KALOR

A.     Kalor dan Pengaruhnya Terhadap Suatu Zat

1.      Kalor

Mesin-mesin penggerak sepeda motor, mobil, pesawat terbang membutuhkan energi dalam bentuk kalor. Energi kimia yang tersimpan di dalam bahan bakar diubah lebih dulu menjadi kalor. Sebelum diubah menjadi energi kinetik untuk menggerakkan mesin-mesin.
Makanan yang kita makan, di dalam tubuh diubah menjadi kalor, yang memungkingkan kita dapat bergerak dan tubuh kita menjadi hangat. Air yang dipanaskan, suhunya akan meningkat, bahkan sampai mendidih berubah menjadi uap. Bila benda yang suhunya lebih tinggi disentuhkan pada benda yang lebih rendah maka suhu kedua benda akan menjadi sama.

Dari beberapa contoh kejadian di atas jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!

a.       Apakah sebenarnya kalor?

b.      Mengapa menusia membutuhkan kalor?

c.       Apakah pengaruh kalor terhadap benda?

d.      Apakah beda antara kalor dan suhu?

a.      Satuan Kalor 

Kita sudah mengetahui beberapa bentuk energy, misalnya energi listrik, energi mekanik, energy potensial, energy kinetik, energy kimia dan lain-lain. Kalor juga salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu. Karena kalor adalah energy maka juga mempunyai satuan dalam SI satuannya adalah joule (J).

Sebelum orang mengetahui bahwa kalor adalah salah satu bentuj energi, kalor diberi satuan kalori. Untuk diketahui 1 kalori setara dengan 4,18 J atau 1 J = 0,24 kalori.

b.   Hubungan Suhu dan Kalor

Untuk memahami hubungan antara suhu dan kalor, mari kita lakukan percobaan berikut! (Percobaan Dapat Di Lihat Pada Menu Eksperimen "Percobaan 7.1"!!!)

Apabila kalian lakukan percobaan dengan teliti kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut. Dari kesimpulan 1, makin banyak kalor yang diberikan pada zat, makin besar kenaikan suhunya. Dapat ditulis :

Dari kesimpulan 2, makin banyak jumlah zat (massa) yang dikalorkan, untuk  mendapatkan penambahan suhu yang sama makin banyak pula jumlah kalor yang diperlukan. Dapat ditulis:

Dari kesimpulan 3, kenaikan suhu suatu benda, oleh penambahan kalor yang sama dan massa yang sama bergantung pada jenis bendanya. Dapat ditulis :

Dari ketiga persamaan di atas, dapat disimpulkan banyak kalor yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu (), massa benda (m), dan kalor jenis benda (c). Ditulis dengan persamaan :

Dengan :         Q   =    jumlah kalor yang diberikan (J)  

                        c    =   kalor jenis ()

            m   =    massa benda (kg)

                        =  penambahan suhu ()

Persamaan di atas, jika kalor ditambahkan ke zat maka Q dan   adalah positif dan temperatur naik. Sebaliknya, jika kalor dilepas dari zat, Q dan   negatif dan temperatur turun. Definisi yang diberikan oleh persamaan di atas berlaku untuk c konstan.

Kalor jenis atau panas jenis (c) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu selesai satu satuan suhu pada zat yang massanya satu satuan massa. Perlu diperhatikan bahwa jika melepas kalor.

Persamaan dapat ditulis  , dimana C = m c. C adalah kapasitas kalor, yaitu banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepas oleh sejumlah zat jika suhunya naik atau turun sebesar satu satuan ().

Pada tabel 7.1, perlu disadari bahwa nilai c bervariasi terhadap temperatur. Namun jika variasi temperaturnya tidak terlalu besar, maka bisa diabaikan sehingga nilai c tetap, misalnya air, nilai c bervariasi 1% air perubahan suhu ke 100 pada tekanan 1 atm.

Suatu yang menarik pada tabel 7.2 adalah bahwa air mempunyai nilai c yang besar dibanding dengan material yang lain. Besarnya nilai c dari air ini sangat berpengaruh terhadap temperatur pada benda-benda yang ada di sekitarnya.

Contoh soal 7.1

1. 200 gram air dikalorkan dari 25 menjadi 45. Jika diketahui kalor jenis air 1 atau 4200 .

     Tentukan :

a.       Banyaknya kalor dalam kalori!

b.      Banyaknya kalor dalam joule!

Penyelesaian : 

Diketahui : m  = 200 gr

          

               

                 c = 1

                    c = 4200

Tanya : Q = ……. J ?

             Q = ……..kal ?

Penyelesaian :

a. 

 = 200 gr 125 = 5.000 kal

b.  

= 0,2  4200  25 

 = 21.000 J

2. Hitung ketinggian air yang diperlukan agar suhu air yang di bawah 1 derajat lebih tinggi daripada yang diatas, bila semua energi potensial berubah menjadi kalor!

Penyelesaian : 

energi potensial air terjun   = m g h joule 

panas yang dihasilkan

                                  Q = m 4200 1

           = 0

m g h        = 4200 m

10 h           = 4200

h                =420 m

Ketinggian air terjun yang diperlukan adalah 420 m agar ada perbedaan suhu 1.

Latihan 7.1

1.      Tuliskan dengan kata-kata kalian sendiri, definisi dari :

a.       Kalor jenis!

b.      Kapasitas kalor!

2.      Sebutkan faktor-faktor yang menentukan jumlah kalor yang diserap oleh suatu benda!

      3.   Hitung jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari  menjadi  pada
           50 gram kuningan!
     4.   Sejumlah benda dengan kapasitas kalor . Hitung kenaikan suhunya jika diberikan 120
           kJ!