Kalor : Pengertian, Perpindahan, Kapasitas, Jenis, Dan Rumus Beserta Contohnya Lengkap

Diposting pada

Kalor : Pengertian, Perpindahan, Kapasitas, Jenis, Rumus Dan Contoh Soal LengkapKalor adalah suatu energi yang mudah diterima dan mudah sekali dilepaskan sehingga dapat mengubah temperatur zat tersebut menjadi naik atau turun. Kalor juga bisa berpindah dari satu zat ke zat yang lain melalui medium atau perantara. Misalkan, dua buah zat yang memiliki temperatur berbeda dicampurkan pada sebuah wadah. Maka temperatur kedua benda tersebut akan menjadi sama.


Asas Black adalah sebuah dalil fisika mengenai kalor yang di kemukakan oleh ilmuwan Skotlandia. Nama hukum ini diambil dari nama seorang ilmuwan Inggris sebagai penghargaan atas jasa-jasanya, yakni Joseph Black. Kalor jenis adalah sifat zat yang menunjukan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat bermassa 1 kg sebesar 1°C atau 1 K. Kalor merupakan suatu bentuk energi. Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.


Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menggunakan alat-alat yang terbuat dari kertas, plastik, karet, lilin, kayu, alumunium, bahkan bahan yang terbuat dari besi dan baja. Ada benda yang bersifat konduktor dan ada pula yang bersifat isolator.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Termodinamika : Hukum Termodinamika 1 2 3 Pengertian, Prinsip, Sistem, Rumus Dan Contoh Soal Lengkap

 

 

kalor

Pengertian Kalor

Kalor adalah suatu energi yang mudah diterima dan mudah sekali dilepaskan sehingga dapat mengubah temperatur zat tersebut menjadi naik atau turun. Kalor juga bisa berpindah dari satu zat ke zat yang lain melalui medium atau perantara. Ternyata Kalor adalah bentuk energi yang tidak dapat dilihat ataupun terlihat. Dan ternyata Energi kalor juga dapat berubah menjadi bentuk energi lain, seperti cahaya, gerak, listrik, kimia dan lain-lain.


Misalkan, dua buah zat yang memiliki temperatur berbeda dicampurkan pada sebuah wadah. Maka temperatur kedua benda tersebut akan menjadi sama. Besarnya temperatur akhir berada di antara temperatur awal kedua zat tersebut. Pada gejala ini, kalor berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah hingga mencapai temperatur setimbangnya.


Pada 1850, untuk pertama kalinya Joule menggunakan sebuah alat yang di dalamnya terdapat beban-beban yang jatuh dan merotasikan sekumpulan pengaduk di dalam sebuah wadah air yang tertutup. Dalam satu siklus, beban-beban yang jatuh tersebut melakukan sejumlah kerja pada air tersebut dengan massa air adalah m dan air tersebut mengalami kenaikan temperature sebesar Dt . Percobaan ini menerangkan tentang adanya energi yang menyebabkan timbulnya kalor dalam siklus tersebut.


  • Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan temperatur.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Teori Hukum Ohm : Pengertian, Bunyi, Dan Rumus Serta Contoh Soalnya Lengkap


Asas Black

Asas Black adalah sebuah dalil fisika mengenai kalor yang di kemukakan oleh ilmuwan Skotlandia.

 

Kalor adalah energi yang dipindahkan dari benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berhubungan dengan perpindahan energi. Energi adalah kekal sehingga benda yang memiliki temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki temperatur lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama.


Secara matematis, Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor yang diserap atau dilepaskan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan temperatur zat tersebut. Ketika menggunakan persamaan ini, perlu diingat bahwa temperatur naik berarti zat menerima kalor, dan temperatur turun berarti zat melepaskan kalor.


Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Salah satu bentuk kalorimeter, Kalorimeter ini terdiri atas sebuah bejana logam dengan kalor jenisnya telah diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan di dalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat, misalnya gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai pelindung agar pertukaran kalor dengan lingkungan di sekitar kalorimeter dapat dikurangi.


Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan di dalam kalorimeter, air di dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh temperatur merata dari percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Batang pengaduk ini biasanya terbuat dan bahan yang sama seperti bahan bejana kalorimeter.


Zat yang diketahui kalor jenisnya dipanaskan sampai temperatur tertentu. Kemudian, zat tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air dengan temperatur dan massanya yang telah diketahui. Selanjutnya, kalorimeter diaduk sampai suhunya tetap.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Lengkap


Kalor Jenis

Kalor jenis adalah sifat zat yang menunjukan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat bermassa 1 kg sebesar 1°C atau 1 K. temperatur yang sama, ternyata setiap benda akan menyerap energi kalor dengan besar yang berbeda. Misalnya, terdapat empat buah bola masing-masing terbuat dari aliminium, besi, kuningan, dan timah. Keempat bola ini memiliki massa sama dan ditempatkan di dalam suatu tempat yang berisi air mendidih.


Setelah 30 menit, keempat bola akan mencapai kesetimbangan termal dengan air dan akan memiliki temperatur yang sama dengan temperatur air. Kemudian, keempat bola diangkat dan ditempatkan di atas kepingan parafin. Bola aluminium dapat melelehkan parafin dan jatuh menembus parafin. Beberapa sekon kemudian, bola besi mengalami kejadian yang sama.


Bola kuningan hanya dapat melelehkan parafin sebagian, sedangkan bola timah hampir tidak dapat melelehkan parafin. Keempat bola tersebut menyerap kalor dari air mendidih, kemudian memindahkan kalor tersebut pada parafin sehingga parafin meleleh.


Oleh karena setiap benda memiliki kemampuan berbeda untuk melelehkan parafin, setiap bola akan memindahkan kalor dari air ke parafin dengan besar yang berbeda. Kemampuan yang dimiliki setiap benda ini berhubungan dengan kalor jenis benda tersebut. Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1K.

Kalor jenis menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor.


Satuan kalor

Satuan kalor adalah joule (J) yang diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika, yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori. Hubungan satuan joule dan kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule.


Kalor Uap

Kalor uap adalah banyaknya kalor per satuan massa yang diberikan pada zat di titik didihnya agar wujud zat cair berubah menjadi wujud gas seluruhnya pada titik didih tersebut.


Penguapan

Penguapan adalah peristiwa berubahnya zat dari zat cair menjadi zat gas. Penguapan pada zat cair terjadi karena terdapat kalor yang diterima. Contohnya itu kayak, air yang di panaskan terus-menerus akan menguap berubah menjadi uap air yang termasuk wujud gas. Berikut ini adalah Beberapa cara untuk mempercepat dalam proses  penguapan adalah:

  1. menaikkan suhu (pemanasan) zat cair,
  2. memperluas permukaan zat cair,
  3. mengalirkan udara di atas permukaan zat cair,
  4. mengurangi tekanan di atas permukaan zat cair.

Perubahan Suhu

Perubahan suhu adalah perbedaan suhu akhir dengan suhu awal suatu zat yang harus dihitung setelah beberapa waktu. Perubahan suhu terjadi karena kalor yang dilepaskan atau diserap dari atau ke lingkungan di sekitar zat tersebut berada.


Perpindahan Kalor

Seperti yang sudah kami jelaskan di awal bahwa perpindahan kalor terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Ada tiga jenis perpindahan kalor yang dapat terjadi, yaitu sebagai berikut :


1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Perpindahan Kalor secara konduksi yaitu suatu perpindahan kalor melalui suatu zat perantara (logam) tanpa disertai perpindahan partikel – partikel zat tersebut secara permanen. Contohnya yaitu ketika kita memanaskan salah satu ujung logam, maka ujung logam lainnya akan ikut panas karena terjadi hantaran kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah.


Ketika memanaskan salah satu ujung logam, maka partikel yang terdapat pada ujung logam tersebut akan bergetar dan membuat sebuah getaran terjadi pada partikel lain yang terhubung dengannya. Sehingga seluruh partikel logam tersebut akan bergetar meskipun hanya satu ujung logam yang dipanaskan, nah hal ini lah yang akan merangsang terjadinya perpindahan kalor.


