Perpindahan panas: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k menambahkan gambar |
Rescuing 1 sources and tagging 0 as dead.) #IABot (v2.0.9.3 |
||
| (5 revisi perantara oleh 2 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Hot metalwork.jpg|jmpl|ka|Besi panas memindahkan panas ke lingkungannya melalui radiasi termal]]
'''Perpindahan panas''' adalah perpindahan [[energi]] akibat adanya perbedaan [[suhu]] di antara dua tempat yang berbeda. Bahasan utama dalam perpindahan panas ialah cara energi di dalam panas dapat berpindah tempat dan laju perpindahannya dalam kondisi tertentu.{{Sfn|Jamaluddin|2018|p=5}} Perpindahan panas meliputi proses pemasukan dan pengeluaran panas. Dalam proses [[industri]], perpindahan panas digunakan untuk mencapai suhu yang diperlukan dalam proses industri dan mempertahankan suhu yang dibutuhkan selama proses berlangsung.{{Sfn|Jamaluddin|2018|p=5-6}} Perpindahan panas dari suatu benda ke benda lainnya dapat terjadi secara [[Konduksi panas|konduksi]], [[konveksi]], dan [[radiasi]]. Penentu terjadinya perpindahan panas ialah adanya perbedaan suhu. Arah perpindahan panas dimulai dari media dengan suhu tinggi menuju ke media dengan suhu yang lebih rendah. Perpindahan panas dapat terjadi dengan satu proses tunggal maupun proses ganda.{{Sfn|Jamaluddin|2018|p=6}}
Konduksi termal adalah pertukaran mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel melalui batas antara dua sistem. Ketika suatu objek memiliki temperatur yang berbeda dari benda atau lingkungan di sekitarnya, panas mengalir sehingga keduanya memiliki temperatur yang sama pada suatu titik [[kesetimbangan termal]]. Perpindahan panas secara spontan terjadi dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, seperti yang dijelaskan oleh [[hukum kedua termodinamika]].▼
== Mekanisme ==
Baris 14 ⟶ 8:
;Konduksi atau difusi
▲: Perpindahan energi antara objek yang mengalami kontak fisik dengan sumber panas. Konduksi termal adalah pertukaran mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel melalui batas antara dua sistem. Ketika suatu objek memiliki temperatur yang berbeda dari benda atau lingkungan di sekitarnya, panas mengalir sehingga keduanya memiliki temperatur yang sama pada suatu titik [[kesetimbangan termal]]. Perpindahan panas secara spontan terjadi dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, seperti yang dijelaskan oleh [[hukum kedua termodinamika]].
;Konveksi
: Perpindahan energi antara sebuah objek dengan lingkungannya karena adanya pergerakan fluida yang berasal dari sumber panas. Konveksi terjadi ketika aliran bahan curah atau fluida (gas atau cairan) membawa panas bersama dengan aliran materi. Aliran fluida dapat terjadi karena proses eksternal, seperti gravitasi atau gaya apung akibat energi panas mengembangkan volume fluida. Konveksi paksa terjadi ketika fluida dipaksa mengalir menggunakan pompa, kipas, atau cara mekanis lainnya.
;Adveksi
: Perpindahan energi dari satu lokasi ke lokasi lain sebagai efek samping dari objek berenergi yang bergerak.
;Radiasi
: Radiasi termal terjadi melalui ruang [[vakum]] atau medium [[transparan]]. Energi ditransfer melalui [[foton]] dalam [[gelombang elektromagnetik]].<ref name="Geankoplis">{{cite book|last=Geankoplis|first=Christie John|year=2003|title=Transport processes and separation process principles: (includes unit operations)|url=https://archive.org/details/transportprocess0000gean_h2c2|location=Upper Saddle River, NJ|publisher=Prentice Hall Professional Technical Reference|isbn=0-13-101367-X|edition=4th ed.}}</ref> Perpindahan energi dari atau ke objek akibat pelepasan atau penyerapan radiasi elektromagnetik serta tidak harus melakukan kontak fisik dengan sumber panas.
