KALOR
Kalor menyatakan bentuk energi. Pernyataan ini pertama kali dibuktikan oleh Robert Von Mayer melalui percobaan berikut ini : Botol diisi dengan air dingin, kemudian digonoang-goncangkan selama beberapa menit, Apa yang dapat anda rasakan pada air tersebut?
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Hasul percobaan menunjukkan bahwa air terasa hangat.
Hangatnya air dalam botol karena memperoleh kalor (panas) yang berasal dari perubahan energi kinetik (gerak) air tersebut. Energ kalor dapat ditimbulkan dari berbagai bentuk energi, seperti energi kimia, energi listrik, energi kinetik, energi nuklir dan sebagainya.
Satuan kalor dalam sistem Internasional (SI) dinyatakan dalam Joule (J). Satuan kalor lainnya adalah kalori.
1 kilo kalori = 1000 kalori = 10 kubik kalori.
Menurut James Prescott Joule:
1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori
1 Kkal = 4,2 x 10 joule, angka ini disebut tara kalor mekanik.
Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menyatakan kesetaran antara satu kalor dan satuan energi. “Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 10 C."
Kalor Dapat Mengubah Suhu Benda
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu. Kalor dapat menyebabkan perubahan suhu suatu bënda.
Dalam Fisika, pengertian kalor berbeda dengan suhu. Kalor sebagai bentuk energi menyatakan jumlah (kuantitas) panas, sedangkan suhu menyatakan ukuran derajat panas. Secara ilmiah, kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju benda yang suhunya rendah bila kedua benda dicampur.
Karena kalor sebagai bentuk energi, maka berlaku hukum kekekalan energi untuk kalor. Menurut Joseph Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas. Pernyataan ini disebut Asas Black.
Kalor yang diterima = kalor yang dilepaskan
Qterima = Qlepas
(m . c. At)terima = (m . c. At)lepas
Kalor yang diterima/dilepaskan sebanding dengan massa zat, penurunan/kenaikan suhu dan kabr jenis zat.
Dirumuskan:
Q = m . c. At
Keterangan:
Q = kalor, satuannya Joule (J)
m = massa, satuannya kg
c = kalorjenis, satuannya J/kg°C
At = selisih suhu, satuannya °C
Kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C dan 1 kg zat. Bila dinyatakan dengan rumus:
C= Q/ m. At
Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor suatu zat adlah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat itu sebesar 1°C. Jika dinyatakan dengan rumus dapat di tulis:
H = Q/At
Keterangan:
H = Kapasitas kalor, satuan Joule/°C
Hubungan antara kapasitas kalor dan kalorjenis zat dapat ditulis:
H = Q/At = mxcxt/At = m xc
C = H/m
Untuk menentukan kalorjenis zat dapat digunakan alat yang disebut kalorimeter.
Contoh Soal:
1. Berapa energi kalor yang diperlukan oleh 1,5 kg alumunium jika dipanaskan dan 20°C sampai 60°C dan kalorjenis alumunium 9 x 10 J/kg°C?
Penyelesaian :
Diketahui :
m = 1,5 kg
c = 9 x 10kuadrat J/kg°C = 900 J/kg°C
At = 60°C - 20°C = 40°C
Ditanya •: Q=....?
Jawab :
Q = m.c.At
Q = 1,5x900x40
Q =d54.000 Joule
Tanda + berarti memerlukan kalor.
2. Berapa kalor yang dilepaskan oleh alkohol jika suhunya turun dan 75° menjadi 25°C. Massa alkohol 8
kg dan kalor alkohol 2300 J/kg°C.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 8 kg
c = 2300 J/kg°C
At 25° - 75° = -50°C
Ditanya Q =....?
Jawab
0 = m . c. At
= 8.2300 x -50
= -920.000 Joule
Tanda-berarti melepaskan kalor.
3. Untuk menaikkan suhu benda dan 30°C menjadi 80°C diperlukan kalor sebanyak 80.000 Joule. Bila massa benda yang dipanaskan 5 kg.
a) Berapa kapasitas kalor benda itu?
b) Berapakah kalor jenisnya?
Penyelesaian:
Diketahui :
Q = 80000 Joule
m = 5kg
Dt = 80°C - 30°C = 50°C
Ditanya
a) H = ........?
b) c = ........?
