Kalor Pengertian kalor Gelas berisi air ledeng dicelupkan sebagian ke dalam bak berisi air panas, air ledeng mengalami kenaikan suhu dan air panas mengalami penurunan suhu. Ini menunjukkan terjadinya perpindahan energy dari benda bersuhu tinggi (air panas) ke benda bersuhu lebih rendah (air ledeng). Untuk lebih meyakinkan, anda dapat mencelup gelas air ledeng yang sama kedalam bak yang berisi air es. Setelah diamati, air ledeng akan mengalami penurunan suhu dan air es mengalami penaikan suhu. Uraian dengan jelas mempertegas kesimpulan bahwa perpindahan energi secara alami selalu terjadi dari bena bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Energi yang berpindah tersebut disebut dengan kalor. Dengan demikian, kalor dapat didefinisikan sebagai energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua bena tersebut bersentuhan. Perbedaan antara kalor, suhu, dan energy dalam Kerena kalor timbul akibat perbedaan suhu, maka sampai dengan pertengahan abad ke 18, istilah kalor dan suhu memiliki arti yang sama. Joseph Black pada tahun 1760 merupakan orang pertama yang menyatakan perbedaan antara suhu dan kalor. Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda yang diukur oleh thermometer. Sedangkan Kalor adalah sesuatu yang mengalir dari bena panas ke benda yang lebih dingin untuk menyamakan suhunya. Sekarang telah diketahui bahwa suhu sesungguhnya adalah ukuran energy kinetic rata-rata partikel (berkaitan dengan gerak-gerak partikel) dalam suatu benda. Sedangkan dalam fisika, istilah kalor selalu mengacu pada energy yang berpindah dari satu benda ke benda lainnya karena perbedaan suhu. Begitu proses perpindahan energy ini berhenti maka kalor tidak lagi memiliki arti. Jadi, kalor bukanlah jumlah energy yang dikandung dalam suatu benda. Karena itu, tidaklah tepat menyatakan bahwa suatu benda mengandung kalor. Agar perbedaan antara istilah suhu dan kalor ini jelas, simaklah ilustrasi berikut. Misalkan sebuah bejana besar dan sebuah bejana kecil keduanya diisi dengan air dingin. Air dalam kedua
bejana ini kemudian dipanaskan dengan menggunakan pembakar bunsen yang identik (Gambar 6.18). Karena kedua pembakar bunsen identik, keduanya memberikan jumlah kalor yang sama kepada air selama dua menit. Tetapi, setelah dua menit, thermometer dalam bejana kecil menunjukkan kenaikan suhu yang lebih besar daripada thermometer dalam bejana besar. Kegiatan ini dengan jelas menyatakan bahwa kalor dan suhu adalah dua besaran yang berbeda. Secara sederhana kita dapat menyatakan beda antara suhu, kalor, dan energy dalam sebagai berikut. - Suhu merepresentasikan energy kinetik suatu molekul zat - Energi dalam adalah ukuran energy seluruh molekul dalam zat. - Sedangkan kalor adalah perpindahan sebagian energy dalam dari suatu zat ke zat lain karena adanya perbedaan suhu. Teori Kalorik dan Teori Kinetik Sebelum mengetahui bahwa kalor adalah salah satu bentuk energy, para ilmuwan menganggap bahwa kalor adalah sejenis zat alir (disebut kalorik) yang terkandung dalam setiap benda dan tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Teori ini disebut teori kalorik dan pertama kali diperkenalkan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), ahli kimia berkebangsaan Prancis. Berdasarkan teori ini, satuan kalor mula-mula diberi nama kalori (disingkal kal, menggunakan huruf kecil). Kandungan energy dalam makanan sering dinyatakan dalam kalori (ditulis dengan huruf besar K) yang berarti kilokalori (disingkat kkal). Misalnya kacang tanah mengandung 10 kalori (yang dimaksud adalah 10 kkal). Bagaimanakah teori kalorik menjelaskan perpindahan kalor ketika dua benda berbeda suhu disentuhkan ? Teori kalorik menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi mengandung lebih banyak kalorik daripada benda yang suhunya rendah. Ketika kedua benda disentuhkan, benda kaya kalorik kehilangan sebagian kaloriknya yang diberikan kepada benda yang miskin kalorik sampai kedua benda mencapai suhu yang sama (tercapai keseimbangan termal).
