Kalor adalah suatu bentuk energy yang diterima oleh suatu benda yang
menyebabkan benda itu berubah,suhu wujud bentuk. Kalor berasal dari kata
calonc, ditemukan oleh ahli kimia prancis bernama Anntonie Laurent Lavoiser
(1743-1794). Kalor memiliki satuan kalori (kal) dan kilokalori (kkal) . 1 kal
sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air,sehingga
naik 10C . Kalor juga merpukan energi panas yang dimiliki oleh suatu zat.
Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu
dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang
dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah
maka kalor yang dikandung sedikit.
Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang
dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor :
1. massa zat
2. jenis zat
3. perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(t2 – t1)
Dimana:
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
M adalah massa benda (kg)
C adalah kalor jenis (J/kgC)
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis
1. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang
digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah
kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)
Dalam pembahasan kalor ada dua konsep yang hampir sama tetapi berbeda
yaitu (H) dan kalor jenis (c) kapasitas kalor .Kapasitas kalor adalah banyaknya
kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
H = Q/(t2-t1)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu
1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar
kalor jenis adalah calorimeter
c = Q/m.(t2-t1)
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
H = m.c
Hubungan antara kalor dengan energi listrik
Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk
kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik
dapat berubah menjadi energy kalor dan juga sebaliknya energy kalor dapat
berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang
hubungan energi listrik dengan energy kalor.
Alat yang digunakan mengubah
energi listrik menjadi energy kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.
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
Keterangan :
W adalah energi listrik (J)
P adalah daya listrik (W)
t adalah waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh
persamaan ;
P.t = m.c.(t2 – t1)
Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai
dengan
soal.
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)
Catatan yang harus selalu diingat 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
Teori kalor dasar yaitu :
1. Kalor yang diterima sama dengan
kalor yang dilepas
2. Kalor dapat terjadi akibat adanya
suatu gesekan
3. kalor adalah sutu bentuk energy
4. kesetaraan antara satuan kalor dan
satuan energy disebut kalor mekanik
Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara :
1.Konduksi : Perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan
partikel-partikel zat. Perpindahan kalor secara konduksi bila dilihat
secara
atomic merupakan pertukaran energy kinetic antar molekul ( atom).dimana
partikel yang energynya rendah dapat meningkat dengan menumbuk
partikel yang energynya lebih tinggi.
Perambatan kalor tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat
perantaranya, biasanya terjadi pada benda padat.
2. Konveksi : Perpindahan kalor yang diikuti perpindahan zatnya
biasanya terjadi pada medium zat cair dan gas . perpindahan kalor secara
konveksi adalah perpindahan kalor dengan cara gerakan partikel yang telah
dipanaskan. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan kerapatan disebut
konveksi alami dan apabila perpindahannyadikarenakan oleh dorongan, misalnya
dengan memompa maka disebut konveksi paksa.
Besarnya konveksi tergantung pada:
– Luas permukaan benda bersinggungan
dengan fluida
– Perbedaan suhu antara permukaan
benda dengan fluida
- Koefisien konveksi Perambatan kalor yang disertai perpindahan
bagian-bagian
zat.
Contoh konveksi adalah pada waktu kita merebus air. Bagian air yang ada
dibawahnya , menerima kalor (panas) dari nyala api pemanas. Air yang terkena
panas ini memuai dan massa jenisnya lebih besar. Bagian air ini mendapat panas
pula, lalu naik seperti bagian air sebelumnya. Demikian seterusnya, air
berpindah (mengalir) sambil membawa kalor.
Radiasi : Perpindahan kalor tanpa memerlukan medium (zat perantara) .
pada proses radias energy termis menjadi energy radiasi. Energy ini termuat
dalam gelombang elektromagnetik. Saat gelombang elektromagnetik tersebut
berinteraksi dengan maateri , energy radiasi berubah menjadi energy termal
Kalor jenis (C) adalah banyaknya kalor yang di butuhkan untuk menaikkan
1 gram atau 1 zat sebesar 10C untuk mengukur kalor jenis adalah calorimeter.
Kalor yang digunakan untuk menaikkan / menurunkan suhu tanpa mengubah wujud
zat.
Kalor yang diserap/dilepaskan (Q) dalam proses perubahan wujud
benda:
Q =m.L
Jadi kalor yang diserap ( ↓ ) atau yang dilepas (↑) pada saat terjadi
perubahan wujud benda tidak menyebabkan perubahan suhu benda (suhu benda
konstan ).
Kalor sebagai transfer energy
Kalor berhubungan denga kerja dan energy. Untuk lebih lanjut mengenai
hal ini maka dikerjakan lebih lanjut oleh ilmuan pada tahun 1880-an terutama
oleh seorang pembuat minuman dari inggris james Prescott joule (1818-1889 ia
melakukan sejumlah percobaan yang penting untuk menetapkan bahwa kalor seperti
kerja, secara kuantitatif, kerja 4.186 joule ternyata ekuivalen dengan 1
kalori. Nilai ini dikenal sebagai tara kalor mekanik. Dari hasil percobaan
maka, para ilmuan kemudian menginterprestasikan kalor bukan sebagai zat, dan
dan bahkan bukan sebagai bentuk energy melainkan kalor merupakan transfer
energy.
Perbedaan antara temperature , kalor dan energy dalam
Jumlah total dari semua energy pada semua molekul pada sebuah benda
disebut energy termal atau energy dalam. Kalor bukan merupakan energy yang
dimiliki oleh sebuah benda, melainkan mengacu kejumlah energy yang ditransfer
dari suatu benda ke benda lainnya pada temperature berbeda.
Kalor laten adalah kalor yang digunakan untuk mengubah wujud. Kalor
yang diperlukan untuk merubah fasa dari bahan bermassan:
Q =M.L
Dengan :
Q = Kalor (joule atau kalori)
M = Massa zat (Kg atau gram)
L= Kalor Laten (J / Kg atau Kal / gram)
6.7 Energy dalam gas ideal
Energy dalam gas ideal merupakan jumlah energy kinetic seluruh
partikelnya.
Ek = energy kinetic rata-rata partikel gas ideal
U = energy dalam gas ideal = energy total gas ideal
V= kecepatan rata-rata gas ideal
m = massa satu molekul gas
p = massa jenis gas ideak
Jadi persamaan gas ideal dapat diambil
kesimpulan :
Makin tinggi temperature gas ideal makin besar pula kecepatan
partikelnya
Tekanan merupakan ukuran energy
kinetic persatuan volume yang dimiliki gas
Temperature merupakan ukuran rata-rata
dari energy kinetic tiap partikel gas
Persamaan gas ideal (pv =m R T ) berdimensi usaha – energy. Energy
dalam gas
ideal merupakan jumlah energy kinetic seluruh partikelnya.
