Perubahan Wujud Zat Benda: Pengertian Pengaruh Kalor Laten Titik Lebur Beku Didih Uap Embun Contoh Soal Rumus Cara Perhitungan 7.

Pengertian Kalor. Dalam kehidupan sehari hari, umumnya kalor sering digunakan untuk menyatakan panas atau bahang. Namun sebenaranya, kalor adalah salah satu bentuk dari energi. Energi kalor disebut juga dengan energi panas.

Kalor adalah energi yang dipindahkan dari benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temperatur lebih rendah. Sehingga pengukuran kalor selalu Terkait dengan perpindahan energi.

Kalor dapat juga didefinisikan sebagai Energi yang diterima atau dilepaskan oleh suatu zat sehingga suhu zat tersebut naik atau turun atau bahkan berubah wujudnya.

Satuan Kalor

Menurut sistem Satuan Internasional, satuan untuk energi adalah joule (dinitasikan dengan huruf J). Namun terdapat satuan kalor yang lain yang umum digunakan dalam ilmu pengatahuan dan kehidupan sehari-hari, yang di antaranya adalah kalori (dinotasikan dengan kal) dan kilokalori (dinotasikan dengan kkal).

1 kkal = 1.000 kal, atau

1 kkal = 103 kal

Pengertian Kalori

Satu kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh satu gram air untuk menaikkan suhunya sebesar 10C.

Percobaan Joule dapat membuktikan bahwa terdapat korelasi antara satuan kalor (yaitu kalori) dengan satuan energi potensial (yaitu joule) dengan kesetaraan bahwa satu kalori sama dengan 4,2 joule. Atau

1 kal = 4,2 joule

Hubungan antara satuan kalor dengan satuan energi mekanik disebut dengan tara kalor mekanik (umumnya dinotasikan dengan huruf A). sehingga:

Nilai A = 4,2 × 103. Artinya, 1 kilokalori = 4,2 × 103 joule.

Di beberapa negara, khususnya  Inggris dan Amerika Serikat satuan yang digunakan untuk menyatakan energi adalah British Thermal Unit yang secara resmi dinotasikan dengan  BTU. Hubungan antara BTU, Kal dan joule adalah sebagai berikut:

1 BTU = 0,252 kkal = 1055 J

Pengaruh Kalor Terhadap Temperature  Zat atau Benda.

Semua zat atau benda yang temperaturnya lebih dari temperature nol mutlak (Temperatur benda > 0 K) pada dasarnya mengandung kalor. Kandungan kalor ini pada akhirnya akan menentukan tinggi rendahnya temperature zat benda tersebut. Temperatur zat benda akan berubah ketika zat tersebut melepas atau menerima kalor.

Jika suatu zat benda dipanaskan, berarti pada benda tersebut telah ditambahkan kalor, sehingga temperaturnya menjadi naik.  Begitu juga Sebaliknya, jika kalor dilepaskan dari suatu zat benda, maka temperature zat benda tersebut akan turun.

Memanaskan air dalam panci dengan kompor merupakan contoh yang baik bagaimana kalor dapat menaikan temperature suatu zat. Awalnya air dingin, temperaturnya rendah, sekitar 25 sampai dengan 30 Celcius (tergantung temperature lingkungannya). Setelah diberi energi kalor dari api kompor, maka temperatur air naik menjadi lebih panas. Ini artinya kalor dapat menaikkan tempeatur zat.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan tempertur benda dari T0 menjadi T dapat dihitung dengan menggunakan formulasi yang dirumuskan sebagai berikut.

Q = m c (T – T0)

Keterangan:

Q = banyak kalor dibutuhakan dengan satuan joule (J)

m = massa zat benda dengan satuan kg

T – T0 = kenaikan temperature  benda dengan satuan °C

T0 = temperatur mula-mula benda dengan satuan °C

T = temperatur akhir benda dengan satuan °C

c = konstanta pembanding yang dinamakan kalor jenis benda dengan satuan J/kg C°

Contoh Soal Pembahasan Di Akhir Artikel

Pengertian Kalor Jenis

Kalor jenis (c) adalah banyak kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan temperatur sebesar 1°C. Nilai kalor jenis (c) ini bergantung pada jenis zat.

Pengaruh Kalor Terhadap Wujud Zat Benda.