Teori kalorik dapat menjelaskan pemuaian benda ketika dipanaskan dan proses hantaran kalor dalam sebuah calorimeter. Akan tetapi, teori kalorik tidak dapat menjelaskan mengapa kedua telapak tangan anda terasa hangat ketika anda menggesek-gesekkannya. Perhatikan, kedua telapak tangan anda dapat dianggap memiliki suhu sama, sehingga diharapkan tangan tidak terasa hangat (karena tidak ada kalor) ketika anda menggesek-gesekannya. Contoh ini dengan jelas menunjukkan bahwa kalor, seperti halnya usaha, adalah salah satu bentuk energy. Dalam contoh kita ini terjadi proses perubahan energy dari usaha (energy mekanik) menjadi kalor. Kemungkinan orang pertama yang menyadari ini adalah Carnot, seorang insinyur perancis. Akhirnya disadari bahwa semua bentuk energy adalah ekuivalen (setara), dan ketika sejumlah energy hilang, proses selalu disertai dengan munculnya sejumlah energy yang sama dalam bentuk lainnya. Ini mengarah pada kesimpulan bahwa total jumlah energy dijaga tetap, yang disebut prinsip kekekalan energy. Setelah orang mengetahui bahwa kalor adalah salah satu bentuk energy, maka diperengahan abad ke-19, ilmuwan mengembangkan suatu teori baru untuk mengganti teori kalorik. Teori ini berdasarkan pada anggapan bahwa zat disusun oleh partikel-partikel sangat kecil yang selalu bergerak. Dalam benda yang panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat, dan karena itu memiliki energi yang lebih besar daripada partikel-partikel dalam benda yang lebih dingin. Teori ini disebut teori kinetik. Bagaimanakah teori kinetik menjelaskan perpindahan kalor ketika dua benda berbeda disentuhkan? Ketika benda panas menyentuh benda dingin, partikel-partikel dalam benda panas menabrak partikel-partikel dalam benda dingin. Tabrakan-tabrakan ini memindahkan energy ke partikel-partikel benda dingin. Energy termal partikel-partikel dalam benda dingin bertambah sehingga suhunya naik. Begitu partikel-partikel dalam benda dingin menjadi lebih energetik, partikel-partikel ini mulai memindahkan energinya kembali ke partikel-partikel benda panas. Pada beberapa titik, kelajuan energy dari benda panas ke benda dingin (ke arah kanan pada Gambar 6.19a) sama dengan kelajuan pemindahan energy dari benda dingin ke benda panas (ke arah kiri pada Gambar 6.19a). Kedua benda dikatakan mencapai keseimbangan termal. Pada keadaan ini, jika diukur dengan thermometer, suhu benda panas akan sama dengan suhu benda dingin.
Persamaan Kalor Mengukur Kalor Ketika anda memanaskan air di dalam ketel, makin besar nyala api berarti makin besar makin besar kalor yang diberikan pada air, dan menghasilkan kenaikan suhu air yang lebih besar daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama diberikan pada ketel yang berisi lebih sedikit air, kenaikan suhu air lebih cepat daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Akibatnya, untuk selang waktu pemanasan yang sama akan dicapai suhu air yang lebih tinggi daripada suhu air sebelumnya. Jelaslah ada hubungan antara banyak kalor Q, kenaikan suhu ∆T, dan massa air m. Kita
akan
menyelidiki
hubungan
antara
banyak kalor Q, kenaikan suhu ∆T, dan massa air m dengan memanaskan air dalam suatu bejana. Agar percobaan kita memberi hasil yang baik, maka kita harus memilih sebuah bejana yang pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya sangat kecil. Untuk itu kita memilih sebuah cangkir polistirena (polystyrene) (Gambar 6.20). Sumber daya listrik 12 V dihubungkan ke terminal masukan joulemeter, yaitu alat ukur yang digunakan untuk mengukur kalor yang diberikan kepada air yang terdapat dalam cangkir polistirena. Terminal keluaran joulemeter dihubungkan ke pemanas celup listrik.
