Tekanan Zat dan Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-hari

Materi IPA Kelas 8 Bab 7 Tekanan Zat dan Penerapannya dalam Kehidupan Sehari – hari

 

1. Tekanan Zat Padat 

Tekanan dipengaruhi oleh gaya (F) dan luas bidang (A). Semakin besar gaya yang diberikan pada benda, tekanan yang dihasilkan semakin besar pula. Semakin luas permukaan suatu benda, tekanan yang dihasilkan semakin kecil. Secara sistematis, tekanan dapat dituliskan sebagai berikut : 

 

P= F/A

Dengan :
P = tekanan (N/m² disebut juga pascal (Pa))
F = gaya (Newton) 
A = luas bidang (m²)

Contohnya ketika berjalan di tanah berlumpur, lebih mudah menggunakan sepatu boot agar tidak masuk ke tenah lumpur daripada menggunakan sepatu dengan pijakan sempit. 

 

2. Tekanan Zat Cair 

Tekanan hidrostatis adalah kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair mempengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair. Semakin dalam zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. 

Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (W) yang berada diatas benda, sehingga : 

Karena berat
(W) = m × g 
m = ρ × V 
V = h × A 

Dengan :
P = tekanan (N/m²) 
m = massa benda (kg)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³) 
g = percepatan gravitasi (m/s²) 
h = tinggi zat cair (m)
V = volume (m³) 

Tekanan hidrostatis penting dalam merancang struktur bangunan penampungan air seperti pembangunan bendungan untuk PLTA. Para arsitek kapal selam memperhitungkan tekanan hidrostatis air laut agar kapal selam mampu menyelam ke dasar laut dengan kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan akibat tekanan hidrostatis. 

Ketika suatu benda dimasukkan dalam air, beratnya seperti berkurang. Ini disebabkan oleh gaya apung (F_a) yang mendorong benda keatas atau berlawanan dengan arah berat benda. Secara sistematis, dapat dituliskan : 

F_a = W_bu – W_ba 

Sehingga, 

W_ba = W_bu – F_a 

dengan : F_a = gaya apung (N)

W_ba = berat benda di air (N)

W_bu = berat benda di udara (N) 

Berikut gaya pada batu yang tenggelam : 

Hukum Archimedes : jika benda dicelupkan kedalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya keatas yang sama besar dengan berat zat cair yang didesak oleh benda tersebut. 

Menurut Archimedes, benda lebih ringan bila diukur dalam air daripada diukur diudara, karena di dalam air benda mendapat gaya keatas. Ketika di udara, benda memiliki berat mendekati yang sesungguhnya. Karena berat zat cair yang didesak atau dipindahkan benda adalah : 

W_cp = m_cp × g dan m_cp = ρ_cp × V_cp

Sehingga berat air yang didesak oleh benda adalah : 

W_cp = ρ_c × g × V_cp 

Berarti, menurut Archimedes, besar gaya keatas adalah : 

F_a = ρ_c × g × V_cp 

Dengan :
F_a = gaya apung (N) 
ρ_c = massa jenis zat cair (kg/m³) 
g = percepatan gravitasi (m/s²)
V_cp = volume zat cair yang dipindahkan (m³) 

Hukum Archimedes digunakan sebagai pembuatan dasar kapal laut dan kapal selam. Suatu benda dapat terapung atau tenggelam tergantung pada besarnya gaya berat (w) dan gaya apung (F_a).

Jika gaya apung maksimum lebih besar daripada gaya berat maka benda akan terapung. Jika gaya apung lebih kecil daripada gaya berat maka benda akan tenggelam. 

Jika gaya apung maksimum sama dengan gaya berat maka benda akan melayang. Gaya apung maksimum adalah gaya apung jika seluruh benda berada dibawah permukaan zat cair. 

Kapal laut dapat terapung karena ketika diletakkan secara tegak di lautan, kapal laut dapat memindahkan banyak air laut, sehingga kapal laut mendapat gaya keatas yang sama besar dengan berat kapal laut. Berikut struktur kapal laut di air : 

Kapal selam dapat terapung, melayang dan tenggelam di laut karena berat kapal selam dapat diperbesar dengan cara memasukkan air kedalam badan kapal dan dapat diperkecil dengan cara mengeluarkan air dari badan kapal. Ketika kapal selam akan tenggelam, air laut dimasukkan ke penampungan badan kapal. 

