√ Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran), Rumus & Contoh Soal

Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran), Rumus & Contoh Soal – Pada pembahasan kali ini kami akan menjelaskan tentang perpindahan kalor. Yang meliputi pengertian perpindahan kalor secara radiasi atau pancaran, rumus perpindahan kalor dan contoh soal perpindahan kalor dengan lengkap dan mudah dipahami. Agar lebih detailnya silakan simak ulasan dibawah ini dengan seksama.

Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran), Rumus & Contoh Soal

Mari kita bahas pengertian perpindahan kalor terlebih dahulu dengan seksama.

Pengertian Perpindahan Kalor

Jarak antara bumi ke matahari adalah 149.600.0000 km dan antara bumi dan matahari terdapat ruang hampa udara. Menjadikan tidak memungkinkan terjadi perpindahan kalor (panas) dengan konveksi ataupun dengan konduksi.

Namun tetapi panas pada matahari yang berjarak ratusan juta kilometer dapat kita rasakan dari permukaan bumi. Dalam peristiwa tersebut kalor tidak dapat berpindah dengan cara konduksi. Yang mana di proses perpindahan kalor dengan cara konduksi mengharuskan terdapat perantara dalam bentuk zat padat.

Selain itu, kalor yang dihasilkan oleh matahari tidak dapat berpindah dengan cara konveksi baik itu dengan cara konveksi alamiah maupun konveksi paksa, dikarenakan harus ada zat cair atau gas untuk mengalirkan panas matahari. Kemudian dengan cara bagaimanakah panas matahari bisa sampai ke permukaan bumi? Maka dari itulah ikuti penjelasannya dibawah ini!

Perpindahan kalor dari matahari ke permukaan bumi dapat terjadi dengan cara radiasi (pancaran), yang mana dalam proses tersebut kalor tidak memerlukan medium untuk sampai ke permukaan bumi. Jadi radiasi adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara dan berupa bentuk gelombang elektromagnetik. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi (pancaran) kalor disebut dengan termoskop. Untuk membuat termoskop sederhana adalah mudah. Berikut ini adalah gambar termoskop sederhana.

Memakai dua buah lampu pijar bekas (lampu A dan lampu B) yang dihilangkan filamen dengan caa melubangi di bagian bawahnya. Bola lampu B dihitamkan, sedangkan bola lampu A tetap. Kemudian kedua buah lampu tersebut disambungkan dengan satu buah pipa U yang berisi alkohol yang diberi warna.

Apabila pancaran kalor jatuh pada permukaan pada bola B, maka tekanan gas di dalam bola B akan bertambah besar dan permukaan alkohol di bawah bola A akan naik. Apabila A dan B bersamaan diberi pancaran kalor, permukaan alkohol di bawah B tetap turun dan permukaan alkohol di bawah A akan naik.

Peristiwa diatas menggambarkan bahwa bola hitam dapat menyerap kalor yang lebih banyak dibanding bola lampu yang tidak dihitamkan. Maka, bisa disimpulkan bahwa suatu benda yang permukaany hitam kusam memancarkan atau menyerap kalor yang lebih baik dibanding pada suatu benda yang permukaanya putih mengkilap.

Rumus Perpindahan Kalor

Laju perpindahan kalor termal yang dipancarkan dengan cara radiasi oleh suatu benda secara empiris ditemukan oleh Josef Stefan di tahun 1879. Stefan mengemukakan bahwa laju perpindahan kalor termal yang dipancarkan secara radiasi oleh suatu benda sebanding dengan luas permukaan pada benda dan pangkat empat suhu absolutnya. Hasil empiris diturunkan dengan teoritis oleh Ludwig Boltzmann di tahun 1884 yang dikenal dengan hukum Stefan-Boltzmann yang bisa dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

P = eσAT4⁴

Dengan keterangan:

P = Daya yang diradiasikan (watt)

e = Emisivitas suatu benda

σ = Konstanta Stefan (5,6703 x 10^-8 W/m²K⁴).

A =Luas suatu benda yang memancarkan radiasi (m²)

T = Suhu mutlak (K)

Nilai emisivitas e sebuah benda bergantung dengan warna permukaan suatu benda tersebut. Permukaan sebuah benda yang berwarna hitam sempurna nilai e = 1, sedang untuk suatu benda yang warnanya putih sempurna nilai e = 0. Jadi nilai emisivitas e secara umum adalah 0 < e < 1.

Untuk lebih memahami tentang perpindahan kalor secara radiasi (pancaran), perhatikanlah dan pahami contoh soal berikut ini.

Contoh Soal Perpindahan Kalor

1.Sebuah bola tembaga memiliki luas 20 cm² selanjutnya dipanaskan sampai berpijar pada suhu 127^o  Apabila emisivitas bahan adalah 0,4 dan tetapan Stefan adalah 5,67 x 10^-8 W/m²K⁴, maka hitunglah energi radiasi yang dipancarkan oleh bola tersebut setiap sekonnya.

Penyelesaian:

Diketahui:

A = 20 cm² = 2 x 10^-3 m²

T = (127 + 273) = 400 K

e = 0,4

σ = 5,67 x 10^-8 W/m²K⁴

Ditanya: P:…?

Jawab:

P = eσAT⁴

P = (0,4).(5,67 x 10^-8).(2 x 10^-3).(400)⁴

P = (0,4).(5,67 x 10^-8).(2 x 10^-3).(256 x 10⁸)

P = 1161,23 x 10^-3 W

P = 1,61123 W ≈ 1,2 W

Jadi, energi radiasi yang dipancarkan oleh suatu bola tersebut pada setiap sekon adalah 1,2 watt.

Demikianlah telah dijelaskan tentang Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran), Rumus & Contoh Soal, semoga menambah wawasan dan pengetahuan kalian. Terimakasih telah berkunjung dan jangan lupa untuk membaca artkel lainnya.