KALOR DAN PERPINDAHANNYA

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yaitu energi panas. Seperti yang kita sudah pelajari sebelumnya bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu usaha bergantung pada waktu dan besarnya usaha yang dilakukan. Sedangkan kalor atau energi panas adalah bentuk energi berpindah dari benda yang memiliki suhu tinggi menuju ke suhu yang lebih rendah pada saat benda tersebut bersentuhan.

Kalor merupakan besaran fisika yang dapat dihitung nilainya. Jumlah kalor dengan menggunakan persamaan berikut :

kalor simbolnya Q
Satuannya : Joule (S.I) atau Kalori
m adalah massa benda dengan satuan kg
c adalah kalor jenis benda dengan satuan J/kg oC

 

 

1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori

 Kalor dapat menyebabkan perubahan wujud pada benda. perhatikan skema perubahan wujud zat berikut : 

 

 

Beberapa peristiwa perubahan wujud benda membutuhkan kalor dan perubahan wujud benda lainnnya melepaskan kalor pada perubahannya. 

• membeku (melepaskan kalor) 
• mencair/melebur (menerima kalor) 
• menguap (menerima kalor)
• mengembun (melepaskan kalor) 
• mengkristalmenghablur (melepaskan kalor) 
• menyublim (menerima kalor) 

Pengaruh Kalor terhadap Suhu Zat
Jika suatu zat menyerap kalor, maka suhu akan naik dan
Jika suatu zat melepas kalor, maka suhu akan turun

 

Besar kecilnya nilai kalor bergantung pada :





1. Kalor jenis 

Kalor jenis adalah adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1oC atau 1 K Persamaannya :



2. Kapasitas kalor
Kapasitas kalor adalah kemampuan suatu zat menyerap kalor untuk menaikkan suhunya menjadi 1oC lebih tinggi. Persamaannya :

atau


C = kapasitas kalor (J/oC)

Jumlah kalor (Q) yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat adalah

Dengan :
Q = jumlah kalor (J atau kal)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis zat (J/kg oC)
∆T = kenaikan suhu (oC atau K)
      = suhu akhir – suhu awal ( T-To)

Grafik kalor

sumber : https://fendymaniz.wordpress.com/tag/grafik-kalor/

Keterangan :

Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)

Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah seterika, pemanas listrik, dan lain-lain.

Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.

W = Q

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :

W = P.t

Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh persamaan ;

P.t = m.c.(t2 – t1)

dimana :

W adalah energi listrik (Joule)
P adalah daya listrik (watt)
t adalah waktu yang diperlukan (sekon)


Asas Black

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

Q lepas = Q terima
m1.c1.(t1 – ta) = m2.c2.(ta-t2)

jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan (t1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

 

Perpindahan kalor

Kalor dapat berpindah dengan menggunakan perantara dan tanpa perantara. berdasarkan hal tersebut, perpindahan kalor memiliki 3 macam perpindahan antara lain: konduksi, konveksi, dan radiasi.

 

Konduksi

 

Perhatikan gambar berikut : 

    

Mengapa panas setrika sampai pada baju yang disetrika?

Partikel satu akan membentur partikel lainnya sehingga partikel yang terkena benturan tersebut akan bergetar makin cepat, akibatnya suhu makin tinggi.

 

 
Konveksi

 Arus konveksi pada air yang dipanaskan

 

Peristiwa konveksi pada terjadinya angin laut dan angin darat

 

Pemanfaatan konveksi :


Konveksi pada oven

 

Konveksi pada pengering rambut

 Radiasi

Radiasi yaitu merupakan perpindahan panas tanpa zat perantaranya. Radiasi juga biasanya dapat disertai cahaya.

Contoh terjadinya dan pemanfaatan radiasi:

• Panas matahari sampai ke bumi, walau hanya melalui ruang hampa.
• Tubuh terasa hangat pada saat berada di dekat sumber api.
• Menetaskan telur unggas dengan lampu.
• Pakaian menjadi kering ketika dijemur di bawah terik matahari.