Berat kapal selam menjadi lebih besar daripada gaya keatas sehingga kapal selam tenggelam. Agar tidak tenggelam terus, air dalam badan kapal dikeluarkan dari penampungan sehingga berat kapal selam sama dengan gaya keatas dan kapal selam melayang dalam air. 

Saat kapal selam akan mengapung, air di penampungan badan kapal dikeluarkan sehingga volume kapal selam menjadi lebih kecil dari gaya keatas dan kapal selam dapat mengapung. Berikut mekanisme keluar masuknya air di badan kapal selam : 

Hukum Pascal : tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Penerapan dari hukum Pascal yaitu pompa hidrolik. Berikut model pompa hidrolik : 

Jika penampang luas A₁ diberi gaya dorong F₁ maka tekanan yang dihasilkan adalah :

P=F1/A1

Menurut hukum pascal, tekanan diteruskan ke segala arah dengan sama besar, termasuk ke luas penampang A_2. Pada penampang A₂ muncul gaya angkat F₂ dengan tekanan : 

P=F2/A2

Secara sistematis, diperoleh persamaan pompa hidrolik yaitu : 

F1/A1=F2/A2

Dengan : 
P = tekanan (Pa) 
F₁ dan F₂ = gaya yang diberikan (N)
A₁ dan A₂ = luas penampang (m²)

 

Contoh soal Hukum Pascal

Luas penampang kecil (A₁) besarnya 1 cm² akan diberi gaya kecil (F₁) sebesar 10 N sehingga menghasilkan tekanan (P) sebesar 10 N/cm². Kemudian tekanan tersebut diteruskan ke luas penampang besar (A₂) besarnya 100 cm². Berapa gaya yang dihasilkan pada luas penampang (A₂)? 

Jawab : 

Jadi, dengan memberikan gaya pada luas penampang kecil (A₁) mampu menghasilkan gaya 1000 N pada luas penampang besar (A₂). Berdasarkan prinsip inilah sehingga pompa hidrolik dapat mengangkat mobil ataupun motor. 

 

3. Tekanan Gas 

Ketika air dalam enlemeyer ditutup dengan balon karet kemudian dipanaskan akan membuat balon karet mengembang. Ini terjadi karena partikel gas dalam enlemeyer menerima kalor dari pemanasan, akibatnya gerakan partikel gas dalam enlemeyer semakin cepat dan terjadilah pemuaian sehingga tekanannya besar. 

Tekanan dalam enlemeyer diteruskan sama besar menuju balon, sehingga tekanan didalam balon lebih besar daripada tekanan gas diluar balon yang mengakibatkan balon mengembang. 

 

Struktur balon udara 

Balon udara dapat terbang karena massa jenis balon udara lebih rendah daripada massa jenis udara disekitarnya. Massa jenis balon dikendalikan oleh pilot perubahan temperatur pada udara dalam balon dengan menggunakan pembakar dibawah lubang balon. 

 

4. Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan 

Konsep tekanan zat juga terdapat pada makhluk hidup seperti pengangkutan air dan nutrisi pada tumbuhan; tekanan darah pada sistem peredaran darah manusia; tekanan gas pada proses pernapasan manusia. 

Pengangkutan air dan nutrisi pada tumbuhan: pengangkutan air pada tumbuhan terjadi karena adanya jaringan xilem. Air dari dalam tanah diserap oleh rambut – rambut akar kemudian masuk ke sel epidermis melalui osmosis. Selanjutnya, air menuju korteks, endodermis dan perisikel. Kemudian air menuju xilem akar, xilem batang dan xilem daun. 

Air dapat diangkut naik ke daun dan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan karena adanya daya kapilaritas batang yang dipengaruhi oleh gaya kohesi dan adhesi. Kohesi adalah kecenderungan molekul untuk berikatan dengan molekul lain yang sejenis. Adhesi adalah kecenderungan molekul untuk berikatan dengan molekul lain yang tak sejenis. 

Air dimanfaatkan dalam fotosintesis. Didalam daun, air mengalami penguapan (transpirasi). Penggunaan air oleh daun akan menyebabkan terjadinya tarikan terhadap ari dalam xilem sehingga air didalam akar dapat naik ke daun. 

