Peristiwa yang menunjukkan adanya peristiwa konveksi ditunjukkan oleh nomor

Konveksi adalah perpindahan panas atau kalor yang disertai dengan perpindahan bagian zat perantaranya. Konveksi merupakan proses ketika panas dari satu tempat satu tempat ke tempat lain dipindahkan melalui gerak gas atau zat cair yang mengandung panas itu sendiri secara besar-besaran.

Konveksi umumnya terjadi pada fluida (zat yang dapat mengalir) seperti zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Permukaan yang mempunyai muatan panas lebih tinggi akan mengalirkan panasnya ke permukaan yang lebih rendah.

Contoh dari perpindahan kalor secara konveksi adalah adalah air yang direbus di dalam panci perlahan akan mendidih seluruhnya, meski yang dipanaskan hanya bagian bawah panci.

Jenis-Jenis Konveksi

Prof. Yohanes Surya, Ph.D dalam buku Suhu dan Termodinamika menjelaskan, ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa.

Konveksi Alamiah

Pada konveksi alamiah, perpindahan molekul terjadi secara alamiah berdasarkan perbedaan massa jenis. Contoh konveksi alamiah terjadi ketika memanaskan air. Massa jenis air lebih kecil sehingga akan mengalir ke atas. Sebaliknya, air yang lebih dingin akan mengalir ke bawah. Pemanasan air seperti ini akan berlangsung terus hingga seluruh air mencapai suhu yang sama.

Konveksi Paksa

Konveksi paksa terjadi karena terdapat pengaruh faktor luar, seperti tekanan, dan perpindahan kalor dilakukan dengan sengaja atau dipaksakan. Pada konveksi ini, fluida berupa cairan atau gas dipaksa untuk bergerak ke tujuan tertentu dengan pemanasan. Misalnya, udara panas dari sebuah pengering rambut (hair dryer) diarahkan ke rambut agar kering.

Contoh Konveksi

Contoh konveksi dapat dilihat dari peristiwa sebagai berikut.

• Air yang mendidih merara ketika dipanaskan.
• Memasak bubur kacang hijau dalam panci, kacang hijau menjadi panas merata.
• Terjadinya angin darat dan angin laut.
• Asap pada cerobong asap yang bergerak naik.
• Daging menjadi gosong ketika dipanggang di atas asap.

Peristiwa Konveksi Pada Angin Darat dan Laut

Terjadinya angin darat dan angin laut merupakan contoh dari konveksi. Menurut buku Belajar Sains di Dapur, peristiwa angin darat dan laut dapat dijelaskan sebagai berikut.

Angin Darat

Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut. Peristiwa ini terjadi karena udara di atas laut lebih panas saat malam hari dibandingkan udara di darat. Permukaan yang mempunyai muatan panas lebih tinggi akan mengalirkan panasnya ke permukaan yang lebih rendah.

Oleh sebab itu, terjadi aliran udara dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan untuk berlabuh ke laut untuk menangkap ikan.

Angin Laut

Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat. Ini terjadi akibat muatan panas di darat lebih tinggi daripada di laut saat siang hari sehingga udara di darat naik diganti udara di atas laut.

Dengan demikian, terjadi konveksi dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat setelah menangkap ikan.

Rumus Kalor

Ketika air direbus, terjadi perpindahan kalor dari air yang panas di bagian bawah dengan air yang dingin di bagian atas. Peristiwa perpindahan kalor yang disertai perpindahan massa atau perpindahan partikel partikel zat perantaranya disebut konveksi.

Kalor merupakan bentuk energi yang pindah karena terdapat perbedaan suhu. Secara alamiah, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Satuan kalor adalah Joule (J) atau Kalori (kal).

Rumus kalor adalah H = h A ΔT dengan keterangan sebagai berikut:

H = laju perpindahan kalor (J s-1).

h = koefisen konveksi termal (J s-1 m -2 K -1 ).

A = luas permukaan (m2).

ΔT = perbedaan suhu (K).

