Insulasi termal: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Hapus pranala ke "Ananta": Menghapus pranala balik ke halaman yang dihapus Ananta. |
|||
| (31 revisi perantara oleh 22 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{other uses|Insulasi}}
'''Insulasi termal''' adalah material yang berguna untuk mengurangi laju [[perpindahan panas]], atau metode atau proses untuk mengurangi laju perpindahan panas. [[Panas]] bisa dipindahkan dengan cara [[konduksi]], [[konveksi]], dan [[radiasi]] atau ketika terjadi [[perubahan wujud]]. Mengenai insulasi termal, hanya dibicarakan perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Aliran panas dapat dikendalikan dengan proses ini, tergantung pada sifat material yang dipergunakan. ▼
[[Berkas:Aircraft cabin insulation in a B747-8.jpg|jmpl|Insulasi kabin pada pesawat terbang [[Boeing 747-8]].]]
▲'''Insulasi termal''',
Insulasi termal dapat menjaga wilayah tertutup seperti bangunan atau tubuh agar terasa hangat lebih lama dari yang sewajarnya, tetapi itu tidak mencegah hasil akhirnya, yaitu masuknya dingin dan keluarnya panas. Insulator juga dapat bekerja sebaliknya, yaitu menjaga bagian dalam suatu wadah terasa dingin lebih lama dari biasanya. Insulator digunakan untuk memperkecil perpindahan energi panas.
Kemampuan insulasi suatu bahan diukur dengan [[konduktivitas termal|konduktivitas termal (k)]]. [[Konduktivitas termal]] yang rendah setara dengan kemampuan insulasi (resistansi termal atau [[:en:R-value (insulation)|nilai R]]) yang tinggi. Dalam [[:en:thermal engineering|teknik termal]], sifat-sifat lain suatu bahan insulator adalah [[massa jenis|densitas (ρ)]] dan [[kapasitas kalor|kapasitas panas spesifik (c)]].
== Definisi ==
=== Insulasi ===
[[Berkas:Plasma sprayed ceramic coating applied onto a part of an automotive exhaust system copy.jpg|jmpl|ka|Knalpot mobil membutuhkan penahan panas tertentu, terutama knalpot berdaya tinggi di mana sering digunakan pelapis keramik.]]
Bahan dengan [[konduktivitas termal|konduktivitas termal (''k'')]] rendah menurunkan laju aliran panas. Jika nilai ''k'' lebih kecil, value, maka nilai resistansi termal yang berkaitan (''R'') akan lebih besar. Konduktivitas termal diukur dengan satuan [[watt]]-per-meter per [[Kelvin]] (W·m<sup>−1</sup>·K<sup>−1</sup>), dilambangkan dengan ''k''. Semakin tebal bahan insulator, semakin tinggi pula resistansi termal atau [[:en:R-value (insulation)|nilai R]] bahan itu.
Untuk suatu [[tabung]], resistansi termal konvektif berbanding terbalik dengan luas permukaan dan karenanya juga berbanding terbalik dengan jari-jari (radius) tabung, sedangkan [[:en:Thermal conduction#Cylindrical shells|resistansi termal kulit tabung]] (lapisan insulasi) tergantung dari rasio jari-jari luar dan dalam, bukan pada jari-jari itu sendiri. Misalnya jari-jari luar tabung dilipat gandakan dengan menambah lapisan insulator, berarti ditambahkan sejumlah tertentu resistansi konduktif (sama dengan ln(2)/(2πkL)) tetapi pada saat yang sama resistansi konvektif dikurangi setengahnya. Karena resistansi konvektif cenderung mendekati nilai tak terhingga jika jari-jari mendekati [[0 (angka)|nol]], maka pada jari-jari yang kecil, penurunan resistansi konventif akan lebih besar daripada penambahan resistansi konduktif, sehingga menghasilkan total resistansi yang lebih rendah.<br />
Dengan demikian tersirat bahwa ada nilai jari-jari kritikal (''r critical''; ''critical radius'') di mana transfer kalor mencapai maksimum. Di atas jari-jari kritikal ini, penambahan insulasi menurunkan transfer kalor. Untuk tabung terinsulasi, jari-jari kritikal dihitung dengan persamaan berikut:<ref>Bergman, Lavine, Incropera and DeWitt, ''Introduction to Heat Transfer'' (sixth edition), Wiley, 2011.</ref>
:<math>{r_{critical}} = {k \over h}</math>
Persamaan ini menunjukkan bahwa jari-jari kritikal tergantung hanya pada koefisien transfer panas dan konduktivitas termal dari insulasi. Jika jari-jari tabung yang tidak terinsulasi lebih besar dari jari-jari kritikal insulator, penambahan insulator dalam jumlah apapun akan menurutnkan transfer panas.
Aliran panas dapat dikurangi dengan menangani satu atau lebih dari tiga mekanisme transfer panas (perpindahan kalor) dan tergantung pada sifat fisik bahan yang digunakan untuk melakukan hal ini.