Semua bagian tumbuhan memerlukan nutrisi. Nutrisi tumbuhan berupa gula dan asam amino hasil fotosintesis yang diedarkan oleh jaringan floem. Pengangkutan hasil fotosintesis dimulai dari daun (daerah berkonsentrasi gula tinggi) menuju ke seluruh tubuh (daerah berkonsentrasi gula rendah) dengan bantuan sirkulasi air yang mengalir melalui xilem dan floem. 

 

5. Tekanan Darah pada Sistem Peredaran Darah Manusia 

Tekanan pada pembuluh darah berprinsip keja seperti hukum pascal. Ketika jantung memompa darah, darah mendapat dorongan sehingga dapat mengalir melalui pembuluh darah kemudian memberi dorongan pada pembuluh darah yang disebut tekanan darah.

Bila kehilangan darah karena kecelakaan atau penyakit, tekanan darah akan hiang sehingga darah tidak dapat mengalir menuju sel – sel di seluruh tubuh, akibatnya sel – sel akan mati karena tidak mendapat oksigen dan nutrisi. Tekanan darah diukur menggunakan alat sphygmomanometer atau tensimeter. 

Tekanan darah diukur dalam pembuluh nadi (arteri) yang terdapat di lengan atas. Tekanan darah orang normal sekitar 120/80 mmHg. 120 : angka sistol, menunjukkan tekanan saat bilik berkontraksi dan darah terdorong keluar dari bilik jantung melalui pembuluh arteri. 

80 : angka diastol menunjukkan hasil pengukuran tekanan saat bilik relaksasi dan darah masuk menuju bilik jantung, tepat sebelum bilik – bilik berkontraksi lagi. Berikut cara pengukuran tekanan darah : 

Berdasar hukum pascal : tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Begitu pula tekanan darah pada aorta, sama dengan tekanan pada arteri atau pembuluh nadi pada lengan atas. 

 

6. Tekanan Gas pada Proses Pernapasan Manusia 

Dalam paru – paru, yaitu alveolus terjadi pertukaran gas O₂ dan CO₂ secara difusi, yaitu perpindahan zat terlarut dari daerah berkonsentrasi dan bertekanan parsial tinggi ke daerah berkonsentrasi dan bertekanan parsial rendah. Setiap menit paru – paru dapat menyerap sekitar 250 mL O₂ dan mengeluarkan CO₂ sekitar 200 mL. 

Tekanan parsial adalah tekanan yang diberikan oleh gas tertentu dalam campuran gas tersebut yaitu tekanan O₂ dan CO₂ yang terlarut dalam darah. Pada sistem peredaran darah, darah yang masuk ke paru – paru melalui arteri pulmonalis memiliki parsial O₂ yang lebih rendah dan parsial CO₂ lebih tinggi daripada udara dalam alveoli (alveoli : jamaknya alveolus). 

Ketika darah memasuki kapiler alveoli, CO₂ dalam darah berdifusi menuju alveoli dan O₂ dalam alveoli berdifusi ke dalam darah. Akibatnya, pasial O₂ dalam darah naik (banyak mengandung O₂) dan parsial CO₂ turun (sedikit mengandung CO₂). Selanjutnya, darah menuju jantung kemudian dipompa ke seluruh tubuh. 

Ketika darah di jaringan tubuh, O₂ dalam berdifusi menuju jaringan tubuh. Kandungan CO₂ dalam jaringan lebih besar dari kandungan jaringan dalam darah, sehingga CO₂ dalam jaringan berdifusi kedalam darah. Setelah melepas O₂ dan CO₂ dari jaringan, darah kembali ke jantung dan dipompa lagi ke paru – paru.  

Berikut proses difusi gas pada pernapasan dan peredaran darah :

 

SISTEM ORGANISASI KEHIDUPAN KELAS 7 SMP

 

Ringkasan Materi IPA SMP Kelas 7 Semester 2  Bab 1 Sistem Organisasi Kehidupan Makhluk Hidup

 

1. Sel sebagai Unit Struktural dan Fungsional Kehidupan 

Hierarki biologi atau struktur kehidupan adalah tingkatan atau urutan unit – unit penyusun makhluk hidup. Struktur kehidupan dimulai dari atom →molekul → sel → jaringan → organ → sistem organ → organisme → ekosistem.