Hubungan Kalor dan Kenaikan Suhu Untuk menyelidiki hubungan antara dua besaran, kita harus mengusahakan agar besaran ketiga bernilai tetap selama percobaan berlangsung. Untuk menyelidiki hubungan antara banyak kalor Q dan kenaikan suhu ∆T, maka massa air m dijaga agar tetap selama percobaan. Sebelum sakelar penghubung joulemeter ke sumber daya listrik 12 V dihubungkan, joulemeter menunjukkan 0 joule. Ini berarti kalor yang diberikan pada air = 0. Pada keadaan ini, bacalah suhu awal air pada thermometer. Sekarang, tekan sakelar untuk menghubungkan joulemeter ke sumber daya listrik 12 V, sehingga energy listrik mulai memberikan kalor kepada air dalam cangkir. Setiap kenaikan suhu air mencapai 30C (dibaca pada thermometer), putuskan sakelar dan segera baca banyak kalor yang ditunjukkan oleh joulemeter. Tabel 6.3 Kalor yang diberikan pada air (I)
0
2550
5050
7580
10100
12640
Suhu (0C)
12
15
18
21
24
27
Kenaikan suhu terhadap suhu awal (0C)
0
3
6
9
12
15
Tabel 6.3 menunjukkan data pengamatan yang didapat dengan memanaskan 0,2 kg air pada suhu awal 120C. Dari data ini, dapat dibuat grafik kalor yang diberikan kepada air terhadap kenaikan suhu air. Grafik yang didapat berbentuk garis lurus melalui titik asal (Gambar 6.21). Dapatlah kita simpulkan bahwa kalor yang diberikan kepada air sebanding dengan kenaikan suhu. Q
∆T
Notasi “ ” dibaca “sebanding”.
Hubungan Kalor dan Massa Untuk menyelidiki hubungan antara banyak kalor Q dan massa m, maka kenaikan suhu air dijaga agar tetap selama percobaan. Data jumlah kalor yang diberikan kepada air dalam cangkir untuk menaikkan suhu air 100C (tetap) dari massa tertentu air ditunjukkan pada Tabel 6.4. Tabel 6.4 Kalor yang diberikan (J)
6305
8410
10515
12625
Massa air (kg)
0,15
0,20
0.25
0,30
Dari Tabel 6.4 dapat dibuat garafik hubungan jumlah kalor yang diberikan pada air untuk menaikkan suhunya 100C terhadap massanya. Grafik yang didapat berbentuk garis lurus melalui titik asal (Gambar 6.22). Dapatlah kita simpulkan bahwa kalor yang diberikan pada air sebanding dengan massanya. Q
m
Kalor Jenis Beberapa data dari tabel 6.3 dan tabel 6.4 digabung menjadi satu untuk menghasilkan data seperti pada tabel 6.5. Dengan memperhatikan beberapa faktor kesalahan dalam percobaan (misal kalor yang hilang ke lingkungan sekitar peralatan), data pada kolom terakhir tabel 6.5 menunjukkan angka yang tetap, yaitu kira-kira 4200 J kg-1 (0C)-1. Dapatlah kita simpulkan bahwa untuk setiap zat selalu berlaku
Tabel 6.5
(0C) 2520
0,2
3
0,6
4200
5050
0,2
6
1,2
4208
7580
0,2
9
1,8
4211
6305
0,15
10
1,5
4203
10515
0,25
10
2,5
4206
Nilai yang tetap ini adalah nilai khas untuk setiap zat, dan diberi nama kalor jenis (diberi lambang c), sehingga berlaku persamaan : atau Perhatikan, jika pada persamaan
Anda pilih m = 1 kg dan ∆T = 1 K, maka
= (1 kg) (c) (1 K)
Banyak kalor Q sama dengan kalor jenis c, sehingga kalor jenis dapat kita definisikan sebagai berikut. Kalor jenis adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis
adalah sifat khas suatu zat yang menunjukkan kemampuannya untuk
