1. Kalor
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika suatu  benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan naik/turun atau wujud  benda berubah.Alat yang digunakan untuk mengukur kalor disebut calorimeter.

Perpindahan energy selalu tarjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Bentuk energy yang berpindah karena ada perbedaan suhu di sebut kallor atau panas
http://www.weebly.com/editor/images/na.jpg
.
Karena kalor merupakan suatu bentuk energy, maka satuan kallor sama dengan ssatuan energy yang lain. Yaituu joule (j).satuan lain yang sering di gunakan adalah kalori (kal). Satu kalor di definisiikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk kenaikan suhu satu garm airsebesar satu derajat celcius.

Kalori  bukan satuan SI. Berdasarkan percobaan yang di lakukan oleh james Prescott joule (1818-1889) diperoleh kesetaraan antara satuan joule dan kalori sebagai berikut.

1 kalori = 4,186 joule              atau                 1 joule = 0,24 kalori

Jika dua benda dengan suhu berbeda disentuhkan, benda yang bersuhu tinggi akan mengalami penurunan suhu. Sebaliknya, suhu yang bersuhu rendah akan mengalami kenaikan suhu. Pada akhirnya kedua suhu sama. Mengapa ini terjadi?Ketika dua buah benda disentuhkan, terjdi perpindahan kalor dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.

Kalor secara alami tidak mungkin dari benda bersuhu rendah ke benda yang bersuhu tinggi.Namun dengan bantuan alat khusus, kalor dapat berpindah dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi.Sebagai contoh, perpindahan kalor dari ruangan ber-AC ke luar ruangan. Dengan bantuan AC, kalor dari ruangan AC yang bersuhu lebih rendah di serap, kemudian di lepaskan di ruangan lain yang bersuhu lebih tinggi.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor :
-  massa zat
-  jenis zat (kalor jenis)
-  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)

Ø  Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis :
-  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 kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)
H = Q (t2-t1)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
                c = Q/m.(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 kalorimeter.
                H = m.c
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap.Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.
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


Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. 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 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 = energi listrik (J)
P = 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

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.

Contohnya Beras yang dimasukkan ke dalam panci berisi air dan diletakkan di atas kompor menyala, lama-kelamaan akan menjadi nasi. Api kompor mengeluarkan kalor yang berpindah dari panci ke air kemudian air menjadi panas dan memanaskan beras sehingga beras menjadi nasi. Kamu telah mengetahui bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energi dan dapat berpindah apabila terdapat perbedaan suhu.Secara alami kalor berpindah dari zat yang suhunya tinggi ke zat yang suhunya rendah.Bagaimana kalor dapat berpindah? Apabila ditinjau dari cara perpindahannya, ada tiga cara dalam perpindahan kalor yaitu:

1.    konduksi (hantaran),
2.    konveksi (aliran), dan
3.    radiasi (pancaran).

Perpindahan Kalor secara Konduksi

Cobalah membakar ujung besi dan ujung besi lainnya kamu pegang, setelah beberapa lama ternyata ujung besi yang kamu pegang lama kelamaan terasa semakin panas.Hal ini disebabkan adanya perpindahan kalor yang melalui besi.Peristiwa perpindahan dari ujung besi kalor yang dipanaskan ke ujung besi yang kamu pegang mirip dengan perpindahan buku yang kamu lakukan, di mana molekul-molekul besi yang menghantarkan kalor tidak ikut berpindah.Perpindahan kalor seperti ini dinamakan perpindahan kalor secara hantaran atau konduksi.Apakah setiap zat dapat menghantarkan kalor secara konduksi?Ambillah sepotong kayu, kemudian ujung yang satu dipanaskan sedang ujung kayu yang lainnya kamu pegang.Apakah ujung yang kamu pegang terasa panas?Ternyata tidak panas.Hal ini berarti bahwa pada kayu tidak terjadi perpindahan kalor secara konduksi.

Bahan yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor kalor, misalnya besi, baja, tembaga, seng, dan aluminium (jenis logam).Adapun penghantar yang kurang baik/penghantar yang buruk disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan plastic (jenis bukan logam).Bagaimana halnya dengan air?Termasuk konduktor atau isolatorkah air itu? Coba apa ada yang tahu?

Perpindahan Kalor secara Konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi/aliran.Selain perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair, ternyata konveksi juga dapat terjadi pada gas/udara. Peristiwa konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor melalui penghantar air. Kegiatan tersebut juga dapat digunakan untuk menjelaskan prinsip terjadinya angin darat dan angin laut.

· Angin Darat
Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut.Hal ini terjadi karena pada malam hari udara di atas laut lebih panas dari udara di atas darat, sehingga udara di atas laut naik diganti udara di atas darat.Maka terjadilah aliran udara dari darat ke laut.Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan menuju ke laut untuk menangkap ikan.

