1. Analogi proses perpindahan momentum, panas dan massa

Analogi adalah alat yang berguna untuk membantu memahami peristiwa perpindahan dan bisa menjadi cara yang baik untuk meramalkan perilaku sistem pada saat data kuantitif yang tersedia terbatas. Karena konsentrasi dan suhu adalah besaran skalar, analogi antara perpindahan massa dan panas lebih absah daripada analogi dengan momentum.

Semua fenomena perpindahan (aliran fluida, perpindahan panas dan massa) adalah akibat dari kurangnya kesetimbangan antar bagian dari sistem. Pada dasarnya, mereka semua mengikuti hukum universal, serupa dengan hukum Ohm yang sudah sangat dikenal, yang dapat dinyatakan, dalam istilah umum, sebagai berikut: Laju perpindahan (dengan kata lain, besaran yang dipindahkan per satuan waktu) berbanding lurus dengan gaya penggerak dan berbanding terbalik dengan tahanan (hambatan) dari media untuk perpindahan. Secara matematika hukum perpindahan umum dapat dapat dituliskan sebagai:

(1)

Persamaan di atas menunjukkan bahwa dibutuhkan gaya penggerak untuk mengatasi tahanan/hambatan agar momentum, panas dan massa, atau besaran lain, dapat berpindah. Gaya penggerak selalu merupakan sebuah gradien, yang mewakili penyimpangan dari kesetimbangan: gradien suhu dalam hal perpindahan panas, gradien konsentrasi dalam hal perpindahan massa dan gradien tekanan (tegangan geser) dalam hal aliran fluida. Dengan definisi, pada kesetimbangan gaya penggerak sama dengan nol.

Kadang-kadang lebih mudah mengurai gagasan kompleks dari tahanan ke komponen fisiknya. Jadi, karena perpindahan secara akal dapat diharapkan berbanding lurus dengan luas A yang tersedia untuk perpindahan, seringkali lazim berurusan dengan laju perpindahan per satuan luas. Dimensi ini dikenal sebagai flux. Dalam istilah flux, semua tiga persamaan perpindahan molekuler (momentum, panas dan massa) secara matematika adalah identik, dan berturut-turut dapat ditulis sebagai:

(2) (3) (4)

Persamaan (2), (3) dan (4) berturut-turut adalah hukum Newton, Fourier dan Fick, yang menggambarkan, berturut-turut, perpindahan momentum, panas dan massa molekuler. Ruas kiri dari tiga persamaan di atas adalah flux yang berbanding lurus dengan gradien properti dengan konstanta pembanding difusivitas. Besaran analog dalam proses perpindahan dirangkum dalam tabel di bawah.

Lanjut ke – 2. Perpindahan Panas dan Massa Konduksi

1 thought on “1. Analogi proses perpindahan momentum, panas dan massa

  1. Pingback: Mekanisme perpindahan panas dan massa – Electrochemistry & Corrosion Lab.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s