Perpindahan panas: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan |
menambahkan penjelasan mengenai adveksi dan aplikasinya |
||
| (3 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]], [[adveksi]], 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}}
== Mekanisme ==
[[Berkas:Convection-snapshot.png|jmpl|[[Simulasi]] [[Konveksi|konveks]]<nowiki/>i termal di [[Mantel (geologi)|mantel bumi]]. Warna berkisar dari merah dan hijau ke biru dengan penurunan suhu. Lapisan batas bawah yang panas dan kurang padat mengirimkan gumpalan material panas ke atas, dan material dingin dari atas bergerak ke bawah.]]
[[Berkas:Erbe.gif|jmpl|Intensitas [[radiasi termal]] gelombang panjang bumi dari [[awan]], [[Atmosfer Bumi|atmosfer]], dan [[litosfer]].]]Bentuk-bentuk dasar perpindahan massa adalah:
;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]].
Baris 11 ⟶ 10:
: 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 oleh aliran yang dominan pada suatu medium [[fluida]]<ref>{{Cite book|last=Finnigan|first=John|url=https://doi.org/10.1007/1-4020-2265-4_10|title=Advection and Modeling|location=Dordrecht|publisher=Kluwer Academic Publishers|isbn=1-4020-2264-6|pages=209–244}}</ref>. Arah adveksi sangat bergantung pada kekuatan serta arah dari [[Vektor Euklides|vektor]] kecepatan yang mendominasi suatu aliran fluida (''streamwise'')<ref>{{Cite book|last=Stull|first=Roland B.|date=1988|url=https://doi.org/10.1007/978-94-009-3027-8_13|title=Boundary Layer Clouds|location=Dordrecht|publisher=Springer Netherlands|isbn=978-90-277-2769-5|pages=545–585}}</ref>. Adveksi merupakan mekanisme yang utama dan mendominasi pada transfer energi secara horizontal di [[Atmosfer Bumi|atmosfer]] dan perairan Bumi<ref>{{Cite book|last=Holton|first=James R.|last2=Hakim|first2=Gregory J.|date=2013|url=https://doi.org/10.1016/b978-0-12-384866-6.00001-5|title=Introduction|publisher=Elsevier|isbn=978-0-12-384866-6|pages=1–29}}</ref>.
;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.
Baris 57 ⟶ 56:
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.
=== Adveksi ===
[[Adveksi]] adalah proses perpindahan suatu sifat fisik, seperti [[panas]], [[massa]], [[kelembapan]], atau [[zat kimia]], oleh gerak fluida. Gerakan ini terjadi secara dominan dalam arah horizontal, meskipun pada beberapa kasus juga melibatkan komponen vertikal. Berbeda dengan difusi, yang mengandalkan perpindahan molekul dari wilayah dengan konsentrasi tinggi ke wilayah dengan konsentrasi rendah, adveksi melibatkan perpindahan massa fluida secara kolektif karena pengaruh aliran atau arus dari fluida yang ditinjau<ref>{{Cite journal|last=Philip|first=J. R.|date=1959-10|title=THE THEORY OF LOCAL ADVECTION: I|url=https://doi.org/10.1175/1520-0469(1959)016<0535:ttolai>2.0.co;2|journal=Journal of Meteorology|volume=16|issue=5|pages=535–547|doi=10.1175/1520-0469(1959)016<0535:ttolai>2.0.co;2|issn=0095-9634}}</ref>. Proses ini sangat penting dalam banyak fenomena fisik di lingkungan, termasuk transfer panas, pola [[cuaca]], dan dinamika [[Atmosfer Bumi|atmosfer]] serta laut. Adveksi sering digunakan untuk menjelaskan bagaimana energi atau zat tertentu berpindah dari satu wilayah ke wilayah lain akibat aliran fluida, baik itu udara di atmosfer maupun air di lautan.
Dalam konteks perpindahan panas dalam fluida, adveksi menjadi mekanisme penting karena memungkinkan fluida membawa energi termal ke wilayah lain. Sebagai contoh, dalam sistem perpindahan panas dalam pipa atau [[reaktor]] industri, cairan atau gas panas dapat diadveksikan untuk mentransfer energi ke lokasi tertentu<ref>{{Cite journal|last=Dryer|first=Frederick L.|last2=Haas|first2=Francis M.|last3=Santner|first3=Jeffrey|last4=Farouk|first4=Tanvir I.|last5=Chaos|first5=Marcos|date=2014-10|title=Interpreting chemical kinetics from complex reaction–advection–diffusion systems: Modeling of flow reactors and related experiments|url=https://doi.org/10.1016/j.pecs.2014.04.002|journal=Progress in Energy and Combustion Science|volume=44|pages=19–39|doi=10.1016/j.pecs.2014.04.002|issn=0360-1285}}</ref>. Hal ini memanfaatkan sifat fluida yang bergerak sebagai media transportasi, sehingga efisiensi perpindahan panas meningkat dibandingkan hanya mengandalkan konduksi atau radiasi. Proses ini banyak diterapkan dalam teknologi [[pemanas]], [[Pengondisi udara|pendingin ruangan]], dan sistem energi lainnya, di mana fluida seperti air, uap, atau udara digunakan untuk mengatur suhu atau memindahkan energi.
