Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Perpindahan panas/kalor yang terjadi karena perpindahan fluida (zat cair atau gas) yang menerima kalor disebut konveksi. Konveksi juga merupakan proses dimana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain. Sementara konduksi melibatkan molekul (dan/atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar. Perpindahan fluida pada konveksi ada yang terjadi secara alamiah, ada yang terjadi karena dialirkan (perpindahan "paksa"). Konveksi alamiah terjadi dengan sendirinya. Misalnya, konveksi pada saat memasak air. Aliran ini terjadi karena massa jenis air mengecil. Karena itu bagian zat cair ini naik dan digantikan oleh zat cair yang massa jenisnya lebih besar. Arus zat alir yang terjadi karena konveksi disebut arus konveksi. Zat cair maupun gas umumnya bukan merupakan penghantar kalor yang sangat baik, namun dapat mentransfer kalor cukup cepat dengan konveksi. Proses pentransferan kalor adalah melalui pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain.

  

 

Contoh konveksi alami dalam keseharian lainnya yaitu konveksi udara pada sistem ventilasi rumah. Udara panas dalam rumah bergerak ke atas dan keluar melalui ventilasi. Tempat udara panas tadi digantikan oleh udara dingin yang masuk melalui ventilasi. Oleh karena arus konveksi ini, maka suhu udara di dalam rumah terasa lebih nyaman. Penerapan konveksi paksa misalnya dalam teknik aliran fluida diadakan dengan sengaja, yaitu dengan mengalirkan fluida yang sudah panas ke tempat yang dituju. Misalnya, pada pendinginan kendaraan bermotor, kalor yang timbul pada pembakaran bahan bakar dipindahkan ke tempat lain dengan menghembuskan udara ke bagian yang panas. Demikian pula, pada kasus tungku dengan udara yang dipaksa, di mana udara dipanaskan dan kemudian ditiup oleh kipas angin ke dalam ruangan.

Bila kita biarkan secangkir teh panas beberapa lama di atas meja, suhu teh itu turun. Turunnya suhu teh itu sebagian disebabkan kalor dipindahkan oleh udara di sekitar cangkir melalui konveksi alamiah, sebagian oleh radiasi. Untuk menghangatkan tubuh di musim dingin atau di malam hari banyak orang suka meminum air hangat. Pada peristiwa ini transfer panas dilakukan dengan cara konveksi, yaitu air yang hangat tersebut mengalir ke lambung sehingga temperatur di lambung menjadi naik. Artinya, massa materi air yang hangat tersebut membawa energi panas ke dalam tubuh. Pembawaan energi panas dengan cara konveksi lebih cepat daripada dengan cara konduksi.

Satu proses penting yang melibatkan konveksi adalah sirkulasi aliran darah di dalam tubuh. Darah, di dalam tubuh, juga berperan mendistribusi energi panas ke seluruh tubuh secara merata. Panas yang berlebihan di dalam tubuh akan dibuang dibawa ke permukaan kulit melalui sirkulasi aliran darah. Pada saat panas tubuh berlebihan di dalam tubuh, maka laju aliran darah dari dalam tubuh menuju ke kulit akan meningkat. Sesampainya di permukaan kulit, energi panas tersebut akan diserap oleh udara luar melalui proses konduksi, yaitu: kontak antara kulit dan udara luar.

Pada saat panas di dalam tubuh mulai berkurang, misalnya saat anda kedinginan setelah mandi, maka aliran darah ke permukaan kulit dikurangi secara drastis agar energi panas yang tersisa di dalam tubuh tidak mengalir ke luar tubuh. Pada saat aliran darah ke permukaan kulit ini dikurangi secara drastis, maka kulit kelihatannya akan keriput. Kulit akan mengurangi luas permukaan kontaknya dengan udara luar, jadilah ia keriput saat kedinginan.

Pada saat anda berkeringat karena lingkungan yang panas, energi panas yang dihasilkan oleh tubuh anda akan diserap oleh air keringat dan energi panas itu akan digunakan untuk mengubah fasenya dari cair menjadi uap. Uap tersebut akan meninggalkan tubuh dan pergi ke udara lingkungan. Pada peristiwa ini juga terjadi proses konveksi dimana uap air membawa panas tubuh kita. Proses penghantaran energi panas dari dalam tubuh ke permukaaan adalah konveksi dengan menggunakan massa darah, sementara dari permukaan kulit ke udara luar adalah juga konveksi dengan menggunkan material uap air keringat melalui pengubahan fase air dari keringat menjadi uap.

Proses konveksi juga dilakukan pada peralatan pendingin ruangan seperti air conditioner (AC). Massa udara yang telah didinginkan di dalam mesin AC di hembuskan ke ruangan sehingga temperature ruangan menjadi menurun. Untuk menurunkan temperatur tubuh yang tinggi, umumnya juga dilakukan dengan cara konveksi yaitu dengan mengoleskan alkohol ke seluruh permukaan kulit. Alkohol akan menyerap energi panas tubuh dan energi panas itu digunakan untuk mengubah fase cair alkohol menjadi uap dan menguapkan alkohol ke udara luar. Sebaliknya jika ada pasien yang merasa kedinginan sebaiknya diberi pakaian yang tebal yang terbuat dari bahan yang nilainya rendah. Atau pasien dimasukkan ke ruangan yang telah dilengkapi dengan alat penghangat.