Apabila tenaga haba dipindahkan dari satu sistem ke sistem lain melalui penyebaran haba, fenomena itu dipanggil pemindahan haba.
Ini boleh dilakukan dalam tiga cara - pengaliran, perolakan, dan sinaran.
Pengaliran vs Perolakan vs Sinaran
The perbezaan antara pengaliran, perolakan, dan sinaran adalah tentang cara bagaimana haba dipindahkan dari zon dengan tenaga kinetik yang lebih tinggi ke zon tenaga kinetik yang lebih rendah. Dalam pengaliran, ini berlaku melalui sentuhan fizikal langsung antara dua objek. Perolakan, sebaliknya, berlaku apabila haba dipindahkan melalui pergerakan molekul. Sinaran tidak memerlukan sentuhan fizikal antara dua objek seperti kaedah lain.
Jadual Perbandingan Antara Pengaliran, Perolakan dan Sinaran (dalam Bentuk Jadual)
| Parameter Perbandingan | Pengaliran | Perolakan | Sinaran |
|---|---|---|---|
| Definisi | Proses pemindahan haba antara objek melalui sentuhan fizikal secara langsung. | Proses pemindahan haba melalui medium bendalir seperti cecair atau gas. | Proses pemindahan haba melalui gelombang elektromagnet. |
| Kaedah | Haba dipindahkan disebabkan oleh perlanggaran molekul apabila pepejal bersentuhan antara satu sama lain. | Haba dipindahkan melalui aliran bendalir. | Haba dipindahkan melalui sinaran yang dipancarkan oleh jasad tanpa memerlukan medium. |
| sebab | Haba bergerak dari kawasan suhu tinggi ke kawasan suhu rendah. | Haba bergerak dari kawasan berketumpatan rendah ke kawasan berketumpatan tinggi. | Tenaga yang dipancarkan oleh jasad melalui pergerakan putaran dan getaran atom dan molekul. |
| Sederhana | Pepejal yang dipanaskan. | Bahan campur tangan seperti cecair. | Gelombang elektromagnet. |
Apakah Konduksi?
Proses pemindahan haba melalui sentuhan terus antara dua objek dipanggil pengaliran.
Apabila molekul satu objek menyerap tenaga haba, ia mula bergerak dengan cepat dan semasa berbuat demikian, ia bersentuhan dengan objek jiran dan pemindahan tenaga berlaku.
Untuk pengaliran berlaku, beberapa faktor mesti diingat.
Yang pertama ialah kecerunan suhu iaitu perihalan arah di mana haba mengalir dan kadar pemindahan. Proses pengaliran dari sumber panas ke sumber sejuk (atau sumber yang kekurangan tenaga haba) berterusan sehingga kedua-dua jasad mencapai keadaan keseimbangan terma.
Satu lagi faktor penting ialah saiz objek yang terlibat. Objek yang lebih besar memerlukan lebih banyak haba untuk dipanaskan tetapi pada masa yang sama, mereka kehilangan haba dengan lebih cepat. Ini kerana semakin besar luas permukaannya, semakin banyak ia bersentuhan dengan udara terbuka. Sifat fizikal objek juga mesti diambil kira.
Jika anda menggunakan sudu kayu semasa memasak, anda akan perasan bahawa sudu tidak menjadi panas. Ini kerana kayu adalah konduktor yang tidak baik.
Walau bagaimanapun, jika anda menggunakan sudu logam haba akan dipindahkan kepadanya dengan cepat kerana logam itu adalah pengalir yang baik. Konduktor yang lemah juga dipanggil penebat. Mereka menghalang tenaga daripada mengalir dari sumber.
Contohnya, beruang kutub mampu bertahan di kawasan kutub kerana bulunya berfungsi sebagai penebat yang memerangkap haba di dalam badan.
Apakah Perolakan?
Apabila gerakan jisim bendalir akibat bendalir yang dipanaskan bergerak menjauhi sumber haba berlaku, ia membawa tenaga bersamanya. Ini juga merupakan satu bentuk pemindahan haba dan ia dipanggil perolakan.
