A. KALOR
Kalor adalah suatu bentuk energi yang secara alamiah dapat berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju suhu yang lebih rendah saat bersinggungan.
Jika sebuah benda menerima atau melepaskan kalor akan terjadi kemungkinan:
1. Suhunya berubah (naik atau turun) tetapi wujudnya tetap
2. Wujudnya berubah tetapi suhunya tetap.
Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran derajat panas suatu benda. Sedangkan kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda
1. Kalor Mengubah Suhu Benda
Besarnya kalor (Q) yang dibutuhkan untuk mengubah suhu berbanding lurus (sebanding) dengan massa (m), kalor jenis (C) dan kenaikan suhu (ΔT).
Secara matematis dinyatakan dengan persamaan :
Keterangan:
Q = jumlah kalor yang diserap atau dilepas (dalam satuan Joule, kalori atau kilokalori)
m = massa zat ( dalam satuan kg atau gram)
C = kalor jenis zat ( dalam satuan J/kgoC)
ΔT = kenaikan suhu (oC)
Δ = dibaca delta (huruf Yunani)
Jadi selain joule (J), terdapat satuan kalor yang sering dipergunakan dalam kehidupan sehari-sehari, yaitu kalori.
Satu kalori dapat didefinisikan kalor yang diperlukan tiap 1 gram air , sehingga suhunya naik 1oC.
Terdapat kesetaraan antara satuan joule dan satuan kalori yang biasa disebut tara kalor mekanik yaitu:
1 kalori (kal) = 4,2 joule
1 joule (J) = 0,24 kalori
Adapun 1 kilokalori (kkal) = 1000 kalori (kal)
Contoh soal
Air 3 kg akan dinaikkan suhunya dari 10ᵒC menjadi 60ᵒC. Jika kalor jenis air 4200 J/kgᵒC hitunglah besarnya kalor yang diserap!
Diketahui:
m = 3 kg
T1 = 10ᵒC
T2 = 60ᵒC
sehingga ΔT = (60 - 10)ᵒC = 50ᵒC
C = 4200 J/kgᵒC
Ditanyakan Q = ...?
Jawab :
Q = m x C x ΔT
Q = 3 x 4200 x 50
Q = 630.000 J
Pengertian Kalor Jenis dan Kapasitas KalorKalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan satu satuan massa benda untuk menaikkan suhunya sebesar 1oC.
Dinyatakan dengan persamaan:
Misalnya, kalor jenis air adalah 4200 J/kgoC (dibulatkan) artinya untuk menaikkan suhu sebesar 1oC dari 1 kg air dibutuhkan energi kalor 4200 joule.
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu sebesar 1°C.
Dinyatakan dengan persamaan :
Contoh soal:
Energi kalor 480.000 J digunakan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 30ᵒC menjadi 70ᵒC.
Hitunglah :
a. kalor jenis zat
b. kapasitas kalor zat
Dikertahui:
Q = 480.000 J
m = 3 kg
T1 = 30ᵒC
T2 = 70ᵒC
sehingga ΔT = (70 - 30)ᵒC = 40ᵒC
Ditanyakan:
a. kalor jenis zat
b. kapasitas kalor zat
Daftar kalor jenis dari beberapa zat
Penjelasan:
Pada pembahasan di atas, pemberian kalor pada suatu zat hanya menaikkan suhu saja tidak merubah wujudnya.
Yang semula air tetap berupa air pada akhir pemanasan.
2. Kalor Mengubah Wujud Benda
JIka sebongkah es (zat padat) dipanaskan akan berubah menjadi air (zat cair).
Contoh lain, jika kita merebus air dalam panci, jika kita biarkan air tersebut lama-lama habis. Kemana perginya air? Air (zat cair) ketika dipanaskan melebihi titik didihnya dapat merubah menjadi uap air (zat gas).
Dari dua contoh di atas dapat disimpulkan bahwa kalor dapat berubah wujud zat.
Perubahan wujud zat sangat dipengaruhi oleh Kalor Laten, yaitu kalor yang dibutuhkan tiap satu satuan massa zat untuk mengubah wujudnya tanpa mengalami perubahan suhu.
