Perpindahan Massa

Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan banyak melihat kenyataan dan peristiwa tentang transfer massa pada suatu keadaan sistem atau transfer panas pada sistem tertentu. Kenyataan nan ada dapat saja terjadi secara alami atau disengaja seperti keadaan di industri.

Proses transfer, baik panas maupun massa perlu diperhitungkan dengan seksama buat skala industri sebab berkaitan dengan biaya nan dikeluarkan dalam satu siklus industri, sebab proses industri berkaitan dengan profitabilitas, perhitungannya pun diusahakan serinci mungkin.

Perpindahan panas dan massa merupakan salah satu mata kuliah tersendiri di jurusan Teknik, baik mungkin Teknik Kimia nan erat hubungannya dengan pabrik dan proses industri atau Teknik Mesin nan berhubungan dengan perancangan mesin dan alat. Karena masuk pada ranah teknik, maka tentu saja mata kuliah ini berhubungan dengan perhitungan.

Perpindahan panas secara garis besar sebenarnya telah dipelajari pada bangku sekolah menengah. Telah dikenal tiga jenis perpindahan panas , yakni radiasi, konveksi dan konduksi.

Pada pelajaran Fisika SMA, konsep perpindahan panas disampaikan buat menentukan laju perpindahan panas nan melewati suatu medium, baik laju kalor konduksi, konveksi maupun radiasi.

Pada perpindahan panas secara konduksi, akan terjadi manakala ada disparitas panas antara kedua ujung medium. Lajunya tentu saja dipengaruhi oleh selisih dari temperatur keduanya, nan mengalir dari suhu nan lebih tinggi pada suhu nan lebih rendah dari suatu penghantar tetap. Persamaan nan menjelaskan tentang ini ialah Hukum Fourier.

Perpindahan panas nan lain ialah secara konveksi nan terjadi antara permukaan padat dengan fluida (cairan) nan mengalir di sekitar permukaan padat tersebut, dengan menggunakan penghantar berupa fluida baik gas maupun cairan.

Perpindahan panas secara konveksi terjadi sebab partikelnya berpindah dari temperatur tinggi ke rendah, sehingga secara tak langsung akan terjadi dua kenyataan yakni perpindahan panas dan perpindahan massa.

Karena hal tersebut berkaitan dengan perpindahan massa, biasanya akan diselidiki tentang arus massa/ arus fluida nan bergerak. Secara terperinci, persamaan nan menjelaskan tentang perpindahan panas konveksi ialah hukum Newton .

Berbeda dengan kedua jenis perpindahan panas di atas, perpindahan panas juga bisa dilakukan pada keadaan vakum, tanpa medium (sekalipun udara). Perpindahan panas jenis ini dinamakan perpindahan panas radiasi.

Perpindahan panas secara radiasi ialah perpindahan panas sebab suatu pancaran gelombang elektromagnetik (tanpa melewati suatu medium).

Perhitungan secara ideal tentang pancaran radiasi dimasukkan pada konsep radiasi benda hitam, dimana seluruh energi nan diserap akan seluruhnya pula dipancarkan. Secara terperinci, persamaan buat menjelaskan perpindahan ini memakai Hukum Stefan – Boltzman tentang distribusi partikel.

Beberapa kejadian di alam secara tak langsung menjelaskan tentang pelaksanaan perpindahan panas.

Perpindahan panas konduksi

Beberapa contoh perpindahan panas secara konduksi: pemanasan pada pelat logam dengan ketebalan nan ukuran nan berbeda (panjang, lebar, tinggi, tebal), penyambungan pelat logam dengan jenis logam nan berbeda dan sebagainya.

Perpindahan panas secara konveksi

Contohnya ialah pemanasan/pendidihan air pada suatu bejana, pendinginan pelat logam pada udara terbuka, pendinginan makanan dengan meniup–niupkan udara di sekitar makanan nan panas dan sebagainya.

Perpindahan panas secara radiasi

Contohnya pancaran sinar matahari ke bumi

Secara mudah, perpindahan massa ialah proses dimana terjadi transfer massa yaitu konvoi partikel dari medium satu ke medium lain baik terjadi secara alami maupun sebab adanya gaya pendorong dari luar.