menyerap kalor. Zat yang kalor jenis nya tinggi mampu menyerap lebih banyak kalor untuk kenaikan suhu yang rendah. Zat-zat seperti ini dimanfaatkan sebagai tempat untuk menyimpan energy termal. Pada tabel 6.6, ditunjukkan bahwa air adalah zat yang paling tinggi kalor jenisnya diantara zat-zat lainnya. 1 kg air memerlukan tambahan energy 4180 Joule untuk menaikkan suhunya sebesar 1 kelvin. Untuk perbandingan, 1 kg tembaga hanya memerlukan 390 Joule. Jadi, energy tambahan yang diperlukan untuk menaikan suhu 1 kg air sebesar 1 kelvin, dapat
menaikkan suhu 1 kg tembaga sebesar 11 kelvin ( 11 kali lipat). Oleh karena kalor jenis air yang tinggi inilah maka : 1. Air digunakan sebagai zat cair penyimpan energy termal dari matahari pada panel surya. Air disunakan sebgai zat penghantar kalor dengan tujuan agar hanya terjadi sedikit penurunan suhu sewaktu terjadi perpindahan kalor. 2. Air digunakan sebgai cairan pendingin mesin mobil (radiator) yang berfungsi untuk memindahkan energy kalor dari mesin mobil ke udara sekitarnya, sehingga mesin mobil tetap dingin. 3. Makanan padat panas yang mengandung banyak air (misal bubur) lebih menyengat lidah kita daripada makanan padat panas yang mengandung sedikit air (misal nasi) Tabel 6.6 : Kalor Jenis Zat (pada 200C dan tekanan tetap 1 atm)
Zat
Kalor Jenis (J kg-1 K-1)
Aluminium
900
Tembaga
390
Kaca
840
Besi atau baja
450
Timah hitam
130
Marmer
860
Perak
230
Kayu
1700
Alkohol (etil)
2400
Raksa
140
Air Es (-50C)
2100
Cair (150C)
4180
Uap (1100C)
2010
Badan manusia
3470
Udara
1000
Kapasitas Kalor Kita telah membahas pengertian kalor jenis. Kata jenis dalam istilah ini berarti per satuan massa, yang dalam satuan SI berarti per kg. Kalor jenis merupakan ciri suatu zat, seperti halnya massa jenis. Kadang-kadang untuk benda tertentu, seperti bejana (contoh : kalorimeter), lebih memudahkan jika faktor m c dipandang sebagai satu kesatuan. Faktor ini diberi nama kapasitas kalor. Kata “kapasitas” dapat memberikan pengertian yang menyesatkan karena kata tersebut menyatakan “banyak kalor yang dapat dimiliki oleh sebuah benda” yang dalam fisika tidak memiliki arti. Yang sebenarnya diartikan oleh kata tersebut adalah banyak energy yang harus diberikan dalam bentuk kalor untuk menaikka suhu suatu benda sebesar satu derajat (banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 10C). Dari definisi tersebut, Kapasitas kalor dapat dituliskan dengan persamaan :
Jika kapasitas kalor diberi lambang C (huruf besar) maka, persamaannya menjadi :
Asas Black Telah anda ketahui bahwa energy adalah kekal, sehingga kehilangan energy Q joule dari suatu benda akan muncul sebagai tambahan energy Q joule pada benda lainnya. Kekekalan energy yang juga berlaku pada perpindahan kalor akan kita buktikan pada peristiwa berikut Jika anda ingin mendinginkan secangkir air panas, maka suatu cara sederhana adalah dengan menuangkan air dingin ke dalam air panas tersebut sehingga didapatkan air hangat. Suhu air hangat tentu saja berada antara suhu air panas dan suhu air dingin. Misalkan kita memiliki dua cangkir, yang satu berisi 0,2 kg air pada suhu 700C dan yang lain berisi 0,3 kg air pada 200C. Kedua isi cangkir kemudian dituangkan ke dalam sebuah cangkir besar. Ukurlah suhu campuran dengan thermometer. Misalnya, pada saat keseimbangan termal dicapai, suhu akhir campuran adalah 39,80C
