Energi termal adalah istilah yang kita gunakan untuk menggambarkan tingkat aktivitas molekul dalam suatu benda. Peningkatan eksitasi, dengan satu atau lain cara, terkait dengan peningkatan suhu, sedangkan pada benda dingin, atom bergerak jauh lebih lambat.
Contoh perpindahan panas dapat ditemukan di mana-mana - di alam, teknologi, dan kehidupan sehari-hari.
Contoh perpindahan panas
Contoh perpindahan panas terbesar adalah matahari, yang menghangatkan planet Bumi dan segala isinya. Dalam kehidupan sehari-hari, Anda dapat menemukan banyak opsi serupa, hanya dalam arti global yang jauh lebih sedikit. Jadi, apa saja contoh perpindahan panas dalam kehidupan sehari-hari?
Berikut adalah beberapa di antaranya:
- Kompor gas atau listrik dan, misalnya, penggorengan untuk menggoreng telur.
- Bahan bakar otomotif seperti bensin memberikan energi panas ke mesin.
- Pemanggang roti yang disertakan mengubah sepotong roti menjadi roti panggang. Ini terkait dengan pancaranenergi panas roti panggang, yang menghilangkan kelembapan dari roti dan membuatnya renyah.
- Secangkir cokelat panas yang mengepul menghangatkan tangan.
- Nyala api apa pun, dari api korek api hingga kebakaran hutan besar-besaran.
- Ketika es dimasukkan ke dalam segelas air, energi panas dari air melelehkannya, artinya air itu sendiri adalah sumber energi.
- Radiator atau sistem pemanas di rumah Anda memberikan kehangatan selama bulan-bulan musim dingin yang panjang.
- Oven konvensional adalah sumber konveksi, akibatnya makanan yang ditempatkan di dalamnya dipanaskan dan proses memasak dimulai.
- Contoh perpindahan panas dapat diamati di tubuh Anda sendiri, mengambil sepotong es di tangan Anda.
- Energi panas bahkan ada di dalam kucing, yang dapat menghangatkan lutut pemiliknya.
Panas adalah gerakan
Aliran panas bergerak konstan. Cara utama transmisi mereka dapat disebut konvensi, radiasi dan konduksi. Mari kita lihat konsep-konsep ini lebih detail.
Apa itu konduktivitas?
Mungkin, banyak yang telah memperhatikan lebih dari sekali bahwa di ruangan yang sama sensasi menyentuh lantai bisa sangat berbeda. Menyenangkan dan hangat berjalan di atas karpet, tetapi jika Anda pergi ke kamar mandi dengan kaki telanjang, kesejukan yang nyata segera memberikan perasaan ceria. Tidak ada pemanas di bawah lantai.
Jadi mengapa permukaan ubin membeku? Itu semua karenakonduktivitas termal. Ini adalah salah satu dari tiga jenis perpindahan panas. Setiap kali dua benda dengan suhu yang berbeda bersentuhan satu sama lain, energi panas akan lewat di antara mereka. Contoh perpindahan panas dalam hal ini antara lain sebagai berikut: berpegangan pada pelat logam, ujung lainnya diletakkan di atas nyala lilin, lama kelamaan Anda dapat merasakan terbakar dan nyeri, dan pada saat Anda menyentuh setrika. pegangan panci berisi air mendidih, Anda bisa terbakar.
Faktor konduktivitas
Konduktivitas baik atau buruk tergantung pada beberapa faktor:
- Jenis dan kualitas bahan dari mana benda itu dibuat.
- Luas permukaan dua benda yang bersentuhan.
- Perbedaan suhu antara dua benda.
- Ketebalan dan ukuran item.
Dalam bentuk persamaan, terlihat seperti ini: Laju perpindahan panas ke suatu benda sama dengan konduktivitas termal bahan dari mana benda itu dibuat, kali luas permukaan pada kontak, kali perbedaan suhu antara dua benda, dan dibagi dengan ketebalan bahan. Sederhana saja.
Contoh konduktivitas
Perpindahan panas langsung dari satu benda ke benda lain disebut konduksi, dan zat yang menghantarkan panas dengan baik disebut konduktor. Beberapa bahan dan zat tidak mengatasi tugas ini dengan baik, mereka disebut isolator. Ini termasuk kayu, plastik, fiberglass dan bahkan udara. Seperti yang Anda ketahui, isolator tidak benar-benar menghentikan aliran.panas, tetapi cukup perlambat hingga derajat tertentu.
Konveksi
Jenis perpindahan panas ini, seperti konveksi, terjadi pada semua cairan dan gas. Anda dapat menemukan contoh perpindahan panas seperti itu di alam dan dalam kehidupan sehari-hari. Saat cairan memanas, molekul di bagian bawah mendapatkan energi dan bergerak lebih cepat, menghasilkan penurunan kepadatan. Molekul cairan hangat mulai bergerak ke atas sementara pendingin (cairan yang lebih padat) mulai tenggelam. Setelah molekul dingin mencapai bagian bawah, mereka kembali menerima bagian energi mereka dan kembali cenderung ke atas. Siklus berlanjut selama ada sumber panas di bagian bawah.
Contoh perpindahan panas di alam dapat diberikan sebagai berikut: dengan bantuan pembakar yang dilengkapi khusus, udara hangat, mengisi ruang balon, dapat menaikkan seluruh struktur ke ketinggian yang cukup tinggi, masalahnya adalah bahwa udara hangat lebih ringan dari udara dingin.
