Pastinya saat duduk di bangku sekolah, kamu sudah tahu bahwa terdapat materi mengenai perpindahan panas. Perpindahan panas ini umumnya terbagi ke dalam tiga jenis yaitu konveksi, konduksi, dan radiasi. Nah, yang akan dibahas berikut ini yaitu mengenai perpindahan panas secara radiasi.
Ternyata, jika dicari tahu lebih dalam tentang perpindahan panas secara radiasi, terdapat beberapa informasi yang bermanfaat. Kemudian tanpa disadari perpindahan panas seperti ini saling berkaitan dengan kehidupan sehari-hari seseorang. Maka dari itu, langsung saja ke penjelasannya.
Daftar ISI
Cara Perpindahan Panas Radiasi
Sebelumnya, kamu perlu tahu dulu cara perpindahan panas secara radiasi sebagai gambaran. Radiasi adalah perpindahan panas atau kalor yang terjadi tanpa adanya perantara dan berbentuk gelombang energi, sehingga bisa dibilang berasal langsung dari sumber panasnya.
Faktor-Faktor Perpindahan Panas secara Radiasi
Adapun beberapa faktor yang membuat perpindahan panas dengan radiasi ini bisa terjadi, yaitu:
1. Suhu Benda yang Rendah
Faktor yang pertama adalah adanya suhu benda yang rendah sehingga dapat dengan mudah menyerap radiasi panas di sekitarnya.
Ketika suhu suatu benda semakin rendah maka lebih besar dalam menyerap kalor atau panas di sekitarnya. Lalu semakin luas juga benda bersuhu rendah maka semakin besar menyerap panasnya.
2. Benda yang Menyerap dan Memancarkan Kalor
Faktor selanjutnya adalah terdapat benda yang bisa menyerap dan memancarkan kalor atau panas. Biasanya benda-benda dapat menyerap dan memancarkan kalor ke lingkungan di sekitarnya sehingga jika benda tersebut lebih panas dari sekitarnya maka semakin besar energi panas yang akan benda tersebut pancarkan.
Tidak hanya itu, ketika luas permukaan benda yang bisa menyerap panas lebih luas maka semakin besar energi panas yang dipancarkan.
3. Warna Benda
Adapun faktor terakhir terjadinya perpindahan panas secara radiasi bisa karena warna benda. Jadi setiap warna juga menentukan.
Misalnya ketika benda yang berwarna gelap semakin panas maka semakin besar pancaran radiasi ke sekitarnya. Sementara itu, jika benda gelap semakin suhunya dingin, maka akan semakin besar panas yang diterima.
Contoh Perpindahan Panas secara Radiasi
Terdapat beberapa perpindahan panas radiasi yang sering terjadi sekitar atau kehidupan sehari-hari, antara lain:
1. Lampu Inkubator
Contoh yang pertama adalah pada lampu inkubator. Penggunaan lampu inkubator ini biasanya terdapat di peternakan ayam sebagai penghangat anak ayam dan telur.
Bisa dibilang, peran lampu tersebut adalah sebagai menstabilkan suhu ruangan agar hewan ternak di dalamnya tidak stres atau kedinginan. Nantinya cahaya lampu inkubasi yang dinyalakan akan mengeluarkan energi panas dan menyebar ke ruangan sehingga suhunya akan terasa hangat.
2. Api Unggun
Perpindahan panas secara radiasi berikutnya terjadi pada api unggun. Seperti yang sudah dijelaskan bahwa radiasi panas ini akan terjadi ketika sumber yang memiliki suhu yang tinggi akan menyebarkan ke lingkungannya dalam bentuk gelombang energi panas.
Maka dari itu, bisa disimpulkan bahwa api unggun merupakan sumber dengan suhu yang tinggi dan ketika terdapat orang atau benda yang bersuhu rendah, maka akan ikut merasakan panasnya. Kemudian sama dengan lilin, ketika tangan berada di sekitar apinya, maka juga akan merasakan hangat.