Contoh Soal Menghitung Kalor

Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal m-1 s -1 °C-1, memiliki luas penampang aliran 20 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu 100°C ke dinding lainnya yang bersuhu 20°C dan kedua dinding sejajar, berapakah besar kalor yang dirambatkan?

Pembahasan:

Diketahui:

h =  0,01 kal m-1 s -1 °C-1

A = 20 cm2 = 20×10-4 m2

ΔT= 100 – 20 = 80°C

Ditanyakan H = ...?

Jawaban:

H = hA ΔT

H = 0,01 × 20 × 10-4 × 80

H = 1,6 × 10-3 kal s -1

Jadi, kalor yang dirambatkan sebesar 1,6 × 10-3 kal s -1.

Banyak sekali contoh peristiwa konveksi yang bisa kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Istilah konveksi sendiri mengacu pada suatu peristiwa terjadinya perpindahan panas dari area bersuhu tinggi ke area bersuhu lebih rendah dengan suatu pola arus tertentu. Berbeda dengan konduksi yang terjadi pada benda padat, peristiwa ini terjadi pada fluida (cairan dan gas).

Tak sedikit manfaat yang bisa kita dapatkan ketika memahami konsep ini dengan benar. Kita bisa mengerti kenapa beberapa peristiwa alam yang terjadi hingga mengaplikasikan pengetahuan tersebut untuk menghasilkan teknologi-teknologi baru.

Misalnya saja contoh-contohnya di bawah ini. Beberapa kejadian dan peralatan yang kita kenal ternyata bisa dijelaskan dengan ilmu fisika tersebut.

Contoh Konveksi Dalam Kehidupan Sehari hari

Mendeskripsikan contoh peristiwa konveksi adalah hal yang penting saat coba memahami bagaimana fenomena ini terjadi dan memberi manfaat. Berikut beberapa contoh perpindahan panas secara konveksi dalam keseharian kita:

1. Memanaskan Air

Perhatikanlah air yang sedang dipanaskan. Ketika sudah mendidih, air tampak bergejolak dan tidak tenang.

Kenapa itu terjadi? Jawabannya karena pada proses pemanasan air, berlaku peristiwa konveksi. Air di bagian bawah memiliki suhu yang lebih panas dan sebagai akibatnya mengalami penurunan densitas. Alhasil, air tersebut bergerak naik  digantikan air di bagian atas yang lebih dingin.

Ketika malam tiba, udara di darat jauh lebih dingin dibanding di laut. Sedangkan ketika siang tiba, udara di darat menjadi lebih panas dibanding di laut.

Kondisi tersebut menyebabkan terjadinya perbedaan suhu antara daratan dan lautan secara terus-menerus. Akhirnya terbentuk suatu arus angin  di mana ketika malam hari, udara panas laut akan naik dan digantikan udara dari darat. Adapun ketika siang hari, udara panas darat akan naik dan digantikan udara dari laut.

See also  Cara Membobol Setelan Sistem Judi Slot Online Olympus Kakek Zeus

Perubahan arus angin ini pun dimanfaatkan nelayan untuk berlayar. Mereka akan melaut di kala malam, dan kembali ketika hari menjelang pagi.

3. Terjadinya Awan Cumulonimbus

Contoh peristiwa konveksi lainnya ditunjukkan pada proses terbentuknya awan cumulonimbus. Mula-mula, awan terbentuk saat udara di lautan mengalami pemanasan sehingga naik ke atas.

Seiring berjalannya waktu, awan-awan tersebut menyatu sehingga menghasilkan awan yang lebih besar. Awan inilah yang disebut sebagai awan cumulonimbus yang selanjutnya menyebabkan hujan dan petir.

4. Sistem Pendingin

Sistem pendingin seperti AC ternyata juga bekerja sesuai alur transfer panas konveksi. Sistem tersebut pada satu titik akan mengeluarkan udara dingin yang lebih tinggi densitasnya.

Udara dingin itu pun bergerak ke bagian bawah ruangan. Sebagai gantinya, udara yang lebih panas akan naik ke bagian atas ruangan dan dengan sistem heat pump, AC mengubahnya menjadi udara yang lebih dingin.

