Rangkuman Materi IPA Kelas 7: Perpindahan Kalor Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

Ketika kamu memasak air, energi dari api kompor berpindah ke dalam panci. Kemudian, energi tersebut berpindah ke dalam air sehingga air menjadi panas dan air yang ada di dalamnya menjadi masak. Peristiwa ini lebih menjelaskan kenyataan bahwa selalu terjadi perpindahan energi dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Energi yag berpindah inilah yang kita sebut dengan kalor, sehingga dapat kita definisikan bahwa kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

A. Jenis-jenis Perpindahan Kalor
1. Perpindahan Kalor secara Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Berdasarkan daya hantar kalor, benda dibedakan menjadi dua, yaitu:
a. Konduktor
Konduktor adalah zat yang memiliki daya hantar kalor baik.
Contoh : besi, baja, tembaga, aluminium, dll
b. Isolator
Isolator adalah zat yang memiliki daya hantar kalor kurang baik.
Contoh : kayu, plastik, kertas, kaca, air, dll  

Dalam kehidupan sehari-hari, dapat kamu jumpai peralatan rumah tangga yang prinsip kerjanya memanfaatkan konsep perpindahan kalor secara konduksi, antara lain: setrika listrik, solder. Mengapa alat-alat rumah tangga seperti setrika, solder, panci, wajan terdapat pegangan dari bahan isolator? Hal ini bertujuan untuk menghambat konduksi panas supaya tidak sampai ke tangan kita.

2. Perpindahan Kalor secara Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat perantara yang disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis zat. Kamu dapat memahami peristiwa konveksi, antara lain:
a. Pada zat cair karena perbedaan massa jenis zat, misal sistem pemanasan air, sistem aliran air panas.
b. Pada zat gas karena perbedaan tekanan udara, misal terjadinya angin darat dan angin laut, sistem ventilasi udara, untuk mendapatkan udara yang lebih dingin dalam ruangan dipasang AC atau kipas angin, dan cerobong asap pabrik.

Angin laut dan angin darat merupakan contoh peristiwa alam yang melibatkan arus konveksi pada zat gas. Pada siang hari daratan lebih cepat panas daripada lautan. Hal ini mengakibatkan udara panas di daratan akan naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin dari permukaan laut, sehingga terjadi gerakan udara dari laut menuju ke darat yang biasa disebut angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari, biasa digunakan oleh nelayan tradisional untuk pulang ke daratan. Bagaimanakah angin darat terjadi?

Pada malam hari daratan lebih cepat dingin daripada lautan. Hal ini mengakibatkan udara panas di permukaan air laut akan naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin dari daratan, sehingga terjadi gerakan udara dari darat menuju ke laut yang biasa disebut angin darat. Angin darat terjadi pada malam hari, biasa digunakan oleh nelayan tradisional untuk melaut mencari ikan.

Contoh lain dari perpindahan kalor secara konveksi adalah penggunaan AC dalam ruangan tertutup. Meskipun AC dipasang dibagian atas ruangan namun diseluruh ruangan dapat terasa dingin. Hal ini dikarenakan udara pada bagian atas ruangan bersuhu lebih rendah dari pada dibagian bawah, akibatnya udara dibagian atas bergerak ke bagian bawah yang menyebabkan seluruh ruangan terasa dingin.

3. Perpindahan Kalor secara Radiasi
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Saat acara api unggun pada kegiatan pramuka di sekolahmu, apa yang dapat kamu rasakan saat kamu berada di sekitar nyala api unggun? Kamu akan merasakan hangatnya api unggun dari jarak berjauhan. Bagaimanakah panas api unggun dapat sampai ke badanmu? Kalor yang kamu terima dari nyala api unggun disebabkan oleh energi pancaran. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi kalor atau energi pancaran kalor disebut termoskop. Termoskop terdiri dari dua buah bola kaca yang dihubungkan dengan pipa U berisi air alkohol yang diberi pewarna. Pada gambar 2 termoskop, salah satu bola lampu dicat hitam, sedangkan yang lain dicat putih. Apabila pancaran kalor mengenai bola A, hal ini mengakibatkan tekanan gas pada bola A menjadi besar. Hal ini mengakibatkan turunnya permukaan zat cair yang ada di bawahnya. Bagaimanakah sifat radiasi dari berbagai permukaan? Sifat radiasi berbagai permukaan dapat diselidiki dengan menggunakan alat termoskop diferensial. Alat yang digunakan untuk menyelidiki sifat radiasi berbagai permukaan disebut termoskop diferensial.

Kedua bola lampu dicat dengan warna yang sama, tetapi di antara bola tersebut diletakkan bejana kubus yang salah satu sisinya permukaannya hitam kusam dan sisi lainnya mengkilap. Jika bejana kubus diisi dengan air panas, akan terlihat permukaan alkohol di bawah bola B turun. Perbedaan ini disebabkan karena kalor yang diserap bola B lebih besar daripada bola A.

Dari hasil pengamatan yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa:
1. Permukaan benda hitam, kusam, dan kasar merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.
2. Permukaan benda putih, mengkilap dan halus merupakan pemancar dan penyerap kalor yang buruk
Contoh lain tentang perpindahan kalor secara radiasi adalah pada gelas yang dicat warna putih dan gelas yang dicat warna hitam. Kedua gelas tersebut diisi dengan air panas, maka pada gelas yang berwarna hitam akan cepat panas, karena warna hitam dapat menyerap dan memancarkan panas lebih baik dari pada warna putih.

B. Manfaat Perpindahan Kalor dalam Kehidupan
Dalam kehidupan sehari-hari banyak kamu jumpai peralatan rumah tangga yang prinsip kerjanya menggunakan konsep perpindahan kalor, misal: panci tekan (pressure cooker), setrika, alat penyulingan, dan alat pendingin. Berikut beberapa contoh penerapan perpindahan kalor secara radiasi dalam kehidupan sehari-hari.
1. Pada siang hari yang panas, orang lebih suka memakai baju cerah daripada baju gelap. Hal ini bertujuan untuk mengurangi penyerapan kalor.
2. Cat mobil atau motor dibuat mengkilap untuk mengurangi penyerapan kalor.
3. Mengenakan jaket tebal atau meringkuk di bawah selimut tebal saat udara dingin badanmu merasa nyaman. Udara termasuk isolator yang baik. Beberapa bahan penyekat terdiri dari banyak kantong-kantong udara kecil terbungkus. Kantong tersebut berfungsi mencegah perpindahan kalor secara konveksi. Jadi tahukah kamu mengapa dalam selimut diisi dengan bulu-bulu kecil atau serat yang menjebak udara? Hal ini dilakukan untuk mencegah kemungkinan kehilangan kalor.
4. Dinding termos dilapisi perak. Hal ini bertujuan untuk mencegah hilangnya kalor secara radiasi. Ruang hampa antara dinding kaca pada termos bertujuan untuk mencegah perpindahan kalor secara konveksi.