Contoh Konduksi

Konduksi, bersama dengan konveksi dan radiasi, adalah salah satu dari tiga mekanisme perpindahan kalor. Konduksi adalah transfer energi dari partikel yang paling berenergi dari suatu zat ke yang kurang berenergi, sebagai hasil interaksi antara partikel-partikel tersebut.

Konduksi dapat terjadi dalam keadaan fisik apa pun, baik itu padat, cair atau gas. Dalam gas dan cairan, konduksi disebabkan oleh tumbukan dan difusi molekul selama gerakan acak mereka.

Dalam padatan konduksi disebabkan oleh kombinasi getaran molekul-molekul dalam kisi dan pengangkutan energi oleh elektron bebas. Sebagai contoh, saat tiba minuman kaleng dingin di ruangan hangat akan mulai menghangat kamar sebagai akibat perpindahan kalor dengan konduksi, dari ruangan ke minuman, melalui aluminium yang membentuk kaleng.

Laju konduksi kalor

Kecepatan konduksi kalor melalui media tergantung pada konfigurasi geometriknya, ketebalannya dan bahan pembuatannya, serta perbedaan suhu yang dilaluinya. Diketahui bahwa dengan membungkus tangki air panas dengan fiberglass, yang merupakan bahan isolator, tingkat kehilangan kalor tangki tersebut berkurang. Semakin tebal isolasi, semakin sedikit kehilangan kalor. Juga diketahui bahwa tangki air panas akan kehilangan kalor pada tingkat yang lebih cepat ketika suhu ruangan di mana ia ditempatkan diturunkan. Selain itu, semakin besar tangki, semakin besar luas permukaan dan, akibatnya, tingkat kehilangan kalor makin tinggi.

Ini dapat dianggap sebagai konduksi keadaan tunak (yang tetap konstan dan tanpa fluktuasi nyata) kalor melalui dinding datar besar dengan ketebalan Δx = L dan luas A. Perbedaan suhu dari satu sisi dinding ke sisi lainnya adalah ΔT = T2-T1. Eksperimen telah menunjukkan bahwa laju perpindahan kalor Q melalui dinding sebanding dengan perbedaan suhu ΔT dari kedua sisi, dan sebanding dengan luas A yang tegak lurus dengan arah perpindahan panas, tetapi berkurang ketika ketebalan dinding L digandakan. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa Kecepatan Konduksi kalor melalui lapisan datar sebanding dengan perbedaan suhu yang melaluinya dan ke luas perpindahan kalor, tetapi berbanding terbalik dengan ketebalan lapisan itu;

Laju perpindahan kalor diwakili oleh persamaan berikut:

Laju perpindahan kalor

Di mana konstanta proporsionalitas k adalah Konduktivitas Termal bahan, yang merupakan ukuran kemampuan suatu bahan untuk mengantarkan kalor. Dalam kasus pembatas Δx → 0, persamaan di atas direduksi menjadi bentuk diferensial:

Laju konduksi kalor

Manifestasi diferensial disebut Hukum Fourier Konduksi kalor, untuk menghormati J. Fourier, yang pertama kali menyatakannya dalam teksnya tentang perpindahan panas pada tahun 1822. Bagian dT / dx adalah apa yang disebut Gradien suhu, yang disebut adalah kemiringan kurva suhu dalam diagram Tx, yaitu laju perubahan Suhu terhadap, ketebalan material, di lokasi x. Kesimpulannya, Hukum Fourier tentang Konduksi Kalor menunjukkan bahwa kecepatan konduksi panas dalam satu arah sebanding dengan gradien suhu di arah itu. Kalor ditransfer ke arah penurunan suhu dan gradien suhu menjadi negatif ketika yang terakhir menurun dengan meningkatnya x. Tanda negatif dalam persamaan memastikan bahwa perpindahan kalor dalam arah x positif adalah jumlah positif.

Luas A dari perpindahan kalor selalu tegak lurus dengan arah perpindahan itu. Misalnya, untuk kehilangan kalor melalui dinding sepanjang 5 meter, tinggi 3 meter, dan tebal 25 sentimeter, luas perpindahan panas adalah A = 15 meter persegi. Perlu dicatat bahwa ketebalan dinding tidak mempengaruhi A.

Keragaman besar bahan menyimpan kalor secara berbeda dan sifat CP Kalor Khusus telah didefinisikan sebagai ukuran kemampuan suatu bahan untuk menyimpan energi termal. Misalnya, CP = 4,18 kJ / Kg * ° C untuk air, dan 0,45 kJ / Kg * ° C untuk besi, pada suhu kamar, menunjukkan bahwa air dapat menyimpan energi hampir 10 kali lebih banyak daripada besi per unit air. Demikian pula, konduktivitas termal k adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan kalor. Sebagai contoh, k = 0,608 W / m * ° C untuk air, dan 80,2 W / m * ° C untuk besi, pada suhu kamar, menunjukkan bahwa besi menghantarkan kalor lebih dari 100 kali lebih cepat daripada air. Oleh karena itu, air dikatakan sebagai konduktor panas yang buruk dalam kaitannya dengan zat besi, meskipun air merupakan sarana yang sangat baik untuk menyimpan energi kalor.