· Angin Laut
Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat.Hal ini terjadi karena pada siang hari udara di atas darat lebih panas dari udara di atas laut, sehingga udara di atas darat naik diganti udara di atas laut.Maka terjadilah aliran udara dari laut ke darat.Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat atau pantai setelah menangkap ikan. Pemanfaatan konveksi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: pada sistem pendinginan mobil (radiator), pembuatan cerobong asap, dan lemari es.

Perpindahan Kalor secara Radiasi
Bagaimanakah energi kalor matahari dapat sampai ke bumi?Telah kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang hampa udara, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa melalui zat perantara.Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium ini disebut radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita mengadakan kegiatan perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api unggun. Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi. Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini berarti tidak ada kalor yang sampai ke tubuh kita, karena terhalang oleh penyekat itu. Dari peristiwa api unggun dapat disimpulkan bahwa:
  • dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa;
  • radiasi kalor dapat dihalangi dengan cara memberikan tabir/penutup yang dapat menghalangi cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya.
1.  Kalor Dapat Mengubah Suhu Benda
Telah di jelaskan bahwa kalor adalah energy yang berpindah karena adanya perbedaan suhu.

Dengan kata lain , setiap ada perbedaan suhu antara dua benda maka akan terjadi perpindahan kalor. Perpindahan kalor umumnya lebih mudah di amati kalou terjadi kontak langsung antara kedua benda yang berbeda suhu.

Suhu air yang semula panas menjadi lebih dingin menunjukan bahwa kalor yang dimiliki air panas berkurang.Suhu air yang semula dingin menjadi lebih panas menunjukan bahwa kalor yang di miliki air dingin bertambah.Karena kalor tidak dapat di ciptakan atau di musnahkan, maka pertambahan kalor yang dimiliki air dingin menerima kalor yang dilepaskan sehingga suhunya naik.
Semua benda dapat melepas atau menerima kalor. Benda-benda yang beresuhu lebih tinggi dari pada lngkungannya cenderung melepaskan kalor agar suhunya mendekati suhu lingkungan contohnya, minuman yang masih panas bila didiamkan lama-kelamaan akan menjadi dingin.

Benda-benda yang bersuhu lebih rendah dari pada suhu lingkungannya akan menerima kalor dari lngkungan sehingga suhunya mendekati suhu lingkungan. Contohnya, apa bila kita membiarkan air es di tempat terbuka, lama-kelamaan suhunya naik mendekati suhu lingkungannya (tidak terasa dingin lagi). Dengan demikian dapat kita simpulkan bahwa kalor dapat mengubah suhu benda.

2.
Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Perubahan wujud zat dapat dapat di bahas berdasarkan konsep kalor, kalor yang di berikan pada zat dapat mengubah wujud zat, zat yang berwujud padat dapat di ubah menjadi cair jika di berikan kalor yang cukup. Jika kalor yang diberikan di tambah, zat berwujud cair dapat berubah menjadi gas,,

perubahan wujud zat tidak selamanya dari wujud padat menjadi cair kemudian berubah menjadi gas, kemudian sebaliknya. Perubahan ini di sebut menyublim.Ada bebrapa zat yang dapat berubah wujud dari padat langsung menjadi gas, contohnya kapur barus.

3.
Menguap
Menguap adalah peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi gas.Pada saat menguap zat memerlukan kalor. Ada beberapa cara yang dapat di lakukan untuk mempercepat penguapan :

ü Memanaskan Zat Cair

Pemanasan zat cair dapat menyebabkan peningkatan energy yang dimiliki partikel-partikel zat cair tersebut , akibatnya partikel tersebut dapat melepaskan diri dari kelomppoknya.

ü Memperluas Permukaan Zat Cair

Dengan memperluas zat cair, kita memperbesar jumlah partikel yang berada pada permukaan zat cair, akibatnya penguapan akan terjadi lebih cepat. Contohnya, untuk mendinginkan air minum yang masih panas kita sering menuangkannya ke piring, air minum menjadi cepat dingin  karena permukaan air menjadi lebih luas dan penguapan lebih cepat terjadi.

ü Mengurangi Tekanan Pada Permukaan Zat Cair

Dengan mengurangi tekanan pada permukaan zat cair, jarak antara partikel udara di ataspermukn zat cair menjadi lebih renggang.Air yang di masak di dataran tinggi lebih cepat menguap dari pada di daerah dataran rendah.Penyebabnya adalah tekanan ydara di dataran tinggi lebih kecil dari pada tekanan udara di dataran rendah.

