the transfer of energy

Energy Likes to Move
If there is a temperature difference in a system, heat will naturally move from high to low temperatures. The place you find the higher temperature is the heat source. The area where the temperature is lower is the heat sink. When examining systems, scientists measure a number called the temperature gradient. The gradient is the change in temperature divided by the distance. The units are degrees per centimeter. If the temperature drops over a specific distance, the gradient is a negative value. If the temperature goes up, the gradient has a positive value. The greater the gradient, the more energy will be exchanged.

Ever Hear of Convection Ovens?
Convection is the way heat is transferred from one area to another when there is a "bulk movement of matter." It is the movement of huge amounts of material, taking the heat from one area and placing it in another. Warm air rises and cold air replaces it. The heat has moved. It is the transfer of heat by motion of objects. Convection occurs when an area of hot water rises to the top of a pot and gives off energy. Another example is warm air in the atmosphere rising and giving off energy. They are all examples of convection. The thing to remember is that objects change position.

Radiating Energy
When the transfer of energy happens by radiation, there is no conductive medium (such as in space). That lack of medium means there is no matter there for the heat to pass through. Radiation is the energy carried by electromagnetic waves (light). Those waves could be radio waves, infrared, visible light, UV, or Gamma rays. Heat radiation is usually found in the infrared sections of the EM spectrum. If the temperature of an object doubles (in Kelvin), the thermal radiation increases 16 times. Therefore, if it goes up four times, it increases to 32 times the original level.

Scientists have also discovered that objects that are good at giving off thermal radiation are also good at absorbing the same energy. Usually the amount of radiation given off by an object depends on the temperature. The rate at which you absorb the energy depends on the energy of the objects and molecules surrounding you.

Conducting Energy and Heat
Conduction is a situation where the heat source and heat sink are connected by matter. As we discussed before, the heat flows from the source down the temperature gradient to the sink. It is different from convection because there is no movement of large amounts of matter, and the transfers are through collisions. The source and the sink are connected.

If you touch an ice cream cone, the ice cream heats up because you are a warmer body. If you lie on a hot sidewalk, the energy moves directly to your body by conduction. When scientists studied good thermal radiators, they discovered that good thermal conductors are also good at conducting electricity. So when you think of a good thermal conductor, think about copper, silver, gold, and platinum.

memanaskan air dengan gelas plastik

Alat dan bahan :
Air mineral
Gelas plastik
Korek api

Langkah percobaan :
1.Dengan alat dan bahan yang tersedia, kita panaskan air (terserah bagaimana caranya).
2.Tetapi selama pemanasan, air tidak boleh dipindahkan dari gelas plastik tsb.

Pasti hasilnya gelas plastik tersebut tidak meleleh, tetapi air menjadi panas. Kenapa bisa terjadi demikian, kita lihat penjelasannya.

Pada saat kita memanaskan langsung gelas berisi air mineral (seperti memasak dengan panci). Kalor mengalir dari sumber panas melintasi permukaan gelas dan diteruskan ke air. Namun, bukannya gelas meleleh karena panas yang ditimbulkan, justru air yang malah menjadi panas. Lalu kenapa hal ini terjadi? Dalam kasus gelas plastik kosong, panas yang diberikan akan langsung melelehkanya jika suhunya melebihi ambang tiitk leleh plastik. Namun ketika dalam gelas diisi air, kalor yang seharusnya melelehkan plastik dihantarkan ke air. Secara skematis, alur penghantaran panas dapat dilihat pada gambar.



Kalor dihantarkan oleh permukaan gelas ke air, dan kalor ini dimanfaatkan untuk memanaskan air. Karena kalor jenis air tinggi, waktu yang dibutuhkan untuk memanskan sampi suhu yang mampu melelehkan plastik cukup lama, akibatnya gelas plastik lebih tahan lama tanpa meleleh.

Bagaimana sebuah bintang akan mengakhiri hidupnya?

Bagaimana sebuah bintang akan mengakhiri hidupnya? Kita mungkin tidak asing jika mendengar sebuah bintang berakhir dalam sebuah ledakan dasyat yang dikenal sebagai supernova. Tapi untuk bintang-bintang seperti Matahari, mereka akan berakhir sebagai bintang katai putih.

Interaksi bintang katai putih ganda. Kredit : Tod Strohmayer (GSFC), CXC, NASA, Dana Berry (CXC).

