7/22/2019 fisika DM

1/17

Pengaruh tekanan terhadap titik lebur

Anda dapat melihat pengaruh tekanan terhadap titik lebur dengan mengamati demonstrasi yang

ditunjukkan pada gambar 6.39. Letakkan sebuah balok es di atas dua penumpu. Gantungkan seutas

kawat tembaga halus yang ujung-ujungny diberi beban 3kg melalui balok es tersebut. Setelah setengah

atau satu jam tergantung pada ukuran balok es, kawat akan melewati balok es secara perlahan-lahan

dan akhirnya terjatuh ke lantai. Akan tetapi, anehnya balok es tetap utuh atau tidak terpotong.

Sewaktu kawat menekan permukaan atas balok es, bagian ini melebur lebih dahulu sebab

tekanan yang diberikan menurunkan titik lebur es.Sebagai gambaran, es melebur pada suhu 0C pada

tekanan normal ( 1 atm). Jika diberi tekanan 2 atm maka titik lebur es turun menjadi -0,007C. akibat

meleburnya es menjadi air, kawat bergerak melalui bagian yang melebur ini. Akan tetapi segera setelah

kawat lewat, tekanan yang diberikan kawat pada bagian yang melebur ini normal kembali9sama dengan

tekanan udara luar) sehingga air hasil leburan membeku kembali menjadi es. Jadi, kawat secara

perlahan melewati balok es, tetapi lintasan yang dilalui kawat segera membeku kembali menjadi es.

Akhirnya kawat bersama beben jatuh ke lantai tetapi es balok tetap utuh tidak terpotong.

Gejala meleburnya bagian balok es yang diberi beban (tekanan luar) dan membeku kembali

sesaat setelah beban dihilangkan dinamakn regelasi (regelation). Relegasi adalah sifat unik yang dimiliki

oleh air karena adanya kristal struktur terbuka es (lihat Gambar 6.13) Kristal- kristal struktur terbuka es

diruntuhkan oleh pemakaian tekanan pada permukaan es sehingga es yang secara normal melebur pada0C akan melebur pada suhu di bawah 0C.

Pengaruh tekanan terhadap titik didih

Jika tekanan pada permukaan zat cair dinaikkan atau diturunkan, bagaimanakah titik didih zat

cair tersebut? Untuk menjelaskan hal ini sebaiknya melakukan demonstrasi seperti yang ditunjukkan

pada kegiatan berikut.

7/22/2019 fisika DM

2/17

Kegiatan 6.8 Melakukan Demonstrasi

Tujuan:

Mendemonstrasikan pengaruh tekanan terhadap titik didih

Alat dan Bahan:

Labu didih, thermometer, selang karet, dan penumpu (lihat Gambar 6.40)

Langkah Kerja:

Pengaruh tekanan terhadap titik didih

1. Sediakan sebuah labu kaca yang berdinding

agak tebal yang tahan panas (disebut labu

didih).

2. Isi labu didih dengan air kira-kira sepertiga

volumenya.

3. Panaskanlabu didih sampai air mendidih

seperti ditunjukkan pada Gambar 6.40a.

4. Begitu air mendidih, jepi ujung selang karet

dengan penjepit untuk mempersulit keluarnya

uap, dan dengan demikian memperbesar

tekanan di dalam labu. Lakukan ini sesaat saja

segeralah melepas jepitan itu dan berhentimemanasi setelah thermometer menunjukkan

kenaikan sedikit di atas 100C. jika dibiarkan

lama, ada kemungkinan labu pecah, dan bahkan

meledak.

5. Bagaimanakah pengaruh kenaikkan tekanan

terhadap titik didih zat cair?

Pengaruh penurunan tekanan terhadap titik didih

1. Keluarkan seluruh udara yang terdapat di atas permukaan air dalam labu dengan caramendidihkan air dalam labu selama beberapa menit.

2. Berhentilah memanasi (jauhkan nyala api dari labu) dan dengan cepat tutup rapat selang karetdengan penjepit, sehingga udara luar tidak masuk ke dalam labu.

3. Balik labu itu dan beri penumpu (Gambar 6.40b). siswa jangfan terlalu dekat dengan labu.4. Siram labu tersebut dengan air dingin. Dengan penyiraman ini, uap air dsi atas permukaan air

mengembun menjadi air.

