Pada
penjelasan sebelumnya telah dibahas bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi
yang dapat berpindah karena ada perbedaan suhu. Perpindahan kalor dapat terjadi
dengan 3 cara, yaitu secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
Konduksi
Perpindahan
kalor secara konduksi (hantaran)
adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dimana partikel-partikel zat
perantara tersebut tidak berpindah.
Jika
ujung batang logam dipanaskan dengan api, ternyata ujung logam yang kita pegang
akhirnya menjadi panas. Hal tersebut membuktikan adanya perpindahan kalor dari
ujung batang logam yang dipanaskan ke ujung batang yang kita pegang.
Ada
zat yang daya hantar panasnya baik, ada pula zat yang daya hantar panasnya
buruk. Berdasarkan daya hantar panasnya maka zat dikelompokkan menjadi dua
yaitu konduktor dan isolator.
a. Konduktor (zat yang dapat menghantarkan
panas dengan baik) antara lain: tembaga, aluminium, besi, dan baja.
b. Isolator (zat yang kurang baik
menghantarkan panas), antara lain: kaca, karet, kayu, dan plastik.
Kemampuan
menghantarkan kalor logam dapat dijelaskan dengan menganggap adanya
elektron-elektron bebas pada logam. Elektron bebas ialah elektron yang dengan
mudah dapat pindah dari satu atom ke atom lain. Di tempat yang dipanaskan
energi elektron-elektron bertambah besar. Karena elektron bebas mudah pindah,
pertambahan energi ini dengan cepat dapat dibawa ke tempat lain di dalam zat
dan dapat diberikan ke elektron lain yang letaknya lebih jauh melalui tumbukan.
Dengan cara ini energi berpindah lebih cepat.
Secara
matematik banyaknya kalor H yang mengalir dari ujung bersuhu T1 ke ujung
bersuhu T2 dapat dinyatakan dengan persamaan:
Konveksi
Perpindahan
kalor secara konveksi (aliran) adalah
perpindahan kalor karena aliran zat yang dipanaskan. Konveksi hanya terjadi
pada zat yang dapat mengalir, yaitu zat cair dan zat gas.
a.
Konveksi
dalam zat cair
Bila
air dipanaskan, air akan memuai sehingga massa jenisnya berkurang. Karena massa
jenisnya berkurang maka air ini menjadi lebih ringan dan naik ke atas.
Tempatnya kemudian digantikan oleh air yang lebih dingin dari atas, yang turun
karena massa jenisnya lebih besar. Gerakan atau sirkulasi air tersebut
dinamakan arus konveksi.
b.
Konveksi
dalam udara
Arus
konveksi pada udara atau gas terjadi ketika udara panas naik dan udara yang
lebih dingin turun. Penerapan konsep konveksi kalor dalam udara pada kehidupan
sehari-hari :
1)
Angin Laut
Pada siang hari daratan lebih cepat
panas dari pada lautan. Akibatnya udara di atas daratan naik, dan kekosongan
tersebut akan digantikan oleh udara yang lebih dingin dari atas laut yang
bertiup ke darat. Maka terjadilah angin laut.
2)
Angin Darat
Pada malam hari daratan lebih cepat
dingin dari pada lautan, karena daratan lebih cepat melepaskan kalor. Akibatnya
udara panas di lautan naik dan kekosongan tersebut digantikan oleh udara yang
lebih dingin dari atas daratan yang bertiup ke laut. Maka terjadilah angin
darat.
3)
Pembuatan Cerobong Pabrik
Pada tungku pabrik biasanya dipasang
cerobong asap agar selalu ada tarikan oleh udara ke atas. Sebelum ada pemanasan
di dalam tungku, massa jenis udara dalam cerobong sama dengan massa jenis udara
di luar cerobong. Setelah ada pemanasan, udara di dalam tungku memuai sehingga
udara dari luar cerobong yang lebih dingin dan massa jenisnya lebih besar akan
mendesak udara panas dalam cerobong ke atas. Semakin tinggi cerobong semakin
besar tarikannya, sebab perbedaan massa jenis gas dalam cerobong dan massa
jenis udara dari luar makin besar.
Banyaknya kalor yang merambat tiap
satuan waktu secara konveksi dapat dinyatakan dengan persamaan:
Radiasi
Antara bumi dengan matahari terdapat ruang
hampa yang tidak memungkinkan terjadinya konduksi dan konveksi. Akan tetapi
panas matahari dapat kita rasakan. Dalam hal ini kalor tidak mungkin berpindah
dengan cara konduksi ataupun konveksi. Perpindahan kalor dari matahari ke bumi
terjadi lewat radiasi (pancaran). Jadi radiasi
adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara.
Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya
radiasi (pancaran) kalor dinamakan termoskop.
Banyaknya kalor yang dipancarkan tiap
satuan luas, tiap satuan waktu dapat dinyatakan dengan :