 

Struktur kehidupan yang dimulai dari atom – atom penyusun molekul yang berukuran mikro hingga ekosistem yang berukuran makro dan sangat kompleks disebut dengan biosfer. Berikut struktur organisasi kehidupan : 

Pada hierarki organisasi kehidupan, sel berada di tingkat struktural terendah dari makhluk hidup yang mampu menjalankan semua fungsi kehidupan. Sel mampu melakukan regulasi sendiri, memproses energi, tumbuh, berkembang, tanggap terhadap lingkungan, dan melakukan reproduksi untuk melestarikan jenisnya.

 

Setiap organisme tersusun dari dua jenis sel yang berbeda. Kedua jenis sel tersebut tersusun atas sel prokariotik dan eukariotik. Pada sistem 5 kingdom, hanya Kingdom Monera (Bakteri dan ganggang biru) yang memiliki sel prokariotik. Sedang Protista, Fungi, Plantae dan Animalia memiliki sel eukariotik. 

Sel prokariotik berasal dari bahasa Yunani yaitu prokaryote : pro berarti sebelum, karyote berarti nukleus. Sel prokariotik memiliki nukleus/inti sel, tetapi inti sel tersebut tidak dibungkus membran inti. Sel eukariotik (berasal dari bahasa Yunani, eu berarti sejati/sebenarnya) merupakan sel yang memiliki inti sel dan dibungkus oleh membran inti. 

Sel prokariotik terdapat pada bakteri, termasuk sianobakteri. Sel prokariotik lebih sederhana strukturnya daripada sel sl eukariotik, karena tidak memiliki organel yang terbungkus membran dan batas sel adalah membran plasma. Diluar membran plasma terdapat dinding sel yang cukup kaku dan berupa kapsul luar yang mirip jeli. 

 

Sebagian bakteri memiliki flagela (organel pergerakan), pili (stuktur pelekatan), atau keduanya yang menonjol pelekatan. Berikut struktur bakteri prokariotik : 

Dalam tubuh makhluk hidup, sel memiliki peranan penting. Sel – sel akan menyusun tubuh melalui pengorganisasian yang sistematis. Apabila kamu ingin mengamati sel tumbuhan atau hewan, tidak bisa langsung dengan mata melainkan harus menggunakan miskroskop. 

 

Sel adalah unit terkecil kehidupan. Didalam sel terdapat penyusun sel atau organel. Namun, organel tidak bisa disebut sebagai unit terkecil kehidupan karena organel tidak mampu hidup mandiri. Sedangkan makhluk hidup ber sel satu (uniseluler) dapat hidup mandiri dan dapat mencukupi kebutuhan hidupnya energi, mineral dan sebagainya. 

Sel berukuran mikroskopis, namun ada sel yang berukuran makroskopis (besar : bisa dilihat langsung oleh mata) seperti telur burung unta dan sel saraf zarafah yang memiliki panjang lebih dari 1 m. Berikut kisaran ukuran setiap makhluk hidup : 

 

Sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 μm, sehingga
hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Perhatikan skala
yang dipakai. Skala dimulai dari bagian atas dengan 10 meter dan menurun.
Setiap pengukuran di sisi kiri menunjukkan pengecilan ukuran sepuluh kali.
Pengukuran
1 centimeter (cm) = 10-2 m = 0,4 inci
1 milimeter (mm) = 10-3 m
1 mikrometer (μm) = 10-3 mm = 10-6 m
1 nanometer (nm) = 10-3 μm = 10-9 m

2. Jaringan pada Hewan dan Tumbuhan 

Setiap sel memiliki ukuran yang bervariasi, yang mencerminkan fungsi dari sel tersebut. Pada organisme ber sel satu, semua fungsi kehidupan dilakukan oleh sel itu sendiri. Namun, pada organisme ber sel banyak, seringkali sel tidak dapat bekerja sendiri. Setiap sel bergantung pada sel lain. 

Kerjasama dan interaksi diantara sel ini menyebabkan organisme dapat mempertahankan hidupnya. Sel – sel yang mempunyai fungsi dan struktur sama akan berkelompok membentuk jaringan. 

