Contoh Konveksi: pengertian, Perbandingan cepat

Konveksi adalah salah satu dari tiga cara perpindahan panas atau kalor; radiasi dan konduksi menjadi dua lainnya. Artikel berikut akan memberikan beberapa contoh konveksi dalam kehidupan sehari-hari, dan ilmu dasar di balik perpindahan panas secara konveksi. Konveksi adalah gerakan molekul dalam fluida (cairan atau gas). Perpindahan panas secara konveksi yang disebabkan oleh gerakan molekul dalam cairan. Ketika molekul dipanaskan, akan terjadi peningkatan suhu mereka dan mereka cenderung untuk menjauh dari satu sama lain.

Hal ini karena gerakan ini bahwa perpindahan panas terjadi. Dalam jenis perpindahan panas, gerakan fisik cairan akan berlangsung tidak seperti konduksi. Gerakan fisik yang dikenal sebagai arus konveksi. Arus ini adalah alasan di balik arus laut, dan angin darat dan laut.

Cobalah eksperimen berikut untuk melihat efek dari arus konveksi dan untuk mempelajari aliran panas dalam cairan.

Contoh Konveksi — Pembentukan angin di darat atau laut adalah contoh dari konveksi.

Anda akan membutuhkan

2 botol kosong
makanan cair Berwarna
Sepotong karton kecil atau kartu bermain lama
Air

Metode

Panaskan air dalam panci dan tuangkan di salah satu botol. Tambahkan beberapa tetes pewarna terhadap air yang hangat. Sekarang, isi botol lainnya dengan air dingin. Tempatkan potongan karton pada botol air dingin dan membalikkannya secara terbalik. Tempatkan botol ini pada botol lain dan perlahan-lahan hilangkan potongan kardus. Anda akan melihat bahwa air panas naik dalam botol yang berisi air dingin. Ini perpindahan cairan adalah karena arus konveksi.

Tip: Gunakan warna makanan yang menonjol sehingga perpindahan terlihat jelas.

Contoh Konveksi

Sejumlah aplikasi kehidupan nyata yang menggunakan prinsip di atas akan diberikan disini. Selain itu, motode perpindahan panas ini dapat dilihat di banyak fenomena alam. Di sini kita melihat beberapa contoh konveksi.

1. Angin Darat dan Laut

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, udara panas atau cairan yang berada pada suhu yang lebih tinggi menggantikan cairan pada suhu yang lebih rendah. Pembentukan angin di darat atau laut adalah contoh dari konveksi. Anda mungkin telah mengamati bahwa tanah di dekat laut lebih hangat di sore hari daripada di malam hari. Udara hangat ini naik oleh prinsip konveksi, dan digantikan oleh udara dingin. Demikian pula, pada malam hari, udara di dekat laut lebih hangat daripada di pantai. Itu karena udara hangat naik dan digantikan oleh udara dingin.

2. Radiator

Ya, radiator adalah sebuah aplikasi dari arus konveksi. Pada radiator, elemen pemanas ditempatkan di bagian bawah mesin. Dengan demikian, udara hangat dari elemen pemanas ini digantikan oleh udara dingin.

3. Kulkas

Peralatan freezer kulkas ditempatkan di bagian atas. Alasan di balik ini adalah bahwa udara hangat di dalam lemari es akan naik tapi udara dingin di wilayah freezer akan tenggelam dan menjaga bagian bawah kulkas hangat.

4. Air Kondisioner

Peralatan pendingin pada AC ditempatkan di bagian atas. Dengan demikian, udara hangat naik sampai unit pendingin, digantikan oleh udara dingin, dan ruangan akan didinginkan.

5. Air mendidih

Merebus air dalam sebuah mangkuk juga beroperasi pada prinsip konveksi. Ketika air mulai semakin dipanaskan, molekul air berkembang dan bergerak dalam panci. Dengan demikian, panas dipindahkan ke bagian lain dari panci dan air dingin mulai tenggelam sementara air hangat naik.

6. Balon udara Panas

Alasan utama di balik balon udara panas tinggal di udara untuk waktu yang lama, adalah terkait dengan prinsip konveksi. Udara di dalam balon terus dipanaskan, yang membuatnya lebih hangat. Udara hangat ini naik dan balon juga.

7. Hujan badai

Udara hangat dari lautan naik di udara dan berubah menjadi tetesan air jenuh yang membentuk awan. Ketika proses ini terus berlanjut, awan kecil saling bertabrakan dan awan besar terbentuk. Setelah mencapai tahap pertumbuhan akhir, awan kumulonimbus atau badai terbentuk.