=== Konduksi ===
Baris 46 ⟶ 40:
| accessdate = 2009-04-20
| oclc = 300472921
}}</ref> Konveksi adalah perpindahan panas yang umum pada cairan dan gas.▼
▲Konveksi adalah perpindahan panas yang umum pada cairan dan gas.
Konveksi bebas muncul ketika gerak fluida disebabkan oleh gaya apung yang berasal dari perbedaan massa jenis akibat perbedaan temperatur di dalam fluida. Konveksi tak bebas adalah istilah yang digunakan ketika aliran di dalam fluida diinduksi oleh benda eksternal, seperti kipas, pengaduk, dan pompa, sehingga menyebabkan konveksi induksi buatan.<ref>{{cite web
Baris 57 ⟶ 50:
}}</ref>
Perpindahan panas secara konveksi terjadi pada lapisan fluida di sekitar permukaan padatan. Persamaan [[Hukum gerak Newton|hukum Newton]] dapat diterapkan pada perhitungan. Prinsip yang berlaku ialah bahwa perpindahan panas konveksi berbanding lurus dengan perbedaan suhu.{{Sfn|Utami dan Azhar|2017|p=59}} Pendinginan atau pemanasan konveksi di banyak kasus dapat dijelaskan oleh [[Perpindahan panas konveksi#Hukum Newton tentang Pendinginan|Hukum Newton tentang pendinginan]]: "Kecepatan hilangnya panas pada benda sebanding dengan perbedaan temperatur antara benda tersebut dengan lingkungannya.
<br>Lihat juga: [[Bilangan Nusselt]]▼
=== Radiasi ===
[[Radiasi termal]] adalah energi yang dilepaskan oleh benda sebagai [[gelombang elektromagnetik]], karena adanya tumpukan [[energi termal]] pada semua benda dengan suhu di atas [[nol mutlak]].<ref>[https://www.thermalfluidscentral.org/encyclopedia/index.php/Radiation "Thermal-FluidsPedia | Radiation"]</ref> Perpindahan panas radiasi dapat berlangsung dalam ruang hampa udara tanpa media apapun. Panas dipindahkan dari sebuah benda dengan suhu yang relatif tinggi ke benda lain dengan suhu yang lebih rendah dengan melintasi ruang. Perpindahan panas secara radiasi tidak memerlukan kontak [[Molekul|molekuler]]. Besarnya energi panas yang berpindah ditentukan oleh besarnya perbedaan suhu antara kedua benda dan karakteristik permukaan masing-masing benda.{{Sfn|Utami dan Azhar|2017|p=62}}
Radiasi termal muncul sebagai akibat perpindahan acak dari atom dan molekul benda. Karena atom dan molekul ini terdiri dari partikel bermuatan ([[proton]] dan [[elektron]]), pergerakan mereka menghasilkan pelepasan [[radiasi elektromagnetik]] yang membawa energi.▼
Radiasi dari matahari dapat digunakan untuk panas dan tenaga listrik.<ref>Mojiri, A., ''[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032113005662 Spectral beam splitting for efficient conversion of solar energy—A review]'', Renewable and Sustainable Energy Reviews
Volume 28, December 2013, Pages 654–663</ref> Tidak seperti konduksi dan konveksi, radiasi termal dapat dikumpulkan di sebuah titik kecil menggunakan kaca pemantul, kemudian dimanfaatkan untuk pembangkit listrik solar.<ref>Taylor, R.A., ''[http://digitalcommons.lmu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1019&context=mech_fac Applicability of Nanofluids in High Flux Solar Collectors]'' JOURNAL OF RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY 3, 023104, 2011</ref>