2. Perpindahan Kalor Secara konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi yaitu suatu perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian zat tersebut. Konveksi bisa terjadi pada zat cair atau gas. Ada dua jenis perpindahan kalor secara konveksi, yaitu sebagai berikut :

  • Konveksi Alamiah yaitu salah satu jenis konveksi yang dipengaruhi gaya apung tanpa faktor luar, dan dikarenakan oleh karena adanya perbedaan massa jenis benda. Contohnya yaitu pada pemanasan air, massa jenis partikel air yang sudah panas akan naik menjauh dari api dan digantikan dengan partikel air lain yang suhunya lebih rendah. Proses ini membuat seluruh partikel zat cair tersebut akan panas sempurna.

  • Konveksi Paksa yaitu salah satu jenis konveksi yang terjadi karena adanya pengaruh faktor luar (contoh tekanan), dan perpindahan kalor dilakukan dengan sengaja/dipaksakan. Artinya aliran panas kalor dipaksa menuju ke tempat yang ingin dituju dengan bantuan faktor luar seperti tekanan. Contohnya yaitu pada kipas angin yang akan membawa udara dingin ke tempat yang panas, dan radiator mobil yang mempunyai sistem pendingin mesin.

3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Perpindahan kalor secara Radiasi yaitu suatu proses perpindahan kalor yang tidak memakai zat perantara. Perpindahan kalor secara radiasi berbeda dengan konduksi dan konveksi. Pada Radiasi, supaya terjadinya perpindahan kalor, kedua benda tidak harus bersentuhan karena kalor bisa berpindah tanpa zat perantara. Artinya kalor tersebut akan di pancarkan ke segala arah oleh sumber panas, dan akan mengalir ke segala arah. Contohnya yaitu saat kita dekat dengan api unggun dari sudut manapun, maka kita tetap akan merasakan kehangatan dari sumber api,


4. Pencegahan perpindahan kalor

Perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi bisa dicegah dengan mengisolasi ruangan tersebut. Contohnya yaitu sederhana penerapan cara ini yaitu pada termos. Termos dipakai untuk menjaga suhu air tetap panas dengan mencegah perpindahan kalornya.


Kapasitas Kalor

Berdasarkan penelitian didapatkan bahwa bila kalor diberikan pada dua benda yang berbeda, maka akan menghasilkan suhu yang berbeda pula, Contohnya ketika minyak dan air dipanaskan dengan suhu yang sama maka minyak akan mempunyai perubahan suhu 2 kali lebih besar dibandingkan air. Hal Ini dikarenakan oleh perbedaan kalor jenis yang dipunyai suatu benda.

Kalor Jenis Benda yaitu banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 1 kg massa benda tersebut menjadi 1 derjat celcius. Satuan dari Kalor Jenis yaitu Kalori / GramoCelcius atau dalam Sistem Internasional ditetapkan dengan Joule / KilogramoCelcius. Kalor Jenis dapat dituliskan dalam persamaan berikut :
rumus-kalor-jenis
Keterangan :
Q = Kalor (J)
m : Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg oC)
ΔT = Perubahan Suhu (oC)


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)

Sedangkan kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut sebanyak 1 derajat Celcius. Jika kalor Q menghasilkan suhu sebesar t maka kapasitas kalor dapat dirumuskan :
rumus-kapasitas-kalor


Contoh Soal Kalor

Sepotong tembaga massanya 5 kg dengan suhu 20°C. Jika kalor jenis tembaga 390J/kg°C. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan tembaga agar suhu tembaga menjadi 100°C?

Penyelesaian:

m = 5 kg
c = 390 J/kg°C
∆T = T2-T1
= 100-20 = 80°C
Q = m • c •  ∆T
= 5-390-80 J
= 156.000 J = 156 kJ


Itulah ulasan lengkapnya,Semoga apa yang diulas diatas bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan Terima Kasih.

 

Baca juga refrensi artikel terkait lainnya disini :