Perpindahan Kalor Secara Konduksi (Hantaran)

Perpindahan kalor secara konduksi atau hantaran dapat dibuktikan dalam kehidupan sehari-hari seperti kejadian panasnya pegangan sendok saat mengaduk secangkir kopi panas, walaupun tidak bersentuhan langsung dengan sumber panas. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa kalor dihantarkan dari ujung yang panas ke ujung lain yang lebih dingin. Karena perpindahan kalor ini melalui perantara maka konduksi sering dikatakan sebagai perpindahan kalor melalui zat padat.

Konduksi atau hantaran kalor pada banyak zat padat dapat digambarkan sebagai hasil tumbukan antar molekul pada zat padat tersebut. Jika suatu zat padat dipanaskan maka molekul-molekul di tempat itu bergerak lebih cepat. Sementara itu, tumbukan dengan molekul-molekul yang langsung berdekatan lebih lambat, mereka mentransfer sebagian energi ke molekul-molekul lain, yang lajunya kemudian bertambah. Molekul-molekul ini kemudian juga mentransfer sebagian energi mereka dengan molekul-molekul lain sepanjang benda tersebut. Dengan demikian, energi gerak termal ditransfer oleh tumbukan molekul sepanjang benda. Hal inilah yang mengakibatkan terjadinya konduksi. Jadi, perpindahan kalor secara konduksi (hantaran) adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dimana partikel-partikel zat perantara tersebut tidak berpindah.

Tidak semua zat dapat menghantarkan kalor atau panas dengan baik, ada juga zat yang daya hantar panasnya buruk. Berdasarkan kemampuan daya hantar panas maka zat dikelompokkan menjadi dua yaitu konduktor dan isolator. Konduktor merupakan zat atau benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik, seperti tembaga, aluminium, besi, dan baja. Sedangkan, isolator merupakan zat yang kurang baik menghantarkan panas seperti kaca, karet, kayu, dan plastik.

Kecepatan hantaran kalor juga bergantung pada ukuran dan bentuk benda. Untuk mengetahui secara kuantitatif, perhatikan hantaran kalor melalui sebuah benda tampak seperti pada di bawah ini 

Perpindahan kalor secara konduksi

Berdasarkan hasil eksperimen, menunjukkan bahwa besarnya kalor yang dipindahkan secara konduksi tiap satu satuan waktu akan sebanding dengan luas penampang mediumnya, perbedaan suhunya dan berbanding terbalik dengan panjang mediumnya serta tergantung pada jenis mediumnya. Besarnya kalor Q tiap selang waktu Δt tertentu dirumuskan sebagai berikut:

Persamaan perpindahan kalor secara konduksi

dengan:

Q = kalor yang dihantarkan (J)

Δt = selang waktu (s)

k = konduktivitas termal (J/smK)

A = luas penampang melintang benda (m²)

ΔT = perbedaan suhu (K)

l = panjang bahan (m)

Nilai-nilai konduktivitas termal beberapa bahan/zat ditunjukkan seperti pada tabel di bawah ini

Nilai konduktivitas termal tiap bahan

Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang perpindahan kalor secara konduksi (hantaran), silahkan simak dan pahami contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal

Sebuah jendela kaca suatu ruangan panjangnya 3 m lebarnya 1 m dan tebalnya 15 mm. Suhu di permukaan dalam dan permukaan luar kaca masing-masing 23°C dan 33°C. Jika konduksi termal = 8 × 10^-1 Wm^-1K^-1, maka berapakah jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu tiap sekon?

Penyelesaian:

Diketahui:

A = 3 m × 1 m = 3 m²

l = 15 mm =1,5 × 10^-2 m

ΔT = 306 K – 296K = 10 K

k = 8 × 10^-1 Wm^-1K^-1

Ditanyakan: Q/t = ?

Jawab:

Q/t = k.A.ΔT/l

Q/t = 8 × 10^-1. 3 . 10/(1,5 × 10^-2)

Q/t = 1600 Watt

Jadi, jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu tiap sekon adalah 1600 Watt

Nah demikian materi tentang perpindahan kalor secara konduksi (hantaran), jika ada permasalahan atau kendala dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita pasti bisa.