Materi Kelas VII : 5. Kalor

v  Panas mengalir dari tempat yang suhunya lebih tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah.

v  Contoh peristiwa sehari-hari yang berhubungan dengan panas adalah memasak makanan, menyetrika pakaian dengan setrika listrik, menanak nasi dengan rice cooker, dan lain-lain.

v  Menurut Joule, ketika beban jatuh energi potensial beban diubah menjadi energi kinetik. Ketika lempeng kayu bergesekan dengan air, terjadi perubahan energi dari energi kinetik menjadi energi panas yang menyebabkan suhu air naik.

v  Dari percobaan ini, Joule menyimpulkan bahwa :

v  “Kalor merupakan salah satu bentuk energi”

Q = m.t

    = kg. C/K

    = kilokalori

1 kkal = 1000 kal

           = 10³kal

-         Pengertian Kalor

v  Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

v  Kalor yang ada pada suatu benda dapat diketahui besarnya dari massa dan suhu benda tersebut.

1.      Kapasitas Kalor

v  Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebuah benda sampai 1^oC  atau 1 K.

v  Besar kapasitas kalor untuk memanaskan benda sampai suhu benda naikbergantung kepada jenis dan massa benda.

v  Satuan kapasitas kalor adalah J/^oC atau J/K

v  Secara sistematis kapasitas kalor ditulis sebagai berikut :

dengan syarat:

v  = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)

v  = Kapasitas kalor (Joule/°C)

v  = Massa zat (Gram, Kilogram)

v  = Kalor jenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C)

v  = Perubahan suhu (°C) → (t₂ - t₁)

2.      Kalor Jenis

v  Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda dari satuan massa zat sampai 1^oC atau 1 K.

v  Secara sistematis kalor jenis dapat ditulis sebagai berikut :

Rumus:

dengan ketentuan:

v  = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)

v  = Massa zat (Gram, Kilogram)

v  = Kalor jenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C)

v  = Perubahan suhu (°C) → (t₂ - t₁)

Untuk mencari kalor jenis, rumusnya adalah:

Untuk mencari massa zat, rumusnya adalah:

3.      Pengukuran Kalor

v  Pengukuran jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan oleh sebuah benda didasarkan pada perubahan suhu. Meskipun demikian, banyaknya kalor juga tergantung pada massa dan jenis zat. Jika dirumuskan secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut.

Q = m.c.  = mc (T₂ – T₁) atau Q = C.

Keterangan            :

-          Q   = jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan

-          m   = massa zat (kilogram)

-          c    = kalor jenis zat (J/kg^oC)

-          C    = kapasitas kalor (J/^oC atau J/K)

-          = perbedaan suhu (^oC atau K)

-          T₂   = suhu akhir (^oC atau K)

-          T₁   = suhu awal (^oC atau K)

v  Ketika perubahan suhu naik maka benda menyerap sejumlah kalor.

v  Ketika perubahan suhu turun maka benda melepaskan sejumlah kalor.

-         Perubahan Wujud Benda

v  Ada 3 wujud zat yang sering muncul dalam kehidupan kita sehari-hari yaitu zat padat, cair dan gas.

v  Setiap zat dapat mengalami perubahan wujud karena pemanasan (penyerapan kalor) atau pendinginan (pelepasan kalor). Proses perubahan wujud zat dapat digambarkan sebagai berikut.

Mencair dan Membeku

v  Suhu pada saat benda mencair disebut titik lebur, sebaliknya suhu pada saat benda membeku disebut titik beku.

v  Mencair adalah peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi cair

v  Contoh peristiwa mencair adalah es berubah menjadi air ketika menerima panas

v  Membeku adalah peristiwa perubahan wujud zat dari cair menjadi padat

v  Contoh peristiwa membeku adalah air berubah menjadi es ketika melepaskan panas

v  Untuk melebur, zat memerlukan kalor dan saat melebur suhu zat tetap

v  Untuk membeku, zat melepaskan kalor dan saat membeku suhu zat tetap

o   Kesimpulan       :

-          Titik lebur suatu zat sama dengan titik bekunya

-          Kalor lebur suatu zat sama dengan kalor bekunya

Menguap dan Mengembun

-          Menguap

v  Menguap adalah peristiwa perubahan wujud zat dari cair menjadi gas

v  Ada beberapa cara yang dapat mempercepat penguapan, yaitu :

§  Memanaskan zat cair

§  Meniupkan udara di atas permukaan zat cair

§  Mengurangi tekanan pada permukaan zat cair

§  Memperluas permukaan zat cair

v  Contoh peristiwa menguap adalah menjemur baju basah di bawah terik matahari sehingga baju menjadi kering

-          Mengembun

v  Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud zat dari gas menjadi cair. Secara mikroskopis molekul-molekul yang bergerak cepat menjadi bergerak lambat dan jarak antara molekul menjadi dekat sehingga uap air yang berwujud gas akan menjadi air.

v  Contoh peristiwa mengembun adalah adanya embun di atas daun pada pagi hari.

-          Hukum Kekekalan Kalor

Energi kalor bersifat kekal dalam arti bahwa kalor tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, melainkan hanya berpindah tempat dan berubah bentuk. Ketika sejumlah kalor dilepaskan oleh benda yang suhunya lebih tinggi, maka kalor tersebut akan diterima oleh benda lain yang suhunya lebih rendah dengan jumlah yang sama besar. Secara singkat dapat dituliskan sebagai berikut :

Q_{yang dilepaskan}  =  Q_{yang diterima}

Gejala tersebut pertama kali ditunjukkan oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Skotlandia bernama Joseph Black (1728 – 1799). Oleh karena itu, persamaan di atas lebih dikenal dengan nama Asas Black.

-         Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang banyak digunakan untuk menentukan jumlah kalor dan kalor jenis suatu zat tertentu. Prinsip kerja kalorimeter dibuat berdasarkan Asas Black.

Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19 cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat karet yang berlubang di bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes. Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen.

-         Perpindahan Kalor

Kalor dapat berpindah dari satu tempat yang suhunya tinggi ke tempat lain yang suhunya rendah dengan 3 cara, yaitu :

1.      Konduksi

·         Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel atau molekul zat tersebut

·         Perpindahan kalor secara konduksi umumnya terjadi pada zat padat dan biasanya dimanfaatkan pada alat memasak

·         Setiap zat padat mengalami konduksi dengan proses yang berbeda-beda. Zat padat seperti logam mengalami konduksi dengan mudah sehingga disebut konduktor panas. Selain itu, benda-benda nonlogam sulit mengalirkan kalor secara konduksi, benda ini disebut isolator panas.

·         Contohnya, ketika kita menaruh sendok aluminium di dalam gelas yang berisi air panas, sendok lama-kelamaan akan terasa panas

2.      Konveksi

·         Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel atau molekul

·         Umumnya perpindahan zat ini terjadi pada zat cair dan gas

·         Contohnya, terjadinya angin darat dan angin laut

3.      Radiasi

·         Radiasi adalah perpindahan kalor secara pancaran atau tanpa perantara

·         Contohnya, sinar matahari yang memancar ke bumi.