Terdapat dua kalor laten yaitu:
a) Kalor Lebur (L) yaitu banyaknya kalor ynag dibutuhkan tiap satu satuan massa zat untuk melebur pada titik leburnya.
Jika prosesnya dibalik, artinya zat didinginkan maka sistem akan melepas kalor agar wujudnya berubah. Kalor yang dilepaskan ini disebut Kalor Beku.
Besarnya Kalor Beku = Kalor Lebur
Besar energi kalor yang diserap (dibutuhkan) atau dilepas dinyatakan:
Q = m x L
Keterangan:
Q= kalor yang diserap atau dilepas (J)
L= kalor lebur atau kalor beku (J/kg)
m= massa zat (kg)
b) Kalor Uap (U) yaitu banyaknya kalor ynag dibutuhkan tiap satu satuan massa zat cair untuk menjadi uap pada titik didihnya.
Jika prosesnya dibalik, artinya zat didinginkan maka sistem akan melepas kalor agar wujudnya berubah. Kalor yang dilepaskan ini disebut Kalor Embun.
Besarnya Kalor Embun = Kalor Uap
Besar energi kalor yang diserap atau dilepaskan dinyatakan:
Q= m x U
Keterangan:
Q= kalor yang diserap atau dilepas (J)
U= kalor Uap atau Kalor Embun (J/kg)
m= massa zat (kg)
Catatan
- Es akan melebur seluruhnya menjadi air jika dipanaskan hingga suhu pemanasan melebihi titik leburnya yaitu nol derajat celcius (0⁰C).
- Sebaliknya air akan berubah seluruhnya menjadi es jika didinginkan hingga suhunya lebih kecil dari titik bekunya yaitu nol derajat celcius (0⁰C).
- Hal ini juga berlaku untuk zat padat yang lain misalnya bermacam-macam logam seperti besi, baja, alumunium dan sebagainya.
Jadi titik lebur = titik beku
- Zat cair (air) hanya akan berubah menjadi uap air jika dipanaskan hingga suhu pemanasan melebihi titik didihnya.
- Sebaliknya uap air akan berubah menjadi air (embun) jika didinginkan hingga suhuna di bawah titik embunnya.
Jadi titik uap = titik embun
1.Titik lebur adalah suhu dimana zat padat yang dipanaskan mulai melebur
2.Titik beku adalah suhu dimana zat cair yang didinginkan mulai membeku.
3.Titik didih adalah suhu dimana zat cair yang dipanaskan mulai mendidih.
4.Titik embun adalah suhu dimana zat gas (uap) yang didinginkan mulai mengembun
Daftar Kalor Lebur dan Kalor Uap dari beberapa Zat
Contoh soal:1. Kalor lebur air sebesar 360.000J/kg. Apa artinya?
Artinya : untuk merubah wujud 1kg air padat (es) hingga seluruhnya berubah menjadi air ( zat cair) dibutuhkan energi kalor sebesar 360.000 joule.
2. Berapakah energi kalor yang diperlukan untuk mengubah 4 kg es hingga seluruhnya menjadi air jika kalor lebur air/es 360.000 J/kg?
Diketahui:
m = 4 kg
L = 360.000 J/kg
Ditanyakan : Q = ...?
Jawab :
Q = m x L
Q = 4 x 360.000
Q = 1.440.000 J
Bagaimana jika sebongkah es yang suhunya di bawah nol, misalnya -10ᴼC akan dirubah seluruhnya menjadi air pada suhu 80ᴼC, kita tidak bisa langsung menghitung jumlah kalor yang dibutuhkan dengan menggunakan rumus Q = m x C x ΔT karena pada proses ini ada dua peristiwa yaitu kenaikan suhu dan perubahan wujud dari zat padat (es) menjadi zat cair (air).
Untuk menyelesaikan masalah tersebut kita lakukan beberapa tahap sebagai berikut:
Selanjutnya jika dibuat soal adalah sebagai berikut:
B. Perpindahan Kalor
1. Konduksi
Adalah perpindahan panas melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel-pertikel zat tersebut.
a. Bahan yang mudah menghantarkan kalor disebut konduktor
Contoh: besi, timah, tembaga, emas, perak, nikel, aluminium, dsb
b. Bahan yang sukar menghantarkan alor disebut isolator
Contoh: kayu, plastic, karet, dsb
2. Konveksi
Adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain yang disertai dengan perpindahan patikel-partikel bendanya.
