Pengertian, Rumus dan Contoh Soal Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran) Beserta Pemahaman Terlengkap – Jarak dari bumi ke matahari mencapai 149.600.000 km dan antara bumi dan matahari terdapat ruang hampa udara, akibatnya tidak memungkinkan terjadinya perpindahan kalor (panas) secara konveksi maupun secara konduksi. Akan tetapi panas pada matahari jarak ratusan juta kilometer bisa kita rasakan dari permukaan bumi. Dalam peristiwa tersebut kalor tidak mungkin berpindah dengan cara konduksi. Di mana pada proses perpindahan kalor secara konduksi harus ada perantara berupa zat padat. Selain itu, kalor yang dihasilkan oleh matahari tidak mungkin juga berpindah dengan cara konveksi baik itu secara konveksi alamiah ataupun konveksi paksa, karena harus ada zat cair / gas untuk mengalirkan panas matahari. Lalu dengan cara apakah panas matahari dapat sampai ke permukaan bumi? Langsung saja perhatikan penjelasan di bawah ini!
Perpindahan kalor dari matahari ke permukaan bumi bisa terjadi secara radiasi (pancaran), di mana dalam proses tersebut kalor tidak membutuhkan medium untuk sampai ke permukaan bumi. Jadi radiasi merupakan perpindahan kalor tanpa zat perantara dan dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Alat yang dipakai untuk mengetahui adanya radiasi (pancaran) kalor disebut sebagai termoskop. Untuk membuat termoskop sederhana sangatlah mudah. Berikut ini merupakan gambar termoskop sederhana.
Dua mengunakan buah bola lampu pijar bekas (lampu A dan lampu B) yang dihilangkan filamen dengan cara melubangi di bagian bawahnya. Bola lampu B dihitamkan, sedangkan bola lampu A tetap. Kemudian kedua lampu tersebut dihubungkan dengan sebuah pipa U berisi alkohol yang diberi warna. Jika 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. Jika A dan B bersama-sama diberi pancaran kalor, permukaan alkohol di bawah B tetap turun dan permukaan alkohol di bawah A alam naik. Peristiwa tersebut menunjukkan bahwa bola hitam menyerap kalor lebih banyak daripada bola lampu yang tidak dihitamkan. Maka, dapat disimpulkan bahwa sebuah benda yang permukaannya hitam kusam memancarkan / menyerap kalor lebih baik dari pada sebuah benda yang permukaannya putih mengkilap.
Laju perpindahan kalor termal yang dipancarkan secara radiasi oleh suatu benda secara empiris ditemukan oleh Josef Stefan pada tahun 1879. Stefan mengungkapkan 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 secara teoritis oleh Ludwig Boltzmann pada tahun 1884 yang dikenal dengan hukum Stefan-Boltzmann yang dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
P = eσAT4
Keterangan:
P = daya yang diradiasikan (watt).
e = emisivitas suatu benda.
σ = konstanta Stefan (5,6703 × 10-8 W/m2K4).
A = luas sebuah benda yang memancarkan radiasi (m2)
T = suhu mutlak (K)
Nilai emisivitas e suatu benda tergantung pada warna permukaan suatu benda tersebut. Permukaan sebuah benda yang berwarna hitam sempurna nilai e = 1, sedang untuk sebuah benda yang berwarna putih sempurna nilai e = 0. Jadi nilai emisivitas e secara umum adalah 0 < e < 1.
Agar kelian lebih memahami tentang perpindahan kalor secara radiasi (pancaran) silahkan perhatikan dan pahami contoh soal di bawah ini.
Contoh Soal
1. Sebuah bola tembaga mempunyai luas 20 cm2 kemudian dipanaskan hingga berpijar pada suhu 127°C. Jika emisivitas bahan yaitu 0,4 dan tetapan Stefan yaitu 5,67 × 10-8 W/m2K4, maka hitunglah energi radiasi yang dipancarkan oleh bola tersebut tiap sekonnya.
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
A = 20 cm2 = 2 × 10-3 m2
T = (127 + 273) = 400 K.
e = 0,4
σ = 5,67 × 10-8 W/m2K4
Ditanya: P = …?
Jawab:
P = eσAT4
P = (0,4).(5,67×10-8).(2×10-3).(400)4
P = (0,4).(5,67×10-8).(2×10-3).(256×108)
P = 1161,23×10-3 W
P = 1,16123 W ≈ 1,2 W.
Jadi, energi radiasi yang dipancarkan oleh sebuah bola tersebut tiap sekonnya adalah 1,2 watt.
Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Pengertian, Rumus dan Contoh Soal Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran) Beserta Pemahaman Terlengkap . Semoga bermanfaat.
Originally posted 2023-05-08 12:52:15.