Pengaliran (conduction) memindahkan tenaga terma melalui bahan dengan getaran zarah dan elektron bebas. Perolakan (convection) membawanya melalui pergerakan bendalir yang panas. Sinaran (radiation) membawanya sebagai gelombang inframerah yang tidak memerlukan bahan langsung. Soalan peperiksaan meminta anda menamakan proses, kemudian menerangkannya dengan zarah.
Pelajaran ini mengikuti pengembangan menggunakan model zarah, kerana perolakan bergantung pada bendalir panas yang menjadi kurang tumpat.
Bagaimanakah setiap proses berfungsi?
Pengaliran. Zarah di hujung yang panas bergetar lebih kuat dan menyalurkan tenaga kepada jirannya melalui perlanggaran. Dalam logam, elektron bebas juga bergerak dan membawa tenaga dengan lebih cepat. Logam ialah konduktor yang baik. Kayu, plastik, bulu dan udara ialah konduktor yang lemah, juga dipanggil penebat.
Perolakan. Ini berlaku dalam cecair dan gas sahaja. Bendalir yang dipanaskan mengembang, jadi ketumpatannya berkurang, dan ia naik. Bendalir yang lebih sejuk dan lebih tumpat tenggelam menggantikannya. Hasilnya ialah arus berpusing yang menggerakkan tenaga.
Sinaran. Setiap objek memancarkan sinaran inframerah, dan objek yang lebih panas memancarkan lebih banyak. Ia bergerak sebagai gelombang pada kelajuan cahaya dan tidak memerlukan medium. Permukaan gelap dan legap ialah penyerap dan pemancar yang baik. Permukaan cerah dan berkilat ialah penyerap dan pemancar yang lemah, kerana memantulkan kebanyakan sinaran.
Cara memutuskan proses yang dimaksudkan soalan
- Adakah terdapat pepejal dan sentuhan? Fikirkan pengaliran.
- Adakah terdapat bendalir bergerak kerana satu bahagian lebih panas? Fikirkan perolakan.
- Adakah tenaga merentasi ruang kosong atau udara tanpa sentuhan? Fikirkan sinaran.
- Beberapa proses boleh bertindak serentak, jadi namakan setiap satu dan nyatakan di mana ia bertindak.
Contoh berlangkah
Sebuah pemanas elektrik kecil diletakkan di lantai bilik. Seorang pelajar duduk dua meter jauhnya dan berasa hangat.
Sarung pemanas itu panas apabila disentuh. Namakan proses yang terlibat dalam (a) sarung, (b) rasa hangat pada jarak dua meter, (c) udara hangat yang sampai ke siling. (Senario rekaan.)
(a) Tenaga mengalir dari unsur pemanas yang panas melalui sarung logam secara pengaliran. Logam mengalirkan haba dengan baik, jadi sarung luar menjadi panas.
(b) Pelajar berasa hangat melalui sinaran, kerana tenaga dibawa sebagai gelombang inframerah melalui udara. Udara di antara mereka ialah konduktor yang lemah, dan perolakan menggerakkan udara ke atas, bukan ke sisi ke arah pelajar.
(c) Udara di sebelah pemanas dipanaskan, mengembang dan menjadi kurang tumpat. Udara yang kurang tumpat itu naik, dan udara yang lebih sejuk serta lebih tumpat bergerak masuk di sepanjang lantai untuk menggantikannya. Ini ialah arus perolakan.
Kesilapan yang perlu diwaspadai
Jawapan yang salah: “Haba naik, jadi udara panas pergi ke siling.”
“Haba” bukan bahan yang naik. Udara naik kerana ketumpatannya lebih rendah.
Pembetulannya ialah menulis bahawa udara hangat mengembang, menjadi kurang tumpat daripada udara sekeliling dan naik. Udara yang lebih sejuk tenggelam kerana lebih tumpat. Sentiasa sertakan langkah ketumpatan, kerana itulah idea yang memberi markah.
Semak kendiri
1. Mengapa sudu logam yang ditinggalkan dalam mangkuk sup panas tidak selesa dipegang tetapi sudu kayu tidak?
Lihat jawapan
Logam ialah konduktor yang baik, kerana elektron bebas dan zarah yang bergetar menyalurkan tenaga dengan cepat ke tangan anda. Kayu ialah konduktor yang lemah, jadi tenaga bergerak di sepanjangnya dengan perlahan.
2. Mengapa alat penghawa dingin biasanya dipasang tinggi pada dinding?
Lihat jawapan
Alat itu menyejukkan udara berhampirannya. Udara sejuk lebih tumpat dan tenggelam, jadi udara yang lebih hangat naik menggantikannya dan disejukkan pula. Kedudukan tinggi mewujudkan arus perolakan yang mengedarkan udara ke seluruh bilik.
3. Proses manakah yang membawa tenaga dari Matahari ke satelit di angkasa?
Lihat jawapan
Sinaran. Angkasa hampir vakum, jadi pengaliran dan perolakan tidak boleh berlaku tanpa zarah.
Ke mana pelajaran ini membawa anda
Untuk melihat bagaimana graf menunjukkan tenaga diperoleh atau hilang, teruskan dengan membezakan suhu daripada tenaga terma. Ketiga-tiga proses kembali dalam menerangkan penebat daripada struktur yang diberi, di situ anda memutuskan proses mana yang dikurangkan oleh setiap ciri reka bentuk.
Sesetengah pelajar betul menamakan proses tetapi kehilangan markah pada penerangan zarah. Dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu, guru kami melatih anda menulis penerangan zarah yang lengkap.