Tumbuhan mempunyai bermacam – macam jaringan, seperti jaringan pembuluh kayu (xylem) yang berfungsi mengangkut air dan unsur hara dari akar ke daun dan pembuluh tapis (floem) berfungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan. 

Hewan dan manusia pun memiliki banyak jaringan, seperti jaringan epitel, jaringan otot, jaringan tulang rawan, jaringan saraf dan sebagainya.

 

Macam-macam Jaringan pada Hewan

Jaringan pada hewan hampir sama dengan jaringan yang ada pada manusia. Jaringan pada hewan terdiri dari empat kelompok, yaitu jaringan epitel, jaringan pengikat atau penyokong, jaringan otot, dan jaringan saraf.

1) Jaringan Epitel

Jaringan epitel tersusun dari sel-sel pengikat sebagai penutup dan pelindung tubuh, alat tubuh, dan jaringan lainnya. Jaringan epitel berfungsi sebagai pelindung tubuh, penyerap zat-zat yang diperlukan dan penerima rangsang. Jaringan epitel juga berfungsi untuk mengeluarkan getah yang mengandung enzim atau hormon.

2) Jaringan Pengikat

Jaringan pengikat atau penyokong tersusun dari sel-sel pengikat sebagai jaringan yang berfungsi untuk mengikat, melindungi, dan menguatkan berbagai jaringan dan organ. Jaringan pengikat terdiri dari jaringan tulang rawan, jaringan tulang keras, jaringan darah, dan jaringan limfa.

Jaringan tulang rawan ataupun tulang keras berfungsi untuk menguatkan tubuh dan melindungi bagian-bagian tubuh yang lemah. Jaringan tulang rawan dapat ditemukan pada hidung, daun telinga, dan tenggorokan. Jaringan tulang keras berfungsi sebagai tempat melekatnya otot dan sebagai sumber kalsium dan fosfat.

3) Jaringan Otot

Jaringan otot tersusun oleh sel-sel otot yang mengandung serabut-serabut yang disebut miofibril yang terdiri dari jaringan otot lurik, otot polos, dan otot jantung.

Jaringan otot lurik pada umumnya terdapat pada rangka, memiliki inti sel yang banyak, dan cara kerjanya di dalam kesadaran. Otot polos terdapat pada alat tubuh bagian dalam, memiliki inti sel satu, cara kerjanya di luar kesadaran.

4) Jaringan Saraf

Jaringan saraf tersusun oleh sel-sel saraf. Setiap sel saraf terdiri atas badan sel saraf, dendrit, dan akson. Dendrit merupakan serabut bercabang pendek yang menghantarkan implus (rangsang) ke badan sel saraf.

Adapun akson atau neurit merupakan serabut panjang yang tunggal, berfungsi untuk membawa impuls dari badan sel saraf ke sel saraf lainnya.

Macam-macam Jaringan pada Tumbuhan

Setelah memahami tentang jaringan yang dimiliki oleh manusia dan hewan, selanjutnya kalian diajak untuk memahami tentang jaringan dan organ pada tumbuhan.

Tumbuhan sebagai organisme yang bersel banyak, tersusun dari beberapa jaringan sebagai kumpulan sel-selnya. Ada beberapa jaringan pokok yang terdapat pada tumbuhan, di antaranya:

Jaringan meristem, yaitu jaringan yang tersusun oleh sel-sel yang selalu membelah diri. Contohnya pada ujung akar dan batang.

Jaringan epidermis, yaitu jaringan yang terletak di permukaan tubuh dan memiliki fungsi untuk melindungi tubuh.

Jaringan parenkim, terdapat pada hampir semua bagian tumbuhan, seperti akar, batang, dan daun. Jaringan ini berperan sebagai penyimpan cadangan makanan.

Jaringan penyokong, berfungsi menguatkan dan menegakkan tumbuhan, contohnya kolenkim dan sklerenkim.

Jaringan pengangkut atau pembuluh, terdiri atas xilem dan floem. Xilem berfungsi mengangkut air dan garam mineral dari akar ke seluruh tubuh tumbuhan. Adapun floem berfungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan.