Proses ini berlaku kerana haba mengurangkan ketumpatan cecair seperti udara dan air. Kehilangan ketumpatan menyebabkan bendalir meningkat seterusnya mewujudkan arus perolakan yang boleh memindahkan tenaga.
Apabila lapisan cecair yang dipanaskan meningkat, lapisan yang lebih sejuk yang masih mengekalkan ketumpatannya turun ke arah sumber haba sehingga ia menjadi panas dan mula meningkat.
Terdapat dua jenis perolakan – spontan dan paksa. Pada yang pertama, perolakan berlaku secara semula jadi disebabkan oleh daya apungan. Perbezaan suhu menyebabkan perbezaan ketumpatan.
Sebagai contoh, apabila haba daripada matahari memanaskan bumi, laut menyerap sebahagian besar tenaga tetapi memerlukan lebih banyak masa untuk menjadi panas berbanding dengan darat.
Oleh itu udara di atas tanah kehilangan ketumpatan lebih cepat membawa kepada penciptaan kawasan tekanan rendah di atas kawasan pantai. Tetapi kawasan di atas laut mempunyai tekanan yang lebih tinggi dan ini menjadikan udara bergerak dari kawasan tekanan tinggi ke kawasan tekanan rendah iaitu dari laut ke darat.
Inilah sebabnya mengapa angin berhampiran laut biasanya lebih kuat. Perolakan paksa disebabkan menggunakan sumber luar seperti kipas atau air panas. Ia berkaitan dengan hukum Newton untuk menyejukkan persamaan yang mana adalah seperti berikut:
P = dQ/dt = hA(T-T0)
Di sini P = dQ/dt ialah kadar pemindahan haba. h ialah pekali pemindahan haba perolakan. A ialah luas permukaan bahan yang terdedah.
T merujuk kepada suhu objek dalam bendalir dan T0 merujuk kepada suhu bendalir yang dibuat untuk menjalani proses perolakan.
Apakah Radiasi?
Tidak seperti pengaliran dan perolakan yang kedua-duanya memerlukan sentuhan fizikal sebenar antara dua jasad, sinaran ialah pemindahan haba yang berlaku walaupun badan tidak bersentuhan atau dipisahkan di angkasa.
Segala sesuatu di alam semesta terdiri daripada atom yang bersama-sama membentuk molekul. Putaran dan getaran atom dan molekul memastikan semua bahan terus memancarkan tenaga melalui sinaran elektromagnet.
Elektron dengan tenaga tinggi pada tahap atom yang tinggi turun ke tahap di mana tenaga lebih rendah. Apa sahaja tenaga yang hilang di sepanjang jalan dipancarkan sebagai sinaran elektromagnet.
Apabila tenaga diserap oleh atom, elektronnya naik ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Oleh itu apabila kadar tenaga diserap seimbang dengan kadar ia dipancarkan, suhu bahan tidak akan berubah.
Jika yang pertama lebih besar daripada yang kedua, suhu akan meningkat dan jika lebih rendah, suhu juga akan menurun.
Contoh biasa pemindahan haba melalui sinaran ialah matahari. Ia tidak bersentuhan dengan mana-mana planet lain dan tiada medium fizikal untuk pemindahan haba.
Namun kita dapat merasai kehangatannya kerana sinaran elektromagnet yang dipancarkan yang membolehkan sinarnya sampai ke bumi.
Perbezaan Utama Antara Pengaliran, Perolakan dan Sinaran
Kesimpulan
Pengaliran, perolakan, dan sinaran adalah konsep penting dalam kajian termodinamik.
Ringkasnya, haba yang bergerak dari objek panas atau kawasan panas ke objek sejuk kawasan itu adalah pengaliran.
Haba dipindahkan melalui pergerakan arus bendalir adalah perolakan dan haba yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnet tanpa sebarang medium adalah sinaran.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0142727X94000144
- https://asmedigitalcollection.asme.org/heattransfer/article-abstract/85/4/318/414710