8. Konveksi Oven

Dalam konveksi oven, prinsip konveksi paksa yang digunakan. Udara di kompartemen dipaksa dengan panas dengan menggunakan elemen pemanas. Karena pemanasan ini, molekul udara berkembang dan bergerak. Makanan yang dimasak di dalam karena udara hangat ini.

9. Minuman mengepul

Contoh paling sederhana dari konveksi adalah minuman mengepul. Anda mungkin melihat uap yang diamati keluar dari secangkir teh panas atau kopi. Karena panas dari cairan, udara hangat naik ke atas. Udara hangat ini adalah uap.

10. Persiapan Makan Malam

Contoh konveksi berikutnya terkait makanan yang di ambil dalam kehidupan sehari-hari. Jika daging masih beku ketika saatnya untuk mulai memasak, daging akan lebih cepat dicairkan ketika diletakkan di bawah air mengalir daripada jika direndam dalam air. Alasannya adalah konveksi, atau pergerakan air dan sirkulasi panasnya, akan mentransfer panas lebih cepat ke daging beku daripada jika daging duduk direndam dalam air dan harus menyerap energi panas melalui konduksi.

11. Konveksi Bumi

Selain contoh perpindahahan panas secara konveksi yang ditemui dalam kehidupan sehari-hari ada juga yang tidak nampak. Mantel bumi bergerak sangat lambat karena arus konveksi di bawah permukaan. Arus-arus ini memindahkan panas dari inti panas Bumi, mengirimkannya ke permukaan. Arus yang berputar-putar menyebabkan lempeng tektonik bergerak sangat lambat di sekitar permukaan planet. Pada saat yang sama, materi panas baru mengarah ke tepi piring yang tumbuh, dan kemudian menjadi dingin. Bahan menjadi lebih padat ketika panas menyebabkannya berkontraksi dan tenggelam kembali ke mantel di parit lautan, menyebabkan pembentukan gunung berapi.

Perpindahan Kalor

Seperti yang sudah dijelaskan diatas bahwa perpindahan kalor ini terjadi dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah. Terdapat tiga jenis perpindahan kalor yang bisa terjadi, antara lain :

1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Perpindahan kalor secara konduksi adalah suatu perpindahan kalor melewati suatu zat perantara (logam) yang tidak disertai perpidahan sejumlah partikel zat tersebut dengan permanen.

Secara mikroskopis, cara transfer energi ini dikaitkan dengan aliran elektron bebas dari tingkat energi tertinggi ke terendah, getaran kisi, dan tumbukan molekul. Pertimbangkan balok batu bersuhu tinggi, yang terdiri dari atom-atom yang berosilasi kuat di sekitar posisi rata-rata mereka. Pada suhu rendah, atom-atom terus berosilasi, tetapi dengan intensitas yang lebih sedikit. Jika blok batu yang lebih panas menyentuh blok yang lebih dingin, atom-atom yang berosilasi kuat di tepi blok yang lebih panas memancarkan energi kinetiknya ke atom yang kurang berosilasi di tepi blok dingin. Dalam hal ini ada transfer energi antara dua blok ini dan panas mengalir dari blok terpanas ke yang terdingin oleh getaran acak ini. Pandangan modern adalah untuk menghubungkan transfer energi ke gelombang kisi yang disebabkan oleh gerakan atom. Dalam isolator listrik, transfer energi terjadi secara eksklusif melalui gelombang retikular ini. Dalam sebuah konduktor, ini juga disebabkan oleh gerakan translasi elektron bebas.

Pada dasarnya, konduksi adalah perpindahan panas melalui kontak atau sentuhan. Contohnya adalah menyetrika pakaian. Kolor radiasi dari setrika ditransfer ke baju saat menyentuhnya sehingga pakaian menjadi lurus.

Konduksi terjadi melalui media karena meneruskan energi dari molekul energi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah karena perbedaan suhu. Sebagai analogi konduksi adalah jika Anda ingin mengedarkan pena di barisan orang dari yang pertama sampai yang terakhir, ia berlalu dengan berpindah dari satu orang ke yang lain hingga mencapai yang terakhir. Contoh perpindahan kalor secara konduksi dalam kehidupan sehari-hari adalah memanaskan sendok yang diletakkan di secangkir teh panas.