 

3. Organ pada Hewan dan Tumbuhan 

Ketika pengamatan jaringan tumbuhan, kita perlu memotong salah satu bagian tumbuhan, misalnya daun dipotong sesuai kebutuhan kemudian diamati dibawah mikroskop untuk mengetahui jaringan dari daun tersebut. Di dalam daun, memiliki banyak jaringan. 

Kumpulan dari banyak jaringan yang berbeda akan membentuk kesatuan untuk melakukan fungsi tertentu yang disebut organ. Organ akan bekerja sama dengan organ – organ yang lain membentuk sistem organ. 

 

4. Sistem Organ dan Organisme 

Di dalam tubuh makhluk hidup terdapat beberapa sistem organ. Pada makhluk hidup multiseluler seperti manusia, antar sistem organ saling bekerjasama untuk menjalankan fungsinya. Sistem organ tersebut kemudian membentuk organisme yaitu satu jenis makhluk hidup/individu yaitu manusia. 

KALOR DAN PERUBAHANNYA

 

Kalor merupakan panas yang bisa berpindah dari benda yang memiliki kelebihan kalor menuju benda yang kekurangan kalor. Kalor biasanya dinyatakan dalam suhu. Dalam satuan internasional, kalor dinyatakan dengan Joule. Satuan lainnya dinyatakan dengan kalori. Nah, kamu juga perlu tahu pernyataan ini:

1 kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan sebanyak 1 kg air sebesar 1⁰C.

1 kalori = 4.2 joule dan 1 joule = 0.24 kalori

 

Kalor Jenis

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kalor jenis juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor. Masing-masing benda mempunyai kalor jenis yang berbeda-beda, lho. Satuan kalor jenis ialah J/kg⁰C.

 

Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diserap oleh benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Satuan kapasitas kalor dalam sistem international ialah J/K.

Perpindahan kalor juga bisa dihitung besarannya, lho. bisa menggunakan rumus di bawah ini.

 

Asas BlackHukum kekekalan energy menyatakan bahwa enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk energy ke bentuk energy lain.
Kalor yang dilepaskan = kalor yang diterima(Suryatin, 2008 :103)

Q = m.c.ΔT

Keterangan:

Q   : banyaknya kalor yang diterima atau dilepas oleh suatu benda (J)

m   : massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)

c    : kalor jenis zat (J/kg⁰C)

ΔT : perubahan suhu (⁰C)

 

Contoh Soal

1. Air sebanyak 3 kg bersuhu 10^oC dipanaskan hingga bersuhu 35^oC. Jika kalor jenis air 4.186 J/kg^oC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

c = 4.186 J/kg^oC

∆T = (35 – 10)^oC = 25^oC

Ditanyakan: Q = …?

Jawab:

Q = mc∆T

Q = 3 kg × 4.186 J/kg^oC × 25^oC

Q = 313.950 J

 

Rumus Kalor Jenis: c = Q / m.ΔT

Keterangan:

c = kalor jenis zat (J/kg⁰C)

Q = banyaknya kalor yang dilepas atau diterima oleh suatu benda (Joule)

m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)

ΔT = perubahan suhu (⁰C)

 

Contoh Soal:

Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10^oC sampai 80^oC adalah 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

∆T = 80^oC – 10^oC = 70^oC

Q = 9,45 kJ = 94.500 J

Ditanyakan: c

Jawab:

c	=	Q
		m∆T
c	=	94.500 J
		3 kg × 70oC

 

	c	=	94.500 J
			210 kgoC
c		=	450 J/kgoC

Jadi kalor jenis zat tersebut adalah 450 J/kg^oC.

 

Rumus Kapasitas Kalor: C = Q / ΔT

Keterangan:

C = kapasitas kalor (J/K)

Q = banyaknya kalor (J)

ΔT = perubahan suhu (K)

Selain itu, ada rumus lain untuk menentukan kapasitas kalor itu sendiri, yaitu: C = m. c

Keterangan:

C = kapasitas kalor (J/K)

m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)

c = kalor jenis zat (J/kg.K)

 

Contoh Soal:

Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/g^oC?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 5 kg = 5.000 g

c = 2 kal/g^oC

Ditanyakan: C

Jawab:

C = m × c

C = 5.000 g × 2 kal/g^oC

C = 10.000 kal/^oC

 