Jawab :
a) H = Q/At = 80.000 = 1600 J/°C
L’t 50
b) c = c/m = 1600/5 = 320 J/kg°C
4. Pada 0,5 kg panci alumunium yang bersuhu 15°C diberikan kalor sebesar 22.500 J. Berapakah suhu akhir panci alumunium tersebut? (Kalorjenis alumunium = 900 KIkg°C)
Penyelesaian:
Diketahui :
Massa panci alumunium m = 0,5 k9
Suhu awal = 15°C
Kalor yang diberikan Q = 22.500 J
Kalorjenis alumunium c = 900 J/kg°C
Ditanya : Suhu akhir panci
Jawab Oleh karena panci alumunium menerima kalor, maka suhunya akan naik.
Kenaikan suhu (At) dapat dihitung dengan persarnaan
Q = m.c.At
At = Q/mxc = 22.500J/(0,5 kg) (900 JIkg°C) = 50°C
Suhu akhir = suhu awal + kenaikan suhu At
= 15°C + 50°C = 65°C
Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Kita telah mengetahui bahwa zat terdiri atas tiga tingkat wujud zat, yaitu padat, cair dan gas. Akibat perubahan energi kalor yang terjadi pada zat itu, zat dapat mengalami perubahan wujud. Misalnya sepotong es jika dipanaskan akan berubah menjadi air dan jika dipanaskan terus air berubah menjadi uap. Pada peristiwa ini terjadi perubahan wujud dari cair yang disebut melebur dan perubahan wujud dari cair menjadi gas yang disebut menguap. Perubahan-perubahan wujud zat ini ada yang memerlukan kalor dan ada yang membebaskan kalor. Perubahan wujud suatu zat tidak selalu mengikuti kaidah tersebut, tetapi ada zat tertentu yang langsung mengalami perubahan wujud dan padat langsung menjadi gas tanpa melalui wujud cair, yang disebut menyublim. Contoh: kapur barus, yodium dan naftalena.
Ketika zat sedang mengalami perubahan wujud, suhu zat tetap meskipun terus diberi kalor. Kalor yang diserap itu tidak dipakai untuk menaikkan suhu, tetapi dipakai untuk mengubah wujud zat, Kalor yang dipakai untuk mengubah wujud zat disebut kalor laten (tersembunyi).
Pada zat padat molekul-mo)ekulnya sangat rapat dan mempunyai gaya tarik-menarik antar molekul yang cukup besar. Ketika jumlah kalor diberikan pada balok es, energi getaran molekul-molekul bertambah dan rnengakibatkan molekul-molekul itu lepas dan ikatannya. Pada akhirnya es (zat padat) berubah menjadi air (zat cair).
Pada Waktu Menguap Zt Memerlukan Kalor
Menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi gas. Bila zat dipanaskan, molekul-molekul zat cair itu bergerak makin cepat dan bebas, sehingga dapat meninggalkan permukaan zat cair tersebut. Penistiwa ini disebut penguapan. Pada saat menguap memerlukan kalor. Penguapan dapat terjadi pada berbagai suhu
Untuk mempercepat proses penguapan dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu:
a. Pemanasan/diberi kalor
b. Memperluas permukaan zat cair
c. Mengalirkan (meniupkan) udara ke permukaan zat cair.
d. Mengurangi tekanan uap di atas permukaan zat cair.
Pengembunan adalah proses kebalikan dan penguapan yaltu perubahan wujud dari cair ke gas. Bila ke dalam gelas yang berisi air kita masukkan sepotong es, maka pada dinding luar gelas terjadi pengembunan (terdapat butir-butir air). Butir-butir air terjadi dan uap di udara mengenai dinding gelas sehingga mengalami pendinginan. Uap air ini melepaskan kalor dan terjadilah pengembunan pada dindin gelas. Jadi saat mengembun zat melepaskan kalor.
Zat Mendidih Dengan Suhu Tetap Asalkan Tekanan Tidak Berubah
Mendidih adalah peristiwä penguapan di seluruh bagian zat cair dan terjadi pada titik didih. Suhu zat cair saat mendidih disebut titik didih. Titik didih normal adalah suhu zat cair yang mendidih pada tekanan 76 cmHg (1 atmosfer). Misalnya titik didih normal air adalah 100°C.
