Perpindahan Kalor Secara Konveksi Paksa

Perpindahan kalor secara konveksi merupakan cara perpindahan kalor dengan diikuti oleh mediumnya. Bila pada perpindahan kalor secara konduksi melibatkan molekul (atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, sedangkan perpindahan kalor secara konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar. Ada dua cara perpindahan kalor melalui aliran (konveksi) yakni konveksi secara alamiah dan konveksi secara paksa. Pada kesempatan ini, Materi Mafia Online akan mengulas tentang perpindahan kalor secara konveksi paksa, sedangkan untuk konveksi secara alamiah sudah dibahas pada postingan sebelumnya.

Konveksi Paksa Pada zat Cair

Perpindahan kalor secara konveksi paksa banyak digunakan pada sistem pendingin mesin atau yang dikenal dengan istilah radiator. Sistem pendingin ini digunakan pada mesin mobil. Tanpa menggunakan sistem pendingin (radiator) maka mobil akan cepat rusak, karena suhu yang diterima mesin mobil dari proses pembakaran mencapai 1.600°C. Akibatnya mesin mobil yang terbuat dari logam akan memuai melebihi batas keamanan sehingga bagian-bagian mesin akan menjadi lemah. Contoh skema sistem pendingin pada mesin terlihat seperti gambar di bawah ini.

Untuk mengurangi panas akibat efek dari proses pembakaran maka digunakanlah sistem pendingin mesin (radiator). Panas pada mesin mobil berpindah oleh sirkulasi air menuju ke radiator. Udara dingin yang berada diluar mesin ditarik oleh sebuah kipas untuk mendinginkan air padaradiator sehingga air yang dingin itu kembali mengalir dan bersentuhan dengan blok-blok mesin untuk mengulang sirkulasi berikutnya. Betapa pentingnya penggunakan radiator ini agar menjaga suhu mesin mobil tidak melampau batas suhu yang diizinkan sehingga mesin mobil tidak rusak.

Konveksi Paksa pada Gas (Asap)

Pada tungku pabrik biasanya dipasang cerobong asap agar selalu ada tarikan oleh udara ke atas. 

Sebelum ada pemanasan di dalam tungku, massa jenis udara dalam cerobong sama dengan massa jenis udara di luar cerobong. Setelah ada pemanasan, udara di dalam tungku memuai sehingga udara dari luar cerobong yang lebih dingin dan massa jenisnya lebih besar akan mendesak udara panas dalam cerobong ke atas. Semakin tinggi cerobong semakin besar tarikannya, sebab perbedaan massa jenis gas dalam cerobong dan massa jenis udara dari luar makin besar.

Besarnya energi (kalor) yang dipindahkan persatuan waktu pada konveksi secara paksa sama seperti pada konveksi alamiah yakni akan sebanding dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dengan beda suhu ΔT. Secara matematis ditulis:

Q/t = h.A.ΔT

dengan:

Q = jumlah kalor yang dipindahkan (J)

t = waktu terjadi aliran kalor (s)

h = koefisien konveksi (W/m²K)

A = luas permukaan (m²)

ΔT = beda suhu antara benda dan fluida (K)

Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang perpindahan kalor secara konveksi paksa, silahkan simak dan pahami contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal

Suatu radiator pendingin mobil mempunyai luas yang bersinggungan dengan air adalah 400 cm². Beda suhu antara bahan radiator dan air panas adalah 25° C. Jika bahan radiator adalah bahan logam tertentu yang mempunyai koefisien konveksi h = 8 W/m² °C, maka hitunglah laju perpindahan kalor pada sistem radiator ini.

Penyelesaian:

Diketahui:

A = 400 cm² = 0,04 m²

ΔT = 25°C

h = 8 W/m² °C

Ditanyakan: Q/t = ?

Jawab:

Q/t = h.A.ΔT

Q/t = 8 W/m² °C. 0,04 m². 25°C

Q/t = 8 W

Jadi, laju perpindahan kalor pada sistem radiator tersebut adalah 8 Watt.

Nah demikian materi tentang perpindahan kalor secara konveksi paksa, jika ada permasalahan atau kendala dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita pasti bisa.

TOLONG DIBAGIKAN YA :