Juga dimungkinkan untuk bergantung pada Hukum Fourier tentang Konduksi kalor untuk menentukan konduktivitas termal sebagai laju perpindahan kalor melalui ketebalan unit material per unit luas per unit perbedaan suhu. Konduktivitas termal suatu bahan adalah ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas. Nilai konduktivitas termal yang tinggi menunjukkan bahwa material tersebut merupakan konduktor panas yang baik, dan nilai yang rendah menunjukkan bahwa konduktor tersebut buruk atau bahwa ia merupakan Insulator termal.

Difusivitas termal

contoh KonduksiSifat lain dari bahan yang berpartisipasi dalam analisis konduksi kalor dalam keadaan transien (atau perubahan) adalah difusivitas termal, yang mewakili seberapa cepat kalor berdifusi melalui bahan dan didefinisikan sebagai berikut:

Difusivitas termal

K dari pembilang menjadi Konduktivitas Termal, dan produk dari penyebut densitas zat dengan kalor jenis mewakili Kapasitas Kalor. Konduktivitas termal memanifestasikan seberapa baik suatu material menghantarkan kalor, dan Kapasitas kalor mewakili seberapa banyak energi yang disimpan suatu material per satuan volume. Oleh karena itu, difusivitas termal suatu bahan dapat dipahami sebagai perbandingan antara kalor yang dihantarkan melalui bahan dan kalor yang disimpan per satuan volume.

Suatu bahan yang memiliki konduktivitas termal yang tinggi atau kapasitas kalor yang rendah akhirnya memiliki difusivitas termal yang tinggi. Semakin besar difusivitas termal, semakin cepat penyebaran kalor ke lingkungan. Di sisi lain, nilai difusivitas termal yang kecil berarti bahwa, untuk sebagian besar, kalor diserap oleh bahan dan sejumlah kecil kalor akan dilakukan lebih lanjut.

Contoh konduksi

Contoh konduksi dalam kehidupan termasuk:

  • Memegang koin beberapa saat akan menghangatkan koin, dari panas tangan yang berpindah ke koin.
  • Setelah mobil dinyalakan, mesin menjadi panas. Kap mesin akan menjadi hangat saat kalor berpindah dari mesin ke kap mesin.
  • Radiator adalah contoh konduksi yang bagus. Apa pun yang diletakkan di radiator, seperti pakaian, akan menjadi hangat.
  • Memanggang kambing di atas api unggun.
  • Menyeberang jalan tanpa alas kaki di musim kemarau dapat mengakibatkan panas dibawa dari aspal ke kaki Anda.
  • Panas dari air kopi yang baru diseduh membuat cangkir itu sendiri panas.
  • Es batu akan meleleh ketika di pegang oleh tangan. Kalor berpindah dari tangan ke es.
  • Makanan panas akan memanaskan periuk atau piring porselen untuk sementara waktu.
  • Jika Anda kedinginan dan seseorang memeluk Anda untuk menghangatkan Anda, panasnya dialirkan dari tubuh mereka ke tubuh Anda.
  • Panas akan berpindah dari kompor panas ke panci.
  • Sendok logam menjadi panas dari air mendidih di dalam panci.
  • Permen cokelat di tangan Anda pada akhirnya akan meleleh karena dipanaskan oleh tangan.
  • Saat menyeterika rok, setrika menjadi panas dan panas dipindahkan ke rok.
  • Penukar panas menggunakan cairan panas untuk menghantarkan panas ke cairan dingin tanpa keduanya menyentuh.
  • Jika Anda menyentuh kompor panas, panas akan dilakukan ke jari Anda dan kulit Anda akan terbakar.
  • Pasir bisa menghantarkan panas. Berjalan di pantai saat terik akan memanaskan kaki.
  • Bola lampu mengeluarkan panas dan jika Anda menyentuh yang menyala, tangan Anda akan terbakar.

Contoh Konduksi Listrik Setiap Hari:

  • Kabel di rumah Anda menghantarkan listrik dan membiarkan lampu menyala ketika Anda membalik sakelar.
  • Dengan telepon darat, gelombang suara diubah menjadi listrik dan dikirim melalui kabel ke telepon orang lain di mana mereka dikonversi kembali menjadi gelombang suara.
  • Perangkat bio sensing membaca sinyal yang dikirim dari penerima.
  • Air asin memiliki sifat yang memungkinkan untuk menghantarkan listrik yang sangat baik.
  • Air kotor menghantarkan listrik jauh lebih baik daripada air bersih.
  • Beberapa gas, seperti oksigen, nitrogen dan karbon dioksida, menjadi konduktor yang baik ketika mereka terpapar elemen yang berbeda. Selama badai listrik, tekanan barometrik turun dan atmosfer menjadi lebih padat dan gas-gas ini menjadi konduktor.
Contoh Konduksi

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Kembali ke Atas