Hambatan panas (Thermal Resistance)

Fenomena perpindahan kalor sering kali dianalogikan dengan fenomena aliran listrik. Jika ada beda potensial antara kedua ujung hambatan listrik maka arus istrik akan mengalir dengan mengkuti hukum Ohm, yaitu:

Maksud dari analogi ini adalah laju aliran kalor dianalogikan dengan arus listrik, beda temperatur dianalogikan dengan beda potensial, dan hambatan termal dianalogikan dengan hambatan listrik. Dengan cara demikian, maka dapat kita tuliskan:

Berapa besarnya hambatan termal? Besarnya hambatan termal dapat diketahui dari geometri dan sifat bahan yang terkait dengan fenomena perpindahan kalor. Karena hal ini merupakan analogi rangkaian listrik, maka kita bisa tentukan hambatan termal dengan analogi yang sama. Untuk konduksi sederhana:

Untuk konveksi:

Untuk apa sih analogi rangkaian listrik ini?

Seringkali menganalisis perpindahan kalor pada suatu kasus lebih mudah jika dianalogikan dengan rangkaian listrik. Sebagain contoh adalah saat menghitung aliran kalor yang terjadi di dinding sebuah bangunan. Dinding tersebut terdiri dari beberapa lapisan. Tanpa analogi rangkaian listrik perhitungannya menjadi lebih rumit. Mari kita ambil contoh kasus dibawah ini:

Dinding sebuah rumah seluas 15 m² memiliki tebal 20 cm dengan konduktifitas termal 0.5 W/mK. Dinding bagian luar memiliki koefisien konveksi 20 W/m²K. Sedangkan bagian dalam 10 W/m²K. Jika temperatur udara luar 30 ^oC dan laju perpindahan panas adalah 100 W dari luar ke dalam, berapakah suhu udara di dalam rumah?

Jawaban:

(Tri Ayodha Ajiwiguna)