9 KONDUKTOR PANAS DAN KARAKTERISTIKNYA - ILMU - 2025

The konduktor panas adalah bahan yang strukturnya adalah sedemikian rupa sehingga panas dapat melewati mereka dengan mudah. Harus diingat bahwa semua materi terdiri dari atom dan molekul dalam gerakan getaran konstan, dan panas diterjemahkan menjadi agitasi yang lebih besar dari partikel-partikel ini.

Beberapa bahan menghantarkan panas lebih baik daripada yang lain, karena konfigurasi internalnya memfasilitasi aliran energi ini. Kayu, misalnya, bukanlah penghantar panas yang baik karena butuh waktu lama untuk memanas. Tetapi di sisi lain, besi, tembaga, dan logam lainnya adalah, yang berarti partikelnya memperoleh energi kinetik dengan sangat cepat.

Pelumas termal yang digunakan dalam chip komputer adalah konduktor panas yang baik, tetapi bukan listrik. Sumber: Wikimedia Commons.

Inilah mengapa logam menjadi favorit untuk membuat peralatan dapur, seperti panci dan wajan. Mereka cepat panas dan mencapai suhu yang cukup tinggi untuk memasak makanan dengan benar.

Namun gagang dan gagang, yang bersentuhan dengan tangan pengguna, terbuat dari bahan isolasi panas lainnya. Dengan cara ini, wajan mudah ditangani meski panas.

Jenis konduktor

Bergantung pada cara menghantarkan panasnya, bahan diklasifikasikan menjadi:

- Konduktor termal : antara lain berlian dan logam seperti tembaga, besi, seng, dan aluminium. Biasanya konduktor listrik yang baik juga merupakan konduktor panas yang baik.

- Isolator termal : kayu, karet, fiberglass, plastik, kertas, wol, anime, gabus, polimer adalah contoh yang bagus. Gas juga bukan konduktor yang baik.

Konduktivitas termal material

Sifat yang secara intrinsik mencirikan cara masing-masing menghantarkan panas disebut konduktivitas termal. Semakin tinggi konduktivitas termal suatu zat, semakin baik ia menghantarkan panas.

Konduktivitas termal zat ditentukan secara eksperimental. Dalam Sistem Satuan Internasional SI, konduktivitas termal diukur dalam Watt / (meter x kelvin) atau W / (mK). Itu diartikan sebagai berikut:

Satuan lain untuk konduktivitas termal yang digunakan di negara Anglo-Saxon adalah BTUH / (ft.ºF), di mana BTUH adalah singkatan dari British Thermal Unit per hour.

Panas mengalir melalui padatan ketika ada perbedaan suhu di antara ujung-ujungnya. Sumber: Wikimedia Commons.

Nilai konduktivitas termal

Di bawah ini adalah konduktivitas termal dari beberapa elemen dan material yang ditemukan di alam dan yang sering digunakan dalam industri.

Namun, perlu dicatat bahwa ada senyawa sintetis, masih dalam tahap percobaan, yang konduktivitas termalnya jauh melebihi berlian, yang memimpin tabel.

Suhu menentukan nilai konduktivitas termal logam. Dengan meningkatnya suhu, konduktivitas termal juga meningkat (meskipun konduktivitas listrik menurun). Untuk non-logam, konduktivitas termal kira-kira konstan pada kisaran suhu yang luas.

Nilai dalam tabel ditentukan pada 25ºC dan 1 tekanan atmosfer.

Saat memilih bahan untuk sifat termalnya, perlu diperhatikan bahwa ia mengembang dengan panas. Kapasitas ini diberikan oleh koefisien muai panas.

Konduktor panas utama

berlian

Berlian adalah konduktor termal terbaik di alam. Sumber: Robert Lavinsky melalui Wikimedia Commons.

Ini adalah konduktor termal terbaik pada suhu kamar, jauh lebih baik daripada tembaga dan logam lainnya. Pada intan, yang merupakan isolator listrik, panas tidak mengalir melalui elektron konduksi tetapi melalui perambatan getaran dalam struktur kristalnya yang sangat terorganisir. Getaran ini disebut fonon.

Ia juga memiliki koefisien muai panas yang rendah, yang berarti dimensinya akan tetap mendekati aslinya saat dipanaskan. Ketika konduktor panas yang baik diperlukan yang tidak menghantarkan listrik, berlian adalah pilihan terbaik.