3. Oven
Sebagian orang pasti sering menggunakan oven untuk membuat makanan atau menghangatkannya. Perlu diketahui bahwa cara yang digunakan alat tersebut juga dengan memanfaatkan radiasi panas untuk menghangatkan atau memanaskan makanan.
Nantinya terdapat komponen oven yang bisa mengubah tenaga listrik menjadi panas. Kemudian komponen yang sudah panas tersebut akan memancarkan energi panas bersama gelombang mikro, sehingga makanan di dalam oven akan naik suhunya.
4. Dinding Perak pada Termos
Termos merupakan tempat untuk mempertahankan suhu panas pada air dalam waktu cukup lama. Jadi, air tersebut bisa digunakan sewaktu-waktu tanpa perlu memanaskannya lagi.
Dalam hal ini termos lebih ke mencegah perpindahan panas secara radiasi. Pencegahan tersebut bisa terjadi karena terdapat lapisan perak di dalam termos.
5. Ruang Sauna
Ruang sauna juga menerapkan konsep perpindahan panas secara radiasi. Nantinya alat pemanas yang ada di dalam ruangan sauna akan mengumpulkan energi panas dan memancarkannya ke seluruh ruangan dan membuat seseorang bisa merasakan peningkatan suhu di kulitnya.
6. Matahari
Contoh perpindahan panas secara radiasi yang terakhir dan terjadi secara alami adalah pada matahari. Seperti yang diketahui bahwa matahari merupakan sumber panas alami terbesar di bumi. Biasanya, radiasi panas matahari digunakan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan dan melakukan aktivitas sehari-hari.
Contoh kasus pemanfaatan radiasi panas matahari, yaitu menjemur baju saat siang hari. Gelombang panas yang dipancarkan matahari nantinya akan mengenai baju yang basah dan menyebarkan panas keseluruh baju sehingga membuat kandungan airnya hilang (menguap).
Selain itu terdapat contoh kasus lain yaitu pada panel surya. Nantinya lempengan yang berwarna hitam dan lebar pada permukaan panel surya akan menyerap radiasi panas matahari. Kemudian panas yang diserap tersebut akan diproses dan kemudian diubah menjadi energi listrik.
Rumus Radiasi Panas
Jika dipahami lebih lanjut, terdapat rumus perhitungan perpindahan panas secara radiasi, yaitu sebagai berikut.
W = e.σ.A.T⁴
Keterangan :
W = Kalor yang dipancarkan setiap detiknya (J/s)
e = Emisivitas benda
σ = Konstanta Stefan Boltzmann (5,67×10(-8 watt) / m²k⁴)
A = Luas permukaan (m²)
T⁴ = Suhu permukaan pada benda (K)
Sebelum itu harus dipahami bahwa nilai Emisivitas (e) pada suatu benda tergantung warna permukaannya. Nantinya jika warna permukaan suatu benda adalah hitam pekat, maka nilai e = 1. Sedangkan permukaan benda berwarna putih akan memiliki nilai e = 0. Sehingga secara umum nilai Emisivitas yaitu 0 < e < 1.
Agar lebih paham dengan gambaran dari rumus radiasi kalor/panas di atas, berikut adalah contoh soal perpindahan panas secara radiasi:
Diketahui jari-jari bumi berukuran 149,6 x 10⁶ km dan memiliki emisivitas 0,95. Lalu berapa laju perpindahan panas secara radiasi dari matahari ke bumi saat siang hari?
Diketahui:
Jari-jari bumi (r) = 149,6 x 10⁶ km = 149,6 x 10⁹ m.
Emisivitas bumi = 0,95.
Luas permukaan bumi (A) = π r ² = (3,14)(149,6 x 10⁹ m)² = 3,14 (2460,16 x 10¹⁸m²) = 7725 x 10¹⁸ m².
