Jenis Perpindahan Panas Apa yang Terjadi pada Cairan & Gas?

Perpindahan panas terjadi melalui tiga mekanisme utama: konduksi, di mana molekul yang bergetar kuat mentransfer energinya ke molekul lain dengan energi lebih rendah; konveksi, di mana gerakan massal cairan menyebabkan arus dan pusaran yang mendorong pencampuran dan distribusi energi panas; dan radiasi, di mana benda panas memancarkan energi yang dapat bekerja pada sistem lain melalui gelombang elektromagnetik. Konveksi dan konduksi adalah dua metode perpindahan panas yang paling menonjol dalam cairan dan gas.

Konduksi biasanya terjadi pada padatan. Bagian atas kompor listrik menggunakan perpindahan panas konduktif untuk membawa panci air mendidih: energi panas ditransfer dari kompor panas ke panci dingin, menyebabkan suhu air meningkat. Konduksi terjadi karena getaran molekul. Dalam zat padat, atom, yang tersusun sangat rapat dalam struktur seperti kisi, memiliki sedikit kebebasan untuk bergerak di ruang angkasa. Saat pembakar memanas, atom-atom dalam logam mulai bergetar lebih cepat dan lebih cepat karena energinya meningkat. Saat Anda meletakkan panci berisi air dingin di atas kompor, Anda menciptakan gradien suhu -- tempat mengalirnya panas. Karena energi mengalir dari benda yang panas ke benda yang lebih dingin, atom-atom yang bergetar dari pembakar mentransfer sebagian panasnya ke atom-atom yang membentuk logam dari panci air Anda. Hal ini menyebabkan atom pot bergetar, mentransfer energi mereka ke air.

Konduksi lebih umum terjadi pada padatan, tetapi pada prinsipnya dapat -- dan memang -- terjadi pada cairan dan gas, hanya saja tidak terlalu baik. Karena molekul cairan memiliki kebebasan gerak yang lebih besar daripada pada padatan, kecil kemungkinan molekul yang bergetar akan bertumbukan dengan molekul lain dan mentransfer energi ke seluruh cairan. Faktanya, udara adalah konduktor yang buruk sehingga digunakan untuk membantu melindungi rumah. Beberapa jendela hemat energi memiliki "ruang udara" di antaranya yang menciptakan kantong udara antara bagian dalam rumah dan udara luar yang dingin. Karena udara tidak menghantarkan panas dengan baik, lebih banyak panas tetap berada di dalam rumah karena udara mempersulit energi panas ini untuk keluar.

Konveksi sejauh ini merupakan cara yang paling efisien dan umum untuk perpindahan panas melalui cairan dan gas. Itu terjadi ketika beberapa daerah fluida menjadi lebih panas daripada yang lain, menyebabkan arus dalam fluida yang memindahkannya untuk mendistribusikan panas itu secara lebih merata. Pikirkan sebuah rumah di musim dingin. Anda mungkin telah memperhatikan bahwa loteng selalu sangat hangat sementara ruang bawah tanah biasanya sejuk. Hal ini terjadi karena ketika udara memanas, menjadi ringan, menyebabkannya bergerak ke atas menuju langit-langit. Udara dingin jauh lebih berat dan jatuh ke lantai. Saat udara panas bergerak ke langit-langit dan udara dingin turun, kedua jenis udara ini bertabrakan dan bercampur, menyebabkan panas dari lengan yang hangat untuk dipindahkan ke udara yang lebih dingin dan dengan demikian mendistribusikan panas ke seluruh ruangan.

Radiasi terjadi ketika tubuh menjadi cukup panas untuk memancarkan energi elektromagnetik. Matahari adalah contoh klasik perpindahan panas radiasi: sangat jauh di luar angkasa, tetapi cukup panas untuk Anda rasakan panasnya. Anda merasakan panas ini karena radiasi, dan bahkan pada hari yang dingin matahari terasa hangat. Energi elektromagnetik dapat melakukan perjalanan melalui ruang kosong dan dapat menyebabkan objek target memanas dari jauh. Perpindahan panas radiasi tidak umum terjadi pada cairan dan gas.