Bilã tekanan udara kurang dari 1 atmosfer, maka zat cair dapat mendidih di bawah titik didih normalnya dan kenaikan tekanan pada permukaan air akan menaikkan titik didihnya. Jadi titik didih zat bergantung pada tekanan udara di atas permukaan zat itu. Banyaknya kalor yang diperlukan selama mendidih sebanding dengan massa zat dan kalor uapnya.
Persamaannya dapat ditulis:
Q = m x U
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuannya joule
m = massa zat, satuannya kg
U = kalor uap, satuannya joule/kg
Kalor uap adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menguap pada titik didihnya. Kalor embun adalah banyaknya kalor yang dilepaskan pada zat berubah dan wujud uap menjadi cair pada titik didihnya.
Kalor uap = kalor embun
Contoh Soal:
Hitunglah banyak kalor yang diperlukan untuk menguapkan 3 kg air pada suhu 100°C. Dimana kalor uap air adalah 2260 KJ/kg.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 3 kg
U = 2260 KJ/kg
Ditanya Q = .....?
Jawab :
Q = m.U
= 3x2260
= 6780 KJ = 6780000 Joule
Pada Waktu Zat Melebur Diperlukan Kalor dan Suhunya Tetap
Melebur adalah peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi cair dan terjadi pada titik leburnya. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk melebur sebanding dengan massa zat dan bergantung pada jenis zatnya.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur dapat ditulis dengan persamaan:
Q = mxL
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuan JOule
m = massa zat, satuan kg
L = kalor lebur, satuan J/kg
Contoh soal:
Berapa banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan es 2 kg dan suhu 0°C menjadi air pada suhu 0°C?
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 2 kg
L = 336000 J/kg
Ditanya Q = ........?
Jawab
Q = mxL
= 2 x 336000 = 672000 Joule
Untuk memahami peristiwa perubahan wujud, perhatikan diagram perubahan wujud zat di bawah ini:
Perpindahan kalor terjadi dan benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah.
Ada tiga macam cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.
PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI
Perpindahan kalor secara konduksi ialah perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Terjadinya konduksi kalor dapat diterangkan dengan teori molekul. Pada bagian zat yang panas, molekul-molekul bergetar lebih cepat dan membentuk molekul-molekul lain di sekitarnya. Benturan-benturan itu mengakibatkan molekul-molekul di sekitarnya juga bergetar lebih cepat dan suhunya naik (semakin panas). Perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada zat padat, seperti logam. Contoh Sepotong logam dipanasi pada salah satu ujungnya maka ujung yang lain akan terus
panas.
Konduktor dan Isolator
Berdasarkan daya hantar kalornya, zat dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang daya hantarnya baik, misalnya berbagai jenis logam seperti alumunium, tembaga, besi, silikon baja dan lain-lain. Isolator adalah zat yang daya hantar kalornya buruk, misalnya kayu, plastik, kertas, kaca, udara dan lain-lain. Berdasarkan sifat konduktor atau isolator yang dimiliki beda, kita dapat memanfaatkan benda itu dengan sebaik-baiknya.
Contohnya:
• Alat-alat dapur (panci, penggorengan) seterika dan radiator terbuat dan jenis logam, seperti:
tembaga, alumuriium atau besi, karena bahan-bahan mi mudah menghantarkan kalor dan api ke bahan makanan atau air yang dimasak.
• Tangkai pegangan pada alat-alat dapur, pegangan seterika terbuat dan kayu, plastik atau ebonit,
karena bahan ini sukar menghantarkan kalor sehingga tetap aman untuk dipegang.
Perpindahan Kalor Secara Konveksi (Aliran)
Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat itu. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Terjadinya arus konveksi pada zatcair dan gas disebabkan adanya perbedaan massa jenis zat. Pada bagian yang dipanaskan, massa jenis zat lebih kecil daripada bagian yang tidak dipanaskan.
Pada sistem ventilasi rumah terjadi konveksi alami udara, di mana udara panas dalam rumah bergenak ke atas dan keluar melalui ventilasi, kemudian tempatnya digantikan oleh Udara dingin yang masuk ventilasi sehingga suhu udara di dalam rumah terasa lebih nyaman. Terjadinya angin darat dan angin laut juga disebabkan oleh konveksi alamiah udara.
Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran)
Kalor menyatakan bentuk energi. Pernyataan ini pertama kali dibuktikan oleh Robert Von Mayer melalui percobaan berikut ini : Botol diisi dengan air dingin, kemudian digonoang-goncangkan selama beberapa menit, Apa yang dapat anda rasakan pada air tersebut?