Transfer massa biasanya disebabkan oleh tenaga dari luar, nan akan mengubah densitas partikel sehingga secara alami akan mengalami perpindahan. Proses transfer massa biasanya terjadi pada kasus-kasus pemisahan zat.

Misal dengan proses destilasi, pemberian kalor sebagai gaya dari luar akan mendorong zat murni teruapkan dan secara tak langsung densitas zat murni berubah nan mengakibatkan terjadinya perpindahan massa dari substansi asal ke medium lain.

Termasuk juga ekstraksi, yakni penambahan zat buat memurnikan suatu zat dengan berdasar prinsip kelarutan. Dengan memberikan suatu zat kimia, secara otomatis densitas (massa jenis) nan akan dipisahkan akan berubah, sehingga secara mudah akan terpisah dengan sendiri.

Proses – proses pada perpindahan massa ini sering terjadi pada proses kimia, buat memurnikan suatu zat, seperti kasus di atas. Kasus nan lain ialah kristalisasi (pemurnian dengan cara penguapan solvent), sentrifugasi (pemisahan berdasarkan densitas), adsorpsi (pemisahan berdasarkan hubungan ion terhadap adsorben), dan pengeringan (penghilangan solvent dari zat nan akan dimurnikan).

Sering kali, proses transfer antara massa dan panas terjadi secara bersamaan. Proses ini disebut sebagai proses simultan, yakni terjadi perpindahan panas dan massa secara bersamaan dalam satu sistem nan dikendalikan.

Baik secara alami maupun buatan, proses tersebut sering kali ditemui dalam keadaan sehari – hari. Konsep perpindahan antara panas dan massa mirip dengan rangkaian kendala listrik buat skala makroskopik.

Untuk rangkaian kendala seri, transfer panas dan massa dilakukan oleh satu sumber nan dibagi menjadi beberapa beberapa sumber kecil pada satu tujuan. Misalkan saja, perpindahan panas secara konveksi oleh panas inti tubuh hewan ke udara.

Sumber primer ialah panas inti tubuh nan terdiri dari panas pada temperatur udara, panas pada permukaan batas lapisan kulit dan udara, temperatur pada permukaan kulit dan sumber panas tubuh hewan itu sendiri yakni panas inti tubuh.

Persamaannya mirip dengan resistor seri, dimana transfer panas dijumlahkan. Contoh lain dari transfer jenis ini ialah perpindahan panas konduksi pada suatu pelat logam nan berlapis, atau perpindahan panas konduksi dan konveksi pada boiler, dengan temperatur input T1 dan keluar sebagai T4, nan juga terdapat suhu antar muka batas antar input dengan lapisan dalam (T2) dan lapisan dalam dengan output (T3). Lainnya ialah sistem pengembunan campuran zat, misal etanol dan metanol pada suatu kondensor tegak.

Pada rangkaian paralel, transfer panas dan massa dilakukan oleh satu sumber pada beberapa output keluaran. Misalkan saja, transfer massa pada evaporasi (penguapan) air tanaman, selain terjadi pada stomata daun juga terjadi pada kutikula batang, nan juga dilakukan transfer panas pada keduanya.

Sumber nan ada hanya satu sedangkan output keluaran ada dua. Persamaan ini menggunakan rangkaian listrik paralel, dimana jumlah total ialah penjumlah terbalik masing – masing output.

Beberapa kasus – kasus tersebut ialah contoh dari pelaksanaan perpindahan panas dan massa nan terjadi secara alami dan paksaan (buatan). Jurusan teknik ialah jurusan nan berkaitan dengan perhitungan suatu instrumen (alat).

Perhitungan dari suatu persamaan nan diberikan digunakan buat mendesain suatu alat nan sinkron dengan kebutuhan nan melibatkan proses transfer panas maupun massa nan terjadi secara simultan.

Dengan mempelajari perpindahan panas dan massa, maka seseorang akan memahami bagaimana sistem kerja industri bekerja, bagaimana penyusunan alat boiler, furnace, kondensor, instrumen penukar panas hingga jaringan listrik nan melibatkan transfer energi.

Hal tersebut juga bisa digunakan buat memprediksi nilai dari geothermal nan bisa digunakan buat kemanfaatannya pada kehidupan. Demikian artikel ini semoga memberi mafaat.