KALOR

Pengertian kalor

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.