Pemindahan haba

Terdapat tiga jenis pemindahan haba atau pemindahan haba , termasuk pemindahan haba melalui konduksi, perolakan dan sinaran.

Pemindahan haba melalui konduksi. Apabila objek bersuhu tinggi bersentuhan dengan objek bersuhu rendah, tenaga bergerak dari objek bersuhu tinggi ke objek bersuhu rendah. Tenaga tambahan menyebabkan atom dan molekul yang membentuk objek bergerak lebih pantas. Semasa ia bergerak, molekul mempunyai tenaga kinetik (EK = ½ mv ² ). Molekul yang bergerak lebih pantas (dengan tenaga kinetik yang lebih besar) berlanggar dengan molekul di sebelahnya. Molekul-molekul ini kemudian berlanggar dengan molekul lain di sebelahnya. Dan begitulah seterusnya. Jadi molekul-molekul berlanggar antara satu sama lain, memindahkan tenaga. Pemindahan haba yang berlaku melalui perlanggaran antara molekul yang membentuk objek dipanggil konduksi. Konduksi biasanya berlaku dalam pepejal atau dari pepejal ke cecair (cecair ke pepejal) atau dari pepejal ke gas (gas ke pepejal).

Pemindahan haba melalui perolakan. Perolakan biasanya berlaku dalam cecair (seperti air) dan gas (seperti udara). Perolakan ialah pemindahan haba yang disertai dengan pergerakan objek disebabkan oleh perubahan ketumpatannya. Ketumpatan objek berubah kerana isipadunya berubah. Isipadu objek berubah kerana objek menyerap sejumlah haba tertentu.

Pemindahan haba melalui sinaran. Sinaran ialah pemindahan haba dalam bentuk gelombang elektromagnet. Contoh sinaran termasuk kehangatan yang dirasai oleh badan anda apabila anda berada berhampiran dapur dan sinaran dari matahari ke bumi. Matahari mempunyai suhu yang lebih tinggi (sekitar 6000 Kelvin), manakala bumi mempunyai suhu yang lebih rendah. Perbezaan suhu antara matahari dan bumi ini menyebabkan haba bergerak dari matahari (suhu yang lebih tinggi) ke bumi (suhu yang lebih rendah). Jika sinaran dari matahari ke bumi memerlukan medium, seperti pengaliran dan perolakan, haba tidak akan sampai ke bumi kerana ia perlu melalui vakum.

Contoh masalah

1. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.19

Rod logam yang sama saiz, tetapi diperbuat daripada logam yang berbeza, dicantumkan seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Jika kekonduksian terma logam I ialah 4 kali ganda kekonduksian logam II, maka suhu di persimpangan kedua-dua logam tersebut ialah…

A. 45^oC

B. 40 ^° C

C. 35 ^o C

D. 30 ^o C

E. 25 ^° C

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Kekonduksian terma logam I = 4k

Kekonduksian terma logam II = k

Suhu tepi logam I = 50 ^o C

Suhu tepi logam II = 0 ^° C

Ditanya: Suhu di persimpangan dua logam

Jawapan:

Formula untuk kadar pemindahan haba melalui konduksi:

_{Penerangan: Q} /t = kadar pemindahan haba, k = kekonduksian terma, A = luas permukaan, T1 _-T2 = perubahan suhu, l = panjang rod

Kedua-dua logam itu mempunyai saiz yang sama jadi A dan l dikeluarkan daripada persamaan.

Jawapan yang betul ialah B.

2. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.19

Rajah berikut menunjukkan rod logam A dan B daripada pelbagai jenis yang disambungkan pada satu hujung.

Luas keratan rentas kedua-dua rod adalah sama, tetapi panjang A adalah dua kali ganda panjang B dan pekali pengaliran haba A adalah 3 kali ganda panjang B. Jika hujung bebas A dan B dikenakan suhu yang berbeza magnitud, maka suhu tepat di simpang ialah…

A. 60^oC

B. 64 ^° C

C. 70 ^o C

D. 76 ^o C

E. 78 ^° C

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Kekonduksian terma rod A = 3k

Kekonduksian terma rod B = k

Panjang rod A = 2l

Panjang rod B = l

Suhu tepi rod A = 100 ^o C

Suhu tepi rod B = 40 ^o C

Ditanya: Suhu pada sambungan kedua-dua rod

Jawapan:

Formula untuk kadar pemindahan haba melalui konduksi:

_{Penerangan: Q} /t = kadar pemindahan haba, k = kekonduksian terma, A = luas permukaan, T1 _-T2 = perubahan suhu, l = panjang rod

Kedua-dua rod mempunyai luas keratan rentas yang sama jadi A dikeluarkan daripada persamaan.

Jawapan yang betul ialah D.

3. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2014/2015 No.14

Beri perhatian kepada pernyataan berikut:

(1) kekonduksian logam

(2) perbezaan suhu antara hujung logam

(3) panjang logam

(4) jisim logam

Faktor-faktor yang menentukan kadar perambatan haba dalam logam ialah….

A. (1), (2), dan (3)

B. (1) dan (4)

C. (2) dan (4)

D. (3) dan (4)

E. (4) sahaja

Perbincangan

Pemindahan haba dalam logam ialah pemindahan haba melalui konduksi. Formula untuk kadar pemindahan haba melalui konduksi ialah:

_{Penerangan: Q} /t = kadar pemindahan haba, k = kekonduksian terma, A = luas permukaan, T1 _-T2 = perubahan suhu, l = panjang rod

Jawapan yang betul ialah A.