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Hasul percobaan menunjukkan bahwa air terasa hangat.
Hangatnya air dalam botol karena memperoleh kalor (panas) yang berasal dari perubahan energi kinetik (gerak) air tersebut. Energ kalor dapat ditimbulkan dari berbagai bentuk energi, seperti energi kimia, energi listrik, energi kinetik, energi nuklir dan sebagainya.
Satuan kalor dalam sistem Internasional (SI) dinyatakan dalam Joule (J). Satuan kalor lainnya adalah kalori.
1 kilo kalori = 1000 kalori = 10 kubik kalori.
Menurut James Prescott Joule:
1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori
1 Kkal = 4,2 x 10 joule, angka ini disebut tara kalor mekanik.
Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menyatakan kesetaran antara satu kalor dan satuan energi. “Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 10 C."
Kalor Dapat Mengubah Suhu Benda
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu. Kalor dapat menyebabkan perubahan suhu suatu bënda.
Dalam Fisika, pengertian kalor berbeda dengan suhu. Kalor sebagai bentuk energi menyatakan jumlah (kuantitas) panas, sedangkan suhu menyatakan ukuran derajat panas. Secara ilmiah, kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju benda yang suhunya rendah bila kedua benda dicampur.
Karena kalor sebagai bentuk energi, maka berlaku hukum kekekalan energi untuk kalor. Menurut Joseph Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas. Pernyataan ini disebut Asas Black.
Kalor yang diterima = kalor yang dilepaskan
Qterima = Qlepas
(m . c. At)terima = (m . c. At)lepas
Kalor yang diterima/dilepaskan sebanding dengan massa zat, penurunan/kenaikan suhu dan kabr jenis zat.
Dirumuskan:
Q = m . c. At
Keterangan:
Q = kalor, satuannya Joule (J)
m = massa, satuannya kg
c = kalorjenis, satuannya J/kg°C
At = selisih suhu, satuannya °C
Kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C dan 1 kg zat. Bila dinyatakan dengan rumus:
C= Q/ m. At
Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor suatu zat adlah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat itu sebesar 1°C. Jika dinyatakan dengan rumus dapat di tulis:
H = Q/At
Keterangan:
H = Kapasitas kalor, satuan Joule/°C
Hubungan antara kapasitas kalor dan kalorjenis zat dapat ditulis:
H = Q/At = mxcxt/At = m xc
C = H/m
Untuk menentukan kalorjenis zat dapat digunakan alat yang disebut kalorimeter.
Contoh Soal:
1. Berapa energi kalor yang diperlukan oleh 1,5 kg alumunium jika dipanaskan dan 20°C sampai 60°C dan kalorjenis alumunium 9 x 10 J/kg°C?
Penyelesaian :
Diketahui :
m = 1,5 kg
c = 9 x 10kuadrat J/kg°C = 900 J/kg°C
At = 60°C - 20°C = 40°C
Ditanya •: Q=....?
Jawab :
Q = m.c.At
Q = 1,5x900x40
Q =d54.000 Joule
Tanda + berarti memerlukan kalor.
2. Berapa kalor yang dilepaskan oleh alkohol jika suhunya turun dan 75° menjadi 25°C. Massa alkohol 8
kg dan kalor alkohol 2300 J/kg°C.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 8 kg
c = 2300 J/kg°C
At 25° - 75° = -50°C
Ditanya Q =....?
Jawab
0 = m . c. At
= 8.2300 x -50
= -920.000 Joule
Tanda-berarti melepaskan kalor.
3. Untuk menaikkan suhu benda dan 30°C menjadi 80°C diperlukan kalor sebanyak 80.000 Joule. Bila massa benda yang dipanaskan 5 kg.
a) Berapa kapasitas kalor benda itu?
b) Berapakah kalor jenisnya?
Penyelesaian:
Diketahui :
Q = 80000 Joule
m = 5kg
Dt = 80°C - 30°C = 50°C
Ditanya
a) H = ........?
b) c = ........?
