Pernahkah Anda membayangkan ketika Anda memarkirkan mobil Anda di sebuah lapangan parkir terbuka pada waktu siang hari yang sangat terik dalam waktu beberapa jam, kemudian Anda membuka pintu mobil dan langsung memasuki kabin mobil tersebut ? Lalu, Apa yang Anda rasakan ? Bagaimanakah temperatur di dalam kabin mobil tersebut ? Bagaimana keadaan sirkulasi udaranya ? Apakah sangat sejuk dan nyaman karena interior mobil Anda berfasilitas air conditioner ? Tentu saja tidak demikian, pasti kabin mobil Anda akan terasa sangat panas dan sirkulasi udara tidak berjalan dengan baik. Bahkan, jika Anda mengukur temperatur suhu di dalam kabin mobil Anda dengan suhu yang berada di lingkungan akan menghasilkan data yang menunjukkan lebih tinggi temperatur suhu di dalam kabin mobil dari pada suhu di lingkungan. Mengapa hal yang demikian bisa terjadi ? padahal kenyataan yang terjadi adalah kabin tidak terkena radiasi panas matahari secara langsung, melainkan panas matahari akan terkena body mobil terlebih dahulu, baru kemudian panas akan merambat secara konduksi dari body mobil ke dalam kabin mobil. Sementara pada lingkungan yang terjadi adalah panas matahari akan langsung teradiasi mengenai lingkungan seperti udara sekitar mobil ataupun aspal jalanan. Dalam artikel ini penulis mencoba untuk menjelaskan kronolgi singkat proses radiasi panas matahari pada kabin mobil yang sengaja diparkir pada lapangan luas dan terkena radiasi panas matahari secara kontinu dalam intensitas yang besar dan jangka waktu cukup lama.
Sebelumnya penulis akan menjelaskan definisi radiasi berdasarkan kutipan (dalam Giancoli, 1998) menyatakan bahwa semua kehidupan di dunia ini bergantung pada transfer energi dari Matahari, dan energi ini ditransfer ke Bumi melalui ruang yang hampa (atau hampir hampa). Bentuk transfer energi ini dalam kalor-karena temperatur Matahari jauh lebih besar (6000K) dari Bumi-dan dinamakan radiasi. Dari kutipan tersebut dapat disimpulkan bahwa radiasi adalah proses perambatan energi yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium perantara. Kemudian berdasarkan teori radiasi benda hitam penulis akan menjelaskan apa yang dimaksud dengan radiasi benda hitam terlebih dahulu (dalam Giancoli,1998) menyatakan bahwa kecepatan sebuah benda meradiasikan energi telah ditemukan sebanding dengan pangkat empat temperatur Kelvin,T. Yaitu, sebuah benda pada 2000K jika dibandingkan dengan benda lain pada 1000K meradiasikan energi dengan kecepatan = 16 kali lipat lebih besar. Kecepatan radiasi juga sebanding dengan luas A dari benda yang memancarkannya, sehingga kecepatan energi meninggalkan benda, , adalah
Persamaan ini disebut persamaan Stefan-Boltzman, dan merupakan konstanta universal yang disebut konstanta Stefan-Boltzman yang memiliki nilai .
Faktor e, disebut emisivitas, merupakan bilangan antara 0 dan 1 yang merupakan karakteristik materi. Permukaan yang sangat hitam seperti arang, mempunyai emisivitas yang mendekati 1, sementara permukaan yang mengkilat mempunyai e yang mendekati nol dan dengan demikian memancarkan radiasi yang lebih kecil. Nilai e bergantung sampai batas tertentu terhadap temperatur benda.
Tidak hanya permukaan mengkilat memancarkan radiasi yang lebih kecil, tetapi mereka juga hanya menyerap sedikit dari radiasi yang menimpanya (sebagian besar dipantulkan). Benda hitam dan yang sangat gelap, dipihak lain, menyerap hampir seluruh radiasi yang menimpanya-yang merupakan sebab mengapa pakaian yang berwarna muda biasanya lebih disukai dari yang gelap pada hari yang hangat. Dengan demikian, penyerap yang baik juga merupakan pemancar yang baik. Dari pemaparan panjang diatas dapat disimpulkan bahwa radiasi benda hitam bergantung pada emisivitas benda. Jika warna benda semakin gelap maka emisivitas mendekati satu dan artinya benda memiliki daya serap dan daya pancar yang besar.
