Contoh Konveksi (Kalor) Pada Zat Cair Dan Konveksi Gas

Berdasarkan daya hantar kalor, air dan udara termasuk isolator sehingga tidak dapat menghantarkan kalor. Mengapa air yang dimasak dapat mendidih dan udara diatas api menjadi panas? Contoh peristiwa ini terjadi karena kalor berpindah dengan cara konveksi atau aliran.

Konveksi kalor adalah aliran perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat tersebut yang disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Berikut plengdut jelaskan lebih rinci mengenai konveksi yang terjadi pada zat berwujud cair (air) serta konveksi yang terjadi dalam gas (udara).

Konveksi Benda Cair

Terjadinya konveksi zat cair dapat dilihat saat memasak air. Telah kita ketahui bahwa air yang dipanaskan akan memuai. Pemuaian ini dimulai dari air yang berbeda di bagian bawah yang lebih dekat dengan nyala api.

Peristiwa konveksi dalam kalor yang terjadi pada air yang mendidih

Ketika air pada bagian bawah ini memuai, massa jenisnya berkurang sehingga air bagian bawah tersebut akan bergerak ke atas (gambar a). Ketika air tersebut bergerak ke atas, tempatnya akan segera digantikan oleh air yang suhunya lebih rendah, yang bergerak turun karena massa jenisnya lebih besar (gambar b). Kalian dapat mengamatinya secara langsung ketika ibumu memasak air. Saat melakukan pengamatan tetap harus diawasi oleh orang tua dan berhati-hatilah dikarenakan air panas dapat melepuhkan kulit jika terkena. Gerakan aliran air pada gambar diatas akan semakin terlihat jelas ketika kita memasukan zat pewarna seperti zat kalium permagnat yang berwarna ungu.

Konveksi pada Gas

Peristiwa konveksi pada gas sama dengan konveksi pada air. Konveksi pada gas misalnya udara terjadi ketika udara panas naik dan udara yang lebih dingin turun. Kalian dapat dengan jelas mengamati terjadinya konveksi dengan melakukan kegiatan percobaan berikut ini:

Alat & Bahan

1. Buatlah kotak dari kardus dengan diberi dua cerobong pada bagian atasnya (lihat gambar dibawah ini)
2. Siapkan satu buah lilin
3. Sediakan satu obat nyamuk bakar

   

Percobaan mengamati konveksi yang terjadi pada udara (gas)

Cara Kerja

Letakkan sebuah lilin yang menyala dibawah cerobong A. Nyalakan obat anti nyamuk bakar kemudian dekatkan ke ujung cerobong B. Amati aliran asap obat nyamuk tersebut! Diskusikanlah dengan temanmu mengenai konveksi udara!

Aliran udara dapat diketahui dengan melihat aliran asap yang berasal dari obat anti nyamuk bakar. Perhatikan contoh gambar berikut ini. Ketika lilin di dalam kotak dinyalakan, udara di sekitar lilin menjadi panas sehingga bergerak naik melalui cerobong A dimana lebih dekat dengan lilin. Saat udara di sekitar lilin naik, maka tempatnya digantikan oleh udara dingin yang masuk melalui cerobong B. Keadaan tersebut terus terjadi sehingga terjadi aliran udara.

Dengan bantuan asap, kita dapat melihat peristiwa konveksi yang terjadi di udara

Penerapan konveksi udara dapat kamu temui dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pembuatan cerobong asap pada tangki pabrik serta terjadinya angin darat dan angin laut. Setiap pabrik memiliki cerobong asap yang menjulang tinggi. Hal ini dilakukan agar asap pabrik tidak terhirup manusia secara langsung.

Cerobong asap pabrik menggambarkan suatu peristiwa konveksi

Perhatikan gambar cerobong asap disamping, sebelum adanya pemanasan di dalam tungku, massa jenis udara di dalam cerobong sama dengan massa jenis udara di luar cerobong. Setelah tungku dinyalakan, udara di dalam tungku menjadi panas dan memuai sehingga masa jenisnya berkurang. Udara dingin yang berada di sekitar tungku mendesak udara panas dalam cerobong ke atas. Udara yang semula dingin tadi ikut berubah menjadi panas sehingga akan terdorong ke atas.

Oven bekerja berdasarkan prinsip konveksi

Contoh pemanfaatan konveksi dari kalor juga dapat dilihat pada berbagai peralatan seperti contoh misalnya oven, alat pengering rambut atau hair dryer, serta sistem pendingin mesin mobil. Pada oven, pemanasan berada di bagian bawah. Udara bagian bawah akan naik karena terpanaskan, sedangkan udara dingin akan turun dari atas ke bawah.

Sedangkan pada hair dryer atau pengering rambut serta pendingin mesin mobil atau radiator, aliran konveksi dibantu atau dipaksa dengan menggunakan kipas. Udara akan masuk ke alat hairdryer karena tersedot kipas yang sedang berputar. Selanjutnya udara dipanasi oleh pemanas listrik yang ada dalam alat tersebut sehingga nantinya udara keluar menjadi panas. Untuk radiator, air akan diedarkan melalui pipa-pipa melalui pompa air. Kemudian air ini akan mengambil panas dari mesin mobil.

Selanjutnya, udara dialirkan memasuki mesin oleh kipas dan mengambil kalor dari air yang telah panas tersebut.

Hairdryer merupakan bentuk pemanfaatan sistem konveksi dari kalor dengan bantuan kipas penyedot udara

Contoh konveksi udara di alam terjadi pada peristiwa angin laut serta angin darat. Di siang hari, daratan lebih cepat panas dibandingkan dengan lautan, akibatnya udara di atas daratan akan naik dan udara yang lebih dingin diatas laut bergerak ke daratan. Hal ini menyebabkan bertiupnya angin laut dari permukaan laut menuju daratan. Sebaliknya jika di malam hari daratan akan lebih cepat dingin dibandingkan laut. Akibatnya udara panas di permukaan laut akan naik dan tempatnya digantikan oleh udara dingin dari daratan sehingga terjadi angin darat yang bertiup dari daratan menuju laut.