Perpindahan kalor secara radiasi

Bagaimana rasanya jika anda mengenakan pakaian berwarna hitam pada siang hari yang panas atau ketika anda sedang berolahraga pada siang hari ? Bandingkan dengan ketika anda mengenakan pakaian berwarna putih ? Jika anda mengenakan pakaian berwarna hitam pada siang hari maka anda mudah merasa gerah. Mengapa demikian ? Jarak antara matahari dan bumi pada pagi hari hampir sama dengan jarak antara matahari dan bumi pada siang hari dan sore hari. Lalu mengapa pagi hari dan sore hari lebih dingin, siang hari lebih panas ? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini berkaitan dengan perpindahan kalor secara radiasi.

Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah hangatnya tubuh anda ketika berada di dekat tungku api dan perpindahan kalor dari matahari menuju bumi. Matahari memiliki suhu lebih tinggi (sekitar 6000 Kelvin), sedangkan bumi memiliki suhu yang lebih rendah. Adanya perbedaan suhu antara matahari dan bumi menyebabkan kalor berpindah dari matahari (suhu lebih tinggi) menuju bumi (suhu lebih rendah). Seandainya perpindahan kalor dari matahari menuju bumi memerlukan perantara alias medium, sebagaimana perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi, maka kalor tidak mungkin tiba di bumi; kalor harus melewati ruang hampa (atau hampir hampa). Jika tidak ada sumbangan kalor dari matahari, maka kehidupan di bumi tidak akan pernah ada karena kehidupan membutuhkan energi.

Contoh lain perpindahan kalor secara radiasi adalah panas yang dirasakan ketika kita berada di dekat nyala api. Panas yang kita rasakan bukan disebabkan oleh udara yang kepanasan akibat adanya nyala api. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, udara yang panas akan memuai sehingga massa jenisnya berkurang. Akibatnya udara yang massa jenisnya berkurang bergerak vertikal ke atas, tidak bergerak horisontal ke arah kita. Tubuh kita terasa hangat atau panas ketika berada di dekat nyala api karena kalor berpindah dengan cara radiasi dari nyala api (suhu lebih tinggi) menuju tubuh kita (suhu lebih rendah).

Perpindahan kalor dengan cara radiasi sedikit berbeda dibandingkan dengan perpindahan kalor secara konduksi dan perpindahan kalor secara konveksi. Perpindahan kalor dengan cara konduksi dan konveksi terjadi ketika benda-benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan. Sebaliknya, perpindahan kalor secara radiasi bisa terjadi tanpa adanya sentuhan. 

Rumus perpindahan kalor secara radiasi

Laju perpindahan kalor dengan cara radiasi ditemukan sebanding dengan luas benda dan pangkat empat suhu mutlak (Skala Kelvin) benda tersebut. Benda yang memiliki luas permukaan yang lebih besar memiliki laju perpindahan kalor yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang memiliki luas permukaan yang lebih kecil. Demikian juga, benda yang bersuhu 2000 Kelvin, misalnya, memiliki laju perpindahan kalor sebesar 24 = 16 kali lebih besar dibandingkan dengan benda yang bersuhu 1000 Kelvin. Hasil ini ditemukan oleh Josef Stefan pada tahun 1879 dan diturunkan secara teoritis oleh Ludwig Boltzmann sekitar 5 tahun kemudian.

Perpindahan kalor secara radiasi - 1Keterangan : Q = Kalor, t = waktu, A = Luas permukaan benda (m2), T = Suhu mutlak benda (K), e = Emisivitas (angka tak berdimensi yang besarnya berkisar antara 0 sampai 1), 5,67 x 10-8 W/m2.K4 (Konstanta universal. Disebut juga sebagai konstanta Stefan-Boltzmann), Q/t = laju perpindahan kalor secara radiasi atau laju radiasi energi

Benda yang permukaannya berwarna gelap (hitam) memiliki emisivitas mendekati 1, sedangkan benda yang berwarna terang memiliki emisivitas mendekati 0. Semakin besar emisivitas suatu benda (e mendekati 1), semakin besar laju kalor yang dipancarkan benda tersebut. Sebaliknya, semakin kecil emisivitas suatu benda (e mendekati 0), semakin kecil laju kalor yang dipancarkan. Kita bisa mengatakan bahwa benda yang berwarna gelap (warna hitam) biasanya memancarkan kalor lebih banyak dibandingkan dengan benda yang berwarna terang (warna putih).

Besarnya emisivitas tidak hanya menentukan kemampuan suatu benda dalam memancarkan kalor tetapi juga kemampuan suatu benda dalam menyerap kalor yang dipancarkan oleh benda lain. Benda yang memiliki emisivitas mendekati 1 (benda yang berwarna gelap) menyerap hampir semua kalor yang dipancarkan padanya. Hanya sebagian kecil saja yang dipantulkan. Sebaliknya, benda yang memiliki emisivitas mendekati 0 (benda yang berwarna terang) menyerap sedikit kalor yang dipancarkan padanya. Sebagian besar kalor dipantulkan oleh benda tersebut. Benda yang menyerap semua kalor yang dipancarkan padanya memiliki emisivitas = 1. Benda jenis ini dikenal dengan julukan “benda hitam”. Istilah benda hitam tidak menjelaskan bahwa benda berwarna hitam tetapi menjelaskan kemampuan benda menyerap semua kalor yang dipancarkan padanya.

Referensi

Download Ebook Suhu dan Kalor

298.14 KB 7170 downloads

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 15)

Materi Pembelajaran :

  1. Pengertian suhu
  2. Kesetimbangan termal
  3. Hukum ke-0 termodinamika
  4. Termometer dan skala suhu
  5. Kalibrasi termometer
  6. Pemuaian zat
  7. Anomali air
  8. Kalor
  9. Kalor jenis dan kapasitas kalor
  10. Kalor laten
  11. Perubahan wujud benda

Download Ebook Perpindahan Kalor

153.04 KB 3932 downloads

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 7)

Materi pembelajaran :

  1. Perpindahan kalor secara konduksi
  2. Perpindahan kalor secara konveksi
  3. Perpindahan kalor secara radiasi

Download Ebook Asas Black

70.75 KB 2787 downloads

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 4)

Materi Pembelajaran :

1. Pengertian sistem dan lingkungan
2. Asas Black
3. Contoh soal asas Black