Jawab :
a) H = Q/At = 80.000 = 1600 J/°C
L’t 50
b) c = c/m = 1600/5 = 320 J/kg°C
4. Pada 0,5 kg panci alumunium yang bersuhu 15°C diberikan kalor sebesar 22.500 J. Berapakah suhu akhir panci alumunium tersebut? (Kalorjenis alumunium = 900 KIkg°C)
Penyelesaian:
Diketahui :
Massa panci alumunium m = 0,5 k9
Suhu awal = 15°C
Kalor yang diberikan Q = 22.500 J
Kalorjenis alumunium c = 900 J/kg°C
Ditanya : Suhu akhir panci
Jawab Oleh karena panci alumunium menerima kalor, maka suhunya akan naik.
Kenaikan suhu (At) dapat dihitung dengan persarnaan
Q = m.c.At
At = Q/mxc = 22.500J/(0,5 kg) (900 JIkg°C) = 50°C
Suhu akhir = suhu awal + kenaikan suhu At
= 15°C + 50°C = 65°C
Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Kita telah mengetahui bahwa zat terdiri atas tiga tingkat wujud zat, yaitu padat, cair dan gas. Akibat perubahan energi kalor yang terjadi pada zat itu, zat dapat mengalami perubahan wujud. Misalnya sepotong es jika dipanaskan akan berubah menjadi air dan jika dipanaskan terus air berubah menjadi uap. Pada peristiwa ini terjadi perubahan wujud dari cair yang disebut melebur dan perubahan wujud dari cair menjadi gas yang disebut menguap. Perubahan-perubahan wujud zat ini ada yang memerlukan kalor dan ada yang membebaskan kalor. Perubahan wujud suatu zat tidak selalu mengikuti kaidah tersebut, tetapi ada zat tertentu yang langsung mengalami perubahan wujud dan padat langsung menjadi gas tanpa melalui wujud cair, yang disebut menyublim. Contoh: kapur barus, yodium dan naftalena.
Pada zat padat molekul-mo)ekulnya sangat rapat dan mempunyai gaya tarik-menarik antar molekul yang cukup besar. Ketika jumlah kalor diberikan pada balok es, energi getaran molekul-molekul bertambah dan rnengakibatkan molekul-molekul itu lepas dan ikatannya. Pada akhirnya es (zat padat) berubah menjadi air (zat cair).
Pada Waktu Menguap Zt Memerlukan Kalor
Menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi gas. Bila zat dipanaskan, molekul-molekul zat cair itu bergerak makin cepat dan bebas, sehingga dapat meninggalkan permukaan zat cair tersebut. Penistiwa ini disebut penguapan. Pada saat menguap memerlukan kalor. Penguapan dapat terjadi pada berbagai suhu
Untuk mempercepat proses penguapan dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu:
a. Pemanasan/diberi kalor
b. Memperluas permukaan zat cair
c. Mengalirkan (meniupkan) udara ke permukaan zat cair.
d. Mengurangi tekanan uap di atas permukaan zat cair.
Pengembunan adalah proses kebalikan dan penguapan yaltu perubahan wujud dari cair ke gas. Bila ke dalam gelas yang berisi air kita masukkan sepotong es, maka pada dinding luar gelas terjadi pengembunan (terdapat butir-butir air). Butir-butir air terjadi dan uap di udara mengenai dinding gelas sehingga mengalami pendinginan. Uap air ini melepaskan kalor dan terjadilah pengembunan pada dindin gelas. Jadi saat mengembun zat melepaskan kalor.
Zat Mendidih Dengan Suhu Tetap Asalkan Tekanan Tidak Berubah
Mendidih adalah peristiwä penguapan di seluruh bagian zat cair dan terjadi pada titik didih. Suhu zat cair saat mendidih disebut titik didih. Titik didih normal adalah suhu zat cair yang mendidih pada tekanan 76 cmHg (1 atmosfer). Misalnya titik didih normal air adalah 100°C.
Bilã tekanan udara kurang dari 1 atmosfer, maka zat cair dapat mendidih di bawah titik didih normalnya dan kenaikan tekanan pada permukaan air akan menaikkan titik didihnya. Jadi titik didih zat bergantung pada tekanan udara di atas permukaan zat itu. Banyaknya kalor yang diperlukan selama mendidih sebanding dengan massa zat dan kalor uapnya.
Persamaannya dapat ditulis:
Q = m x U
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuannya joule
m = massa zat, satuannya kg
U = kalor uap, satuannya joule/kg
Kalor uap adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menguap pada titik didihnya. Kalor embun adalah banyaknya kalor yang dilepaskan pada zat berubah dan wujud uap menjadi cair pada titik didihnya.