Kalor dan Perubahan wujud zat
a. Melebur dan membeku
   1. Melebur
Melebur merupakan perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Keadaan temperatur yang tetap ketika zat padat melebur disebut titik lebur. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat padat menjadi zat cair pada titik leburnya disebut kalor lebur.
  2. Membeku
Membeku merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi padat. Pada saat zat cair berubah menjadi zat padat, terjadi pelepasan kalor. Banyaknya kalor yang dilepaskan ketika satu satuan massa zat cair berubah menjadi zat padat pada titik bekunya disebut kalor beku.
Titik beku adalah temperatur ketika zat cair berubah menjadi padat. Untuk zat yang sama, kalor lebur sama dengan kalor beku. Kalor lebur atau kalor beku dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
Q = mL
Dengan :
Q = kalor (J);
m = massa (kg); dan
L = kalor lebur atau kalor beku (J/kg).
b. Menguap, Mengembun, dan Mendidih
   1. Menguap
        Menguap adalah perubahan wujud zat cair menjadi gas. Pada saat menguap, zat memerlukan kalor.
Faktor-faktor yang mempercepat penguapan adalah
• Memanaskan zat cair.
• Memperbesar luas permukaan zat cair.
• Mengalirkan udara kering ke permukaan zat cair.
• Mengurangi tekanan uap di permukaan zat cair.
  2. Mengembun
      Mengembun adalah perubahan wujud zat dari gas menjadi cair. Pada saat mengembun, zat melepaskan kalor dan temperatur zat selalu tetap. Banyaknya kalor yang dilepaskan satu satuan massa uap ketika berubah seluruhnya menjadi zat cair disebut kalor embun. Untuk zat yang sama, kalor uap sama dengan kalor embun.
Banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk mendidih atau mengembun dinyatakan dengan rumus sebagai berikut.
Q = mU
Dengan :
Q = banyak kalor (J);
m = massa zat (kg); dan
U = kalor uap atau kalor embun (J/kg).
3. Mendidih
       Zat cair dikatakan mendidih jika terbentuk gelembung uap di seluruh bagian zat cair. Pada saat zat cair mendidih, temperatur zat tetap walaupun kalor diberikan terus-menerus. Temperatur zat cair ketika mendidih disebut titik didih. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat cair agar menjadi uap semua disebut kalor uap.

Perpindahan Kalor

1. Konveksi     Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel atau molekul. Umumnya terjadi pada zat cair dan gas. Konveksi selalu diiringi aliran (arus materi) secara nyata sehingga perpindahan kalor dengan cara seperti ini disebut juga aliran kalor. (Suryatin, 2008: 103)
a.       Konveksi pada Zat Cair

       If the temperature of water increases, then its density decreases. Hotter water with a less density moves upward. Its place is replaced by more dense colder water which moves downward. The water flow can be obviously seen by dropping some coloring substance, such us purple potassium permanganate. ( Prasodjo, dkk, 2008 : 145 )b.    

b. Konveksi pasa Gas

Pada gas, konveksi terjadi karena perbedaan tekanan udara. Sebagai contoh, terjadinya angin darat dan angin laut. Pada siang hari daratan lebih cepat panas dari lautan dan mengakibatkan udara panas didaratan naik dan diisi oleh udara dingin dari permukaan laut. Angin laut terjadi pada siang hari.    Pada malam hari, daratan lebih cepat dingin daripada lautan dan mengakibatkan udara panas dipermukaan air laut naik dan tempat tersebut diisi udara dingin dari daratan. Terjadi gerakan udara dari darat menuju ke laut  yang disebut angin darat. (Suryatin, 2008  : 117 )

2. Konduksi     

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat penghantar tanpa disertai dengan zatnya. Berdasarkan mudah tidaknya suatu zat menghantarkan kalor, zat dibagi menjadi konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat mudah menghantarkan kalor ( besi, baja, alumunium). Isolator adalah zat yang sulit menghantarkan kalor (kayu, karet dan kertas).  ( Suartini, 2010 : 84 )

3. Radiasi     Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Salah satu contoh adalah kalor yang kamu terima dari nyala api unggun disebabkan oleh energi pancaran. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi kalor atau energi pancaran kalor disebut termoskop.  ( Sugiyarto, 2008 : 117)