Perpindahan panas ini memiliki beberapa jenis di sesuai material perantaranya yakni :
- Adiabatik (advection)
- Konveksi
- Konduksi
- Radiasi
ADIABATIK . ADVECTION
Mungkin dalam mekanisme adiabatik banyak yang belum diketahui oleh orang-orang awam, baik itu lulusan SMA IPA ataupun mahasiswa tingkat 3, mengapa?. Hal ini ada hubungannya dengan sirkulasi perpindahan panas pada mesin-mesin pendingin seperti AC (air condisioner), kulkas (refrigenerator), exhaust (lorongan angin), kipas angin, chiller (gases condensation), dan masih banyak jeneis mesin pendingin lainnya yang mungkin jenisnya ada banyak.
Namun apa sih proses mekanisme secara adiabatik?. Proses adiabatik ini adalah proses perpindahan panas yang dimiliki material khususnya fluida (lebih spesifik gas) yang terdapat dalam sistem tanpa melepas panas keluar (lingkungan) apabila tidak diberi energi tambahan (Work). Proses ini biasanya digunakan untuk mengekspansi fluida yang mengalir dengan kecepatan yang ditentukan dengan luas penampang di dalamnya sesuai dengan perubahan fase fluida tersebut. Sebagai contoh perubahan fase pada fluda refrigeran (R20 atau R22) yang dapat berubah fase apabila temperatur dan pressure (tekanan) berubah, hal ini menunjukan bahwa proses perpindahan panas ini hanya terdapat pada fluida newtonian yang sangat sensitif dengan perubahan tersebut. Berikut gambar proses adiabatik pada AC:
PROSES ADIABATIK PADA SIKLUS AC [sumber :http://blog.ucsusa.org/]
KONVEKSI
Konveksi dalam konteks perpindahan panas adalah sebuah perpindahan yang mengunakan perantara fluida (cair) untuk mengalirkan panas ke udara bebas yang lebih rendah suhunya. Dalam peristiwa konveksi banyak sekali terjadi dengan menghubungan 2 buah material sebagai perantara, hal ini dikarenakan konveksi selalu terjadi apabila benda padat yang dipanaskan memindahkan panas tersebut ke material cair (advection) kemudian mengulang perpindahan panas tersebut didalam benda cair secara berulang-ulang hingga seluruh cairan tersebut berubah fase menjadi uap (vaporized). siklus konveksi sering terdapat ketika kita memanaskan air didalam panci, selain itu peristiwa konveksi banyak terjadi pada pendingin mesin bakar via radiator ataupun mengunakan sirip-sirip pada bagian terluar mesin motor bakar.
Namun dalam konteks termonuklir dan konversi energi, peristiwa konveksi dapat dilakukan pada mesin pembangkit listrik dengan mengunakan energi yang dihasilkan dari panas, selain itu dalam peristiwa astrofisika bintang yang menghasilkan panas akibat reaksi termonuklir didalam inti kemudian mendingin akibat jarak perpindahan tersebut ke ruang hampa diluar angkasa. Berikut contoh konveksi pada pemanasan panci:
PROSES KONVEKSI PADA SEBUAH SISTEM [sumber : http://www.geosci.usyd.edu.au/]
KONDUKSI
Konduksi dalam konteks perpindahan panas adalah peristiwa berpindah nya partikel benda padat dari suhu tinggi ke suhu yang lebih rendah dengan rentan waktu tertentu. Konduksi sering teliti sebagai ilmu yang mempelajari sifat muai suatu material bila diberi energi panas, selain itu konduksi juga dipakai untuk mengetahui seberapa besar energi dapat memutuskan ikatan atom pada sebuah material ataupun mengetahui seberapa pentingnya dalam sebuah proses thermal ketika menggabungkan 2 material yang berbeda menjadi satu pada proses pengerjaan panas pada benda di pelajaran material teknik.