ü Meniupkan Udara Diatas Permukaan Zat Cair

Meskipun sinar matahari tertutup awan, pakaian yang kita jemur akan cepat kering asalkan ada angin yang bertiup. Angin yang bertiup membawa molekul-molekul air keluar dari pakaiansehingga pakaian cepat kering.

4.
Mendidih
Pada saat air mendidih teriht gelembung-gelembung udara terlihat dari dalam air, gelembung udara itu adalah uap air yang meninggalkan air. Peristiwa mendidih sebenarnya adalah penguapan juga, namun  ketika menguap, penguapan terjadi hanya di atas permukaan saja, sedangkan ketika mendidih penguapan terjadi pada seluruh bagian zat cair, jadi mendidih adalah peristiwa penguapan yang tererjadi di seluruh bagian zat cair.

Penguapan zat cair dapat terjadi pada sembarang suhu.Contohnya, saat kita memanaskan air, beberapa saat setelah dui panaskan air tampak mulai menguap.

I. Pengaruh Tekanan Pada Titik Didih
Pada tekanan satu atm air mendidih pada suhu 100 . Dengan kata lain, titik didih air pada tekanan 1 atm adalah 100  apa yang terjadi jika tekanan udara lebih tinggi atau lebih rendah dari pada satu atm? Apakah titik didihnya tetap  100 ? Beberapa saat setelah selang karet dijepit, ar di dalam labu berhenti mendidih meskipun pemanasan tetap dilakukan. Bahkan, ketika suhu air sudah sedikit melebihi  100 , air belum mendidih lagi. Ini menunjukan bahwa titik didih air menjadi lebih tinggi dari pada sebelum di jepit.Mengapa titik didih bias berubah?Hal ini terjadi karena adanya perubahan tekanan.Pada saat sedang di jepit, uap air tidak dapat keluar akibatnya, tekanan air dalam labu didih menjadi lebih besar.Dapat kita simpulkan bahwa jika tekanan pada permukaan air naik, titik didih air juga naik.

     Apakah juga berlaku sebaliknya?Apakah jika tekanan di atas di atas permukaan air turun, maka titik didihnya turun?

Setelah diangkat dari pemanasan, air akan berhenti mendidih, ketika di siram dengan air dingin tampak air di dalam labu kembali mendidih, padahal menunjukan suhu sudah kurang dari  100 . Inni menunjukan bahwa titik didih air berubah menjadi lebih rendah dari pada semula mengapa terjadi perubahan titik didih air?Hal ini berkaitan dengan perubahan tekanan di dalam labu.Ketika labu di balik lalu di siram dengan air dingin, sebagian uap air mengembun menjadi ai kembali.Dengan demikian, tekanan udara di dalam labu menjadi lebih rendah dari pada tekanan semula. Dapat kita simpulkan bahwa penurunan tekanan di permukaan air akan menurunkan titik didih air.

II. Pengaruh Ketidak Murnian Zat Pada Titik Didih
Ketidak murnian ternyata juga mempengaruhi titik didih zat.Setiap jenis zat memiliki titik didih tertentu. Jika berbagai zat cair di campur, titik didih campuran itu akan beragam sesuai dengan titik didih zat-zat penyusunya. Namun jika suatu zat pada di larutkan dalam zat cair, titik didih larutn tersebut justru akan meningkat. Gejala ini di manfaatkan dengan baik oleh para tukang masak. Agar daging dalam sup yang mereka masak terasa lebih empuk, mereka masukan berbagai bumbu dan sayuran kedalamnya. Selai untuk melezatkan makanan, bumbu itu juga akan menaikan titik didih kuah sup. Dengan demikian, daging akan terebus lebih lama sehingga menjadi lebih empuk ketika di santap.

5.
Melebur Dan Membeku
Sebagai mana halnya zat cair yang sedang medidih, zat padat yang sedang melebur juga memerlukan kalor. Suhu zat yang sedang melebur tidak berubah (tetap) karena kalor yang di berikan di gunakan untuk mengubahnya menjadi zat cair .

Membeku adalah kebalikan dari melebur.Oleh karena itu saat membeku zat melepaskan kalor.Pada saat membeku suhu zat juga tetap.Kalor yang di lepaskan tidak di gunakan untuk menurunkan suhu zat.Kalor itu di gunakan untuk mengurangi kecepatan gerak nzat cair agar berubah wujud menjadi zat padat.

A.   
Jenis Kalor
1)  
Kalor Uap

Seperti halnya kalor yang di gunakan  untuk menaikan suhu zat, kalor yang di gunakan untuk mengubah wujud zat pada titik didih tiap-tiap zat benda.