Salah satu pengaruh kalor terhadap suatu zat benda adalah perubahan wujud. Zat atau benda dapat berwujud padat, cair, dan gas sesuai temperatu zat itu. Namun Pada saat terjadi perubahan wujud, misalnya es menjadi air, temperatur zat adalah tetap. Kalor yang diterima disimpan sebagai energi potensial molekul molekul zat tersebut.

Pengertian Kalor Laten

Kalor laten adalah jumlah kalor yang digunakan 1 kg zat untuk berubah wujud pada suatu temperature (titik) transisinya. Kalor laten (kalor tersembunyi) ada dua macam, yaitu kalor lebur dan kalor didih.

Kalor dan Temperatur Lebur dan Beku

Pengertian Titik Lebur – Beku

Temperatur ketika zat benda berubah dari wujud padat ke wujud cair disebut titik lebur, sedangkan temperatur ketika zat berubah wujud dari cair ke padat disebut titik beku.

Pengertian Kalor Laten Peleburan

Kalor laten peleburan atau kalor lebur suatu zat adalah banyaknya kalor yang diserap oleh satu satuan massa (g atau kg) zat tersebut untuk mengubah wujudnya dari padat ke cair pada temperatur (titik) leburnya.

Pengertian Kalor Laten Pembekuan

Kalor laten pembekuan atau kalor beku suatu zat benda adalah banyaknya kalor yang dilepaskan oleh satu satuan massa (g atau kg) zat tersebut untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat pada temperatur (titik) bekunya.

Untuk suatu zat berlaku:

Titik Lebur =Titik Beku

Kalor Lebur = Kalor Beku

Rumus Kalor Lebur – Beku

Banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk melebur m kg zat dapat hitung dengan menggunakan formulasi yang dirumuskan seperti berikut:

Q = m × L

Keterangan:

Q = banyak kalor yang diperlukan untuk melebur zat, satuannya joule (J)

m = massa zat yang melebur, satuannya kilogram (kg)

L = kalor laten zat, satuannya joule/kg (J/kg)

Karena kalor laten lebur sama dengan kalor laten beku, maka persamaan di atas berlaku juga untuk menghitug kebutuhan kalor pada peristiwa membeku. Sehingga Kalor laten lebur dan kalor laten beku dapat dinotasikan dengan huruf L saja.

L lebur = L beku = L

Setiap zat mempunyai titik lebur dan kalor lebur yang berbeda- beda.

Contoh Soal Pembahasan Di Akhir Artikel

Kalor dan Temperatur Didih dan Embun

Pengertian Titik Didih Uap – Embun

Temperatur saat zat benda berubah wujud dari cair ke gas disebut titik didih (uap), sedangkan Temperatur saat zat benda berubah wujud dari gas ke cair disebut titik embun.

Pengertian Kalor Laten Didih – Uap

Kalor Laten uap atau kalor didih (uap) suatu zat benda adalah banyaknya kalor yang diserap oleh satu satuan massa (g atau kg) zat tersebut untuk mengubah wujudnya dari cair ke uap atau gas pada temperatur (titik) didihnya.

Pengertian Kalor Laten Embun

Kalor Laten embun suatu zat benda adalah banyaknya kalor yang dilepaskan oleh satu satuan massa (g atau kg) zat benda tersebut untuk mengubah wujudnya dari gas atau uap menjadi cair pada temperatur (titik) embunnya.

Untuk suatu zat berlaku:

Titik Didih (uap) = Titik Embun

Kalor Didih (uap) = Kalor Embun

Rumus Kalor Didih – Uap

Banyaknya  kalor (Q) yang diperlukan untuk mendidihkan atau menguapkan m kg zat dapat hitung dengan menggunakan formulasi yang dirumuskan seperti berikut:

Q = m × U

Keterangan:

Q = banyak kalor yang diperlukan untuk mendidihkan atau menguapkan zat, satuannya joule (J)

m = massa zat yang menguap, satuannya kilogram (kg)

U = kalor laten uap zat, satuannya joule/kg (J/kg)

Kalor laten didih atau uap dan kalor laten embun dinotasikan dengan huruf U.

Secara umum kedua persamaan tersebut dapat dinyatakan dengan formulasi yang dirumuskan sebagai berikut::

Q = m × l

m = massa benda (kg atau g)

l = kalor laten Zat (J/kg atau erg/g atau kal/g)

Pada perubahan wujud dari padat ke cair, kalor laten adalah kalor lebur. Sebaliknya, pada perubahan wujud zat cair ke padat, kalor latennya disebut kalor beku. Pada perubahan wujud zat dari cair ke gas, kalor latennya adalah kalor uap. Sebaliknya, pada perubahan wujud zat dari gas ke cair kalor latennya adalah kalor embun.