7/22/2019 fisika DM

3/17

5. Perhatikanlah, thermometer akan menunjukkan suhu di bawah 100C ketika air mendidih.6. Bagaimanakah pengaruh penurunan tekanan terhadap titik didih zat cair?Demonstrasi pada kegiatan pertama menunjukkan bahwa ketika tekanan di atas permukaan air

dinaikkan, air mendidih di atas 100C (titik didihnormal). Dapatlah disimpulkan bahwa kenaikan tekanan

pada permukaan air akan menaikkan titik didihnya.

Salah satu pemanfaatan naiknya titik didih karena kenaikan tekanan ialah pada alat yang dinamakan

otoklaf, yaitu alat pemanas yang menggunakan air untuk mensterilkan alat-alat. Otoklaf umumnya

digunakan di rumah sakit. Alat yang digunakan oleh ibu rumah tangga untuk mensterilkan botol susu

dan perangkat makan bayinya dapat juga kita sebut otoklaf.

Naiknya titik didih karena kenaikan tekanan juga dimanfaatkan pada panci pemasak bertekanan

(pressure cooker), seperti ditunjukkan pada gambar 6.41. ketika panci dipanaskan, air menguap. Oleh

karena panci ditutup rapat, maka uap terperangkap di atas permukaan air, dan menyebabkan tekanan di

atas permukaan air naik, yaitu dua kali tekanan normal (2atm). Kenaikkan tekanan menyebabkan air

tidak mendidih pada suhu 100C, tetapi kira-kira pada suhu 120C. Titik didih yang tinggi menyebabkan

makanan lebih vepat matang.

Untuk menjaga agar tekanan uap di atas permukaan air

tidak melebihi nilai tekanan yang membahayakan, panci

dilengkapi dengan suatu alat pengatur tekanan yang

dinamakan katup pengaman. Katup ini mengandung

pemberat yang diam di atas sebuah lubang dalam tutup

panci (Gambar 6.42). ketika tekanan uap mencapai di atas

nilai tertentu, tekanan uap ini mengangkat pemberat

sehingga sejumlah uap dapat lolos keluar.

Naiknya titik didih karena kenaikan tekanan juga

dimanfaatkan pada ketel uap untuk menghasilkan uap

bertekanan tinggi guna menjalankan turbin-turbin uap pada

mesin-mesin pembangkit tenaga listrik dan mesin-mesin

kapal laut.

Demonstrasi padakegiatan kedua menunjukkan bahwa

ketika tekanan di ats permukaan air diturunkan, air

mendidih di bawah 100C (titik didih normal). Dapatlah

disimpulkan bahwa penurunan tekanan pada permukaan

air akan menurunkan titik didihnya.

7/22/2019 fisika DM

4/17

Di permukaan laut, air mendidih

pada suhu 100C. makin tinggi suatu

tempat dari permukaan laut, makin

rendah tekanan udaranya, sehingga

makin rendah juga titik didih air. Pada

Gambar 6.43 ditunjukkan bagaimana

penurunan titik didih ketika tekanan

udara makin rendah untuk membuktikan

bahwa makin tinggi suatu tempat, makin

rendah titik didih air, pergilah ke dua

buah tempat yang ketinggiannya dari

permukaan laut sangat berbeda (missal

Jakarta dan Bandung).

Pengaruh ketidakmurnian terhadap titik lebur

Titik lebur es pada keadaan normal adalah 0C. kita dapat mengubah titik lebur es dengan cara

menambahkan garam pada campuran es dan air, seperti pada kegiatan berikut.

Penambahan garam dapur pada campuran air dan es dapat menurunkan titik lebur es sampai -

20C. peristiwa ini dimanfaatkan dalam pembuatan es krim. Pemberian garam menurunkan titik lebur

es, sehingga es yang suhunya dibawah 0C dapat melebur. Untuk melebur diperlukan kalor. Oleh karena

kalor tidak disuplai dari luar, mak kalor diambil dari dalam es itu sendiri. Sebagai akibatnya, suhu es akan

turun lebih jauh sekalipun es dalam keadaan cair (es krim).

Pengaruh ketidakmurnian terhadap titik didih

Titik didih air pada keadaan normal adalah 100C. kita dapat menaikkan titik didih air di atas 100C

dengan menambah ketidakmurnian zat menaikkan titik didihnya. Oleh karena itu, titik didih air laut lebih

tinggi daripada titik didih air biasa.

