Perbedaan Utama – Konveksi vs Konduksi
Konveksi dan konduksi keduanya merupakan mekanisme perpindahan panas. Perbedaan yang menonjol antara konveksi dan konduksi adalah, dalam konveksi, panas ditransfer melalui aliran massa material sementara, dalam konduksi, panas ditransfer melalui tumbukan partikel yang membentuk material.
Yang perlu anda ketahui tentang Konduksi?
Partikel penyusun materi selalu bergerak. Ketika suhu meningkat, partikel memiliki energy kinetik yang lebih besar , dan akibatnya mereka bergetar dengan amplitudo yang lebih besar. Selama konduksi , partikel yang bergetar mengetuk partikel tetangga, memberikan energy ke partikel itu. Partikel ini sekarang bergetar dengan amplitudo yang lebih besar, dan dapat bertabrakan dengan atom tetangga lainnya, memberinya energy. Proses transfer energy ini dapat berlanjut dari satu ujung benda ke ujung lainnya. Karena peningkatan energy kinetik partikel secara fisik bermanifestasi sebagai peningkatan suhu, peningkatan bertahap energy kinetik partikel di sepanjang objek disertai dengan peningkatan suhu secara bertahap di sepanjang objek. Proses ini, di mana panas dipindahkan sebagai akibat dari partikel yang bertabrakan disebut konduksi .
Kemampuan suatu bahan untuk mentransfer panas melalui konduksi ditandai dengan konduktivitasnya . Laju perpindahan panas, atau arus panas, antara dua benda yang memiliki perbedaan suhu diberikan oleh
di mana dan adalah luas penampang dan panjang konduktor yang mentransfer panas masing-masing. Huruf tersebut adalah konduktivitas termal , diukur dalam satuan W m -1 K -1 .
Seperti yang terlihat dari persamaan, laju perpindahan panas berbanding lurus dengan perbedaan suhu dan luas penampang konduktor, dan berbanding terbalik dengan panjang konduktor. Nilai konduktivitas termal tergantung pada sifat mikroskopis material. Logam adalah konduktor termal yang baik karena mengandung sejumlah besar elektron bebas yang dapat bertabrakan secara bebas untuk mentransfer energy. Sementara itu, ion-ion yang membentuk kisi bergetar pada posisi tetap juga bertabrakan dan mentransfer panas. Namun, elektron bebas bertanggung jawab untuk sebagian besar perpindahan panas dalam logam.
Yang perlu anda ketahui tentang Konveksi?
Konveksi adalah mekanisme perpindahan panas dalam bahan melalui aliran massa bahan. Di sini, untuk mentransfer panas, bagian dari materi itu sendiri bergerak — yaitu ada transfer massa di dalam materi. Biasanya, konveksi terjadi dalam cairan. Namun, efek konveksi kadang-kadang dapat dilihat pada padatan, seperti dalam kasus tektonik lempeng . Diagram di bawah ini menunjukkan pola konveksi yang berputar-putar yang dibentuk oleh uap yang naik dari secangkir kopi:
Arus konveksi mulai terbentuk dalam uap yang naik dari secangkir cairan panas
Konveksi adalah proses yang kompleks dan tidak ada persamaan sederhana yang sepenuhnya menggambarkannya. Namun, kita dapat menggunakan pendekatan untuk kasus di mana fluida dipanaskan menggunakan permukaan padat. Untuk kasus ini, laju perpindahan panas diberikan oleh,
di mana adalah luas permukaan yang dilalui panas, adalah suhu padatan, adalah suhu udara. dikenal sebagai koefisien perpindahan panas konveksi . Koefisien ini tergantung pada sejumlah sifat termasuk densitas, viskositas, dan laju aliran fluida. Satuan untuk koefisien perpindahan panas konveksi adalah W m -2 K -1 .
Perhatikan bahwa cairan yang mentransfer panas melalui konveksi juga mentransfer panas melalui konduksi. Jika konduksi sangat efektif, dapat mencegah pembentukan arus konveksi dan menghambat perpindahan panas konveksi. Apakah mekanisme perpindahan panas yang dominan adalah konduksi atau konveksi untuk fluida dapat ditemukan dengan menghitung angka yang dikenal sebagai bilangan Rayleigh .
Diagram di bawah menggambarkan kasus di mana masing-masing dari tiga jenis mekanisme perpindahan panas dominan.
Perbedaan antara tiga mekanisme perpindahan panas utama diilustrasikan: perbedaan antara konveksi dan radiasi dibahas dalam artikel lain.
Perbedaan Antara Konveksi dan Konduksi
Mekanisme
Konduksi mentransfer panas melalui transfer energy kinetik selama tumbukan antara partikel yang bergetar.
Konveksi memindahkan panas dengan menggerakkan partikel-partikel yang menyusun materi.
Bahan
Konduksi biasanya mekanisme dominan perpindahan panas dalam padatan.
Konveksi biasanya mekanisme dominan perpindahan panas dalam cairan.
Gambar Courtesy
“Konveksi” oleh Rebecca Siegel (Karya Sendiri) [ CC BY 2.0 ], melalui flickr
“ : http://www.roasterproject.com/2010/01/heat-transfer-the-basics/” oleh Kmecfiunit ( karya sendiri) [CC BY-SA 3.0], melalui Wikimedia Commons