▲Radiasi termal muncul sebagai akibat perpindahan acak dari atom dan molekul benda. Karena atom dan molekul ini terdiri dari partikel bermuatan ([[proton]] dan [[elektron]]), pergerakan mereka menghasilkan pelepasan [[radiasi elektromagnetik]] yang membawa energi.{{clear}}
== Kegunaan ==
=== Pengawetan dalam suhu tinggi ===
Ilmu tentang perpindahan panas digunakan pada pengolahan [[Makanan|pangan]] yang menggunakan suhu tinggi. Pengolahan pangan memanfaatkan panas dengan suhu lebih tinggi dari suhu kamar (20–30 [[Celsius|<sup>o</sup>C]]). Pada pengolahan pangan, perrpindahan panas dapat terjadi di dalam bahan pangan atau di bagian luar yang menuju ke bahan pangan. Perpindahan panas diperlukan di sebagian besar proses pengolahan pangan. Bentuk perpindahan panas pada bahan pangan meiputi pemberian panas ke dalam bahan maupun pengambilan panas dari dalam bahan. Pengolahan pangan dengan menggunakan suhu tinggi bertujuan untuk memperpanjang masa simpan satu jenis pangan. Pada pangan yang disimpan secara beraneka ragam, perpindahan panas bertujuan untuk mengawetkan bahan pangan.<ref>{{Cite book|last=Sobari, E., dan Tim Agrotekuin13|first=|date=2019|url=https://www.researchgate.net/profile/Enceng_Sobari2/publication/340685603_DASAR-DASAR_PROSES_PENGOLAHAN_BAHAN_PANGAN_ENCENG_SOBARI_dan_TIM/links/5e996913a6fdcca789203981/DASAR-DASAR-PROSES-PENGOLAHAN-BAHAN-PANGAN-ENCENG-SOBARI-dan-TIM.pdf|title=Dasar-dasar Proses Pengolahan Bahan Pangan|location=Subang|publisher=Polsub Press|isbn=978-602-527-654-5|pages=45|url-status=live}}</ref>
=== Kerja manometer ===
[[Pengukuran tekanan|Manometer]] dapat bekerja berdasarkan prinsip perpindahan panas yang kemudian menghasikan [[tekanan]] atau kondisi [[Hampa udara|vakum]]. Di dalam ruang vakum ada tiga daerah yang mempengaruhi perpindahan panas. Daerah pertama merupakan daerah dengan tekanan udara yang sangat rendah atau vakum tinggi maupun sangat tinggi. Daerah kedua merupakan daerah vakum sedang. Sedangkan daerah ketiga adalah daerah tekanan tinggi, vakum rendah, maupun sangat rendah atau menyerupai tekanan [[Atmosfer Bumi|atmosfer]]. Daerah kedua sangat dipengaruhi oleh tekanan dari perpindahan panas. Daerah kedua merupakan daerah kerja manometer yang prinsip kerjanya didasarkan pada perpindahan panas, yaitu manometer termokopel, manometer pirani dan manometer konvektron. Pada daerah pertama, sebagian besar laju perpindahan energi terjadi secara radiasi. Pancaran energi berasal dari permukaan panas dari [[sensor]] ke permukaan dingin dari dinding bagian dalam rumah manometer. Hai ini karena pada vakum tinggi, kerapatan [[Molekul|moleku]]<nowiki/>l/[[atom]] sangat rendah dan jumlah molekul/atom yang bergerak secara molekular sangat rendah.{{Sfn|Suprapto dan Widodo|2017|p=62}}
Perpindahan energi melalui molekul/atom yang bergerak secara molekular mengalami benturan pada permukaan sensor dan menghantarkan panas ke permukaan dingin dengan jumlah yang sangat sedikit. Benturan ini mengakibatkan laju perpindahan panas mengalami konduksi dan radiasi dengan kecepatan yang sangat rendah, Pada daerah kedua, molekul/atom molekul mengalami perubahan bentuk dan perubahan struktur molekul. Molekul berubah dari kondisi kental ke kondisi molekular, sehingga kerapatan molekul/atom cukup tinggi dan jumlah molekul/atom yang memindahkan energi dari permukaan sensor ke permukaan dingin melalui gerakan molekular yang cukup tinggi. Laju perpindahan panas pun meningkat cukup besar secara konduksi.