                    Kalor yang di perlukan untuk menguapkan zat cair pada titik didihnya adalah Q. persamaan kalor dapat kita tulis sebagai berikut.

Q = m U

Denngan m = massa zat cair yang menguap, U = kalor uap, dan Q = kalor yang di perlukan untuk menguapkan zat cair pada titik didihnya.

        Dengan demikian : satuan U = satuan Q / satuan m  = j/kg

2)  
Kalor Lebur

Dalam peruses peleburan  juga terjadi perubahan wujud zat , seperti halnya kalor uap, kalor lebur didefinisikan sebagai kalor yang di butuhkan untuk meleburkan zat, yang membeku pada bekunya di sebut kalor beku.

B.    
Pemanfaatan Sifat Kalor

Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak memanfaatkan sifat kalor. Seperti, menanak nasi, memasak air, mendinginkan ruangan dengan AC. Pemanfaatan yang lain adalah penyulingan air dan pembuantan minyak atsiri. Berikut ini akan kita bahas lemri es dan penyulingan air, serta pemanfaatan kalor untuk mendinginkan minuman ringan.

a.   
Lemari Es

Lemari es atu kulkas adalah alat yang di gunakan untuk membuat es.Untuk mengambil kalor yang ada di dalam ruang lemari es dan melepaskan di luar menggunakan bahan yang mudah menguap yaitu Freon.Freon di pompa mengitari rangkaian pipa panjang yang sebagian berada di dalam lemari es dan sebagian lainnya berada di luar.

b.   
Penyulingan Air

Penyulingan air di manfaatkan untuk mendapatkan air murni, sedangkan zat-zat lain yang tercampur dengan air dihilangkan.Hasilnya adalah air yang bebas dari zat-zat lain yang larut di dalamnya.Cara menyuling yang sederhana dapat di lakukan sebagai berikut. Masukan air yang akan di suling ke dalam labu didih dan panaskan .ketika suhu mencapai titik didih air  mulai mennguap. Uap air mengalir mengikuti pipa , karena yang  menguap hanya partikel air dan bukan campuran lainnya, embun yang tertampung merupakan air murni. Air yang telah di suling di sebut akuades.

c.    
Mendinginkan Minuman Ringan

Cara yang sederhana untuk mendinnginkan minuman, siapkan sebuah mangkuk, sebuah kantung plastic (sebaiknya berwarna hitam), dan air , tuangkan air kedalam mangkuk kira-kira sepertiganya. Letakan minuman ringan pada mangkuk dan biarkan tergenang air.Lalu bungkus semuanya rapat-rapatdengan kantung plastic.Diamkan beberapa lama.

     Panas udara menguapkan air dalam mangkuk, namun karena terbungkus plastic, uap air itu tidak dapat menyebar dan hanya berkkumpul  di dalam bungkusan.

C. 
Perpindahan Kalor

Telah di jelaskan sebelumnya bahwa kalor adalah bentuk energy yang dapat berpindah karena perbedaan suhu benda.Kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.

i. Konduksi

Kalor dapat berpindah melalui benda, tetapi bagian-bagian benda itu sendiri tidak mengalami perpindahan tempat.Perpindahan tempat semacam ini di sebut konduksi.

        Tidak semua benda dapat di lewati kalor, benda- benda dapat  dilewati kalor dengan baik di sebut penghantar kalor atau konduktor. Sebaliknya benda-benda yang sulit di lewati kalor di sebut penghambat kallor atau isolator.Daya hantar kalor adalah kemampuan benda untuk menghantarkan kalor.

ii. Konveksi

Air yang berputar menyerap kalor saat mendapat pemanasan, jadi kalor berpindah dengan mengikuti aliran air, cara perpindahan kalor melalui zat yang bergerak di sebut konveksi.

iii. Radiasi

Perpindahan kalor tersebut bukan merupakan konduksi atau konveksi, perpindahan kalor yangtidak memerlukan zat perantara di sebut radiasi.

iv. Penerapan Sifat-Sifat Perpindahan Kalor

Cara perpindahan kalor seperti yang termasuk pada peralatan rumah tanngga yang menerapkan sifat perpindahan kalor, beberapa di antaranya adalah.

·      Termos

Termos adalah alat yang berpungsi untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor baik dari dalam keluar atau dari luar kedalam.

·      Setrika

Baik setrika arang atau setrika listrik mengalami pemanasan dari dalam pada saat disetrika, agar penyetrikaan efektif panas dari dalam harus dapat merambat ke dasar setrika dengan mudah.

·      Tanur Pembakaran

Tanur pembakaran batu kapur, kramik,atau logam memiliki dinding yang cukup tebal. Dinding tersebut terbuat dari isolator dan dapat memantulkan kalor.

 


Comments




Leave a Reply