Contohnya :

Pada saat kita memanaskan pada salah satu bagian ujung logam, maka ujung logam yang lainnya akan ikut panas. Hal ini terjadi karena ada sebuah hantaran kalor dari suhu tinggi menuju suhu yang lebih rendah.

Bagian salah satu ujung logam yang telah dipanaskan tersebut partikelnya akan bergetar dan menghasilkan sebuah getaran terjadi pada partikel – partikel lainnya yang terhubung dengannya. Jadi, semua partikel logam tersebut akan bergetar walaupun hanya satu ujung logam saja yang telah dipanaskan. Nah, hal inilah yang nantinya akan merangsang terjadinya perpindahan kalor.

2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi adalah suatu perpindahan kalor melewati suatu zat yang disertai menggunakan perpindahan sejumlah bagian zat tersebut.

Konveksi terjadi melalui adveksi, difusi, atau keduanya. Konveksi tidak dapat terjadi di sebagian besar padatan karena difusi materi yang signifikan dan aliran arus curah tidak dapat terjadi. Difusi panas terjadi dalam benda padat, tetapi itu disebut konduksi termal.

Proses perpindahan panas antara permukaan dan fluida yang mengalir bersentuhan dengannya disebut perpindahan panas konveksi. Dalam rekayasa, perpindahan panas konvektif adalah salah satu mekanisme perpindahan panas utama. Ketika panas dipindahkan dari satu fluida ke fluida lain melalui penghalang, konveksi terlibat di kedua sisi penghalang. Dalam kebanyakan kasus, hambatan utama terhadap aliran panas adalah dengan konveksi. Perpindahan panas konvektif terjadi baik dengan difusi termal (gerakan acak molekul fluida) maupun dengan gerak maju, di mana materi atau panas diangkut oleh pergerakan skala besar arus dalam fluida.

Konveksi dapat terjadi pada zat cair (gas).
Terdapat dua jenis perpindahan kalor yang secara konveksi ini, yaitu:

Konveksi alamiah

Konveksi alamiah adalah salah satu jenis konveksi yang terpengaruh oleh gaya apung tidak dari faktor luar namun karena adanya perbedaan massa dari jenis benda.

Contohnya :Pada saat memanaskan air, massa dari jenis partikel air yang telah panas akan menjadi naik menjauhi api dan mengganti partikel air lainnya dengan suhu yang lebih rendah. Proses ini menghasilkan semua partikel zat cair tersebut menjadi panas sempurna.

Konveksi paksa

Konveksi paksa adalah salah satu jenis konveksi yang terjadi sebab adanya pengaruh dari faktor luar (mendapatkan tekanan), dan perpindahan kalor yang dilakukan secara sengaja atau dipaksakan. Artinya disini adalah panas kalor yang dipaksa menuju tempat yang ingin dituju melalui bantuan faktor luar misalnya seperti tekanan.

Contohnya : Pada saat kipas angin yang membawa udara dingin menuju tempat yang panas, dan radiator mobil yang memiliki sistem pendingin mesin

3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Perpindahan kalor secara radiasi adalah suatu perpindahan kalor tanpa menggunakan zat perantara. Perpindahan kalor secara radiasi ini berbeda dengan perpindahan secara konduksi dan konveksi. Di dalam radiasi, agar terjadi sebuah perpindahan kalor maka kedua benda tidak harus melakukan sentuhan. Hal ini terjadi karena kalor dapat berpindah tanpa zat perantara. Artinya disini adalah kalor tersebut akan memancarkan ke segala arah dari sumber panas dan akan mengalir menuju ke segala arah.

Secara umum, perpindahan panas oleh radiasi dari satu permukaan ke permukaan lainnya adalah radiasi yang meninggalkan permukaan pertama pada permukaan lainnya, lebih sedikit dari pada permukaan kedua. Perpindahan panas radiasi dimediasi oleh radiasi elektromagnetik, yang dikenal sebagai radiasi termal, yang timbul karena suhu tubuh. Bahan apa pun yang memiliki suhu lebih tinggi, Absolut nol memancarkan energi radiasi. Sebagian besar jenis energi ini berada di wilayah inframerah dari spektrum elektromagnetik, meskipun beberapa di antaranya berada di wilayah yang terlihat. Salah satu contoh terpenting perpindahan panas radiasi adalah penyerapan radiasi matahari oleh Bumi, diikuti oleh radiasi termal yang keluar. Proses-proses ini menentukan suhu dan iklim Bumi.