5. Memasak Kacang

Selain dengan mengamati pergerakan pada air yang mendidih, arus konveksi juga bisa dideteksi saat Anda merebus kacang dan makanan lain dengan ukuran serupa.

Saat suhu telah panas, Anda akan mendapati kacang yang seolah terlempar ke atas dan kembali lagi ke bawah. Gerakan ini tentu tidak terjadi begitu saja. Gerakan tersebut adalah bukti adanya suatu suatu pola transfer panas pada fluida bernama arus konveksi.

6. Uap dari Minuman Panas

Apakah Anda suka menyeduh teh setiap pagi? Atau Anda suka menyeruput kopi di sore hari? Apapun minuman yang Anda suka, coba sesekali perhatikan teh atau kopi yang Anda minum tersebut tatkala masih panas.

Anda akan mendapati semacam uap hangat yang naik ke atas. Kondisi tersebut disebabkan karena densitas uap yang lebih rendah dibanding udara di sekitarnya. Pola pergerakan seperti ini menunjukkan kekhasan peristiwa konveksi.

See also  Alasan iPhone dan iPad 5G dilarang dijual di Kolombia

7. Oven

Oven adalah alat yang bisa digunakan untuk memasak aneka makanan lezat. Dengan alat ini, berbagai kue dan roti bisa diproduksi.

Namun siapa sangka bahwa udara dalam oven juga bergerak dengan pola arus konveksi? Dan dari udara yang terus bergerak inilah pada akhirnya berbagai makanan di dalam alat masak tersebut bisa matang.

8. Balon Udara

Kemampuan balon udara untuk terbang tak terlepas dari prinsip konveksi. Mula-mula udara panas dihasilkan dari pembakaran yang dilakukan.

Udara panas itupun akan naik, namun tak bisa kemana-mana karena terjebak  bahan balon. Hal ini terjadi secara kontinyu dan pada akhirnya membuat balon menggelembung dan bisa naik ke atas.

9. Lilin dan Pembakaran Kayu

Contoh kegiatan konveksi lain juga bisa Anda amati pada saat membakar lilin atau kayu di tungku. Malah, di sekolah-sekolah, arus panas dari lilin yang dibakar sering dijadikan objek percobaan untuk mengenalkan konsep ini.

Caranya pun mudah. Lilin tinggal dibakar dalam sebuah kotak yang diberi 2 lubang ala cerobong asap kecil di bagian atas. Setelah itu, nyalakan korek sebentar dan biarkan asapnya masuk ke salah satu lubang cerobong. Anda akan mendapati sebuah pola di mana asap mula-mula terdorong ke atas akibat dari arus panas yang terbentuk hasil pembakaran lilin.

10. Pengaturan Suhu Tubuh Manusia

Manusia merupakan salah satu makhluk berdarah panas yang memiliki sistem pengaturan suhu tubuh (homeostatis) yang cukup kompleks. Namun di balik kekompleksan tersebut, ternyata sistem homeostatis dipengaruhi oleh prinsip transfer panas yang cukup sederhana, baik itu konduksi, radiasi, ataupun konveksi.

Arus konveksi, misalnya bisa dilihat tatkala terjadi interaksi antara kulit dengan udara luar. Ketika suhu tubuh seseorang meningkat, pembuluh kapiler di kulit akan melebar. Panas dikeluarkan kapiler dan ditangkap oleh udara di sekitarnya.

See also  Pasar Aset Kripto Belum Temukan Momentum Bullish

Udara yang mengenai panas tubuh itu pun akan turut bertambah suhunya sehingga bergerak ke atas dan digantikan udara yang lain. Hal ini terjadi terus-menerus hingga suhu tubuh menurun.

11. Radiator

Contoh peristiwa konveksi lainnya juga bisa dilihat pada alat seperti radiator. Alat ini pada dasarnya bekerja sebagaimana AC.

Namun, radiator menggunakan mesin pemanas yang diletakkan di bagian bawah ruangan. Sehingga udara dingin yang umumnya turun ke bawah lebih mudah disedot untuk kemudian diubah menjadi udara panas yang naik ke atas ruangan.