Besarnya kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat tanpa disertai dengan kenaikan suhu disebut

Berdasarkan pengertian yang ditulis dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, kalor adalah tenaga panas yang dapat diterima dan diteruskan oleh satu benda ke benda lain secara hantaran (konduksi), penyinaran (radiasi), atau aliran (konveksi).

Kalor juga disebut sebagai energi panas yang berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Dalam satuan internasional, kalor dinyatakan dengan Joule (J), satuan lainnya dikenal dengan kalori (kal) yang biasa digunakan di bidang gizi.

Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1 derajat selsius (oC).

Satu kalori = 4,184 J atau sering dibulatkan menjadi 4,2 J.

Kalor didefinisikan juga sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda umumnya dilakukan dengan mengukur suhu benda tersebut.

Air panas jika dibiarkan lama-kelamaan akan dingin, sebab kalor yang ada di dalamnya dilepaskan ke lingkungan sekitar air. Yang mempengaruhi kenaikan atau penurunan suhu benda adalah jumlah kalor, massa benda dan jenis benda.

Advertising

Advertising

Baca Juga

Secara alami, kalor dengan sendirinya berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor cenderung menyamakan suhu benda yang saling bersentuhan.

Pada abad ke-18, para fisikawan menduga bahwa aliran kalor merupakan gerakan suatu fluida, suatu jenis fluida yang tidak kelihatan (fluida adalah zat yang dapat mengalir. Fluida meliputi zat cair dan zat gas. Air (zat cair) termasuk fluida karena dapat mengalir.

Udara juga termasuk fluida karena dapat mengalir. Fluida tersebut dinamakan caloric. Teori mengenai caloric tidak digunakan lagi karena berdasarkan hasil percobaan, keberadaan caloric ini tidak bisa dibuktikan.

Jika suhu suatu benda tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda tersebut sangat besar. Begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor:

• massa zat,
• jenis zat (kalor jenis),
• perubahan suhu.

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan:

Q = m.c.(t2 – t1)

Keterangan:

Q adalah kalor yang dibutuhkan (J).
m adalah massa benda (kg).
c adalah kalor jenis (J/kgC).
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C).

Kalor dapat menaikkan atau menurunkan suhu. Semakin besar kenaikan suhu, kalor yang diterima semakin banyak. Semakin kecil kenaikan suhu maka kalor yang diterima semakin sedikit. Artinya, hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan kenaikan suhu (∆ T), jika massa (m) dan kalor jenis zat (c) tetap.

Baca Juga

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.

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)

Kalor atau Panas (Freepik)

Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor atau panas adalah perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu di antara dua tempat yang berbeda. Perpindahan panas meliputi proses pemasukan dan pengeluaran panas.

Panas sangat lekat dalam kehidupan kita sehari-hari. Misalnya saja saat sebuah sendok stainless dimasukkan ke air panas, sendok pun ikut menjadi panas.

Di sisi lain, benda-benda yang terdapat di sekitar kita, ada yang bisa menghantarkan panas ada juga yang tidak bisa. Benda yang bisa menghantarkan panas disebut dengan konduktor. Contoh benda konduktor ialah tembaga, besi, air, timah, dan alumunium. Perpindahan Kalor sendiri terbagi atas tiga macam, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat padat yang tidak ikut mengalami perpindahan. Artinya, perpindahan kalor pada suatu zat tersebut tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.

Contoh:

Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika memegang kembang api yang sedang dibakar, knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan, tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air, atau mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena panas.

Rumus perpindahan kalor secara konduksi adalah:

Laju Kalor = Q/t = kA (T2 – T1)/x

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran yang zat perantaranya ikut berpindah. Jika partikel berpindah dan mengakibatkan kalor merambat, terjadilah konveksi. Konveksi terjadi pada zat cair dan gas (udara/angin).

Contoh:

Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan.Gerakan naik dan turun kacang hijau, kedelai dan lainnya ketika dipanaskan.Terjadinya angin darat dan angin laut.Gerakan balon udara.

Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.

Rumus perpindahan kalor secara konveksi adalah:

Laju Kalor = Q/t = hA (T2 – T1)

3. Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium. Dalam ruang hampa tidak ada materi yang memindahkan kalor secara konduksi dan konveksi. Jadi, perpindahan kalor dari matahari sampai ke bumi dengan cara lain. Cara tersebut dinamakan radiasi.

Kamu juga merasakan akibat radiasi kalor saat menghadapkan telapak tanganmu pada bola lampu yang menyala atau saat kamu duduk di dekat api unggun. Udara merupakan konduktor buruk dan udara panas api unggun bergerak ke atas. Namun, kamu yang berada di samping api unggun dapat merasakan panas.

Setiap benda dapat memancarkan dan menyerap radiasi kalor, yang besarnya bergantung pada suhu benda dan warna benda. Perhatikan benda-benda yang diletakkan di ruangan bersuhu 30oC. Besar kalor yang dipancarkan atau diserap benda ditunjukkan oleh banyaknya anak panah.

Makin panas benda dibandingkan dengan panas lingkungan sekitar, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya. Makin luas permukaan benda panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.

Rumus perpindahan kalor secara radiasi adalah:

Laju Kalor = Q/t = σeAT4

Memahami Konsep Dasar:

1.1 Kalor Merupakan Salah Satu Bentuk Energi

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Perubahan suhu zat dan perubahan wujud zat dari satu bentuk ke bentuk lain adalah fenomena yang berkaitan dengan kalor. Dalam SI, kalor dinyatakan dalam satuan joule (J). Sedangkan satuan lain yang digunakan untuk menyatakan satuan kalor adalah kalori (kal), dimana 1 kal = 4.2 J atau 1 J = 0,24 kal.