Dalam keilmuan [[meteorologi]], adveksi memainkan peran kunci dalam berbagai fenomena cuaca. Salah satu contoh utamanya adalah adveksi panas, yang terjadi ketika massa udara hangat bergerak secara horizontal dari satu wilayah ke wilayah lain<ref>{{Cite journal|last=Rao|first=K. S.|last2=Wyngaard|first2=J. C.|last3=Cot�|first3=O. R.|date=1974-11|title=Local advection of momentum, heat, and moisture in micrometeorology|url=https://doi.org/10.1007/bf00240836|journal=Boundary-Layer Meteorology|volume=7|issue=3|pages=331–348|doi=10.1007/bf00240836|issn=0006-8314}}</ref>. Hal ini sering terjadi dalam pola cuaca global, seperti ketika angin membawa udara hangat dari daerah tropis ke lintang yang lebih tinggi, memengaruhi suhu suatu wilayah. Sebaliknya, adveksi udara dingin membawa massa udara dingin ke lokasi tertentu, sering kali menyebabkan penurunan suhu yang signifikan<ref>{{Cite journal|last=Lee|first=Tong|last2=Fukumori|first2=Ichiro|last3=Tang|first3=Benyang|date=2004-08|title=Temperature Advection: Internal versus External Processes|url=https://doi.org/10.1175/1520-0485(2004)034<1936:taivep>2.0.co;2|journal=Journal of Physical Oceanography|volume=34|issue=8|pages=1936–1944|doi=10.1175/1520-0485(2004)034<1936:taivep>2.0.co;2|issn=0022-3670}}</ref>. Adveksi juga berperan dalam distribusi kelembapan di atmosfer, misalnya, ketika angin membawa uap air dari lautan ke daratan, yang dapat memicu pembentukan awan dan hujan<ref>{{Cite journal|last=Rood|first=Richard B.|date=1987-02|title=Numerical advection algorithms and their role in atmospheric transport and chemistry models|url=https://doi.org/10.1029/rg025i001p00071|journal=Reviews of Geophysics|volume=25|issue=1|pages=71–100|doi=10.1029/rg025i001p00071|issn=8755-1209}}</ref>. Fenomena ini sangat penting dalam prediksi cuaca dan model iklim, di mana pola adveksi digunakan untuk memahami bagaimana energi dan kelembapan didistribusikan di atmosfer<ref name=":0">{{Cite journal|last=Seed|first=A. W.|date=2003-03|title=A Dynamic and Spatial Scaling Approach to Advection Forecasting|url=https://doi.org/10.1175/1520-0450(2003)042<0381:adassa>2.0.co;2|journal=Journal of Applied Meteorology|volume=42|issue=3|pages=381–388|doi=10.1175/1520-0450(2003)042<0381:adassa>2.0.co;2|issn=0894-8763}}</ref>.
Dalam keilmuan [[oseanografi]], adveksi sangat relevan dalam dinamika laut dan ekosistemnya. Arus laut, baik arus permukaan maupun arus dalam, bertindak sebagai agen adveksi yang membawa panas, salinitas, dan zat nutrisi ke berbagai wilayah di samudra<ref>{{Cite journal|last=Koshel'|first=Konstantin V|last2=Prants|first2=Sergei V|date=2006-11-30|title=Chaotic advection in the ocean|url=https://doi.org/10.1070/pu2006v049n11abeh006066|journal=Physics-Uspekhi|volume=49|issue=11|pages=1151–1178|doi=10.1070/pu2006v049n11abeh006066|issn=1063-7869}}</ref>. Sebagai contoh, [[arus teluk]] di [[Samudra Atlantik|Samudra Atlantik Utara]] membawa air hangat dari daerah tropis ke lintang tinggi, yang memengaruhi iklim pesisir Eropa dan Amerika Utara. Selain itu, adveksi memainkan peran penting dalam [[Arus termohalin|sirkulasi termohalin]], yaitu perbedaan suhu dan salinitas mendorong pergerakan massa air di kedalaman laut<ref>{{Cite book|last=RAHMSTORF|first=S|date=2007|url=https://doi.org/10.1016/b0-444-52747-8/00014-4|title=Thermohaline Circulation|publisher=Elsevier|pages=739–750}}</ref>. Proses ini tidak hanya mengatur distribusi energi panas di lautan tetapi juga memengaruhi produktivitas biologis dengan mengangkut nutrisi ke lapisan permukaan, mendukung kehidupan plankton dan ekosistem laut lainnya<ref>{{Cite book|last=LALLI|first=C|last2=PARSONS|first2=T|date=1997|url=https://doi.org/10.1016/b978-075063384-0/50001-3|title=Introduction|publisher=Elsevier|isbn=978-0-7506-3384-0|pages=1–15}}</ref>.
Secara keseluruhan, adveksi merupakan mekanisme yang penting dalam berbagai sistem fisik, baik dalam skala kecil seperti perpindahan panas dalam pipa maupun dalam skala besar seperti pola cuaca global dan dinamika laut. Pemahaman tentang adveksi membantu ilmuwan dan insinyur memprediksi dan mengoptimalkan berbagai proses, mulai dari efisiensi termal dalam industri hingga model iklim dan manajemen sumber daya laut.<ref name=":0" />{{clear}}
== Kegunaan ==
| |||