Bintang ini kompak dan dingin. Pada saat bintang serupa Matahari mencapai tahap ini, maka ia hanya akan tersusun oleh karbon dan oksigen. Tapi ada yang menarik yang berhasil ditemukan para peneliti dari University of Warwick. Mereka berhasil menemukan pasangan bintang katai putih ganda unik yang tampaknya saling berseteru. Perseteruan itu tampak dari kondisi mereka yang sudah tercabik-cabik dan menyisakan helium sebagai penyusun kedua bintang tersebut.

Sampai saat ini diketahui ada 50 pasang bintang katai putih ganda dekat namun sistem bintang ganda katai putih CSS 41177 yang baru ditemukan ini merupakan bintang ganda dekat gerhana kedua yang ditemukan sampai saat ini. Astronom dari Universitas Warwick melakukan pengamatan untuk mendapatkan informasi yang lebih detil saat kedua bintang tersebut saling menggerhanai jika dilihat dari Bumi.

Sistem CSS 41177 tersebut berada 1140 tahun cahaya dari Bumi di rasi Leo. Pasangan ini diamati oleh Teleskop Liverpool 2 meter di Canary Island dan teleskop Gemini 8 meter di Hawaii.

Helium pada Katai Putih?
Pengamatan yang dilakukan oleh Steven Parsons dan Professor Tom Marsh mengungkap keunikan dari kedua bintang katai putih tersebut. Uniknya materi penyusun keduanya sebagian besar adalah helium.

Diperkirakan ada 30 sistem yang merupakan sistem bintang katai putih ganda helium, dan CSS 41177 merupakan sistem yang unik karena sistem ini merupakan satu-satunya sistem katai putih helium ganda gerhana yang diketahui.

Pertanyaannya, bukankah bintang katai putih harusnya tak lagi memiliki helium?

Pada sistem bintang katai putih ganda helium, kedua bintang yang ada disana memulai kehidupannya sebagai bintang normal pada saat yang sama. Salah satu bintang itu lebih masif sehingga ia membakar habis bahan bakar di dalam dirinya lebih cepat dan lebih dahulu mencapai masa akhir hidupnya. Ia kemudian beralih menjadi bintang raksasa merah sebelum runtuh menjadi katai putih. Itu jalan hidup yang harusnya ia miliki sama seperti bintang lainnya di alam semesta. Sama juga dengan Matahari kelak. Ketika ia sudah menjadi katai putih, ia tidak lagi tersusun oleh hidrogen dan helium karena sudah habis dan hanya disusun oleh inti lembam yang kaya karbon dan oksigen.

Jadi bagaimana katai putih, masih memiliki helium yang berlimpah di dalam dirinya? Pada suatu masa dalam perjalanan hidupnya si bintang ini mengalami kehilangan massa yang besar. Artinya kedua bintang ini memiliki masa lalu yang penuh dinamika di antara keduanya. Atau mungkin bisa dikatakan masa lalu yang penuh perseteruan dan saling merusak?

Cerita evolusi kedua bintang ini berubah ketika bintang memasuki tahap raksasa merah. Pada sistem ini, bintang yang lebih masif terlebih dahulu mengembang sebagai raksasa merah. Ketika ia mengembang inilah masalah muncul. Selubung hidrogen terluar bintang masif ini dikoyakkan bintang pasangannya. Akibatnya bintang masif tersebut tidak pernah memperoleh kesempatan untuk membangkitkan reaksi fusi untuk membakar helium. Maka bintang masif itu pun harus menjadi bintang katai putih helium. Lantas bagaimana dengan bintang pasangannya?

Saat bintang pasangan kemudian mulai mengembang sebagai raksasa merah, nasib serupa juga ia alami. Selubung hidrogen terluarnya dirusak oleh bintang pertama. Tapi karena bintang pertama sudah menjadi bintang katai putih, materi yang ia dapat tersebut tidak bisa digunakan lagi. Hidrogen tersebut pun hilang di dalam sistem ganda tersebut meninggalkan kedua bintang sebagai katai putih helium.

Hanya dalam waktu 1 milyar tahun, perseteruan kedua bintang akan berakhir karena keduanya akan bergerak spiral ke dalam dan bergabung. Pada saat itulah keduanya akan saling membakar helium yang ada dalam dirinya dan menjadi obyek yang dikenal sebagai subkatai panas. Bintang sub katai panas akan bertahan selama 100 juta tahun sebelum berakhir.

Sumber : University of Warwick