Artikel Fisika tentang pengertian kalor

MATERI FISIKA KALOR

Standar Kompetensi

    3.   Memahami wujud zat dan perubahannya

Kompetensi Dasar

    3.3 Melakukan percbaan yang berkaitan dengan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari.

Pengertian Kalor

Kalor

    Panas, bentuk energi yang berpindah karena perbedaan suhu.

    Penting Untuk Diketahui

    · Perpindahan kalor-energi secara alami selalu terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.

    · Perpindahan kalor-energi dari suhu rendah ke suhu tinggi dapat terjadi hanya dengan bantuan alat, misalnya AC, Freezer.

Satuan Kalor

      joule  ( J )

      kalori  ( kal )

              1 kalori          = 4,186 joule

              1 joule  = 0,24 kalori

    Penting Untuk Diketahui

    · Kalor tidak dapat diciptakan atau dimusnakan.

    · Kalor dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain karena perbedaan suhu.   

Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat

 

Menyublim (Padat ke Gas)

    · Proses ini memerlukan kalor (Q +)

    · Contoh:  -  kapur barus        -  iodine

                     -  CO₂ (es kering)

Menyublim (Gas ke Padat)

    · Proses ini melepaskan kalor (Q –)

    · Contoh:  -  kapur barus        -  iodine

                     -  CO₂ (es kering)

Meleleh/Melebur (Padat ke Cair)

    · Proses ini memerlukan kalor (Q +)

    · Contoh:  -  es menjadi air

                     -  mentega menjadi minyak

    · Titik Lebur, angka suhu yang menunjukkan tepat dimulainya proses peleburan/pelelehan suatu zat dari kondisi padat ke cair.

       Titik lebur suatu zat akan turun jika

       -  tekanan di atas zat padat dinaikan

       -  memberi campuran, sehingga zat dibuat tidak murni

    · Regelasi   , gejala meleburnya bagian balok es yang diberi beban (tekanan luar) dan membeku kembali sesaat setelah beban dihilangkan

    · Kalor lebur (L), kalor yang diperlukan untuk meleburkan 1 kg zat padat pada titik leburnya.                           

Membeku (Cair ke Padat)

    · Proses ini melepaskan kalor (Q –)

       Contoh:  -  air menjadi es

                     -  minyak menjadi mentega

    · Titik beku, angka suhu yang menunjukkan tepat dimulainya proses pembekuan suatu zat dari kondisi cairke padat.

    · Kalor beku (L), kalor yang diperlukan untuk membekukan 1 kg zat cair pada titik bekunya.

Menguap (Cair ke Gas)

    · Proses ini memerlukan kalor (Q +)

         Contoh: air menjadi uap air

    · Kalor Uap (U), kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya

    · Penguapan terjadi pada sembarang suhu

    · Zat cair menguap karena beberapa molekulnya bergerak lebih cepat daripada molekul-molekul lainnya.  Dalam zat cair, molekul-molekul saling bertabrakan, dan molekul-molekul yang bergerak lebih cepat dan dekat ke permukaan dapat meninggalkan molekul-molekul lainnya untuk membentuk gas.

    · Penguapan dapat dipercepat dengan cara:

       -  memanaskan

       -  memperluas permukaan

       -  meniupkan udara di atas permukaan

          Penguapan disebut juga pendinginan

       -  Menyemburkan zat cair

       -  mengurangi tekanan pada permukaan

Mendidih

    Zat cair dikatakan mendidih jika gelembung-gelembung uap terjadi di dalam seluruh zat cair dapat meninggalkan zat cair.

    · Titik didih, angka suhu yang menunjukkan tepat dimulainya proses pendidihan suatu zat dari kondisi cair ke gas.

       Titik didih akan naik jika:

       -  tekanan pada permukaan zat cair dinaikkan

       -  memberi campuran, sehingga zat cair dibuat tidak murni

Mengembun (Gas ke Cair)

    · Proses ini melepaskan kalor (Q –)

    · Contoh: hujan

    · Kalor embun sama dengan kalor uap

AZAS BLACK

    Ketika dua zat bercampur atau bersentuhan, maka yang terjadi adalah adanya aliran kalor dari zat yang bersuhu tinggi (melepas kalor) ke zat yang bersuhu rendah (menerima kalor) sampai diperoleh suatu kondisi dmana tak ada lagi kalor yang mengalir–kesetimbangan termal.

