Definisi, Perhitungan, dan Jenis Konduktivitas

Konduktivitas secara umum dapat terdiri dari banyak jenis. Konduktivitas ini bisa berupa konduktivitas listrik, ionik, hidrolik, atau termal. Namun, konduktivitas pada dasarnya didefinisikan sebagai kemampuan material untuk menghantarkan listrik atau panas. Selain itu, pengukuran dilakukan dengan beberapa cara dan ada satuan konduktivitas khusus yang digunakan tergantung pada keadaan. Kita akan mempelajari beberapa satuan di bawah ini.

Apa itu konduktivitas?

Kita menentukan elemen berdasarkan sifat-sifatnya. Kita dapat dengan mudah membedakan antara elemen dengan kualitas yang mereka miliki. Sifat tersebut bisa berupa sifat fisik maupun kimiawi. Beberapa sifat utama adalah- kelenturan, keuletan, kemerduan, kilau, titik leleh dan titik didih, densitas, reaksi dengan oksigen, air dan asam, dll. Salah satu sifat fisik yang paling penting adalah konduktivitas.

Dengan demikian, kita dapat mendefinisikannya sebagai kemampuan suatu bahan untuk memungkinkan panas dan listrik melewatinya. Konduktivitas bekerja dengan gerakan fisik elektron dan transfer energi di antara elektron.

Konduktivitas mengukur kemampuan air untuk menghantarkan listrik. Ini adalah kebalikan dari resistensi. Air murni yang disuling adalah konduktor listrik yang buruk. Ketika garam dan bahan kimia anorganik lainnya larut dalam air, mereka akan pecah menjadi partikel-partikel kecil bermuatan listrik yang disebut ion.

Ion meningkatkan kemampuan air untuk menghantarkan listrik. Ion-ion umum dalam air yang menghantarkan arus listrik termasuk natrium, klorida, kalsium, dan magnesium. Karena garam-garam terlarut dan bahan kimia anorganik lainnya menghantarkan arus listrik, konduktivitas meningkat dengan meningkatnya salinitas. Senyawa organik, seperti gula, minyak, dan alkohol, tidak membentuk ion yang menghantarkan listrik.

Satuan Internasional Konduktivitas

Ketika kita berbicara tentang konduktivitas listrik, satuan SI konduktivitas adalah siemens per meter (S/m) atau mho dan biasanya diwakili oleh huruf Yunani sigma, σ, dan rumusnya diberikan sebagai;

Sedangkan untuk satuan SI konduktivitas termal, diukur dalam watt per meter-kelvin (W / (m K)) atau watt per sentimeter-kelvin (W / (cm K)). Ini diwakili oleh rumus;

dimana,

K adalah konduktivitas termal dalam W/m K,
Q adalah jumlah perpindahan panas melalui material dalam J/s atau W,
A adalah luas benda dalam m2
ΔT adalah perbedaan suhu dalam K.

Catatan: Perak adalah logam yang paling konduktif, diikuti oleh tembaga dan emas.

Jenis Konduktivitas

Konduktivitas Ionik

Konduktivitas ionik adalah konduktivitas listrik akibat pergerakan muatan ionik. Ilmu pengetahuan dasar memperkenalkan fenomena ini sebagai properti larutan elektrolit cair Dalam keadaan padat, konduktivitas ionik baru-baru ini agak dibayangi oleh elektronik, tetapi tetap diakui oleh Faraday, yang mengamati konduktivitas listrik dalam timbal fluorida padat pada suhu tinggi. Konduktivitas dalam hal ini disebabkan oleh gerakan anion fluorida di dalam struktur.

Konduktivitas Hidraulik

Konduktivitas hidraulik adalah pengukuran aliran curah fluida melalui membran uji sebagai respons terhadap tekanan yang diberikan. Membran Bruch diharapkan menunjukkan peningkatan resistensi terhadap aliran seiring bertambahnya usia karena membran ini menunjukkan peningkatan ketebalan secara linier dan akumulasi lipid yang signifikan setelah dekade keempat.Namun, penelitian yang dilakukan pada membran Bruch menunjukkan bahwa penurunan konduktivitas hidraulik bersifat eksponensial, yang terbesar pada empat dekade pertama kehidupan. Tidak jelas mengapa hal ini terjadi sebelum usia 40 tahun.

Oleh karena itu, telah disarankan bahwa remodeling kolagen terjadi sebagai akibat dari peningkatan ikatan silang, dan hal ini dapat menyebabkan peningkatan kekakuan membran dan berkurangnya ukuran pori, dengan terjebaknya molekul protein yang lewat.67 Setelah usia 40 tahun, kandungan lipid yang meningkat diharapkan memiliki efek yang lebih besar terhadap konduktivitas hidraulik, sedangkan pada usia 60-an, penurunan lebih lanjut akan terjadi akibat endapan yang menyebar yang muncul di bawah RPE.