7/22/2019 fisika DM

5/17

6.5 Perpindahan Kalor

Jika air panas disentuhkan dengan benda dingin maka tak lama kemudian suhu benda panas

turun sedangkan suhu benda dingin naik. Hal ini terjadi karena benda panas memberikan kalor kepada

benda dingin (Gambar 6.44).

Jadi, kalor berpindah dari benda yang suhunya

tinggi ke benda yang suhunya rendah.

Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu:

1. Konduksi,2. Konveksi (aliran), dan3. Radiasi (pancaran).

Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Letakkan sebuah sendok logam ke dalam

mangkok yang berisi sup panas. Sentuhan ujung

sendok yang tidak terendam dalam sup. Ujung

sendok tersebut terasa panas walaupun ujung

sendok tersebut tidak bersentuhan langsung dengan

sumber kalor (sup panas). Pada proses perpindahan

kalor dari bagian sendok yang panas ke ujung sendok

yang dingin tidak terjadi perpindahan partikel-

partikel dalam sendok. Proses perpindahan kalor

tanpa disertai perpindahan partikel dinamakan

konduksi.

Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:

1. Pemanasan pada satu ujung zat menyebabkan partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat

dan suhunya naik, atau energy kinetiknya bertambah (Gambar 6.46). Partikel-partikel yang energy

kinetiknya lebih besar ini memberikan sebagian energy kinetiknya kepada partikel-partikel

tetangganya melalui tumbukan sehingga partikel-partikel ini memiliki energy kinetic lebih besar.

Selanjutnya, partikel-partikel ini memberikan sebagian energy kinetiknya ke partikel-partikel

tetangga berikutnya. Demikian seterusnya sampai kalor mencapai ujung yang dingin (tidak dipanasi).

Proses perpindahan kalor seperti ini berlangsung lambatkarena untuk memindahkan lebih banyakkalor diperlukan beda suhu yang tinggi diantara kedua ujung.

2.Dalam logam, kalor dipindahkan melalui elektron-elektron bebas yang terdapat dalam struktur atom

logam. Elektronn bebas ialah electron yang dengan mudah dapat berpindah dari satu atom ke atom

yang lain. Di tempat yang dipanaskan, energy elektron-elektron bertambah besar. Oleh karena

electron bebas mudah berpindah, pertambahan energy ini dengan cepat dapat diberikan ke elektron-

7/22/2019 fisika DM

6/17

elektron lain yang letaknya lebih jauh melalui tumbukan. Dengan cara ini kalor berpindah lebih cepat.

Oleh karena itu, logam tergolong konduktor yang sangat baik.

Berdasarkan kemampuan mengantarkan kalor ini , zat dibagi atas dua golongan besar, yaitu

konduktor danisolator. Konduktorialah zat yang mudah menghantar kalor. Isolatorialah zat yang sukar

menghantar kalor. Setiap zat dapat menghantarkan kalor secara konduksi.

Kita memasak makanan tanpa perlu nyala api bersentuhan langsung denagan makanan. Untuk

itu kita gunakan panci yang terbuat dari aluminium (konduktor) untuk menghantarkan kalor dari api ke

bahan makanan atau air yang dimasak (Gambar 6.47). agar kita dapat memegang gagang panci tanpa

merasa panas karena konduksi, maka gagang panci biasanya dibuat dari kayu atau plastic (isolator).

Bagian alas setrika listrik terbuat dari logam (konduktor) agar dapat menghantarkan kalor dari

energy listrik ke pakaian yang disetrika. Agar dapat memegang setrika tanpa merasa panas, maka

gagang setrika dibuat dari plastic (isolator). Jika setrika tidak digunakan, maka alas setrika diletakkan di

atas tutup penghambat kalor yang terbuat dari bahan isolator (Gambar 6.48). dengan demikian, als

setrika tidak memanasi meja setrika.

Udara termasuk penghantar kalor yang buruk secara konduksi. Di Negara beriklim dingin, kalor

di rumah harus bias dipertahankan agar suhu rumah tetap hangat. Karena itu desai rumah di Negara

tersebut harus diisolasi dengan baik, dan isolasi ini memanfaatkan sifat udara sebagai penghantar kalor

konduksi yang buruk, seperti ditunjukkan pada Gambar 6.49.

7/22/2019 fisika DM

7/17

Perhatikan Gambar 6.49, udara diperangkap di antara dua lembar kaca dalam suatu jendela

dengan lapisan ganda. Desain ini akan mengurangi konduksi kalor melalui jendela dan menjaga ruangan

lebih hangat selama musim dingin dan lebih dingin selama cuaca panas.