Akibatnya, ini banyak digunakan untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh sirkuit di komputer dan perangkat elektronik lainnya. Tetapi ada kerugian besar: sangat mahal. Meskipun ada berlian sintetis, namun tidak mudah dibuat dan harganya juga mahal.

Perak

Koin perak

Ini adalah logam yang sangat dihargai untuk ornamen karena kilau, warna dan kelenturannya. Ini tahan terhadap oksidasi dan di antara semua logam itu adalah yang memiliki konduktivitas termal tertinggi, serta konduktivitas listrik yang sangat baik.

Untuk alasan ini, ia memiliki banyak aplikasi dalam industri, baik sendiri maupun dalam paduan dengan unsur lain seperti nikel dan paladium.

Dengan perak murni, sirkuit tercetak, kabel superkonduktor suhu tinggi dibuat dan konduktor yang digunakan dalam elektronik dilapisi, selain digunakan dalam paduan untuk membuat kontak listrik.

Kerugiannya adalah relatif langka dan karena itu mahal, tetapi kombinasi unik dari sifat fisik untuk aplikasi ini menjadikannya alternatif yang sangat baik, karena sangat fleksibel dan dengan itu, konduktor dengan panjang yang baik dapat diperoleh.

Tembaga

Kabel tembaga

Ini adalah salah satu logam yang paling banyak digunakan ketika diperlukan konduktivitas termal yang baik, karena tidak mudah menimbulkan korosi dan titik lelehnya cukup tinggi, yang berarti tidak akan mudah meleleh saat terkena panas.

Keunggulan lain yang dimilikinya adalah keuletannya, selain tidak bersifat magnetis. Tembaga dapat didaur ulang dan jauh lebih murah daripada perak. Namun, koefisien muai panasnya tinggi, yang berarti dimensinya berubah cukup besar saat dipanaskan.

Karena sifat termalnya yang baik, bahan ini banyak digunakan pada peralatan dapur, seperti pot tembaga yang dilapisi baja, misalnya. Juga untuk memproduksi penukar panas di tangki air panas, di sistem pemanas sentral, radiator mobil, dan untuk menghilangkan panas di perangkat elektronik.

Emas

Topeng emas prasepanik

Ini adalah logam mulia par excellence dan menempati tempat yang lebih penting dalam sejarah umat manusia. Terlepas dari arti khusus ini, emas mudah dibentuk, tahan dan merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik.

Karena emas tidak menimbulkan korosi, emas digunakan untuk membawa arus kecil dalam komponen elektronik solid state. Arus ini sangat kecil sehingga dapat dengan mudah terganggu jika terjadi sedikit saja tanda korosi, itulah sebabnya emas menjamin komponen elektronik yang andal.

Ini juga digunakan untuk membuat konektor headphone, kontak, relai, dan kabel tambalan. Perangkat seperti telepon pintar, kalkulator, laptop dan desktop, dan televisi mengandung sedikit emas.

Kacamata khusus untuk ruang pendingin udara juga mengandung emas yang tersebar, sedemikian rupa sehingga membantu memantulkan radiasi matahari di luar, menjaga kesegaran di dalam saat sangat panas. Dengan cara yang sama, mereka membantu menjaga panas internal di dalam gedung saat musim dingin.

Litium

Baterai ion lithium. Penulis: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * hari fotografi, Agustus 2005 * orang fotografi Aney. Sumber: Wikimedia Commons.

Ini adalah yang paling ringan dari semua logam, meskipun sangat reaktif sehingga mudah berkarat. Anda juga harus menanganinya dengan sangat hati-hati, karena sangat mudah terbakar. Oleh karena itu, meskipun melimpah, tidak ditemukan dalam keadaan bebas tetapi dalam senyawa, oleh karena itu harus diisolasi secara umum dengan metode elektrolitik.

Konduktivitas termalnya mirip dengan emas, tetapi jauh lebih murah dari ini. Lithium carbonate adalah senyawa yang digunakan dalam pembuatan kaca dan keramik tahan panas.

Penggunaan litium lainnya yang tersebar luas adalah pembuatan baterai ringan yang tahan lama, di mana litium klorida digunakan untuk mengekstrak litium logam. Ditambahkan dalam pemrosesan aluminium, ini meningkatkan konduktivitas listriknya dan menurunkan suhu pengoperasian.

