Perpindahan Kalor Secara Konduksi

            Partikel-partikel dalam zat padat sangat berdekatan dan diikat dengan kuat oleh gaya tarik antarpartikel. Karena itu, partikel-partikel dalam zat padat hanya dapat bergetar dan berputar di tempatnya, tetapi tidak berpindah.

Mula-mula partikel-partikel pada ujung A yang dipanasi bergetar lebih cepat, sementara partikel-partikel pada ujung B bergerak lebih lambat. Partikel-partikel pada ujung A yang bergetar cepat menumbuk partikel-partikel terdekatnya dan memindahkan kalornya. Partikel-partikel ini mulai bergetar lebih cepat dan pada gilirannya menumbuk partikel-partikel terdekatnya sambil memindahkan kalornya. Demikian seterusnya hal ini berlangsung sampai ujung dingin B yang dipegang, yang semula partikel-partikelnya bergetar lambat, menjadi bergetar lebih cepat. Sebagai hasilnya ujung B yang semula dingin menjadi panas.

Uraian di atas dengan jelas menyatakan bahwa kalor berpindah dari satu partikel ke partikel lainnya tanpa partikel-partikel tersebut berpindah. Jadi, dapat disimpulkan konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel tersebut. Ini karena jarak antarpartikel dalam zat padat sangat dekat dibandingkan dengan jarak antarpartikel dalam zat cair maupun zat gas.

a.  Konduktor dan Isolator

Zat padat adalah konduktor yang lebih baik daripada zat cair maupun gas. Hal ini dikarenakan di dalam zat padat, jarak antarpartikel lebih dekat daripada dalam cairan dan gas. Dengan demikian, energi kalor dapat dipindahkan secara konduksi dengan lebih cepat.

Akan tetapi, daya hantar kalor berbagai zat berbeda. Umumnya, logam adalah penghantar kalor yang baik secara konduksi. Logam memiliki banyak elektron bebas. Elektron-elekron bebas dalam logam inilah yang berperan, sehingga logam memiliki konduksi kalor yang sangat baik. Elektron-elektron bebas ini bebas untuk bergerak dalam ruang-ruang di antara partikel-partikel sebelum bertumbukan dengan elektron-elektron bebas lain dan memindahkan sebagian energi kalor-kalornya ke elektron-elektron lain. Proses ini berlangsung lebih cepat daripada konduksi oleh getaran molekul-molekul dalam benda. Oleh karena itu, logam mengonduksikan kalor jauh lebih cepat daripada zat-zat padat bukan logam yang tidak memiliki elektron-elektron bebas.

Zat-zat bukan logam, seperti kayu, kaca, kertas, wol, dan plastik adalah penghantar kalor yang buruk. Penghantar kalor yang baik disebut konduktor, sedangkan penghantar kalor yang buruk disebut isolator.

b.  Pemakian Konduktor dan Isolator dalam Keseharian

1. Kawat kasa (konduktor) sering diletakkan diatas sebuah pembakar bunsen untuk menghantarkan kalor yang keluar dari api secara merata. Sebuah bejana kaca dapat dengan aman dipanaskan diatas kasa sebab kasa melindungi bejana dari konsentrasi kalor api. Jika bejana kaca langsung dipanaskan pada pembakar bunsen, ada kemungkinan bejana kaca pecah. Penyebabnya adalah, kaca itu tidak tahan terhadap konsentrasi api yang menghasilkan energi kalor yang sangat tinggi (konsentrasi apai adalah api yang memusat pada satu titik).

2. Panci pada umumnya terbuat dari aluminium, tembaga, atau besi. Bahan-bahan ini tergolong konduktor, sehinga mudah menghantarkan kalor dari api ke bahan makanan atau air yang dimasak.

3. Jika gagang panci juga terbuat dari bahan logam (tergolong konduktor) maka gagang akan cepat panas dan tangan kita tak akan lama memegang gagang itu. Karena itu, gagang panci dibuat dari bahan kayu atau plastik (tergolong isolator). Walaupun panci penuh dengan sup panas, gagang panci tetap dingin, sehingga dapat dipegang tanpa merasa panas.

4. Dasar setrika listrik terbuat dari logam (konduktor) agar dapat menghantar kalor dari energi lisrik kepakaian yang disetrika. Agar dapat memegang setrika tanpa mersa panas, gagang setrika dibuat dari plastik (isolator). Ketika setrika tidak digunakan, dasar setrika diletakkan di atas tutup penghambat kalor yang terbuat dari bahan isolator. Dengan demikian, dasar setrika tidak memanasi meja setrika.

c. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Kalor Konduksi

      Laju konduksi kalor bergantung pada empat besaran, yaitu:

1.      Beda suhu (∆T = T₁ – T₂)

Makin besar beda suhu, maka makin cepat perpindahan kalor.

2.      Ketebalan dinding (d)

Makin tebal dinding, maka lambat perpindahan kalor.

3.      Luas permukaan (A)

Makin besar luas permukaan, maka makin cepat perpindahan kalor.

4.      Konduktivitas termal zat (k), adalah ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor

Makin besar nilai k, maka makin cepat perpindahan kalor.