                Kalor Lepas = Kalor Terima

Perumusan Kalor

Kalor Untuk Perubahan Suhu

    Q =  m c DT atau      Q   =  C DT

    C =  m c

    Keterangan

    Q  = kalor          (J)

    m  = massa       (kg)

    c   = kalor jenis  (J/kg 0C)  

    DT    =    perubahan suhu    (0C)    

    C  = kapasitas kalor            (J/⁰C)

Kalor Untuk Perubahan Wujud

Melebur–Membeku    Menguap–engembun

    Q  = m L                                Q       =          m U

    Keterangan

    Q  = kalor          (J)

    L   = kalor lebur (J/kg)        

    U  = kalor uap   (J/kg)

Hubungan Kalor dan Daya

    W  = Q               Q   =  P x Dt    

   

Keterangan

    W = energi listrik     (J)

    P  = daya listrik (W)

    Dt  = selang waktu   (s)

Azas Black

    Q _Lepas   =          Q _Terima

    m₁ c₁ DT₁          =    m₂ c₂ DT₂

    m1 c1 (T1 – T)  =    m2 c2 (T – T2)

    Keterangan

    T1 =    suhu benda 1

    T2 =    suhu benda 2

    T   =    suhu keseimbangan

    T1 > T >T₂

Teknik Perhitungan Kalor

                 

No	Proses perlu kalor	Proses melepas kalor
1.	A→B Q = m ces DT	B→A Q = m ces DT
2.	B→C Q = m L	C→B Q = m L
3.	C→D Q = m cair DT	D→C Q = m cair DT
4.	D→E Q = m L	D→E Q = m L
5.	C→D Q = m cuap DT	D→C Q = m cuap DT

    Kalor Lepas – Kalor Terima

    Pelepas Panas

    Wadah A melepaskan kalor karena dia memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan wadah C.

    Banyaknya kalor yang dilepaskan;

          Q_L  = m_A c_A DT_AB

                = m_A c_A(T₁ – T)

    Penerima Panas

    Wadah B menerima kalor karena dia memiliki suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan wadah A.

    Banyaknya kalor yang diterima;

          Q_T  = m_C c_C DT_CB

                = m_C c_C (T – T₂)

      Azas Black

          Q_L  = Q_T

          m_A c_A(T_A – T) = m_C c_C (T – T_C)

Perpindahan Kalor

Konduksi

   ·  perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut

   ·  umumnya terjadi pada zat padat

   ·  konduktor, penghantar kalor yang baik

   ·  isolator, penghantar kalor yang buruk

   · 

   Penting Untuk Diketahui

   ·  Zat padat konduktor kalor yang lebih baik daripada cairan dan gas karena dalam zat padat, jarak antarpartikel lebih dekat daripada dalam cairan dan gas, kalor dapat dipindahkan dengan lebih cepat.

   ·  Konduksi kalor dalam logam jauh lebih baik daripada zat padat lainnya karena logam memiliki banyak elektron bebas.  Elektron-elektron bebas ini bebas untuk bergerak dalam ruang-ruang diantara partikel-partikel sebelum bertumbukan dengan elektron-elektron bebas lain dan memindahkan sebagaian energi kalornya ke elektron-elektron lain dengan cepat.. 

Konveksi

   Aliran, perpindahan kalor yang disebabkan oleh perbedaan massa jenis zat, proses ini menghendaki berpindahnya partikel dalam menghantarkan kalor dari satu tempat ke tempat yang lainnya.

   Konveksi dalam kehidupan sehari-hari

·  Memasak air

                      Pemanasan menimbulkan perbedaan massa jenis antara air bagian bawah dengan air bagian atas (r_bawah > r_atas), sehingga peristiwa konveksi, pergerakan air dari bawah ke atas.

·  Aingin darat dan angin laut

Angin darat - angin yang bertiup dari darat ke laut (malam hari)

Angin laut-angin yang bertiup dari laut ke darat (siang hari)

Pemanfaatan konveksi

1. kumparan pemanas dalam ketel listrik

2. kumparan peniup pendingin ruangan

3. lemari es

Radiasi

   Pancaran, perpindahan kalor tanpa zat perantara atau medium

Penting untuk diketahui

   ·  permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula

   ·  permukaan yang putih dan berkilap adalah penyerap kalor radiasi yang buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula

   ·  jika diinginkan agar kalor yang merambat secara radiasi berkurang, permukaan (dinding) harus dilapisi suatu bahan agar berkilap (misal dilapisi dengan perak)

   Termos

   ·  dinding termos terbuat dari kaca – konduktor yang jelek agar tidak dapat memindahkan kalor secara konduksi

   ·  permukaan dalam dindingnya dilapisi dengan perak mengkilap – agar dapatmemantulkan radiasi kembali ke dalam termos

   ·  ruang antara kedua lapisan perak dihampakan   (vakum), agar tidak memungkinkan terjadinya perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi

   ·  sumbat termos terbuat dari bahan isolator – menjaga agar konveksi tidak terjadi.