Konveksi (perpindahan panas)

Simulasi dari konveksi suhu di mantel Bumi. Bagian panas diperlihatkan dalam warna merah, sementara bagian dingin diperlihatkan dengan warna biru. Bagian yang panas dan memiliki densitas yang lebih kecil bergerak ke atas, sementara bagian yang lebih dingin bergerak ke bawah.

Konveksi adalah perpindahan panas dari satu tempat ke tempat lainnya oleh karena pergerakan fluida. Meskipun sering didiskusikan sebagai hal yang berbeda, perpindahan panas konveksi melibatkan konduksi dan adveksi. Konveksi biasanya didominasi oleh perpindahan panas pada cairan atau gas.

Definisi ini hanya dapat diaplikasikan pada konteks perpindahan panas dan termodinamika. Konveksi secara umum pada dinamika fluida biasanya dirujuk sebagai konveksi natural di termodinamika untuk membedakan kedua konsep tersebut.

Hukum pendinginan Newton

Artikel utama: Hukum pendinginan Newton

Pendinginan melalui konveksi biasanya diasumsikan sebagai hal yang dapat dideskripsikan oleh hukum pendinginan Newton.^[1]

Hukum Newton menyatakan bahwa laju perpindahan panas dari suatu benda proposional ke perbedaan suhu antara benda tersebut dengan sekitarnya yang dipengaruhi oleh aliran udara. Konstanta proporsional pada hukum ini disebut sebagai koefisien perpindahan panas.^[2] Hukum ini berlaku ketika koefisien tersebut independen atau relatif independen terhadap perbedaan suhu antara benda dan sekitranya.

Pada perpindahan panas konveksi natural, koefisien perpindahan panas tergantung terhadap suhu. Namun, hukum Newton memperkirakan nilai asli ketika perubahan suhu yang terjadi relatif kecil, dan untuk udara atau cairan pendingin yang dipompa, dengan kecepatan fluida tidak berubah oleh karena perbedaan suhu.

Perpindahan panas konveksi

Persamaan sederhana untuk perpindahan panas oleh karena konveksi dapat ditulis sebagai:

${\displaystyle {\dot {Q}}=hA(T-T_{f})}$

dengan ${\displaystyle {\dot {Q}}}$ adalah panas yang ditransfer per unit waktu, ${\displaystyle A}$ adalah area dari benda, ${\displaystyle h}$ adalah koefisien perpindahan panas, ${\displaystyle T}$ adalah suhu permukaan benda, dan ${\displaystyle T_{f}}$ adalah suhu fluida.^[3]

Koefisien perpindahan panas konveksi tergantung terhadap properti dan situasi fisik dari fluida. Nilai ${\displaystyle h}$ telah diukur dan ditabulasi untuk fluida dan situasi aliran yang umumnya ditemukan.

Lihat pula

• Konveksi
• Konduksi panas
• Radiasi termal
• Perpindahan panas

Referensi

1. Based on a work by Newton published anonymously as "Scala graduum Caloris. Calorum Descriptiones & signa." in Philosophical Transactions, 1701, 824–829; ed. Joannes Nichols, Isaaci Newtoni Opera quae exstant omnia, vol. 4 (1782), 403–407.
2. "Heat Transfer Mechanisms". Colorado State University. The College of Engineering at Colorado State University. Diakses tanggal 14 September 2015. 
3. "Convective Heat Transfer Convection Equation and Calculator". Engineers Edge. Diakses tanggal 14 September 2015.