Perbedaan Utama – Konveksi vs. Radiasi
Konveksi dan radiasi keduanya merupakan mekanisme perpindahan panas. Mereka memungkinkan energy panas untuk diangkut dari satu tempat ke tempat lain. Perbedaan yang menonjol antara konveksi dan radiasi adalah konveksi adalah mekanisme perpindahan panas yang melibatkan aliran massa material . Radiasi, di sisi lain, adalah transfer panas menggunakan energy elektromagnetik . Akibatnya, radiasi dapat mentransfer panas melalui ruang hampa.
Yang perlu anda ketahui tentang Konveksi?
Konveksi adalah mekanisme perpindahan panas dalam bahan melalui aliran massa bahan. Untuk menghantarkan 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 lempeng tektonik. Ada dua jenis utama konveksi: alami dan paksa .
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. disebut koefisien perpindahan panas konveksi. Koefisien ini tergantung pada sejumlah sifat termasuk densitas, viskositas, dan laju aliran fluida.
Konveksi Alami
Pada konveksi alami , aliran material disebabkan oleh perbedaan densitas. Sebagai contoh, mari kita perhatikan ketel air yang dipanaskan di atas kompor. Saat air memanas di bagian bawah ketel, ia mengembang. Ini berarti bahwa molekul air sekarang ditempatkan lebih jauh, yang menyebabkan kerapatan air di bagian bawah berkurang. Sekarang, air di bagian bawah ketel kurang padat dibandingkan dengan air di bagian atas ketel. Karena perbedaan densitas, air yang lebih hangat dari bawah naik ke atas sedangkan air yang lebih dingin dari atas tenggelam ke bawah. Proses berulang sampai bagian atas dan bawah keduanya pada suhu yang sama.
Cairan panas yang naik tidak bisa naik sepanjang garis yang sama di mana cairan dingin tenggelam. Maka dari itu, fluida perlu bergerak secara horizontal sebelum naik/tenggelam untuk siklus berikutnya. Ini mengatur sel konveksi dalam cairan, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini.
Sel Konveksi
Konveksi alami bertanggung jawab atas arus udara dan juga merupakan salah satu faktor utama yang terlibat dalam arus laut.
Konveksi juga merupakan faktor penting dalam tektonik lempeng. Bagian dalam mantel bumi lebih panas daripada bagian luarnya, dan ini menyebabkan sel-sel konveksi terbentuk di dalam mantel. Mantelnya padat, dan pergerakan material di dalam mantel cukup lambat, sekitar 20 mm per tahun.
Konveksi di Mantel Bumi
Konveksi Paksa
Konveksi paksa terjadi ketika pergerakan material dipindahkan menggunakan mekanisme eksternal seperti menggunakan kipas atau pompa. Pemanas kipas adalah contoh yang baik untuk konveksi paksa. Dalam tubuh manusia, jantung juga bertindak sebagai pompa yang bertanggung jawab untuk konveksi paksa panas ke seluruh tubuh.
Yang perlu anda ketahui tentang Radiasi?
Radiasi menggambarkan perpindahan panas melalui radiasi elektromagnetik. Karena energy kinetik , molekul yang menyusun benda selalu bergerak. Hal ini menyebabkan muatan dalam molekul tersebut bergerak, yang menghasilkan penciptaan gelombang elektromagnetik.
Tingkat di mana suatu benda memancarkan panas melalui radiasi diberikan oleh hukum Stefan-Boltzmann :
dimana adalah luas permukaan benda dan suhu mutlaknya. adalah konstanta Stefan-Boltzmann, .
Besaran tersebut disebut emisivitas . Dibutuhkan nilai antara 0 dan 1. lebih tinggi untuk objek yang lebih gelap dengan permukaan yang lebih gelap, yang memancarkan dan menyerap radiasi dengan baik. Permukaan mengkilap menyerap dan memancarkan radiasi jauh lebih sedikit dan mereka memiliki emisivitas mendekati 0. Permukaan ideal yang merupakan penyerap dan pemancar radiasi yang sempurna memiliki emisivitas 1 dan disebut benda hitam .
Karena objek memancarkan radiasi ke lingkungan, ia juga menyerap radiasi dari lingkungan. Jika lingkungan berada pada suhu , laju bersih di mana tubuh memancarkan panas diberikan oleh
Jika ada radiasi panas bersih adalah dari tubuh ke lingkungan.
Objek memancarkan beberapa panjang gelombang radiasi lebih dari yang lain. Biasanya, semakin panas tubuh, semakin rendah panjang gelombang yang dipancarkan paling banyak. Sebagai contoh, bintang yang lebih panas seharusnya memiliki warna yang lebih biru (panjang gelombang lebih kecil) dibandingkan dengan bintang yang lebih dingin dan lebih merah (panjang gelombang lebih besar). Untuk benda hitam ideal pada suhu absolut , hukum Wien memberikan panjang gelombang yang paling banyak dipancarkan:
Pada suhu kamar, panjang gelombang utama yang dipancarkan oleh benda berada dalam kisaran infra merah. Grafik di bawah ini menunjukkan kerapatan energy dari panjang gelombang tertentu yang dipancarkan oleh benda hitam pada beberapa suhu yang berbeda.
Radiasi – Hukum Wien
Termogram menggunakan radiasi termal yang dipancarkan oleh tubuh untuk menyaring penyakit dan kamera infra merah digunakan untuk “melihat” dalam gelap. Radiasi dari bintang-bintang yang jauh juga digunakan untuk mengukur jarak antara Bumi dan bintang-bintang.
Perbedaan Antara Konveksi dan Radiasi – Termogram rumah hemat energy di latar depan, memancarkan energy panas jauh lebih sedikit dibandingkan dengan rumah tradisional yang memancarkan lebih banyak energy (latar belakang)
Apa perbedaan antara Konveksi dan Radiasi
Asal
Konveksi terjadi sebagai akibat dari ekspansi termal materi.
Radiasi adalah hasil dari gerakan muatan dalam bahan karena energy kinetik molekul.
Mekanisme
Konveksi melibatkan transfer massa suatu material, biasanya cairan.
Radiasi melibatkan gelombang elektromagnetik. Materi itu sendiri tidak bergerak.
Sedang
Konveksi membutuhkan medium.
Radiasi tidak memerlukan media, dan dapat mentransfer panas melalui ruang hampa.
Ketergantungan Suhu
Konveksi menghasilkan laju aliran panas yang kira-kira berbanding lurus dengan perbedaan suhu.
Radiasi menghasilkan laju aliran panas yang bergantung pada perbedaan antara pangkat empat suhu benda dan lingkungan.