[[Berkas:Steinwolle 1600dpi roxul rxl80.jpg|jmpl|ka|Insulasi [[:en:Mineral wool|"mineral wool"]], 1600 dpi scan]]
== Jenis aliran panas ==
=== Radiasi termal dan pelindung radiasi ===
[[Radiasi termal]] terdiri dari seluruh jenis [[panjang gelombang]] [[cahaya]], tetapi
Pelindung radiasi menunjuk pada sifat [[emisivitas]] dan [[penyerapan]] yang rendah, dan [[reflektivitas]] yang tinggi. Pada jenis benda tersebut, energi yang diserap jauh lebih kecil
=== Konduksi termal dan pelindung konduktif ===
Baris 11 ⟶ 33:
=== Konveksi termal dan pelindung konvektif ===
Konveksi termal terjadi ketika panas mengalir melalui medium dan disertai perpindahan molekul penyusun material tersebut. Perpindahan molekul tersebut terjadi karena
== Aplikasi ==
Baris 19 ⟶ 41:
=== Bangunan ===
Mempertahankan temperatur bangunan pada tingkat kenyamanan umumnya menggunakan banyak energi karena konsumsi [[energi]] dipakai untuk [[pendinginan]] atau [[pemanasan]] ruangan. Beberapa bangunan yang sering dipakaikan [[peredam panas]] yaitu rumah, pabrik, gedung olahraga, gedung pertemuan. Ketika bangunan diinsulasi dengan baik, manfaat yang dapat diambil diantaranya:
* Lebih efisien dalam penggunaan energi.
* Menyediakan temperatur yang cenderung seragam di dalam ruang. Perbedaan temperatur secara horisontal maupun vertikal sangat kecil
* Tidak seperti alat pemanas atau pendingin, insulasi cenderung permanen dan hampir tidak membutuhkan perawatan, penyimpanan ataupun pengaturan.
Beberapa jenis insulasi termal juga menyerap [[suara|kebisingan]] dan [[getaran]] yang datang dari dalam dan luar ruangan sehingga menciptakan kenyamanan dalam bertempat tinggal. Insulasi pipa juga bermanfaat dalam bangunan untuk pipa yang menyalurkan [[fluida]] panas ataupun dingin.
=== Sistem mekanik ===
<!--{{main|Pipe insulation}}-->
[[Berkas:Coloured ceramic thermal barrier coating on exhaust component.jpg|jmpl|Insulasi termal diaplikasikan pada komponen pembuangan gas (''exhaust'') dengan cara penyemprotan plasma (''plasma spraying'').]]
Sistem pemanasan dan pendinginan ruangan menyalurkan panas ke seluruh bangunan melalui jaringan pipa atau saluran. Insulasi pipa dapat mengurangi pemborosan energi ke ruangan yang tidak perlu dipanasi dan mencegah [[pengembunan]] atau kondensasi pada jaringan pipa yang beku atau terekspos pada suhu rendah. Insulasi pipa juga digunakan pada jaringan pipa air minum untuk menghindari pembekuan pipa untuk periode yang diinginkan.<ref>http://www.firoflex.co.uk/KnowHow/FAQ-PipeFreezing.html{{Pranala mati|date=Mei 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref>
=== Otomotif ===
<!--{{main|Exhaust Heat Management}}-->
[[:en:Internal combustion engine|Mesin pembakaran internal]] menghasilkan panas dalam jumlah besar selama siklus pembakaran (''combustion''). Hal ini memberi efek negatif bila mencapa sejumlah komponen yang peka terhadap panas, seperti sensor, aki, dan motor starter. Akibatnya, insulasi termal sangat diperlukan untuk mencegah panas dari exhaust mencapai komponen-komponen ini.<ref>{{Cite web |url=http://www.zircotec.com/page/-_performance_white/41 |title=Salinan arsip |access-date=2015-01-06 |archive-date=2015-01-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150126062425/http://www.zircotec.com/page/-_performance_white/41 |dead-url=yes }}</ref>
=== Perjalanan luar angkasa ===
[[Berkas:Huygens thermal multilayer insulation.jpg|jmpl|ka|250px|Insulasi termal pada [[Huygens (wahana antariksa)|wahana antariksa Huygens]].]]
[[Wahana antariksa]] memiliki banyak kebutuhan insulasi. Insulasi yang dibutuhkan harus ringan, karena penambahan massa berarti penambahan biaya peluncuran. Di luar angkasa tidak ada [[atmosfer]] yang melindungi dari [[sinar matahari]] sehingga setiap objek akan dipanaskan oleh matahari dalam sekejap. Di luar angkasa, panas tidak bisa dikonveksikan ataupun dikonduksikan ke objek lain. [[Insulasi berlapis]], lempengan [[emas]], umumnya menutupi satelit dan kendaraan luar angkasa, yang berguna untuk mengontrol radiasi termal. Peluncuran dan kembalinya wahana antariksa ke bumi mengakibatkan tekanan pada wahana antariksa, sehingga ketahanan insulator sangat dibutuhkan (lihat [[kasus Pesawat Ulang Alik Columbia]]). Proses kembalinya wahana antariksa ke bumi menghasilkan panas yang tinggi ketika menyentuh atmosfer sehingga membutuhkan insulator dengan sifat termal yang sangat baik, seperti [[karbon komposit]] di bagian hidung dan lapisan [[silika]] pada badan [[pesawat ulang alik]].
== Lihat pula ==
* [[Energi]]
* [[Kalor]]
* [[Panas]]
== Referensi ==
{{reflist}}
== Pranala luar ==
* {{en}} [http://www.insul.net/howto.php Performance Termal: Memahami cara kerja insulasi termal] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130323010651/http://www.insul.net/howto.php |date=2013-03-23 }}
{{Authority control}}
[[Kategori:Fisika]]
[[Kategori:Konstruksi]]
[[Kategori:Teknik bangunan]]
[[Kategori:Insulator]]
| |||