Ide yang sama juga digunakan di industry, mislnya pada kulkas dan AC, dimana bahan berbulu

digunakan sebagai isolator. Bahan berbulu adalah isolator kalor karena bahan ini mengurung kantung-

kantung kecil udara di antara serat-seratnya. Isolasi pada atap dan dinding rumah juga didesain dengan

prinsip yang sama.

Faktor faktor apa yang mempengaruhi laju kalor konduksi?

Ilustrasi pada Gambar 6.50 untuk menjelaskan konduksi kalor secara kuantitatif. Laju konduksi

kalor melalui sebuah dinding bergantung pada empat besaran:

1.Beda suhu di antara kedua permukaan T =

T - T ;makin besar beda suhu, makin cepat

perpindahan kalor.

2. Ketebalan dinding d; makin tebal dinding,

makin pelan perpindahan kalor.

3. Luas permukaan A; makin besar luas

permukaan, makin cepat perpindahan kalor.

4. Konduktivitas termal zat k, merupakan

ukuran kemampuan zat menghantarkan

kalor; makin besar nilai k, makin cepat

perpindahan kalor.

7/22/2019 fisika DM

8/17

Berdasarkan penjelasan di atas, banyak kalor yang melalui dinding selama selang waktu t, dinyatakan

oleh:

Keterangan:

= kalor = waktuK = koefisien konduktivitas

A = luas penampang

= perbedaan suhu ujung-ujung kedua benda = tebal atau panjang

Pada Tabel 6.10 ditunjukkan konduktivitas termal berbagai zat. Tampak bahwamakin mudah zat itu menghantarkan kalor, makin besar nilai k. nilai k terbesar dimiliki

oleh logam karena logam tergolong konduktor yang sangat baik. Nilai k terkecil dimiliki

oleh udara dan bahan-bahan isolator seperti gelas, serat kaca, bulu halus, dan kapuk.

Tabel 6.10 Konduktivitas termal

zatk( ) zat

k( )

LogamAluminium

Perunggu

Tembaga

Besi dan baja

Perak

Zat padat lain

Lemak tubuh

Batu bata

BetonKaca

Es

Air

Kayu (pinus)

205

109

385

50

406

0,17

0,6

0,80,8

1,6

0,60

0,13

Bahan IsolatorGabus

Serat kaca (fiberglass)

Bulu halus

Kapuk

Gas

Hidrogen

Udara

0,04

0,04

0,02

0,03

0,13

0,024

7/22/2019 fisika DM

9/17

Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Tangan yang di taruh di atas nyala lilin sejauh kira-kira 10cm, akan merasakan udara

hangat yang naik dari nyala lilin. Ketika udara yang dekat nyala lilin dipanasi, udara itu

memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil. Udara hangat yang massa jenisnyalebih kecil akan naik, dan tempatnya digantikan oleh udara dingin yang massa jenisnya

lebih besar. Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh

pergerakan fluida itu sendiri dinamakan konveksi.

Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Contoh di

atas adalah konveksi alamiah. Pada konveksi alamiah, pergerakan fluida terjadi akibat

perbedaan massa jenis. Bagian fluida yang menerima kalor (dipanasi) memuai dan

massa jenisnya menjadi lebih kecil sehingga bergerak ke atas. Tempatnya digantikan

oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karena massa jenisnya lebih besar.

Peristiwa ini mirip dengan mengapungnya suatu benda karena massa jenis benda lebih

kecil daripada massa jenis zat cair.

Pada Gambar 6.53 ditunjukkan suatu demonstrasi untuk mengamati konveksi

alami dalam air. Ketika air yang diberi zat warna (beberapa butir Kristal kalium

permanganate) dipanasi, massa jenis air pada bagian itu menjadi lebih kecil, sehingga air

bergerak naik ke atas. Tempatnya digantikan oleh air dingin yang massa jenisnya lebih

besar. Di dalam air terbentuk lintasan tertutup yang ditunjukkan oleh arah anak panah,

disebut arus konveksi.