Dalam konteks fisika atom maupun nuklir, konduksi merupakan peristiwa pergerakan partikel ataupun atom dengan kecepatan kinetik tertentu, dan apabila disekitar partikel yang belum menerima panas, maka panas yang telah diterima oleh partikel pertama akan memberikan getaran sinyal bergerak seperti gelombang yang sedang beresonansi, oleh sebab hal tersebut dalam proses analisis pada program CFD di software komputer menggambarkan perbedaan suhu seperti kadar gelombang yang beresonansi, apabila dekat pada sumber maka resonansi gelombang besar sedangkan jauh dari sumber resonansi gelombang kecil bahkan tidak terjadi perubahan. Berikut contoh konduksi pada benda padat yang diberi energi:
PROSES KONDUKSI PADA BENDA PADAT [sumber : http://learn.fi.edu/]
RADIASI
Dalam konteks termodinamika radiasi adalah panas elektromagnetik yang dipancarkan dari sebuah sumber energi panas mengunakan perantara selain benda padat dan cair. Radiasi panas sering terjadi apabila kita berada di dekat energi panas seperti kompor, api unggun, tungku bakar, dll yang menghasilkan energi panas, bahkan konduktivitas sebuah material yang dipanaskan seperti batu bara menghasilkan radiasi panas bila dipisahkan dari tempat pembakarannya. Dalam ilmu termodinamika dan perpindahan panas radiasi adalah pelajaran paling sulit dikarenakan banyak faktor yang diliputi pada peristiwa ini.
Dalam konteks radioaktif, radiasi adalah hasil peluruhan gelombang radioaktif seperti gelombang alfa, beta, gamma dan juga x-ray (yang dihasilkan dari energi beda potensial yang tinggi), selain itu radiasi ini dapat menembus bahan material dengan ketebalan tertentu sesuai tingkat radiasi yang dipancarkan (berapa Bq). Berikut contoh radiasi panas :
RADIASI PANAS DARI MATAHARI KE BUMI [sumber : http://mmu.ic.polyu.edu.hk/]
KETERKAITAN PERPINDAHAN PANAS DENGAN TERMODINAMIKA
Keterkaitan perpindahan panas dengan termodinamika ada pada hukum pertama termodinami yang berbunyi "Dalam sistem termodinamika terdapat persamaan bilangan yang memiliki variabel bilangan yang disebut energi dalam. perbandingan 2 buah persamaan dalam perubahan energi dalam adalah perbedaan selisih perpindahan panas dalam sistem dengan usaha yang bekerja didalamnya".
Atau sering kita simpulkan rumus seperti ini :
U = Q - W
Dimana U adalah sistem termodinamika, Q adalah energi perpindahan panas, dan W adalah usaha yang bekerja didalam kedua sistem tersebut.
Hal ini berarti perpindahan panas yang hasilkan oleh sumber energi dapat berkurang energi nya diakibatkan adanya usaha yang bekerja di sistem, ini menjelaskan bahwa ketika sumber energi bergerak maka energi yang sampai didaerah sistem yang diinginkan berbeda dengan energi yang dikeluarkan dikarenakan ada faktor usaha yag melepas sebagian panas ke luar sistem seperti konveksi dan radiasi.
Selain hukum pertama, perpindahan panas juga ada kaitannya dengan hukum kedua termodimanika yang berbunyi "Terdapat beberapa variable termodinamika yang ada disebut sebagai entrophi, dalam sebuah proses alami itu berawal dari satu persamaan bilangan dan berakhir di lain tempat yang berpindah dikarenakan entrophi dalam sistem ditambah keadaan lingkungan menyebabkan proses ketidak balikan (tidak kembali) dan tetap konstan agar dapat dibalikan (dikembalikan)". Atau sering kita simpulkan seperti rumus :
s = Q/(T1 - T2)
Dimana s adalah entropi dan T adalah suhu suatu sistem dan Q adalah energi yang berpindah.
Hal ini menjelaskan bahwa apabila terjadi ketidak samaan entrophi dalam suatu sistem, maka energi panas akan berpindah ke sistem lainnya dan tidak bisa kembali ke sistem pertama apabila kedua sistem tersebut memiliki nilai atau harga bilangan yang konstan, baru dapat dikembalikan.
sekian dulu penjelasan saya tentang perpindahan panas bagian pertama, mudah-mudahan penulisan blog saya dapat memberi manfaat bagi yang membacanya, dan dimohon agar tidak di copy paste tanpa mencntumkan sumber utamanya. Mohon tunggu postingan berikutnya yang lain :)
