Perpindahan Kalor: Konduksi, Konveksi, Radiasi dan Contohnya

Perpindahan kalor adalah berpindahnya energi panas dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Ada tiga cara perpindahan kalor. Konduksi terjadi melalui benda padat tanpa ikut berpindahnya benda itu. Konveksi terjadi bersama aliran zat cair atau gas. Radiasi terjadi tanpa zat perantara, misalnya panas Matahari yang sampai ke Bumi.

Apa Itu Kalor dan Suhu?

Suhu menyatakan seberapa panas atau dingin suatu benda. Suhu diukur dengan termometer, dan satuan yang biasa dipakai adalah derajat Celsius (°C). Kalor adalah energi panas yang berpindah karena ada perbedaan suhu.

Jadi, suhu adalah keadaan benda, sedangkan kalor adalah energi yang berpindah. Segelas air dan seember air bisa sama-sama bersuhu 30 °C, tetapi seember air menyimpan energi panas jauh lebih banyak.

Jangan menilai suhu hanya dengan sentuhan. Sendok logam dan sendok kayu di ruangan yang sama bersuhu sama. Namun, sendok logam terasa lebih dingin karena lebih cepat menyerap panas dari tanganmu.

Untuk menghitung perubahan suhu, kurangi suhu akhir dengan suhu awal.

Konduksi: Perpindahan Kalor Melalui Benda Padat

Celupkan sendok logam ke dalam teh panas. Beberapa saat kemudian, gagang sendok ikut terasa hangat. Kalor merambat dari ujung yang panas ke ujung yang lain melalui sendok, tetapi sendoknya sendiri tidak berpindah. Inilah konduksi.

Benda yang mudah menghantarkan kalor disebut konduktor, misalnya besi, tembaga, dan aluminium. Benda yang sulit menghantarkan kalor disebut isolator, misalnya kayu, plastik, kain, dan karet. Itulah sebabnya panci terbuat dari logam, tetapi pegangannya dibuat dari kayu atau plastik.

Contoh konduksi lainnya adalah setrika panas yang menghangatkan pakaian dan tangan yang terasa hangat saat memegang gelas berisi air panas.

Konveksi: Perpindahan Kalor Bersama Aliran Zat

Saat air dipanaskan di panci, air di bagian bawah menjadi panas lebih dulu lalu bergerak naik. Air yang lebih dingin di bagian atas turun menggantikannya. Aliran berputar ini membawa kalor ke seluruh air. Inilah konveksi, yang terjadi pada zat cair dan gas.

Contoh konveksi di sekitar kita:

• Asap dan udara panas bergerak naik melalui cerobong.
• Angin laut bertiup pada siang hari. Daratan lebih cepat panas, udara di atasnya naik, lalu udara dari laut bergerak ke darat.
• Angin darat bertiup pada malam hari, dari darat ke laut, karena daratan lebih cepat dingin.

Radiasi: Perpindahan Kalor Tanpa Zat Perantara

Panas Matahari sampai ke Bumi melalui ruang angkasa yang hampir hampa udara. Tidak ada zat yang mengalir atau bersentuhan di antara keduanya. Kalor berpindah dengan cara radiasi.

Contoh radiasi lainnya adalah badan yang terasa hangat saat duduk di dekat api unggun dan pakaian yang kering saat dijemur. Benda berwarna gelap menyerap radiasi lebih banyak, sehingga baju hitam lebih cepat panas di bawah terik Matahari daripada baju putih.

Perbedaan Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Ciri	Konduksi	Konveksi	Radiasi
Perlu zat perantara?	Ya	Ya	Tidak
Zat perantara ikut berpindah?	Tidak	Ya	Tidak ada zat perantara
Terjadi pada	Terutama zat padat	Zat cair dan gas	Dapat melalui ruang hampa
Contoh	Sendok di dalam teh panas	Air yang dipanaskan, angin laut	Panas Matahari, api unggun

Satu kejadian bisa melibatkan lebih dari satu cara. Saat memasak air, kalor dari kompor melewati dasar panci secara konduksi, lalu menyebar ke seluruh air secara konveksi.

Contoh Soal Perpindahan Kalor dan Pembahasan

Contoh 1: menghitung kenaikan suhu

Termometer menunjukkan suhu air 24 °C sebelum dipanaskan dan 39 °C setelah dipanaskan. Berapa kenaikan suhunya?

Pembahasan: kenaikan suhu = suhu akhir − suhu awal $= 39 - 24 = 15$ °C. Cek: $24 + 15 = 39$ °C. Ingat, 39 °C adalah suhu akhir, sedangkan 15 °C adalah besar kenaikannya.

Contoh 2: suhu turun

Segelas cokelat bersuhu 48 °C diletakkan di ruangan bersuhu 28 °C. Setelah 20 menit, suhunya 34 °C. Berapa penurunan suhunya, dan ke mana kalor berpindah?

Pembahasan: penurunan suhu $= 48 - 34 = 14$ °C. Kalor berpindah dari cokelat yang lebih panas ke udara ruangan yang lebih dingin.

Contoh 3: menentukan cara perpindahan kalor

Tentukan cara perpindahan kalor pada (a) pakaian basah yang dijemur di bawah terik Matahari, (b) gagang wajan logam yang ikut panas, dan (c) udara ruangan yang menjadi hangat merata karena pemanas ruangan.

Pembahasan: (a) radiasi, (b) konduksi, dan (c) konveksi.

Kesalahan yang Sering Terjadi

Ringkasan

• Kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.
• Konduksi melalui zat padat, konveksi bersama aliran zat cair atau gas, dan radiasi tanpa zat perantara.
• Konduktor mudah menghantarkan kalor, sedangkan isolator sulit menghantarkan kalor.
• Perubahan suhu = suhu akhir − suhu awal.

Materi Terkait

• Macam-Macam Gaya dan Contohnya
• Pengukuran Panjang
• Usaha dan Energi: lanjutan di SMP tentang bentuk-bentuk energi.
• Lihat semua materi di halaman mapel Fisika.

Sumber belajar

• OpenStax College Physics 2e — Heat
• OpenStax College Physics 2e — Temperature
• OpenStax College Physics 2e — Heat Transfer Methods

Penjelasan dan contoh disusun ulang untuk materi ini; sumber dapat dibuka untuk belajar lebih lanjut.