Dalam konveksi paksa, fluida yang telah dipanasi langsung diarahkan ke

tujuannya oleh sebuah peniup (biower) atau pompa. Contoh konveksi paksa adalah

pada sistem pendingin mobil (Gambar 6.54) , dimana air diedarkan di dalam pipa-pipa

air oleh bantuan sebuah pompa air (water pump). Panas mesin yang tidak dikendaki

dibawa oleh sirkulasi air menuju ke radiator. Di dalam sirip-sirip radiator ini air hangat

didinginkan oleh udara. Air yang dingin kembali menuju pipa-pipa air yang

bersentuhandengan blok-blok mesin untuk mengulang siklus berikutnya. Perlu anda

perhatikan bahwa radiator berfungsi sebagai penukar kalor (heat exchanger). Jadi funsi

radiator adalah menjaga suhu mesin agar tidak melampaui batas desain, sehingga mesin

tidak rusak karena pemanasan lebih. Oleh karena itu,pemilik mobil harus selalu

memeriksa apakah volum air radiatornya cukupatau tidak.

Contoh konveksi paksa lainnya adalah pada pengering rambut (hair dryer),

seperti ditunjukkan pada gambar 6.55. kipas menarik udara disekitarnya dan meniupkan

udara tersebut melalui elemen panas.denagn cara ini dihasilkan suatu arus konveksi

paksa udara panas.

7/22/2019 fisika DM

10/17

Konveksi dalam keseharian

Konveksi udara yang terjadi sewaktu anda membakar

sampah ditunjukkan pada gambar 6.56. udara panas

di dekat nyala api memuai danmassa jenisnya

menjadi lebih kecil. Udara dingin (massa jenisnya

lebih besar) yang berada disekitar api menekan udara

panas ke atas, sehingga terjadilah arus konveksi

udara. Arus konveksi udara inilah yang membawa

asap bergerak ke atas.

Konveksi alami udara juga terjadi pada sistem

ventilasi rumah. Udara panas dalam rumah bergerak

ke atas dan keluar melalui ventilasi. Tempatnya

digantikanoleh udara dingin yang masuk melalui

ventilasi. Oleh karena arus konveksiudara ini, maka suhu udara di dalam rumah terasa

lebih nyaman.

Angin laut dan angin darat yang dimanfaatkan nelayan untuk berlayar mencari

ikan terjadi melalui konveksi alami udara. Pada siang hari, tanah lebih cepat menjadi

panas daripada laut sehingga udara di atas daratan lebih panas daripada udara di atas

laut. Oleh karena itu, udara di atas daratan naik dan tempatnya digantikan oleh udara di

atas laut, teradilah angin laut (gambar 6.57a).

Pada malam hari tanah lebih cepat dingin daripada laut sehingga udara di atas

daratan lebih dingin daripada udara di atas laut. Oleh karena itu, uadara di atas laut naik

dan tempatnya digantikan oleh udara di atas daratan, terjadilah angin darat (Gambar

6.57b).

7/22/2019 fisika DM

11/17

Pemanfaatan konveksi

Kita akan membahas pemanfaatan konveksi pada:

1. Cerobong asap,2. Sistem suplay air panas,3. Lemari es.

1. Cerobong asapPrinsip kerja cerobong asap di pabrik-pabrik dapat dimodelkan seperti pada Gambar 6.58. kertasberasap digunakan untuk memperlihatkan arus konveksi alamiah udara. Udara panas dekat nyala

lilin naik ke atas dan tempatnya digantikan oleh udara dingin disekitar nyala lilin. Terjadilah arus

konveksi udara yang membawa asap yang berasal dari kertas menuju ke cerobong asap.

2. Sistem suplay air panasAir panas di dalam ketel naik ke bagian atas tangki

penyimpan ( titik b). air dingin di dalam tangki utama

turun menuju ke ketel untuk dipanaskan. Tangki utama

dihubungkan ke suplay air dingin oleh katup yang

dikendalikan oleh pelampung. Jika ketinggian air di

dalam tangki utam berada di bawah ketinggian minimum

tertentu, maka pelampung membuka katup suplay air.

pipa luapan berfungsi mengalirkan luapan air panas yang

dihasilkan ke dalam tangki utama ( Gambar 6.59).

3. Lemari esUdara dingin di bawah kompartemen pendingin bergerak ke bawah, dan tempatnya digantikan oleh

udara hangat yang naik dari bagian bawah ( Gambar 6.60). pergerakan udara ini menghasilkan arus

konveksi alamiah udara ruangan seperti ditunjukkan oleh arah anak panah. Arus konveksi udara iniakan mendinginkan semua makanan yang disimpan dalam lemari es.

