Konveksi adalah salah satu dari tiga bentuk perpindahan panas dan ditandai oleh fakta bahwa itu terjadi melalui fluida (udara, air) yang mengangkut kalor antara zona dengan suhu yang berbeda. Konveksi hanya terjadi melalui bahan fluida. Ini, ketika dipanaskan, meningkatkan volume dan, karena itu, menurunkan kepadatannya dan naik menggeser cairan yang ada di atas dan itu pada suhu yang lebih rendah. Apa yang disebut konveksi itu sendiri adalah pengangkutan kalor melalui aliran fluida ke atas dan ke bawah.
Perpindahan panas melibatkan pengangkutan kalor dalam satu volume dan pencampuran elemen makroskopik dari bagian panas atau dingin dari gas atau fluida. Juga termasuk pertukaran energi antara permukaan padat dan fluida atau melalui pompa, kipas angin, atau alat mekanis lainnya (konveksi mekanis atau berbantuan).
Dalam konveksi kalor bebas atau alami di mana fluida lebih panas atau lebih dingin dan kontak dengan permukaan padat, itu menyebabkan sirkulasi karena perbedaan kepadatan yang dihasilkan dari gradien suhu dalam fluida.
Perpindahan panas secara konveksi rumusnya dinyatakan dengan Hukum Pendinginan Newton:
Di mana h adalah koefisien konveksi (atau koefisien film), As adalah luas benda yang bersentuhan dengan fluida, Ts adalah temperatur pada permukaan benda dan Tinf adalah temperatur fluida yang menjauh dari benda.
Pengertian
Konveksi adalah transfer panas dengan mensirkulasikan melalui udara atau cairan. Tidak seperti konduksi, di mana harus ada kontak langsung atau tidak langsung antara dua benda untuk perpindahan panas dapat berlangsung, konveksi bergantung pada faktor gerak molekul yang beredar untuk mentransfer panas.
Juga tidak seperti konduksi, yang bergantung pada gerakan mikroskopis partikel untuk mentransfer panas, konveksi adalah transfer massal dari banyak sekali massa pada saat yang sama. Meskipun, seperti konduksi, perpindahan panas secara konveksi menggerakan udara dari daerah panas ke daerah yang lebih dingin.
Konveksi dalam Meteorologi
Proses yang menyebabkan konveksi dalam Atmosfer sangat penting dan menghasilkan serangkaian fenomena mendasar dalam penjelasan angin dan pembentukan awan, palung, siklon, antiklon, curah hujan, dll. Semua proses dan mekanisme konveksi panas atmosfer mematuhi hukum fisika Termodinamika. Dari proses-proses ini, yang menjelaskan siklus air di Alam atau siklus hidrologi adalah mendasar. Hampir semua fenomena yang disebutkan di atas berkaitan dengan mekanisme terakhir ini.
Siklus hidrologi
Juga disebut siklus air adalah jalur air di Atmosfer karena kapasitas air untuk menyerap panas dan untuk mentransfernya berkat kapasitasnya untuk mengubah dari satu keadaan fisik ke kondisi fisik lainnya.
Secara garis besar, siklus hidrologis prosesnya sebagai berikut: sinar matahari memanaskan laut dan air terestrial yang, dengan menyerap panas ini, berpindah dari cairan ke bentuk gas dalam bentuk uap air. Uap naik ke ketinggian tertentu dan dengan demikian kehilangan panas, mengembun dan membentuk awan, yang terdiri dari tetesan air yang sangat kecil yang tetap tergantung pada ketinggian tertentu. Ketika kondensasi ini dipercepat, dengan naiknya massa awan (konveksi), terbentuklah awan-awan dengan perkembangan vertikal yang lebih besar, yang dengannya tetesan-tetesan itu bertambah besar dan membentuk presipitasi, yang bisa menjadi padat (salju, hujan es) seperti berair (hujan), tergantung suhu. Endapan ini dapat jatuh sebanyak di laut seperti di tanah yang muncul. Akhirnya, sebagian air yang mengendap di benua dan pulau-pulau kembali ke atmosfer dengan penguapan atau menghasilkan arus sungai yang membawa sebagian besar air daratan kembali ke laut dan samudera, sehingga menutup siklusnya, yang diulangi lagi.
Ciri-ciri konveksi
Konveksi di atmosfer bumi melibatkan transfer kalor dalam jumlah besar yang diserap oleh air. Ini membentuk awan-awan perkembangan vertikal yang hebat (misalnya, kumulus congestus dan, terutama, awan kumulonimbus, yang merupakan jenis-jenis awan yang mencapai perkembangan vertikal terbesar). Awan ini adalah pembawa khas badai petir dan hujan besar. Ketika mencapai ketinggian yang sangat tinggi (misalnya, sekitar 12 atau 14 km dan pendinginan hebat, mereka dapat menghasilkan badai hujan es, karena curah hujan membeku ketika naik dengan keras dan kemudian jatuh ke tanah dalam keadaan padat.