Konduktivitas Thermal

Hukum Fourier tentang konduksi termal (juga dikenal sebagai hukum konduksi panas) menyatakan bahwa laju perpindahan panas melalui suatu bahan sebanding dengan negatif dari gradien suhu dan juga sebanding dengan luas area yang dilalui oleh panas tersebut. Bentuk diferensial dari hukum ini dapat dinyatakan melalui persamaan berikut:

q = -k.∇T

Di mana ∇T mengacu pada gradien suhu, q menunjukkan fluks termal atau fluks panas, dan k mengacu pada konduktivitas termal material yang bersangkutan.

Konduktivitas Listrik

Konduktivitas listrik adalah ukuran jumlah arus listrik yang dapat dibawa oleh suatu bahan atau kemampuan bahan tersebut untuk membawa arus. Konduktivitas listrik juga dikenal sebagai konduktansi spesifik. Konduktivitas adalah properti intrinsik dari suatu bahan.

Satuan Konduktivitas Listrik

Konduktivitas listrik dilambangkan dengan simbol σ dan memiliki satuan SI siemens per meter (S/m). Dalam teknik kelistrikan, huruf Yunani κ digunakan. Kadang-kadang huruf Yunani γ mewakili konduktivitas. Dalam air, konduktivitas sering dilaporkan sebagai konduktansi spesifik, yang merupakan ukuran yang dibandingkan dengan air murni pada suhu 25°C.

Baca Juga: Perbedaan Cairan dan Gas

Hubungan Antara Konduktivitas dan Resistivitas

Jika tadi kita telah membahas Konduktivitas, sekarang kita akan membahas Hubungan Konduktivitas dan Resivitas. Tapi sebelum itu apa itu Resivitas?

Resistivitas adalah ukuran perlawanan material terhadap aliran arus listrik. Hal ini dinyatakan dalam ohm-meter (Ωm) dan juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, tekanan, dan kotoran. Resistivitas yang tinggi berarti bahwa suatu bahan merupakan konduktor listrik yang buruk, sedangkan resistivitas yang rendah menunjukkan konduktor yang baik

Hubungan antara konduktivitas listrik dan resistivitas cukup sederhana: keduanya berbanding terbalik satu sama lain. Ini berarti bahwa ketika konduktivitas suatu bahan meningkat, resistivitasnya menurun, dan sebaliknya. Secara matematis, hubungan ini dapat dinyatakan sebagai:

σ = 1/ρ

Di mana σ mewakili konduktivitas listrik dan ρ mewakili resistivitas listrik. Persamaan ini menunjukkan bahwa ketika resistivitas suatu bahan diketahui, konduktivitasnya dapat dengan mudah dihitung, dan sebaliknya.

Material yang mengandung Konduktor yang baik :

Silver
Copper
Gold
Aluminum
Zinc
Nickel
Brass

Material yang mengandung Konduktor yang buruk :

Rubber
Glass
Plastic
Dry Wood
Diamond
Air

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Konduktivitas dan Resistivitas

Suhu: Umumnya, peningkatan suhu menyebabkan penurunan konduktivitas dan peningkatan resistivitas untuk sebagian besar bahan konduktif. Sebaliknya, resistivitas semikonduktor dan isolator biasanya menurun seiring dengan peningkatan suhu.
Tekanan: Peningkatan tekanan dapat meningkatkan atau menurunkan konduktivitas dan resistivitas, tergantung pada bahan dan strukturnya.
Kotoran: Keberadaan pengotor dapat berdampak signifikan pada konduktivitas dan resistivitas. Sebagai contoh, menambahkan pengotor (doping) pada semikonduktor dapat meningkatkan konduktivitasnya secara signifikan.

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Definisi, Perhitungan, dan Jenis Konduktivitas”. kami telah merangkum beberapa pertanyaan umum seputar konduktivitas, berikut dibawah ini :

P1: Apa itu Konduktivitas?
J1: Konduktivitas, secara umum, dapat terdiri dari banyak jenis. Konduktivitas ini bisa berupa konduktivitas listrik, ionik, hidrolik, atau termal. Namun, konduktivitas pada dasarnya didefinisikan sebagai kemampuan material untuk menghantarkan listrik atau panas. Selain itu, pengukuran dilakukan dengan beberapa cara dan ada satuan konduktivitas khusus yang digunakan tergantung pada keadaan. Kita akan mempelajari beberapa satuan di bawah ini.
P1: Apa hubungan Konduktivitas Listrik dan Resivitas
J1: Kesimpulannya, memahami hubungan antara konduktivitas listrik dan resistivitas sangat penting untuk memilih bahan yang sesuai untuk berbagai aplikasi. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti suhu, tekanan, dan pengotor, para insinyur dapat mengoptimalkan kinerja komponen dan perangkat listrik.
P3: Jenis Jenis Konduktivitas
J3: Konduktivitas Listrik, Konduktivitas Ionik, Konduktivitas Thermal, Konduktivitas Hidraulik

Referensi: byjus.com | www.thoughtco.com | www.electricity-magnetism.org | www.sciencedirect.com

856