7/22/2019 fisika DM

12/17

Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi laju kalor konveksi?

Laju kalor Q/t ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluida sekitarnya secara konveksi

adalah sebanding dengan luas permukaan benda A yang bersentuhan dengan fluida dan beda suhu

diantara benda dan fluida. Secara matematis ditulis :

= h A

Dengan h adalah koefisien konveksi yang nilainya bergantung pada bentuk dan kedudukan permukaan,

yaitu tegak, miring, mendatar, menghadap ke bawah atau menghadap ke atas. Nilai h diperoleh secara

percobaan. Sebagai contoh, nilai h untuk tubuh manusia adalah 7,1 J s-1

m-2

K-1

.

Perpindahan kalor secara radiasi

Bagaimanakah energy kalor dari matahari dapat melalui atmosfer bumi dan

menghangatkan bumi? Anda telah mengetahui bahwa kalor dari matahari tidak dapat melalui

atmosfer secara konduksi karena udara yang terdapat di atmosfer tergolong konduktor yang

paling buruk. Kalor dari matahari juga tidak dapat sampai ke bumi melalui konveksi karena

konveksi selalu diawali dengan pemanasan bumi terlebih dahulu. Selain itu, perpindahan kalor

secara onduksi atau konveksi tidak mungkin melalui luar hampa yang terdapat diantara atmosfer

bumi dan matahari. Bagaimanakah proses perpindahan kalor dalam peristiwa ini?

Kalor dari matahari dapat sampai ke bumi melalui ruang hampa tanpa tanpa zat perantara

(medium). Perpindahan kalor seperti ini disebut radiasi. Perpindahan kalor dapat melalui ruang

hampa karena energy kalor dibawa dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Jadi, radiasi atau

pancaran adalah perpindahan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

7/22/2019 fisika DM

13/17

Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar kalor yang baik.

Sedangkan permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap dan pemancar kalor yang

buruk. Suhu kopi atau teh panas akan bertahan lebih lama dalam suatu cangkir yang permukaan

dalamnya mengkilap daripada dalam suatu cangkir yang permukaannya dalamnya gelap.

Aplikasi lain dapat anda temukan pad termos air panas, yaitu permukaan dalam termos selalu

diberi lapisan perak mengkilap. Bangunan-bangunan yang dicat dengan warna terang (misal

putih) terasa lebih dingin pada musim panas, sebab cat terang banyak mematulkan kalor radiasi

yang mengenainya. Cat terang sekaligus juga pemancar radiasikalor radiasi yang buruk sehingga

lebih mempertahankan energy dalamnya pada musim dingin, dan bangunan terasa lebih hangat.

Oleh karena itu anda lebih banyak menjumpai orang mengcat rumahnya dengan warna terang.

Pemanfaatan Radiasi

Ada banyak pemanfaatan radiasi dalam keseharian. Namun, kita hanya akan membahas 3

contoh pemanfaatan radiasi.

1. Pendiangan rumah2. Rumah kaca dan efek rumah kaca3. Panel surya (solar panel)

1. Pendiangan rumahSebagian besar kalor pada pendiangan rumah akan naik ke atas cerobong asap karena

dibawa oleh konveksi udara. Tubuh kita merasa hangat karena penjalaran kalor ke samping

dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Dengan kata lain, tubuh kita merasa hangat karena

penghantar kalor secara radiasi.

2. Rumah kacaBerdasarkan panjang gelombangnya, sinar matahari dibagi ata 3 macam, yaitu :

inframerah, cahaya tampak, dan ultraviolet. Ketika sinar matahari mengenai kaca sebuah rumah

kaca, cahaya tampak dapat menembus kaca, sedangkan ultraviolet dan inframerah dipantulkan

kembali oleh kaca. Kalor radiasi cahaya tampak diserap oleh tanah dan tanaman di dalam rumah

kaca sehingga tanah dan tanaman menjadi hangat. Tanah dan tanaman yang hangat dapat kita