Kalor uap = kalor embun
Contoh Soal:
Hitunglah banyak kalor yang diperlukan untuk menguapkan 3 kg air pada suhu 100°C. Dimana kalor uap air adalah 2260 KJ/kg.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 3 kg
U = 2260 KJ/kg
Ditanya Q = .....?
Jawab :
Q = m.U
= 3x2260
= 6780 KJ = 6780000 Joule
Pada Waktu Zat Melebur Diperlukan Kalor dan Suhunya Tetap
Melebur adalah peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi cair dan terjadi pada titik leburnya. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk melebur sebanding dengan massa zat dan bergantung pada jenis zatnya.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur dapat ditulis dengan persamaan:
Q = mxL
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuan JOule
m = massa zat, satuan kg
L = kalor lebur, satuan J/kg
Contoh soal:
Berapa banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan es 2 kg dan suhu 0°C menjadi air pada suhu 0°C?
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 2 kg
L = 336000 J/kg
Ditanya Q = ........?
Jawab
Q = mxL
= 2 x 336000 = 672000 Joule
Untuk memahami peristiwa perubahan wujud, perhatikan diagram perubahan wujud zat di bawah ini:
Perpindahan kalor terjadi dan benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah.
Ada tiga macam cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.
PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI
Perpindahan kalor secara konduksi ialah perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Terjadinya konduksi kalor dapat diterangkan dengan teori molekul. Pada bagian zat yang panas, molekul-molekul bergetar lebih cepat dan membentuk molekul-molekul lain di sekitarnya. Benturan-benturan itu mengakibatkan molekul-molekul di sekitarnya juga bergetar lebih cepat dan suhunya naik (semakin panas). Perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada zat padat, seperti logam. Contoh Sepotong logam dipanasi pada salah satu ujungnya maka ujung yang lain akan terus
panas.
Konduktor dan Isolator
Berdasarkan daya hantar kalornya, zat dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang daya hantarnya baik, misalnya berbagai jenis logam seperti alumunium, tembaga, besi, silikon baja dan lain-lain. Isolator adalah zat yang daya hantar kalornya buruk, misalnya kayu, plastik, kertas, kaca, udara dan lain-lain. Berdasarkan sifat konduktor atau isolator yang dimiliki beda, kita dapat memanfaatkan benda itu dengan sebaik-baiknya.
Contohnya:
• Alat-alat dapur (panci, penggorengan) seterika dan radiator terbuat dan jenis logam, seperti:
tembaga, alumuriium atau besi, karena bahan-bahan mi mudah menghantarkan kalor dan api ke bahan makanan atau air yang dimasak.
• Tangkai pegangan pada alat-alat dapur, pegangan seterika terbuat dan kayu, plastik atau ebonit,
karena bahan ini sukar menghantarkan kalor sehingga tetap aman untuk dipegang.
Perpindahan Kalor Secara Konveksi (Aliran)
Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat itu. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Terjadinya arus konveksi pada zatcair dan gas disebabkan adanya perbedaan massa jenis zat. Pada bagian yang dipanaskan, massa jenis zat lebih kecil daripada bagian yang tidak dipanaskan.
Pada sistem ventilasi rumah terjadi konveksi alami udara, di mana udara panas dalam rumah bergenak ke atas dan keluar melalui ventilasi, kemudian tempatnya digantikan oleh Udara dingin yang masuk ventilasi sehingga suhu udara di dalam rumah terasa lebih nyaman. Terjadinya angin darat dan angin laut juga disebabkan oleh konveksi alamiah udara.
Perpindahan Kalor Secara Radiasi (Pancaran)
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Contoh perpindahan kalor secara radiasi, antara lain:
a. Perpindahan kalor dan matahari di bumi.
b. Perpindahan kalor dan api unggun ke benda-benda yang ada di sekitarnya.
Makin tinggi suhu suatu benda dibandingkan suhu lingkungannya, makin besar pancaran kalornya. Selain suhu, besarnya kalor yang dipancarkan oleh suatu benda juga ditentukan oleh permukaan benda tersebut:
1. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula.
2. Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap kalor radiasi yang buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula.
3. Untuk mengurangi merambatnya kalor secara radiasi, permukaan harus dilapisi suatu bahan agar mengkilap (misal: perak)
Apabila suatu benda menerima pancaran kalor, maka benda tersebut akan mengalami:
a. Meneruskan klor (diaterman), contoh : udara.
b. Memantulkan kator, contoh : cermin.
c. Menyerap kalor (aterman), contoh : gelas, air.
