Hambatan panas (Thermal Resistance)

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Hamabatan panas atau thermal resistance sering kali dijumpai pada saat menganalisa suatu hal yang berkaitan dengan perpindahan panas. Sebenarnya apa sih hambatan panas itu?

Fenomena perpindahan panas merupakan suatu hal yang mungkin tidak sederhana untuk dimengerti. Untuk memudahkan penjelasan dari fenomena ini biasanya analogi rangkaian listrik digunakan, khususnya adalah hukum Ohm dimana dapat ditulis:

Dimana I adalah arus listrik, ∆V adalah beda tegangan, dan R adalah hambatan listrik. Pada rumus di atas terlihat bahwa semakin besar beda tegangan maka makin besar arus yang mengalir, namun sebaliknya jika hambatan listrik makin besar maka arusnya makin kecil.

Fenomena perpindahan kalor seperti hukum Ohm ini. Besarnya arus listrik menganalogikan besarnya kalor yang berpindah setiap satuan waktu, beda tegangan menganalogikan perbedaan temperatur, dan hambatan listrik menganalogikan hambatan panas. Oleh karena itu untuk perpindahan kalor dapat ditulis sebagai berikut:

Dimana θadalah hambatan panas. Hambatan panas dapat dihitung jika ada informasi mengenai bahan dan dimensinya. Untuk perpindahan panas secara konduksi kita mengetahui bahwa:

Dimanak k adalah konduktifitas termal, A luas permukaan, dan L adalah ketebalan benda. Persamaan ini dapat kita tulis juga:

sehingga

Begitu pula dengan perpindahan panas secara konveksi, besarnya hambatan panasnya:

Dimana h adalah koefisen konveksi dari perpindahan panas. 

Apa sih untungnya menggunakan analogi ini??

Banyak sekali kasus bahwa beberapa bahan disatukan menjadi satu kemudian dihitung laju aliran kalornya. Sebagai contoh jika ada dua bahan atau lebih yang ditempelkan satu sama lain.

 

Kasus ini dapat dengan mudah kita analisis dengan analogikan dengan rangkaian listrik. Pertama kita hitung hambatan kalor masing-masing bahan. Karena ini seperti rangkaian seri dari dua resistor maka untuk mengitung laju aliran kalornya adalah perbedaan temperatur dibagi dengan total hambatan kalornya. Yaitu:

Untuk kasus yang lebih rumit juga dapat diselesaikan dengan cara ini. Contoh yang sering kali menggunakan konsep ini adalah menghitung berapa kalor yang masuk dari dindng luar ke dinding dalam sebuah bangunan. Dinding bangunan terdiri dari beberapa lapisan seperti cat-semen-batu bata- semen-cat. Jika telah diketahui informasi yang dibutuhkan maka kita dapat memperkirakan berapa kalor yang masuk dalam sebuah bangunan.