1). Conth Soal Ujian Perhitungan Kalor Untuk Menaikkan Temperatur Air

Air sebanyak 200 gram dipanaskan menggunakan kompor dari temperatur awal air adalah 30 °C hingga mencapai temperatur 70°C. Bila kalor jenis air adalah 4,2 × 103 J/kg °C, maka hitunglah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperature air tersebut…

Diketahui:

massa air = 200 gram = 0,2 kg

T0 = T air = 30°C

T = 70°C

T – T0 = 70 – 30 = 40 C°

c air = 4,2 × 103 J/kg C°

Ditanyakan: Jumlah Kalor yang diperlukan menaikkan temperature air dari 30 Celcius menjadi 70 Celsius dinyatakan dengan Q

Menghitung Kalor Yang Dibutuhkan Menaikkan Temperatur

Besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperaatur sampai 70 Celcius dapat dirumus seperti berikut:

Q = m c (T – T0)

Q = (0,2 kg)(4,2 × 103 J/kg C°)(40 C°)

Q = 33,6 × 103 J

Q = 33.600 J

Jadi, kalor yang diperlukan adalah sebesar  33.600 J. atau 33,6 KJ

2). Contoh Soal Ujian Nasional Rumus Perhitungan Kalor Didih Uap Air

Sejumlah Uap air yang memiliki massa m kg diembunkan hingga menjadi air. Bila dalam peristiwa tersebut kalor yang dilepaskan oleh uap air sebesar 9,0 × 106 J dan kalor uap air adalah 2,25 × 106 J/kg, maka hitunglah massa uap air tersbut…

Penyelesaian Pembahasan:

Diketahui:

Q = 9,0 × 106 J

U Laten (air) = 2,25 × 106 J/kg

Ditanyakan: massa uap air (m)

Menentukan Massa Uap Air Yang Mengembun

Ketentuan yang berlaku adalah kalor embun sama dengan kalor uap sehingga dapat dinyatakan dengam persamaan seperti berikut:

U (embun) = U (uap) = U

Q = m U

9,0 × 106 J = m (2,25 × 106 J/kg) atau

m = Q/U

m = (9,0 × 106 J)/( (2,25 106 J/kg)

m = 4 kg

Jadi, massa uap air yang mengalami pengembun dan menjadi air adalah 4 kg.

3). Contoh Soal Perhitungan Kalor Lebur Es Menjadi Air

Hitung Berapa jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es sebanyak 1 kg pada temperatur 0oC menjadi cair seluruhnya. Diketahui kalor laten peleburan es menjadi air adalah 80 kal/g.

Diketahui:

L = 80 kal/g,

m = 1000 gram.

Menghitung Kalor Untuk Mencairkan Es

Besarnya kalor yang dibutuhkan agar es dapat mencair dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:

Q = m L

Q = kalor yang dibutuhkan saat mencairkan es

m = massa zat es

L = kalor laten pencairan/ peleburan atau pembekuan es

Q = 1000 gram × 80 kal/g

Q = 80.000 kal

Q = 80 kkal

Jadi, besarnya kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es menjadi cair seluruhnya adalah sebesar 80 kkal.

4). Contoh Soal Menentukan Kalor Air Menjadi Uap

Berapa banyak kalor yang diperlukan untuk mengubah 5 gram air pada temperature 20° C menjadi uap air pada suhu 100° C?

c = 4.200 J/kg °C

L = 336 J/g

U = 2.260 J/g

m = 5 g = 5 x10-3 kg

ΔT = 100 °C – 20° C

ΔT = 80° C

Menghitung Total Kalor Yang Dibutukhan Untuk Merubah Air Menjadi Uap

Total Kalor yang dibutuhkan untuk merubah wujud air menjadi uap air merupakan penjumlahan kalor dari dua proses yang  dinyatakan dengan persamaan berikut:

QT = Q1 + Q2

QT = Total Kalor

Q1 = kalor menaikkan temperature 0 0C ke 100 0C

Q2 = kalor penguapan dari air menjadi uap

Menghitung Kalor Untuk Menaikkan Temperatur Air Sampai 100 0C

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperature air sampai 100 Celsius dapat dirumuskan seperti berikut:

Q1 = m.c.ΔT

Q1 = (5 x 10-3)(4200)(80)

Q1 = 1680 J

Menghitung Kalor Penguapan Air Menjadi Uap

Besarnya kalor yang dibutuhkan oleh air agar menjadi uap dapat dihitung dengan rumus berikut:

Q2 = m.U

Q2 = (5) x(2.260)

Q2 = 11.300 J

Menghitung Total Kalor Untuk Merubah Es Menjadi Uap Air

Total kalor yang dibutuhkan untuk merubah air menjadi uap adalah

QT = Q1 + Q2  

QT = 1680 + 11.300

QT = 12.980 J

Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah  sebesar  12.980 J

5). Contoh Soal Menentukan Kalor Es Menjadi Uap Air

Berapa banyak kalor yang diperlukan untuk mengubah 4 gram es pada temperature 0° C menjadi uap air pada suhu 100° C?

c = 4.200 J/kg °C

L = 336 J/g

U = 2.260 J/g

m = 4 g = 4 × 10-3 kg

ΔT = 100° – 0°

ΔT = 100° C

Menghitung Total Kalor Yang Dibutukhan Untuk Merubah Es Menjadi Uap Air

Jumlah Kalor dari Es menjadi uap air melibatkan tiga proses yang dinyatakan dengan persamaan berikut:

QT = Q1 + Q2 + Q3

QT = Total Kalor

Q1 = kalor peleburan dari Es menjadi air

Q2 = kalor menaikkan temperature 0 0C ke 100 0C

Q3 = kalor penguapan dari air menjadi uap

Menghitung Kalor Peleburan Es Menjadi Air

Kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es menjadi air dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

Q1 = m. L

Q1 = 4 x 336

Q1 = 1344 J

Menghitung Kalor Untuk Menaikkan Temperatur Air Sampai 100 0C

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperature air sampai 100 Celsius dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q2 = m.c.ΔT

Q2 = (4 x 10-3)(4200)(100)

Q2 = 1680 J

Menghitung Kalor Penguapan Air Menjadi Uap

Besarnya kalor yang dibutuhkan oleh air agar menjadi uap dapat dihitung dengan rumus berikut:

Q3 = m.U

Q3 = 4 x 2.260

Q3 = 9040 J

Menghitung Total Kalor Untuk Merubah Es Menjadi Uap Air

Total kalor yang dibutuhkan untuk merubah es menjadi uap adalah

QT = Q1 + Q2 + Q3

QT = 1344 + 1680 + 9040

QT = 12064 J

Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah  sebesar 12064 J

6). Contoh Soal Menghitung Presentase Es Yang Cair

Di dalam gelas terdapat es bermassa 200 g yang bertemperatur  0 OC. Kalor lebur es adalah 80 kal/g. Kemudian Gelas dipanaskan, sehingg es tersebut mendapatkan kalor sebesar 10 kkal. Hitung berapa persen es yang melebur atau mencair.

Diketahui

m1 = 200 g

L = 80 kal/g

Q = 10.000 kal

Menghitung Massa Es Yang Mencair Diberi Kalor (Panas)

Massa es yang melebur dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut.

Q = m.L atau

m = Q/L

m = 10.000/80

m = 125 g

Menghitung Presentase Es Yang Mencair Setelah Dipanaskan (Diberi Kalor)

Massa es yang melebur adalah 125 g berarti prosentasenya adalah:

= (m/m1) x 100%

= (125/200) x100%

= 62,5 %

Jadi es yang mencair adalah 62,5 persen.

7). Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Asas Black

Air sebanyak 30 kg bersuhu 10 Celcius dipanaskan hingga bersuhu 35 Celcius. Jika kalor jenis air 4.186 J/kg oC, Tentukan kalor yang diserap air tersebut.

Diketahui:

m = 3 kg,

c = 4.186 J/kg oC,

ΔT = (35 – 10) oC = 25 oC

Menghitung Kalor Yang Diserap Air;

Jumlah kalor yang diserap air dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

Q = m.c. ΔT

Q = = 30 kg × 4.186 J/kg oC × 25 oC

Q = 3130.9 J

Jadi Kalor yang diserap air adalah 3130.9 J

Daftar Pustaka:

  1. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  2. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  3. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  4. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  5. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  6. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,  Jakarta.
  7. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  8.