{{Sfn|Suprapto dan Widodo|2017|p=62-63}} Pada daerah ketiga, kondisi tekanan tinggi atau vakum sangat rendah. Gas berada pada kondisi kental dengan gerakan molekul/atom berpola [[laminer]] atau [[Turbulensi|turbulen]]. Perpindahan panas terjadi secara konveksi. Prinsip kerja perpindahan panas membuat manometer mempunyai kepekaan pada daerah kedua. Melalui perpindahan panas, rentang pengukuran dengan nilai yang baik dapat diperoleh. Nilai kevakuman ini berkisar antara 1 [[Torr]] hingga mencapai orde 10<sup>-4</sup> Torr.{{Sfn|Suprapto dan Widodo|2017|p=63}}
== Lihat pula ==
Baris 76 ⟶ 77:
* [[Resistansi termal]]
* [[Sains termal]]
== Referensi ==
{{Reflist}}
== Daftar pustaka ==
# {{cite book|last=Jamaluddin|first=|date=|year=2018|url=http://eprints.unm.ac.id/17662/2/Buku%20Referensi%20-%20Perpindahan%20Panas%20dan%20Massa%20pada%20Penyangraian...pdf|title=Perpindahan Panas dan Massa pada Penyangraian dan Penggorengan Bahan Pangan|location=Makassar|publisher=Badan Penerbit Universitas Negeri Makassar|isbn=978-602-5554-54-4|pages=|ref={{sfnref|Jamaluddin|2018}}|url-status=live}}
# {{cite book|last=Suprapto dan Widodo, S.|first=|date=|year=2017|url=http://repo-nkm.batan.go.id/2506/1/01%20Naskah%20buku%20Pengenalan%20Teknologi%20Vakum_Cetak.pdf|title=Pengenalan Teknologi Vakum|location=Yogyakarta|publisher=Pustaka Pelajar|isbn=978-602-229-765-9|pages=|ref={{sfnref|Suprapto dan Widodo|2017}}|url-status=live|access-date=2021-01-12|archive-date=2022-08-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20220827033056/http://repo-nkm.batan.go.id/2506/1/01%20Naskah%20buku%20Pengenalan%20Teknologi%20Vakum_Cetak.pdf|dead-url=yes}}
#{{cite book|last=Utami, H., dan Azhar|first=|date=|year=2017|url=http://repository.lppm.unila.ac.id/8071/1/Buku%20Ajar%20TMP%20Herti%20Azhar%202017.pdf|title=Transfer Massa dan Panas|location=Bandar Lampung|publisher=Tekkim Publishing|isbn=978-979-9809-55-1|pages=|ref={{sfnref|Utami dan Azhar|2017}}|url-status=live}}
== Bahan bacaan terkait ==
Baris 85 ⟶ 93:
* [http://www.tandf.co.uk/journals/titles/08916152.asp ''Experimental Heat Transfer'']
* [http://www.sciencedirect.com/science/journal/00179310 ''International Journal of Heat and Mass Transfer'']
* [http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=JHTRAO ''ASME Journal of Heat Transfer''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090119215056/http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=JHTRAO |date=2009-01-19 }}
* [http://www.tandf.co.uk/journals/titles/10407782.asp ''Numerical Heat Transfer Part A'']
* [http://www.tandf.co.uk/journals/titles/10407790.asp ''Numerical Heat Transfer Part B'']
Baris 98 ⟶ 106:
* [https://www.thermalfluidscentral.org/ Thermal-Fluids Central]
* [http://energy.concord.org/energy2d/ Energy2D: Interactive Heat Transfer Simulations for Everyone]
* [http://anorkey.com/wp-content/uploads/2013/05/HMTSheet.pdf Heat and Mass Transport Equation Sheet] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130921054946/http://anorkey.com/wp-content/uploads/2013/05/HMTSheet.pdf |date=2013-09-21 }}
{{fisika-stub}}
| |||