Radiasi
Saat Anda duduk di depan api unggun, Anda dihangatkan oleh kehangatan yang memancar darinya. Hal yang sama terjadi jika Anda membawa telapak tangan ke bola lampu yang menyala tanpa menyentuhnya. Anda juga akan merasa hangat. Contoh terbesar perpindahan panas dalam kehidupan sehari-hari dan alam dipimpin oleh energi matahari. Setiap hari, panas matahari melewati 146 juta km ruang kosong sampai ke Bumi itu sendiri. Ini adalah kekuatan pendorong di balik semua bentuk dan sistem kehidupan yang ada di planet kita saat ini. Tanpa cara penularan ini, kita akan berada dalam masalah besar, dan dunia tidak akan sama seperti kita sekarang.kami mengenalnya.
Radiasi adalah perpindahan panas menggunakan gelombang elektromagnetik, baik gelombang radio, inframerah, sinar-x, atau bahkan cahaya tampak. Semua benda memancarkan dan menyerap energi radiasi, termasuk orang itu sendiri, tetapi tidak semua benda dan zat mengatasi tugas ini dengan baik. Contoh perpindahan panas dalam kehidupan sehari-hari dapat diperhatikan dengan menggunakan antena konvensional. Biasanya, apa yang terpancar dengan baik juga bagus dalam menyerap. Adapun Bumi, ia menerima energi dari matahari, dan kemudian mengembalikannya ke luar angkasa. Energi radiasi ini disebut radiasi terestrial, dan itulah yang memungkinkan adanya kehidupan di planet ini.
Contoh perpindahan panas di alam, kehidupan sehari-hari, teknologi
Transmisi energi, khususnya termal, adalah bidang studi mendasar bagi semua insinyur. Radiasi membuat Bumi layak huni dan menyediakan energi matahari terbarukan. Konveksi adalah dasar mekanika, bertanggung jawab untuk aliran udara di gedung-gedung dan pertukaran udara di rumah-rumah. Konduktivitas memungkinkan Anda memanaskan panci hanya dengan membakarnya.
Banyak contoh perpindahan panas dalam teknologi dan alam yang jelas dan ditemukan di seluruh dunia kita. Hampir semuanya memegang peranan penting, terutama dalam bidang teknik mesin. Misalnya, ketika merancang sistem ventilasi bangunan, para insinyur menghitung perpindahan panas dari bangunan di sekitarnya, serta perpindahan panas internal. Selain itu, mereka memilih bahan yang meminimalkan atau memaksimalkan perpindahan panas.melalui komponen individu untuk mengoptimalkan efisiensi.
Penguapan
Ketika atom atau molekul cairan (seperti air) terkena sejumlah besar gas, mereka cenderung secara spontan memasuki keadaan gas atau menguap. Ini karena molekul terus bergerak ke arah yang berbeda dengan kecepatan acak dan saling bertabrakan. Selama proses ini, beberapa dari mereka menerima energi kinetik yang cukup untuk menolak diri mereka sendiri dari sumber panas.
Namun, tidak semua molekul punya waktu untuk menguap dan menjadi uap air. Semuanya tergantung pada suhu. Jadi, air dalam gelas akan menguap lebih lambat daripada di panci yang dipanaskan di atas kompor. Air mendidih sangat meningkatkan energi molekul, yang pada gilirannya mempercepat proses penguapan.
Konsep dasar
- Konduktivitas adalah perpindahan panas melalui suatu zat melalui kontak langsung atom atau molekul.
- Konveksi adalah perpindahan panas melalui sirkulasi gas (seperti udara) atau cairan (seperti air).
- Radiasi adalah perbedaan antara jumlah panas yang diserap dan dipantulkan. Kemampuan ini sangat bergantung pada warna, benda hitam menyerap lebih banyak panas daripada benda ringan.
- Penguapan adalah proses di mana atom atau molekul dalam keadaan cair memperoleh energi yang cukup untuk menjadi gas atau uap.
- Gas rumah kaca adalah gas yang memerangkap panas matahari di atmosfer bumi, menghasilkan gas rumah kaca. Memengaruhi. Ada dua kategori utama - uap air dan karbon dioksida.
- Sumber energi terbarukan adalah sumber daya tak terbatas yang terisi kembali dengan cepat dan alami. Ini termasuk contoh perpindahan panas berikut di alam dan teknologi: angin dan energi matahari.
- Konduktivitas termal adalah kecepatan material mentransfer energi panas melalui dirinya sendiri.
- Kesetimbangan termal adalah keadaan di mana semua bagian sistem berada dalam rezim suhu yang sama.
Aplikasi praktis
Banyak contoh perpindahan panas di alam dan teknologi (gambar di atas) menunjukkan bahwa proses ini harus dipelajari dengan baik dan digunakan untuk kebaikan. Insinyur menerapkan pengetahuan mereka tentang prinsip-prinsip perpindahan panas, penelitian teknologi baru yang terkait dengan penggunaan sumber daya terbarukan dan kurang merusak lingkungan. Kuncinya adalah memahami bahwa transfer energi membuka kemungkinan tak terbatas untuk solusi teknik dan banyak lagi.
