Konveksi adalah Perpindahan Panas, Pahami Contohnya

Konveksi adalah perpindahan panas atau kalor yang disertai dengan perpindahan bagian zat perantaranya. Konveksi merupakan proses ketika panas dari satu tempat satu tempat ke tempat lain dipindahkan melalui gerak gas atau zat cair yang mengandung panas itu sendiri secara besar-besaran.

Konveksi umumnya terjadi pada fluida (zat yang dapat mengalir) seperti zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Permukaan yang mempunyai muatan panas lebih tinggi akan mengalirkan panasnya ke permukaan yang lebih rendah.

Contoh dari perpindahan kalor secara konveksi adalah adalah air yang direbus di dalam panci perlahan akan mendidih seluruhnya, meski yang dipanaskan hanya bagian bawah panci.

Jenis-Jenis Konveksi

Prof. Yohanes Surya, Ph.D dalam buku Suhu dan Termodinamika menjelaskan, ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa.

Konveksi Alamiah

Pada konveksi alamiah, perpindahan molekul terjadi secara alamiah berdasarkan perbedaan massa jenis. Contoh konveksi alamiah terjadi ketika memanaskan air. Massa jenis air lebih kecil sehingga akan mengalir ke atas. Sebaliknya, air yang lebih dingin akan mengalir ke bawah. Pemanasan air seperti ini akan berlangsung terus hingga seluruh air mencapai suhu yang sama.

Konveksi Paksa

Konveksi paksa terjadi karena terdapat pengaruh faktor luar, seperti tekanan, dan perpindahan kalor dilakukan dengan sengaja atau dipaksakan. Pada konveksi ini, fluida berupa cairan atau gas dipaksa untuk bergerak ke tujuan tertentu dengan pemanasan. Misalnya, udara panas dari sebuah pengering rambut (hair dryer) diarahkan ke rambut agar kering.

Contoh Konveksi

Contoh konveksi dapat dilihat dari peristiwa sebagai berikut.

• Air yang mendidih merara ketika dipanaskan.
• Memasak bubur kacang hijau dalam panci, kacang hijau menjadi panas merata.
• Terjadinya angin darat dan angin laut.
• Asap pada cerobong asap yang bergerak naik.
• Daging menjadi gosong ketika dipanggang di atas asap.

Peristiwa Konveksi Pada Angin Darat dan Laut

Terjadinya angin darat dan angin laut merupakan contoh dari konveksi. Menurut buku Belajar Sains di Dapur, peristiwa angin darat dan laut dapat dijelaskan sebagai berikut.

Angin Darat

Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut. Peristiwa ini terjadi karena udara di atas laut lebih panas saat malam hari dibandingkan udara di darat. Permukaan yang mempunyai muatan panas lebih tinggi akan mengalirkan panasnya ke permukaan yang lebih rendah.

Oleh sebab itu, terjadi aliran udara dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan untuk berlabuh ke laut untuk menangkap ikan.

Angin Laut

Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat. Ini terjadi akibat muatan panas di darat lebih tinggi daripada di laut saat siang hari sehingga udara di darat naik diganti udara di atas laut.

Dengan demikian, terjadi konveksi dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat setelah menangkap ikan.

Rumus Kalor

Ketika air direbus, terjadi perpindahan kalor dari air yang panas di bagian bawah dengan air yang dingin di bagian atas. Peristiwa perpindahan kalor yang disertai perpindahan massa atau perpindahan partikel partikel zat perantaranya disebut konveksi.

Kalor merupakan bentuk energi yang pindah karena terdapat perbedaan suhu. Secara alamiah, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Satuan kalor adalah Joule (J) atau Kalori (kal).

Rumus kalor adalah H = h A ΔT dengan keterangan sebagai berikut:

H = laju perpindahan kalor (J s^-1).

h = koefisen konveksi termal (J s^-1 m ^-2 K ^-1 ).

A = luas permukaan (m²).

ΔT = perbedaan suhu (K).

Contoh Soal Menghitung Kalor

Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal m^-1 s ^-1 °C^-1, memiliki luas penampang aliran 20 cm². Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu 100°C ke dinding lainnya yang bersuhu 20°C dan kedua dinding sejajar, berapakah besar kalor yang dirambatkan?

Pembahasan:

Diketahui:

h =  0,01 kal m^-1 s ^-1 °C^-1

A = 20 cm² = 20×10^-4 m²

ΔT= 100 – 20 = 80°C

Ditanyakan H = ...?

Jawaban:

H = hA ΔT

H = 0,01 × 20 × 10^-4 × 80

H = 1,6 × 10^-3 kal s ^-1

Jadi, kalor yang dirambatkan sebesar 1,6 × 10^-3 kal s ^-1.