Untuk menyelidiki adanya radiasi kalor digunakan alat yang disebut termoskop. Termoskop yang dapat digunakan untuk menyelidiki sifat pancaran dan berbagai permukaan disebut termoskop diferensial.
Dengan termoskop diferensial antara lain dapat ditentukan bahwa benda yang permukaannya hitam kusam memancarkan dan menyerap kalor lebih balk daripada benda yang permukaannya putih.
Energi Kalor dapat Dicegah untuk Berpindah dengan Mengisolasi Ruang Tersebut
Perpindahan kalor yang baik secara konduksi, konveksi maupun radiasi dari suatu tempat atau ruang dapat dicegah dengan cara mengisolasi ruang tersebut. Manfaat penerapan konsep perpindahan kalor maupun pencegahannya dapat ditemui pada beberapa peralatan rumali tangga, misalnya:
a. Termos merupakan alat yang dapat mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi.
Prinsip kerja termos adalah mencegah terjadinya perpindahan kalor dengan cara mengisolasi ruang di dalam termos tersebut. Dinding permukaan bagian dalam termos dibuat mengkilap dengan lapisan perak agar daya serap dan daya pancar terhadap kalor sangat rendah sehingga kalor dan air panas tidak diserap dinding tersebut sehingga tetap panas. Dinding dibuat berlapis dua diantaranya berupa ruang hampa, untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi maupun radiasi. Sehingga kalor tetap terperangkap di sin panas.
b. Seterika mengkoriduksi kalor pada pakaian yang disetenika. Pegangan seterika terbuat dan kayu atau plastik sebagai isolator, sehingga tangan tidak terasa panas.
a. Perpindahan kalor dan matahari di bumi.
b. Perpindahan kalor dan api unggun ke benda-benda yang ada di sekitarnya.
Makin tinggi suhu suatu benda dibandingkan suhu lingkungannya, makin besar pancaran kalornya. Selain suhu, besarnya kalor yang dipancarkan oleh suatu benda juga ditentukan oleh permukaan benda tersebut:
1. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula.
2. Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap kalor radiasi yang buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula.
3. Untuk mengurangi merambatnya kalor secara radiasi, permukaan harus dilapisi suatu bahan agar mengkilap (misal: perak)
Apabila suatu benda menerima pancaran kalor, maka benda tersebut akan mengalami:
a. Meneruskan klor (diaterman), contoh : udara.
b. Memantulkan kator, contoh : cermin.
c. Menyerap kalor (aterman), contoh : gelas, air.
Untuk menyelidiki adanya radiasi kalor digunakan alat yang disebut termoskop. Termoskop yang dapat digunakan untuk menyelidiki sifat pancaran dan berbagai permukaan disebut termoskop diferensial.
Dengan termoskop diferensial antara lain dapat ditentukan bahwa benda yang permukaannya hitam kusam memancarkan dan menyerap kalor lebih balk daripada benda yang permukaannya putih.
Energi Kalor dapat Dicegah untuk Berpindah dengan Mengisolasi Ruang Tersebut
Perpindahan kalor yang baik secara konduksi, konveksi maupun radiasi dari suatu tempat atau ruang dapat dicegah dengan cara mengisolasi ruang tersebut. Manfaat penerapan konsep perpindahan kalor maupun pencegahannya dapat ditemui pada beberapa peralatan rumali tangga, misalnya:
a. Termos merupakan alat yang dapat mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi.
Prinsip kerja termos adalah mencegah terjadinya perpindahan kalor dengan cara mengisolasi ruang di dalam termos tersebut. Dinding permukaan bagian dalam termos dibuat mengkilap dengan lapisan perak agar daya serap dan daya pancar terhadap kalor sangat rendah sehingga kalor dan air panas tidak diserap dinding tersebut sehingga tetap panas. Dinding dibuat berlapis dua diantaranya berupa ruang hampa, untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi maupun radiasi. Sehingga kalor tetap terperangkap di sin panas.
b. Seterika mengkoriduksi kalor pada pakaian yang disetenika. Pegangan seterika terbuat dan kayu atau plastik sebagai isolator, sehingga tangan tidak terasa panas.
0 komentar:
Posting Komentar