Rumus perpindahan panas pada berbagai cara
Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan untuk setiap mekanisme perambatan panas, yaitu **konduksi**, **konveksi**, dan **radiasi**:
### 1. **Konduksi Panas**
Konduksi panas adalah perpindahan panas melalui kontak langsung antara partikel-partikel dalam zat, biasanya padat. Rumus dasar untuk menghitung laju perpindahan panas melalui konduksi adalah **Hukum Fourier**:
\[
Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{d}
\]
Di mana:
- \( Q \) = laju perpindahan panas (joule per detik, atau watt)
- \( k \) = konduktivitas termal bahan (W/m·K)
- \( A \) = luas permukaan yang dilewati panas (m²)
- \( \Delta T \) = perbedaan suhu antara dua sisi (K atau °C)
- \( d \) = ketebalan material atau jarak antara dua sisi (m)
**Contoh**: Jika kamu memanaskan satu ujung batang logam, panas akan merambat dari sisi panas ke sisi dingin melalui konduksi.
---
### 2. **Konveksi Panas**
Konveksi adalah perpindahan panas melalui gerakan fluida (gas atau cairan). Rumus yang digunakan untuk menghitung laju perpindahan panas dalam konveksi adalah:
\[
Q = h \cdot A \cdot \Delta T
\]
Di mana:
- \( Q \) = laju perpindahan panas (W)
- \( h \) = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m²·K), bergantung pada jenis fluida dan kondisi aliran
- \( A \) = luas permukaan yang terkena fluida (m²)
- \( \Delta T \) = perbedaan suhu antara permukaan dan fluida (K atau °C)
**Contoh**: Ketika kamu memanaskan air di panci, air panas di bagian bawah akan bergerak ke atas, dan air dingin akan turun, menyebabkan perputaran dan perpindahan panas melalui konveksi.
---
### 3. **Radiasi Panas**
Radiasi adalah perpindahan panas melalui pancaran gelombang elektromagnetik tanpa memerlukan medium. Rumus radiasi didasarkan pada **Hukum Stefan-Boltzmann**:
\[
Q = \sigma \cdot \epsilon \cdot A \cdot (T_1^4 - T_2^4)
\]
Di mana:
- \( Q \) = laju perpindahan panas (W)
- \( \sigma \) = konstanta Stefan-Boltzmann (5.67 × 10⁻⁸ W/m²·K⁴)
- \( \epsilon \) = emisivitas permukaan (tanpa satuan), nilainya antara 0 dan 1, tergantung pada jenis permukaan (1 untuk benda hitam sempurna)
- \( A \) = luas permukaan benda yang memancarkan radiasi (m²)
- \( T_1 \) = suhu benda pemancar (K)
- \( T_2 \) = suhu lingkungan atau benda penerima (K)
**Contoh**: Panas yang kamu rasakan dari sinar matahari di Bumi adalah hasil dari radiasi. Panas dipindahkan melalui ruang hampa di luar angkasa dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
---
### Kesimpulan:
- **Konduksi** menggunakan **Hukum Fourier** yang tergantung pada konduktivitas termal bahan.
- **Konveksi** bergantung pada **koefisien konveksi** yang mencakup sifat fluida.
- **Radiasi** diatur oleh **Hukum Stefan-Boltzmann**, dan berkaitan dengan suhu dan emisivitas permukaan.
Masing-masing mekanisme ini melibatkan proses yang berbeda, tetapi semuanya mengukur laju perpindahan panas yang sama-sama dinyatakan dalam watt (W).
0 komentar:
Posting Komentar