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)