Fisika Panas

Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Panas

Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ketempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.

Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.

Perpindahan Panas Secara Konduksi

Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antara yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang secepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas.

Perpindahan Panas Secara Konveksi

Perpindahan panas dari suatu zat kezat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.

Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energy dapat dihantarkan dari suatu tempat ketempat lainnya (dari benda panas kebenda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

1

Perpindahan panas pada bangunan

Kita telah mengetahui bahwa panas /kalor merupakan salah satu bentuk energy dan dapat berpindah apabila terdapat perbedaan suhu. Secara alami kalor berpindah dari zat yang suhunya tinggi kezat yang suhunya rendah. Bagaimana kalor dapat berpindah? Apabila ditinjau dari caraperpindahannya, ada tiga cara dalam perpindahan kalor yaitu:

konduksi (hantaran)

konveksi (aliran)

radiasi (pancaran)

Konduksi

Cobalah membakar ujung besi dan ujung besi lainnya kita pegang, setelah beberapa lama ternyata ujung besi yang kita pegang lama kelamaan terasa semakin panas, tetapi molekul-molekul besi yang menghantarkan kalor tidak ikut berpindah. Perpindahan kalo rseperti ini dinamakan perpindahan kalor secara hantaran atau konduksi.

Konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi/aliran. Peristiwa konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor melalui penghantar air. Kegiatan tersebut juga dapat digunakan untuk menjelaskan prinsip terjadinya angin darat dan angin laut.

2

Radiasi

Bagaimanakah energy kalor matahari dapat sampai kebumi? Telah kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang hampa udara, sehingga kalor dari matahari sampai kebumi tanpa melalui zat perantara. Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium ini disebut radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita mengadakan kegiatan perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api unggun. Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya perpindahan kalor dari api unggun ketubuh kita secara radiasi. Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini berarti tidak ada kalor yang sampai ketubuh kita, karena terhalang oleh penyekat itu.

Sifat Thermo-Fisis bahan Bangunan

·         Kapasitas panas             - Sifat yang mengindikasi kemampuan materi penyerap

    panas

·         Panas spesifik                - Kapasitas panas persatuan massa perderajat

·         Konduktivitas termal    - Suatu besaran intensif bahan yang menunjukkan

     Kemampuannya untuk menghantarkan pasan

Heat Gain/Loss bangunan

·         Internal heat gain: Tambahan panas didalam yang didapat dari panas tubuh manusia

·         Solar heat gain: Beban panas akibat radiasi matahari yang masuk kedalam langsung melewati kaca,atap,dan dinding akibat meningkatnya temperature permukaan bahan

·         Conduction heat gain/loss: melalui atap,dinding jendela kaca akibat perbedaan temperature ruang dalam dan luar

·         Ventilation heat gain/loss: ditunjukkan pergantian udara dan perambatan panas

·         Mechanical heating/cooling: yang dihasilkan oleh instalasi yang berdasarkan pemakai energy

·         Evaporate heat loss: Pelepasan panas karena proses evaporasi dan bernilai negatif

3

Bahan bangunan hemat energy

1. Semen, keramik, batu bata, aluminium, kaca, dan baja sebagai bahan baku utama dalam pembuatan sebuah bangunan berperan penting dalam mewujudkan konsep bangunan ramah lingkungan.
2. kerangka bangunan utama dan atap, sekarang material kayu sudah mulai digantikan material baja ringan. illegal logging akibat pembabatan kayu hutan yang tak terkendali menempatkan bangunan berbahan kayu mulai berkurang.
3. Kusen jendela dan pintu juga sudah mulai menggunakan bahan aluminium sebagai generasi bahan bangunan masa datang. Aluminium memiliki keunggulan dapat didaur ulang (digunakan ulang), bebas racun dan zat pemicu kanker, bebas perawatan dan praktis (sesuai gaya hidup modern), dengan desain khusus mengurangi transmisi panas dan bising (hemat energi, hemat biaya).
4. Bahan dinding dipilih yang mampu menyerap panas matahari dengan baik. Batu bata alami atau fabrikasi batu bata ringan (campuran pasir, kapur, semen, dan bahan lain) memiliki karakteristik tahan api, kuat terhadap tekanan tinggi, daya serap air rendah, kedap suara, dan menyerap panas matahari secara signifikan.
5. Penggunaan keramik pada dinding menggeser wallpaper merupakan salah satu bentuk inovasi desain. Dinding keramik memberikan kemudahan dalam perawatan, pembersihan dinding (tidak perlu dicat ulang, cukup dilap), motif beragam dengan warna pilihan eksklusif dan elegan, serta menyuguhkan suasana ruang yang bervariasi.
6. Konsep ramah lingkungan juga telah merambah ke dunia sanitasi. Septic tank dengan penyaring biologis (biological filter septic tank)berbahan fiberglass dirancang dengan teknologi khusus untuk tidak mencemari lingkungan, memiliki sistem penguraian secara bertahap, dilengkapi dengan sistem desinfektan, hemat lahan, antibocor atau tidak rembes, tahan korosi, pemasangan mudah dan cepat, serta tidak membutuhkan perawatan khusus..
7. Penggunaan panel sel surya meringankan kebutuhan energi listrik bangunan dan memberikan keuntungan tidak perlu takut kebakaran, hubungan pendek (korsleting), bebas polusi, hemat listrik, hemat biaya listrik, dan rendah perawatan. Panel sel surya diletakkan di atas atap, berada tepat pada jalur sinar matahari dari timur ke barat dengan posisi miring. Kapasitas panel sel surya harus terus ditingkatkan sehingga kelak dapat memenuhi kebutuhan energi listrik setiap bangunan.

                                                                                                           

Material	Nilai Energy (kWh/kg)
Pasir	0,01
Kayu	0,1
Beton	0,2
Bata (pasir kapur)	0,4
Beton ringan	0,5

Material	Nilai Energy (kWh/kg)
Eternit	1,0
Batu bata	1,2
Kapur	1,5
Semen	2,2
Isolasi serat mineral	3,9
Kaca	6,0
Porselen	6,1

Material	Nilai Energy (kWh/kg)
Plastic	10,0
Baja	10,0
Timbal	14,0
Seng	15,0
Tembaga	16,0
aluminium	56,0