1.2 Kalor Dapat Mengubah Suhu Zat

Apabila suatu zat menyerap kalor, maka suhu zat itu akan naik dan sebaliknya apabila zat itu melepas kalor, suhunya akan turun. jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan zat, sebanding dengan massa zat, kalor jenis zat dan kenaikan atau penurunan suhu zat itu. Secara matematis

dengan Q = kalor, m = massa zat, c = kalor jenis zat, dan

Yang  dimaksud kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menyatakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg (atau 1 gram ) zat sebesar 1

1.3 Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat

1.3.1 Melebur dan Membeku

Melebur adalah perubahan wujud dari zat padat menjadi cair, sebaliknya membeku adalah perubahan wujud dari cair menjadi zat padat. Ketika melebur terjadi penyerapan kalor, sedangkan ketika membeku terjadi pelepasan kalor.

Titik lebur adalah suhu zat ketika melebur. Kalor dalam joule yang diperlukan untuk meleburkan 1 kg zat padat menjadi 1 kg zat cair pada titik leburnya disebut kalor lebur. Sebaliknya, kalor yang dilepaskan pada waktu 1 kg zat cair membeku menjadi 1 kg zat padat pada titik bekunya disebut kalor beku. untuk zat yang sama, titik lebur sama dengan titik beku dan kalor lebur sama dengan kalor beku.

Rumus untuk menentukan kalor lebur atau kalor beku adalah :

dengan Q = kalor (J)

m = massa (kg), dan

L = kalor lebur/beku (J/kg).

Titik lebur suatu zat dipengaruhi oleh tekanan dan ketidakmurnian zat. Jika tekanan pada zat dinaikkan, titik lebur zat akan turun, sebaliknya jika tekanan zat diturunkan, titik lebur zat akan naik. Demikian pula dengan ketidakmurnian zat. sebagai contoh, titik lebur es dapat diturunkan menjadi di bawah 0 derajat celcius dengan cara menambah garam pada campuran es dan air.

1.3.2 Menguap dan Mengembun

Menguap adalah perubahan wujud dari zat cair menjadi gas, sebaliknya mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi zat cair. Ketika menguap, zat menyerap kalor, dan sebaliknya, ketika mengembun, zat melepaskan kalor.

a. Menguap

Faktor-faktor yang mempercepat penguapan adalah :

1. memanaskan,

2. memperluas permukaan,

3. meniupkan udara di atas permukaan,

4. menyuburkan zat cair, dan

5. mengurangi tekanan pada permukaan

b. Mendidih

Zat cair dikatakan mendidih jika gelembung-gelembung uap terjadi di dalam seluruh zat cair dan dapat meninggalkan zat cair. Titik didih adalah suhu zat ketika mendidih. Sebagai contoh, air mendidih pada suhu seratus derajat celcius. Titik didih suatu zat dipengaruhi oleh tekanan dan ketidakmurnian zat. Semakin besar tekanan yang diberikan, sebakin besar titik didihnya. Demikian pula dengan ketidakmurnian zat. Ketidakmurnian dapat menaikkan titik didih. Banyaknya kalor dalam joule yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair menjadi 1 kg gas pada titik didihnya disebut kalor uap. Banyaknya kalor yang diperlukan utnuk menguapkan zat dirumuskan sebagai berikut :

Q = m U

dengan Q = kalor (J), m = massa (kg), dan U = kalor uap (J/kg).

1.3.3 Menyublim

Menyublim adalah perubahan wujud dari zat padat menjadi gas tanpa melalui fase cair atau sebaliknya dari gas menjadi gas diserap kalor, sebaliknya pada saat gas menjadi zat padat dilepaskan kalor. Contoh zat yang dapat menyublim adalah kapur barus, yodium, dan naftalin.

1.4 Energi Listrik Dapat Diubah Menjadi Kalor

Air dapt dipanaskan dengan menggunakan pemanas air listrik atau ketel listrik (water heater). Prinsip kerja pemanas listrik dan ketel listrik adalah mengubah energi listrik menjadi energi kalor. Jika rating daya alat listrik adalah P, dalam waktu t energi listrik yang dihasilkannya adalah :

W = Pt

dengan W = energi listrik (J), P = daya (watt), dan t = waktu (s).

Ketika energi listrik ini diubah menjadi energi kalor, berlaku persamaan :

W = Q

1.5 Perpindahan Kalor

1.5.1 Konduksi atau Hantaran

Konduksi atau hantaran adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat itu. Perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada zat padat.

Umumnya, logam merupakan penghantar kalor yang baik. Zat bukan logam seperti kayu, kaca, kertas, wol, dan plastik merupakan penghantar kalor yang kurang baik. Penghantar kalor yang baik disebut konduktor, sedangkan penghantar kalor yang buruk disebut isolator.

1.5.2 Konveksi atau Aliran

konveksi atau aliran adalah perpindahan kalor melalui zat disertai perpindahan partikel-partikel zat itu. Perpindahan kalor secara konveksi disebabkan oleh perbedaan massa jenis zat. Cara perpindahan kalor secara konveksi dapat terjadi dalam zat cair dan gas.

1.5.3 Radiasi atau Pancaran

Radiasi atau Pancaran adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara (medium).Sebagai contoh, sinar matahari sampai ke bumi melalui radiasi.

Beberapa zat dapat menyerap kalor radiasi lebih baik daripada zat lainnya. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor yang baik pula. Sebaliknya, permukaan putih dan mengkilat adalah penyerap kalor radiasi buruk sekaligus pemancar kalor radiasi yang buruk pula. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya pemancaran kalor adalah termoskop.