Jenis Konveksi
Dalam studi konveksi, biasanya dibuat perbedaan antara konveksi paksa dan konveksi bebas. Konveksi bebas terdiri dari perpindahan panas ketika fluida cukup jauh dari padatan dan konveksi paksa terjadi ketika fluida menjauh dari padatan. Sebagai contoh, radiator mobil memiliki kipas yang menggerakkan udara dan mendukung pendinginan air yang dikandungnya (konveksi paksa); sebaliknya, kompor, atau radiator pemanas memanaskan udara di sekitar Anda, tetapi udara “tidak bergerak” (konveksi bebas).
Masalah konveksi bebas dan paksa terkait erat dengan mekanika fluida, koefisien film tergantung langsung pada gradien suhu normal ke padatan di sekitar padatan, dan ini pada gilirannya pada gradien kecepatan. Konveksi selalu melibatkan pergerakan fluida, tetapi dalam konveksi bebas ini hanya terjadi di sekitar padatan dan konveksi paksa di seluruh fluida.
Dalam fluida yang dapat dikompresi, setiap konveksi gas dapat menghasilkan aliran udara yang signifikan, area terpanas dari fluida memiliki kepadatan yang lebih rendah, yang berarti bahwa mereka “lebih ringan” dan bergerak, sehingga di sebuah ruangan udara panas selalu dekat langit-langit.
Contoh
Contoh Konveksi adalah sebagai berikut:
1. Pemanasan air pada Kompor
Ketika panci air ditempatkan pada kompor dan kompor dinyalakan, panci itu sendiri menjadi semakin panas karena konduksi; di situlah logam dari panci langsung bersentuhan dengan elemen pemanas. Tapi air di dalam panci dipanaskan karena konveksi. Sebagai air di bagian bawah panci (menyentuh logam akan semakin panas) kemudian bergerak naik, sambil mentransfer panas ke air di atasnya. Air yang lebih dingin didorong ke bawah ke bagian bawah panci yang panas karena arus konveksi, dan proses berlanjut.
2. Cuaca panas dan Perairan
Cuaca sebagian besar dipengaruhi oleh konveksi, saat udara menciptakan angin yang bergerak dari lautan atau danau menuju darat. Air memiliki kapasitas panas yang lebih tinggi dari bumi, sehingga menyerap panas yang lebih baik. Itu berarti juga membutuhkan waktu lebih lama untuk mengubah suhu air di kedua arah. Pada siang hari, udara di atas badan air akan menjadi suhu lebih rendah dari udara di atas tanah, menciptakan daerah tekanan rendah di atas tanah dan daerah tekanan tinggi di atas air. Gerakan molekul udara dari sistem yang memiliki tekanan lebih tinggi akan menyebabkan angin bertiup dari air ke darat, sehingga dapat mengubah suhu. Skenario sebaliknya terjadi pada malam hari ketika matahari terbenam dan air mendingin lebih lambat dari tanah.
3. Persiapan Makan malam
Jika daging masih beku ketika saatnya untuk mulai memasak, itu akan mencair lebih cepat jika ditempatkan di bawah air yang mengalir daripada jika direndam dalam air. Alasannya adalah konveksi, atau gerakan air dan sirkulasi panas, akan mentransfer panas lebih cepat ke dalam daging beku daripada jika daging duduk direndam dalam air dan harus menyerap energi panas melalui konduksi.
4. Konveksi Kulkas
Dalam hal kulkas, unit freezer ada di atasnya. Alasan utama adalah udara hangat yang ada di dalam lemari es akan naik ke atas dan udara dingin di titik freezer akan bergerak ke bawah dan itu akan menjaga bagian bawah lemari es dalam kondisi hangat.
5. Konveksi saat Badai Petir
Badai petir dapat menjadi contoh terbaik dari arus konveksi. Air hangat di udara naik ke atas dan berubah menjadi tetesan air jenuh yang membentuk awan. Dalam proses ini, awan yang lebih kecil bertemu satu sama lain dan karenanya awan yang lebih besar terbentuk. Awan badai atau awan cumulonimbus terbentuk untuk mencapai tahap pertumbuhan akhir.
6. Konveksi Api unggun
Alasan lebih panas di atas api unggun daripada panas di sebelahnya adalah karena arus konveksi. Jika Anda meletakkan tangan di depan api unggun (tentu saja, pada jarak yang aman), Anda dapat merasakan panas yang disebabkan oleh adanya beberapa arus konveksi yang naik ke atas, ke arah Anda.
Sumber gini.com
EmoticonEmoticon