa mengalami perpindahan energi panas atau biasa disebut kalor. Hanya benda yang memiliki sifat konduktor yang dapat melakukannya.
Apa Rumus Konduksi
Untuk menentukan besarnya perpindahan panas yang terjadi, dibutuhkan rumus perpindahan kalor atau konduksi untuk digunakan. Rumus umumnya adalah:
Rumus 1
Q/t = kAΔt/L
Q = kalor dengan satuan J
t = waktu dengan satuan s
k = Konduksi termal dengan satuan W/mk atau bisa juga W/moC
A = Luas batang dengan satuan m2
Δt = perubahan suhu dengan satuan K atau oC
L = panjang batang dengan satuan m2
Rumus 2
H = ΔQ/Δt atau H = k.A(ΔT/L)
H = besaran perpindahan energi dalam waktu tertentu dengan satuan J/s
k = koefisien konduksi termal
A = luas penampang dengan satuan m2
T = selisih dari temperatur di kedua ujung dari zat perantara dengan satuan celcius
L = panjang dari benda atau zat perantara dengan satuan m
Contoh Soal Konduksi
Penggunaan rumus induksi di atas, akan lebih mudah dipahami jika Anda melihat beberapa contoh soal. Dimana akan terlihat bagaimana rumus digunakan dan proses pencarian dari konduksi yang terjadi. Berikut ini contoh soalnya.
Sebuah ruangan kerja memiliki jendela sebagai media sirkulasi udara dengan luas 2 meter x 1 meter, sedangkan tebalnya adalah 3,2 milimeter. Suhu permukaan jendela mencapai 20 derajat celcius di bagian dalam, berbeda dengan suhu permukaan luar yang mencapai 30 derajat celcius.
Berapa laju konduksi energi panas atau kalor yang terjadi, jika konduktivitas termal kaca ada pada nilai 0,8 W/mK?
Diketahui:
Δt = 30 derajat celcius – 20 derajat celcius = 10
k = 0,8 W/mK
l = 3,2 mm = 0,0034 m
A = 2m x 1m = 2 m2
Ditanya:
Q/t
Jawab:
Q/t = kAΔt/L
= 0,8 x 2 x 6/0,0032
= 3000 J
Jadi bisa disimpulkan bahwa laju konduksi yang terjadi adalah 3000 joule
Jenis Konduksi
Dalam penerapan rumus konduksi bisa dilakukan untuk berbagai jenis konduksi. Beberapa diantaranya sangat umum ditemui bahkan dirasakan.
Konduksi Listrik
Adalah jenis konduksi yang terjadi karena perubahan partikel yang memiliki muatan listrik yang melewati sebuah media.
Konduksi Suara
Disebut juga konduksi akustik, yaitu perpindahan gelombang suara yang terjadi dengan melibatkan media tertentu. Sebagai contohnya adalah getaran musik dengan suara keras sehingga bisa terdengar ke ruangan luar yang dibatasi dinding. Konduksi yang terjadi adalah ketika suara mampu melewati dinding tersebut.
Konduksi Panas
Biasa juga disebut dengan istilah difusi, biasanya terjadi pada bagian dalam sebuah benda atau antara dua benda ketika terjadi sentuhan. Konduksi ini merupakan pergantian mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel di dalam benda ketika melintasi batas pada dua sistem.
Konduksi Termal
Yaitu proses perpindahan energi panas dari zat yang hangat ke yang lebih dingin melalui proses sentuhan.
Konduksi Dinding Paralel
Yaitu konduksi yang terjadi akibat pindahnya panas di sebuah dinding datar. Pada kondisi ini, perpindahan panas hanya pada daerah datar, bukan melintang di antara beberapa dinding
Contoh Konduksi Dalam Kehidupan Sehari-Hari
Mungkin agak sulit membayangkan teori-teori dalam pembahasan sebelumnya tentang apa itu konduksi, satuan kalor adalah joule dan lain sebagainya. Berikut ini, cara paling mudah untuk memahami proses konduksi yaitu melalui contoh kasus yang mungkin sering Anda temui dan rasakan sendiri.
Knalpot Motor Menjadi Panas
Saat motor pertama kali dihidupkan, knalpotnya masih terasa dingin. Namun setelah beberapa waktu karena terjadinya perambatan panas pada mesin ketika proses mekanikalnya terjadi, maka knalpot menjadi panas. Bahkan tingkat panasnya bisa membuat permukaan kulit melepuh.
Skin to Skin Orang Demam
Ada satu metode ketika seorang anak mengalami demam tinggi, dokter menyarankan untuk melakukan teknik skin to skin. Yaitu orang tuanya memeluk sang anak dalam kondisi tubuh sam-sama tidak berpakaian, sehingga panas di tubuh anak bisa turun karena disalurkan melalui kulit ke tubuh orang tuanya.
Spatula Menjadi Panas
Saat memasak di dapur menggunakan spatula yang awalnya dingin, kemudian karena bersentuhan dengan permukaan wajan setelah api dihidupkan maka spatula tersebut juga akan ikut menjadi panas.
Mentega Meleleh di Atas Wajan Panas
Saat wajan dipanaskan, lalu satu sendok mentega diletakkan di atas wajan. Maka mentega akan meleleh sampai menjadi cairan semuanya bahkan mendidih. Itu juga merupakan salah satu proses konduksi yang terjadi
Gelas Berisi Air Dingin Diisi Air Panas
Air dingin yang ada pada sebuah gelas, diberi tambahan air panas maka semakin lama suhu dinginnya akan berkurang dan menjadi hangat.
Beda Konduksi, Radiasi, dan Konveksi
Dalam perpindahan energi panas, ada tiga jenis proses yang bisa terjadi. Pertama adalah konduksi dengan rumus konduksi yang sudah dijelaskan sebelumnya. Lalu ada konveksi dan radiasi yang sama-sama berhubungan dengan energi panas. Namun ternyata ada perbedaan mendasarnya.
Perbedaan tersebut berkaitan dengan zat perantara yang ada saat proses pemindahan panas terjadi. Jika konduksi adalah proses pindahnya energi panas yang melewati zat padat tanpa diikuti perpindahan zat padat tersebut.
Maka konveksi adalah kebalikannya, dimana ketika energi panas berpindah pada sebuah proses maka akan diikuti dengan perpindahan zat padat yang menjadi perantaranya.
Beda lagi dengan radiasi, dimana perpindahan panas terjadi tanpa zat atau benda perantara, namun secara garis besar melibatkan cahaya dalam proses perpindahan tersebut.
Manfaat Proses Konduksi
Dari berbagai contoh dan penjelasan di atas termasuk rumus energi panas atau konduksi yang digunakan, bisa dipahami bahwa banyak manfaat dari proses konduksi. Diantaranya adalah:
- Membantu menetralisir suhu badan panas pada penderita demam yang melakukan teknik skin to skin.
- Menjadi bagian penting pembakaran besi logam hingga mencapai kondisi tertentu sehingga bisa dibentuk sesuai yang diinginkan.
- Membantu berbagai proses dalam dunia medis, fisika, bahkan kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan perpindahan panas.
Apakah Anda sudah paham berbagai hal terkait konduksi? Penjelasan di atas tentunya akan menjadi penambah wawasan, bahkan sekarang Anda sudah bisa dengan mudah menggunakan rumus konduksi dan memanfaatkan prosesnya dengan lebih baik dan bermanfaat.