Dari data dapat diamati bahwa warna aspal dan warna body mobil cenderung memiliki warna yang lebih gelap daripada warna benda lain di sekitar mobil. Hal ini berarti, emisivitas aspal dan body mobil lebih besar daripada emisivitas benda lain di sekitar mobil. Oleh karena itu, aspal dan body mobil memiliki daya serap dan daya pancar kalor yang lebih besar daripada benda lain di sekitar mobil. Hal ini berarti kalor akan lebih banyak terakumulasi pada rangka mobil dan aspal jalanan. Jika demikian, suhu juga akan lebih tinggi pada aspal dan rangka mobil. Berdasarkan persamaan gas ideal PV = nRT , jika suhu tinggi atau naik maka volume juga pasti akan naik. Hal ini berarti volume udara di sekitar aspal akan naik jumlahnya. Begitupun dengan kalor yang mengenai rangka mobil akan mengalami konduksi merambat dari rangka mobil menuju kabin mobil. Dengan demikian, suhu kabin akan naik dan volume udara di dalam kabin juga akan ikut naik. Lalu jika kita kaitkan dengan persamaan density atau massa jenis yaitu , jelas kita akan mendapatkan data bahwa saat volume udara naik maka massa jenis udara akan turun. Oleh karena itu udara akan bergerak membentuk siklus, dari udara yang mempunyai massa jenis rendah bergerak mencari ruang yang lebih tinggi, sedangkan udara yang mempunyai massa jenis yang lebih tinggi akan bergerak mengisi tempat yang ditinggalkan oleh udara sebelumnya. Gerakan udara ini terjadi secara terus-menerus atau kontinu selama panas terus mengenai permukaan benda hitam yaitu aspal dan rangka mobil. Gerakan udara ini sering kita kenal dengan sebutan sirkulasi udara. Namun jika Anda menganalisa pada kabin mobil yang tertutup, maka udara tidak dapat membentuk siklus gerakan atau sirkulasi udara. Hal ini disebabkan sistem kabin tertutup, artinya tidak ada udara yang keluar maupun yang masuk ke dalam sistem(sistem terisolasi). Berarti kronologi yang terjadi pada kabin mobil adalah dengan asumsi udara yang ada hanya pada dalam sistem kabin mobil dan tidak bercampur dengan udara lingkungan, panas akan terus terakumulasi dalam kabin, kemudian suhu akan terus meningkat setiap saat. Jika suhu meningkat maka volume juga akan ikut meningkat, sedangkan massa jenis akan mengalami penurunan. Dapat dilihat bahwa udara hanya akan bergerak di dalam kabin saja. Dari uraian singkat tersebut, hal yang akan kita rasakan adalah udara di dalam kabin terasa sangat panas jika dibandingkan dengan udara di sekitar aspal jalanan.
Kesimpulan dari proses yang terjadi pada fenomena sensasi panas di dalam kabin mobil adalah dengan mendasari hukum fisika radiasi benda hitam dan beberapa gas ideal, maka panas matahari akan teradiasi ke sistem (mobil) maupun lingkungan (aspal). Kemudian udara akan menunjukkan sifatnya sebagai gas ideal, maka efek yang kita rasakan adalah sensasi yang sangat panas di dalam kabin mobil tersebut. Demikian paparan singkat dari penulis mengenai fenomena radiasi panas matahari pada kabin mobil. Hal tersebut mungkin dapat diatasi dengan cara memberikan sedikit katup ventilasi pada mobil yang menyebabkan sistem pada kabin tidak menjadi sistem yang terisolir, sehingga udara dapat bergerak bebas dari sistem menuju lingkungan maupun sebaliknya. Namun hal tersebut hanya hipotesa dari penulis dan perlu dilakukan penelitian untuk membuktikannya.
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Emisivitas
http://blog.uad.ac.id/fiskahardiana/2011/12/15/radiasi-benda-hitam/
http://nenysmadda.ucoz.org/news/radiasi_benda_hitam/2011-01-03-94
romariofaria10 