Aluminium

Ember logam aluminium. Sumber: Carsten Niehaus

Logam yang ringan, murah, tahan tinggi dan mudah dikerjakan ini merupakan salah satu bahan utama yang digunakan untuk membuat penukar panas pada peralatan pendingin udara, seperti pendingin ruangan dan pemanas.

Baik domestik maupun industri, peralatan aluminium digunakan secara luas di dapur di seluruh dunia.

Peralatan aluminium seperti panci, wajan, dan loyang sangat efisien. Mereka tidak mengubah rasa makanan dan memungkinkan panas menyebar dengan cepat dan merata saat memasak.

Terlepas dari itu, panci dan wajan aluminium telah digantikan oleh baja tahan karat, yang bukan merupakan konduktor panas yang baik. Ini karena stainless steel tidak bereaksi dengan asam yang lebih kuat, seperti sambal tomat misalnya.

Itulah mengapa lebih disukai membuat saus tomat dalam peralatan baja, untuk mencegah aluminium memasuki makanan, karena beberapa telah menghubungkan aluminium - hadir dalam antasida, bedak, deodoran dan banyak produk lainnya - dengan munculnya penyakit degeneratif, meskipun sebagian besar ahli, serta FDA, menolak hipotesis ini.

Panci aluminium di latar depan. Sumber: Pixabay.

Peralatan masak yang terbuat dari aluminium yang dianodisasi tidak memiliki risiko melepaskan partikel aluminium dan pada prinsipnya dapat digunakan dengan lebih aman.

Perunggu

Perunggu dari lonceng kuno ini menunjukkan kegunaan logam untuk hiasan atau tujuan keagamaan. Sumber: Pxhere.

Perunggu adalah sebagian besar campuran tembaga dan timah, dengan logam lain pada tingkat yang lebih rendah. Itu telah hadir sejak zaman kuno dalam sejarah umat manusia.

Sangat penting bahwa periode Prasejarah bahkan dinamai sebagai Zaman Perunggu, waktu ketika orang menemukan dan mulai menggunakan properti paduan ini.

Perunggu tahan terhadap korosi dan mudah dikerjakan. Awalnya digunakan untuk membuat berbagai perkakas, perkakas, perhiasan, benda seni (misalnya patung) dan senjata, serta untuk membuat koin. Hari ini masih digunakan untuk membuat pipa, bagian mekanis dan alat musik.

Seng

Perhatikan kaca dengan seng oksida. Sumber: Adam Rędzikowski

Ini adalah logam putih kebiruan yang sangat lunak dan ulet, mudah dikerjakan, meskipun dengan titik leleh rendah. Telah dikenal sejak zaman kuno, terutama digunakan dalam paduan.

Saat ini digunakan untuk menggembleng baja dan dengan demikian melindunginya dari korosi. Juga untuk memproduksi baterai, pigmen dan pembuatan lembaran seng khusus untuk industri konstruksi.

Besi

Pengarsipan besi pada magnet. Sumber: Aney melalui Commons Wikimedia.

Besi adalah logam lain dengan signifikansi sejarah yang besar. Seperti perunggu, besi dikaitkan dengan tahap prasejarah di mana kemajuan teknologi besar terjadi: Zaman Besi.

Saat ini besi cor terus memiliki banyak aplikasi untuk membuat perkakas, perkakas, dalam konstruksi dan sebagai bahan pembuatan suku cadang otomotif.

Besi adalah konduktor panas yang sangat baik, seperti yang telah kita lihat. Benda besi mendistribusikan panas dengan sangat baik dan menyimpannya untuk waktu yang lama. Ia juga memiliki titik leleh yang tinggi, yang membuatnya tahan terhadap suhu tinggi, oleh karena itu kegunaannya dalam pembuatan semua jenis oven, baik industri maupun domestik.

Referensi

1. CK-12. Konduktor dan Insulator Termal. Diperoleh dari: ck12.org.
2. Tembaga: Properti dan Aplikasi. Diperoleh dari: copperalliance.org.
3. Effunda. Properti bahan padat milik bersama. Dipulihkan dari efunda.com
4. Hill, D. Sifat Termal Besi Cor. Diperoleh dari: ehow.com.
5. King, H. Banyaknya kegunaan emas. Diperoleh dari: geology.com.
6. Litium. Dipulihkan dari: gob.mx.
7. Fisika kreatif. Transmisi panas. Diperoleh dari: fisicarecreativa.com.
8. Wikipedia. Daftar konduktivitas termal. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.