Ditanyakan:
Laju radiasi panas matahari? (🇶/ t)
Rumus dari laju panas matahari :
🇶/ t = (100 Watt/m²) e A Cos ፀ
Keterangan :
🇶/ t = laju radiasi panas matahari
1000 Watt / m² = konstanta matahari
e = emisivitas
A = Luas permukaan pada benda
θ = sudut yang terbentuk dari permukaan normal bumi dengan sinar matahari
Untuk matahari yang tepat berada di atas kepala adalah cahaya yang tegak lurus dengan permukaan bumi. Lalu ketika cahaya matahari yang tegak lurus dengan permukaan bumi maka akan membentuk sudut 0° dengan garis tegak lurus permukaan bumi.
Jawab:
🇶/t = (1000 Watt/m²) e A cos ፀ
= (1000 Watt/m²) (0,95) (7725 x 10¹⁸ m² (cos 0°)
= (1000 Watt/m²) (0,95) (7725 x 10¹⁸ m²(1)
= 7.338.750 x 10¹⁸
= 7,34 x 10²⁴ J/s
Dengan begitu dapat diketahui bahwa perpindahan panas radiasi matahari adalah 7,34 x 10²⁴ J/s.
Dampak Negatif Perpindahan Panas secara Radiasi
Perlu dipahami juga, meskipun radiasi panas banyak memberikan manfaat bagi kehidupan manusia, namun ternyata tetap memiliki sisi negatifnya, seperti:
1. Radiasi Panas Matahari
Untuk yang pertama adalah dampak negatif dari radiasi panas matahari. Perlu diketahui bahwa radiasi panas matahari yang berguna bagi kehidupan masyarakat ini akan kurang baik jika terkena kulit secara terus menerus. Ada dampak buruk bagi kesehatan tubuh yang ditimbulkan dari paparan radiasi panas matahari.
Matahari merupakan sumber cahaya dan panas terbesar, meskipun jaraknya jauh dari bumi, panas yang dirasakan sangatlah menyengat. Sehingga tidak jarang muncul masalah kulit karena sering terkena panas matahari.
Efek negatif inipun biasanya seperti memicu munculnya kanker kulit, sunburn atau kulit terbakar, penuaan dini pada kulit, dan lainnya. Dengan begitu ketika bepergian keluar rumah harus menggunakan pakaian yang menutupi area kulit agar tidak terkena panas matahari langsung.
Terkait radiasi matahari, beberapa orang mungkin juga bertanya-tanya kenapa ketika seseorang yang mengenakan pakaian berwarna hitam pada siang hari akan lebih merasakan gerah daripada yang berpakaian warna cerah atau putih.
Hal ini karena setiap warna memiliki kemampuan yang berbeda untuk menyerap panas. Warna hitam akan menyerap hampir semua energi yang dipancarkan oleh matahari. Sementara itu, warna putih cenderung memantulkan energi panas dari sinar matahari.
Maka dari itu, pakaian yang berwarna hitam akan mudah menyerap panas dan tentunya memiliki emisivitas hampir 1, sedangkan pakaian berwarna putih memiliki emisivitas hampir 0. Jadi, ketika siang hari sebaiknya memakai pakaian berwarna putih dan saat malam hari bisa mengenakan pakaian berwarna hitam.
2. Suhu Panas di Sauna
Berikutnya adalah dampak negatif radiasi panas pada alat yang mengeluarkan suhu panas yang sering digunakan di tempat sauna. Meskipun memiliki efek yang baik bagi tubuh, namun ternyata tetap memiliki sisi negatifnya.
Seperti yang diketahui bahwa berada di tempat sauna bisa memberikan kenyamanan karena suhu ruangan yang hangat. Namun jika terpapar suhu udara panas di dalam ruangan tersebut dalam waktu yang melebihi normal, maka bisa menimbulkan dampak negatif. Untuk dampaknya seperti dehidrasi, suhu tubuh meningkat, dan lainnya.
Sudah Tahu Mengenai Perpindahan Panas secara Radiasi?
Itulah beberapa informasi mengenai perpindahan panas secara radiasi yang bisa menambah wawasan. Selain itu, ada dampak negatif dari beberapa kasus perpindahan panas dengan radiasi yang harus dipahami dan dihindari.