7/22/2019 fisika DM

14/17

golongkan sebagai sumber yang lebih dingin dibandingkan dengan matahari yang suhunya

sangat tinggi. Tanah dan tanaman sebagai sumber kalor yang lebih dingin akan memancarkan

kembali kalor yang diterimanya dalam bentuk radiasi inframerah dengan panjang gelombang

lebih panjang (energy lebih kecil). Energi kalor radiasi inramerah yang dipancarkan kembali ini

tidak mampu menembus kaca. Sebagai hasilnya energy kalor in terperangkap di dalam rumah

kaca, dan rumah kaca menjadi hangat. Suhu di dalam rumah kaca dapat tetap tinggi

dibandingkan dengan suhu di luarnya. Keadaan ini dapat membuat tanaman dapat tumbuh

dengan subur. Yang mempertahankan suhu di dalam rumah kaca tetap tinggi bukanlah kalor

radiasi langsung dari sinar matahari, tetapi kalor radiasi yang dipancarkan kembali dalam bentuk

radiasi inframerah yang panjang gelombangnya lebih panjang, yang terkurung di dalam rumah

kaca.

Dalam keseharian kejadian yang mirip rumah kaca adalah memanasnya suhu di dalam

sebuah mobil yang diparkir langsung di bawah terik matahari dengan kaca jendelanya tertutup

rapat. Suhu yang tinggi di dalam mobil diakibatkan oleh radiasi kembali energy kalor yang

diterima oleh bagian dalam mobil, tetapi radiasi kembali ini tidak dapat menembus kaca

sehingga energy kalornya terperangkap di dalam mobil. Oleh karena itu, selalu dianjurkan

kepada pengendara mobil untuk membuka lebar-lebar kaca jendela untuk membebaskan energy

kalor ini sebelum mulai menjalankan AC, agar AC segera dapat mencapai suhu nyaman di dalam

mobil tanpa pemborosan bahan bakar.

Efek rumah kaca

Dengan cara yang mirip rumah kaca, bumi kita juga dihangati oleh sinar matahari,

sehingga proses penghangatan bumi ini dinamakan efek rumah kaca (green house effect).

Matahari memancarkan radiasi yang terdiri dari ultraviolet, cahaya tampak, inframerah.

Inframerah yang memiliki panjang gelombang terpanjang (energy kalor terbesar) dengan mudah

menembus atmosfer bumi. Kalor radiasi inframerah sampai kepermukaan bumi dan diserap oleh

permukaan bumi sehingga permukaan bumi menjadi hangat, dan dapat dianggap sebagai sumber

panas yang dingin. Pada gilirannya, permukaan bumi akan memancarkan kembali energy

kalornya dalam bentuk radiasi inframerah dengan panjang gelombang yang lebih panjang,

dinamakan radiasi membumi.

Radiasi membumi sebagian besar menembus atmosfer dan lolos ke luar angkasa,

sedangkan sebagian kecil terperangkan oleh gas-gas rumah kacayang terdapat di atmosfer,

7/22/2019 fisika DM

15/17

seperti halnya dinding kaca yang memerangkap kalor dalam sebuah rumah kaca. Bumi secara

alamiah menghasilkan gas-gas rumah kaca seperti karbon dioksida, uap air, methanol, nitrogen

oksida, dll. Keseimbangan gas-gas rumah kaca ini menjaga suhu di bumi tetap seimbang.

Artinya, tanpa gas rumah kaca, suhu bumi terlalu dingin, tetapi terlalu banyak gas rumah kaca

menyebabkan peningkatan suhu bumi.

Pembakaran batu bara, minyak bumi, dan gas di pabrik-pabrik dan pusat-pusat teaga

listrik, penebangan liar dan pembakaran hutan menyebabkan peningkatan gas-gas rumah kaca di

atmosfer. Hal ini mengakibatkan meningkatnya radiasi membumi yang diperangka oleh gas-gas

tersebut. Sebagai akibat terjadinya penghangatan bumi, yaitu peningkatan suhu secara bertahap

di seluruh dunia. Hal ini menyebabkan perubahan iklim yang pada akhirnya mengancam masa

depan planet bumi.

3. Panel suryaPanel surya (solar panel) adalah suatu perangkap yang digunakan untuk menyerap radiasi

dari matahari. Solar panel terdiri dari wadah logam berongga yang dicat hitam dengan panel

depan terbuat dari kaca. Kalor radiasi dari matahari diserap oleh permukaan hitam dan

dihantarkan secara konduksi melalui logam. Bagian dalam panel dijaga tetap hangat oleh efek

rumah kaca, kemudian sirkulasi air melalui wadah logam akan membawa kalor menjauh untuk

dimanfaatkan pada sistem pemanas air domestic dan untuk memanasi kolam renang.

7/22/2019 fisika DM

16/17

7/22/2019 fisika DM

17/17