Pengaruh Kalor Pada Temperatur dan Wujud Zat Benda

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°

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.

Conth Soal Ujian Kalor

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…

Penyelesaian:

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

Jawaban:

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

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.

Jumlah kalor yang digunakan suatu zat untuk berubah wujud benda pada suatu temperature (titik) transisinya disebut kalor laten (kalor tersembunyi).

Kalor dan Temperatur Lebur dan 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.

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

Kalor laten pembekuan atau kalor beku suatu zat benda adalah banyaknya kalor yang dilepaskan oleh satu satuan massa 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

Banyak 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.

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

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

Untuk suatu zat berlaku:

Titik Didih (uap) = Titik Embun

Kalor Didih (uap) = Kalor Embun

Banyak 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.

Contoh Soal Ujian Nasional Kalor Didih Uap

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)

Jawaban Soal:

Ketentuan yang berlaku adalah kalor embun sama dengan kalor uap atau

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.

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. Ardra.Biz, Kata Artikel, 2019, “Pengertian Kalor, Satuan Kalor, Contoh Kalor sehari hari, Energi kalor perpindahan panas, Energi panas, Satuan Kalor Joule dan Kolori,
  9. Ardra.Biz, Kata Artikel, 2019, “Hubungan Kalori Joule, Konstanta Kalori Joule, Pengertian Kalori, Pengertian tara kalor mekanik, Satuan Kalor British Thermal Unit,.
  10. Ardra.biz, Kata, “2019, “Hubungan antara BTU Kalori dan joule, Pengaruh Kalor Terhadap Temperature  Zat atau Benda, Rumus persamaan menghitung Kalor zat benda dipanaskan, Hubungan Kalor dan suhu benda, Kalor berkurang suhu turun, Kalor nambah suhu naik, Contoh perhitungan kalor yang dibutuhkan menaikan temperature,
  11. Ardra.Biz, Kata Artikel, 2019, “Pengertian Kalor Jenis, Satuan kalor jenis, Contoh Soal Ujian Kebutuah Kalor Jenis, Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Wujud Zat Benda, Pengertian Kalor Laten, Satuan kalor laten, Contoh perhitungan kalor laten, temperature transisi zat, Kalor dan Temperatur Lebur dan Beku,
  12. Ardra.Biz, kata Artikel, 2019, “Pengertian titik beku, Pengertian suhu lebur, Pengertian kalor lebur zat, Suhu (titik) lebur zat, Contoh Suhu (titik) lebur zat, Contoh Soal Suhu (titik) leburnya zat, temperatur (titik) beku zat, Kalor later beku zat benda, Contoh Soal perhitungan kalor lebur dan beku, Rumus Perhitungan Kalor lebur,
  13. Ardra.Biz, Kata Artikel, 2019, “Satuan Kalor laten zat, Kalor Laten dan Temperatur Didih dan Embun, rumus perhitungan kalor didih uap dan pengembunan, Temperatur (titik) didih zat, Kalor laten didih uap zat, Contoh soal ujian kalor didih uap zat benda, Rumus Persamaan perhitungan kalor pengembunan, Contoh Soal Ujian Nasional Kalor Didih Uap Zat,