KONDUKSI

B. Cara Perpindahan Kalor

1. Konduksi

Coba kalian pegang salah satu ujung sebuah sendok makan, sedangkan ujung yang lain kalian panaskan pada api kompor gas! Apa yang terjadi pada ujung sendok yang kalian pegang?

Selanjutnya ambil sebuah pisau yang mempunyai pegangan dari kayu! Peganglah pisau pada pegangannya, sedang ujung yang lain dipanaskan. Apakah yang terasa pada tanganmu? Bandingkan, apa yang kalian rasakan pada pengangan pisau dan ujung sendok!

a. Laju Perpindahan Kalor dengan Cara Konduksi

Peristiwa yang terjadi pada sendok, menunjukkan adanya aliran panas ke daerah dingin, bukan? Begitu pula pada pisau. Bagaimana fungsi kayu itu sendiri? Peristiwa aliran panas ini membuktikan adanya transfer energi panas ke dingin. Bagaimana cara mentransfer energi panas tersebut? Untuk menjawab pertanyaan ini perlu adanya analisis secara fisika.

Jika zat mendapat energi panas maka energi panas tersebut digunakan untuk menggetarkan partikel-partikel zat tersebut. Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar ini, memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi kinetik lebih besar pula. Begitu seterusnya partikel tetangga ini memindahkan energi ke partikel tetangga berikutnya. Sedangkan partikelnya sendiri tidak berpindah tempat. Pemindahan energi panas atau kalor semacam ini disebut konduksi. Jadi, perpindahan panas dengan cara konduksi adalah perpindahan panas yang tidak diikuti oleh perpindahan partikel zat. Sebatang logam panjang l, luas penampangnya A, perbedaan temperatur kedua ujungnya adalah $\Delta T$ , besarnya laju perpindahan panas H adalah berbanding terbalik dengan l, berbanding lurus dengan

dan A. Secara matematis dapat ditulis dengan persamaan :

$H=kA\frac{\Delta T}{l}$

dengan k adalah koefisien konduksi termal zat atau sering disebut konduktivitas termal ( $Js^{-1}m^{-1}K^{-1}$ ),

dinyatakan dalam K, A dinyatakan dalam $m^{2}$ , l dinyatakan dalam m, maka H dinyatakan dalam $Js^{-1}$ .

Persamaan di atas menunjukkan bahwa zat yang mempunyai nilai konduktivitas panas besar merupakan konduktor panas yang baik. Bagaimana terhadap kayu yang digunakan pada pegangan pisau? Tentu kayu bukan konduktor yang baik, bukan? Pada tabel konduktivitas termal zat menunjukkan bahwa logam merupakan konduktor termal yang baik daripada bukan logam, seperti kayu, karena mobilisasi elektron ikut berpartisipasi dalam konduktivitas listrik dan juga ikut berperan dalam transfer energi panas.

Oleh karena itu yang perlu diperhatikan adalah suatu logam yang mempunyai nilai konduktivitas termal tinggi, logam tersebut mempunyai konduktor termal yang baik. Menurut hukum Wideman-Franz, dinyatakan bahwa pada temperatur T, konduktivitas termal (K) berbanding lurus dengan konduktivitas listrik ( $\sigma$ ) dengan satuan ( $Jm^{-1}s^{-1}K^{-1}$ ). Kenaikan temperatur akan menaikkan konduktivitas termal tetapi terjadi penurunan konduktivitas listrik, dapat ditulis :

$L=\frac{K}{\sigma T}$

dengan I adalah bilangan Lorentz.

Pada persamaan di atas menunjukkan bahwa konduktivitas termal berbanding lurus dengan kenaikan temperatur. Tabel 7.4 menunjukkan bahwa nilai konduktivitas termal pada udara, gabus, wol,dan kapuk sangat kecil. Berdasarkan persamaan di atas menunjukkan bahwa nilai konduktivitas kecil, nilai perpindahan panas persatuan waktu, H juga kecil, ini berarti bisa dikatakan bahwa pada bahan tersebut tidak menghantarkan panas. Bahan seperti ini disebut isolator. Bahan yang bersifat isolator sangat bermanfaat bagi manusia, misalnya plastik digunakan untuk pegangan alat-alat pemanas, udara, dan gabus untuk penyekat pada termos dan lain-lainnya.

Contoh soal 7.5

Batang tembaga panjang 100 cm luas penampang melintang $1cm^{2}$ . Salah satu ujungnya berada pada air yang mendidih sedang ujung yang lainnya ditempatkan pada es yang sedang mencair. Jika koefisien konduksi termal tembaga 400

. Berapa joule banyaknya kalor yang berpindah dari ujung satu ke ujung yang lain dalam 1 menit?

Penyelesaian :

Diketahui : K = 400

A =