Konveksi dapat terjadi pada dua macam zat:
a. Konveksi pada Zat Cair
Contoh: pemanasan air
b. Konveksi pada Zat Gas
Contoh :
- Terjadinya angin
- Cerobong asap pabrik
- Ventilasi udara
3. Radiasi
Adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium (zat perantara). Radiasi disebut juga pemanasan langsung.
Dari hasil percobaan diperoleh:
- Makin luas benda makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkunganya.
- Makin luas permukaan benda dingin makin besar pula kalor yang diterimanya
- Makin rendah suhu benda makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya.
- Makin gelap benda panas makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.
- Makin gelap benda dingin makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya.
Contoh radiasi dalam kehidupan sehari-hari:
- Pancaran panas matahari ke bumi
- Pancaran panasnya api atau benda panas yang lain ke lingkungan sekelilingnya.
 |
Pancaran panas matahari
 | Pancaran panas api
Pada suatu kegiatan dapat terjadi 3(tiga) perpindahan kalor sekaligus, yaitu merebus air di atas bara api menggunakan panci bergagang dari alumunium. Ketiga peristiwa tersebut adalah: 1. Pada gagang panci terjadi perpindahan kalor secara konduksi. 2. Pada air yang sedang dipanaskan terjadi perpindahan kalor secara konveksi. 3. Pancaran panas api ke udara di sekelilingnya merupakan perpindahan kalor secara radiasi.
Perhatikan gambar berikut! AZAS BLACK
Pada saat udara dingin, kadang kita mandi menggunakan air hangat. Air hangat dibuat dengan cara mencampur air panas dengan air dingin. Air bersuhu tinggi (panas) melepaskan kalor, sedang air bersuhu rendah (dingin) menerima kalor. Suhu air hangat merupakan hasil kesetimbangan suhu setelah air panas dan dingin dicampurkan.
Azas Black mengatakan: "Jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi sama dengan jumlah kalor yang diserap oleh benda bersuhu rendah"
Dapat dinyatakan dengan persamaan: Q(lepas) = Q(serap) Q1 = Q2 m1 x C1 x ΔT1 = m2 x C2 x ΔT2 m1 x C1 x (T1 -Ta) = m2 x C2 x (Ta-T2)
Perhatikan ilustrasi berikut: Air 2 kg suhunya 80⁰C dicampur dengan 4 kg air yang suhunya 20⁰C. JIka kalor jenis air 4200J/kg⁰C hitunglah suhu akhir campuran tersebut! Pada soal ini transfer energi kalor ke wadah air dan ke lingkungan diabaikan atau dianggap nol (0).
Diketahui: m₁ = 2 kg T₁ = 80⁰C m₂ = 4 kg T₂ = 20⁰C C₁ = C₂ = 4200 J/kg⁰C (kedua benda yang dicampur sama yaitu air) Ditanyakan: Ta = ...? Jawab : m1 x C1 x (T1 -Ta) = m2 x C2 x (Ta-T2) 2 x 4200 x (80- Ta) = 4 x 4200 x (Ta-20) 2 x (80- Ta) = 4 x (Ta-20) (2 x 80) - (2 x Ta) = (4 x Ta) - (4 x 20) 160 - (2 x Ta) = (4 x Ta ) - 80 160 - 2Ta = 4Ta - 80 160 + 80 = 4Ta + 2Ta 240 = 6Ta 6Ta = 240 Ta = 240/6 Ta = 40⁰C Jadi suhu akhir campuran air tersebut adalah 40⁰C
Perhatikan Jika kedua benda yang dicampur tidak sama maka kalor jenis (C) tidak boleh dicoret.
|
|
Untuk melengkapi pengetahuan kalian simaklah video berikut:
Selamat Belajar
Tetap semangat meskipun masih harus belajar sendiri di rumah.
SOAL TUGAS IPA KELAS 7A DAN 7B
