Perpindahan panas menempati bidang yang terdiri dari berbagai fungsi, dari proses sederhana pemanasan dan pendinginan objek hingga konsep termodinamika lanjutan dalam fisika termal. Untuk memahami bagaimana minuman mendingin di musim panas atau bagaimana panas berpindah dari matahari ke Bumi, Anda harus memahami prinsip-prinsip dasar perpindahan panas ini pada tingkat dasar.
Hukum Kedua Termodinamika
Hukum Kedua Termodinamika menyatakan bahwa panas berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Atom energi yang lebih tinggi (dan dengan demikian suhu yang lebih tinggi) bergerak menuju atom energi yang lebih rendah (suhu yang lebih rendah) untuk menjaga keseimbangan (dikenal sebagai kesetimbangan termal). Perpindahan panas terjadi untuk mempertahankan prinsip ini ketika suatu benda berada pada suhu yang berbeda dari benda lain atau sekitarnya.
Perpindahan Panas dengan Konduksi
Ketika partikel materi berada dalam kontak langsung, perpindahan panas melalui konduksi. Atom-atom yang berdekatan dari energi yang lebih tinggi bergetar satu sama lain, yang mentransfer energi yang lebih tinggi ke energi yang lebih rendah, atau suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Artinya, atom dengan intensitas yang lebih tinggi dan panas yang lebih tinggi akan bergetar, sehingga memindahkan elektron ke daerah dengan intensitas yang lebih rendah dan panas yang lebih rendah. Cairan dan gas kurang konduktif daripada padatan (logam adalah konduktor terbaik) karena fakta bahwa mereka kurang padat, yang berarti bahwa ada jarak yang lebih besar antara atom.
Perpindahan Panas Konveksi
Konveksi menggambarkan perpindahan panas antara permukaan dan cairan atau gas yang bergerak. Saat fluida atau gas bergerak lebih cepat, perpindahan panas konvektif meningkat. Dua jenis konveksi adalah konveksi alami dan konveksi paksa. Dalam konveksi alami, gerakan fluida dihasilkan dari atom-atom panas dalam fluida, di mana atom-atom panas bergerak ke atas menuju atom-atom yang lebih dingin di udara - fluida bergerak di bawah pengaruh gravitasi. Contohnya termasuk naiknya awan asap rokok, atau panas dari kap mobil yang naik ke atas. Dalam konveksi paksa, cairan dipaksa untuk melakukan perjalanan di atas permukaan oleh kipas atau pompa atau sumber eksternal lainnya.
Perpindahan Panas dan Radiasi
Radiasi (jangan bingung dengan radiasi termal) mengacu pada transfer panas melalui ruang kosong. Bentuk perpindahan panas ini terjadi tanpa perantara perantara; radiasi bekerja bahkan di dalam dan melalui ruang hampa sempurna. Misalnya, energi dari matahari bergerak melalui ruang hampa udara sebelum transfer panas menghangatkan Bumi.
Perpindahan panas merupakan bagian integral dari pendidikan dalam mata pelajaran yang relevan, seperti dalam kurikulum teknik kimia atau mesin. Manufaktur dan HVAC (pemanasan, ventilasi dan pendinginan udara) adalah contoh industri yang sangat bergantung pada termodinamika dan prinsip perpindahan panas. Ilmu termal dan fisika termal adalah bidang pendidikan tinggi yang berhubungan dengan perpindahan panas.