Mari kita hitung kalor yang dilepaskan oleh air panas dan kalor yang diterima oleh air dingin. Apakah keduanya sama besar ? Suhu air panas turun : ∆T1 = (70-39,8)0C = 30,20C atau 30,2 K Kalor yang dilepaskan air : Q1 = m1 c ∆T1 (m1 = massa air panas) = (0,2 kg) (4200J/kg K) (30,2 K) = 2,5 x 104 J Suhu air dingin naik : ∆T2 = (39,8-20)0C = 19,8 K Kalor yang diterima air : Q1 = m2 c ∆T2 (m2 = massa air dingin) = (0,3 kg) (4200J/kg K) (19,8 K) = 2,5 x 104 J Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kalor yang dilepas oleh air panas (Q1) sama dengan kalor yang diterima oleh air dingin (Q2). Secara matematis :
Qlepas = Qterima
Kekekalan energy pada pertukaran kalor, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan diatas, pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799), seorang ilmuan Inggris. Oleh karena itu, persamaan tersebut dikenal sebagai Asas Black.
Kalorimeter Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter menggunakan teknik pencampuran dua zat di dalam suatu wadah. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, maka kalor jenis zat lain yang dicampur dengan zat tersebut dapat dihitung. Ada berbagai jenis kalorimeter, tetapi kita hanya membahas 3 jenis kalorimeter, yaitu :
1. Kalorimeter aluminium, 2. Kalorimeter elektrik, 3. Kalorimeter bom. Kalorimeter aluminium Pada dasarnya Kalorimeter di desain agar pertukaran kalor hanya terjadi di dalam bejana Kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya. Kalorimeter aluminium ditunjukkan pada Gambar 6.24. dinding dalam kedua bejana (bejana dalam dan bejana luar) dibuat mengkilat untuk mengurangi radiasi kalor dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana. Cincin serat (fiber) yang memisahkan kedua bejana dengan tutup kayu adalah penghantar kalor yang jelek. Ruang antara kedua dinding bejana berisi udara yang berfungsi sebagai isolator kalor, sebab udara adalah penghantar kalor yang jelek. Sebuah bahan contoh panas yang kalor jenisnya diketahui, dicelupkan ke dalam air dingin yang terdapat dalam bejana dalam. Kalor jenis zat dapat dihitung dengan mengukur massa air dingin, massa bahan contoh, massa Kalorimeter (bejana dalam), dan mengukur suhu air dan bahan contoh sebelum dan sesudah pencampuran.
Kalorimeter elektrik Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair. Kalorimeter elektrik ditunjukkan pada gambar 6.25. Prinsip kerja Kalorimeter elektrik adalah sebagai berkut. Sejumlah massa zat cair contoh (m kg) dimasukkan ke dalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya diketahui (JK-1). Kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama selang waktu t
sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki elemen pemanas yang beda potensialnya V volt dan dilalui arus listrik dengan kuat arus I ampere. Kenaikan suhu (∆T0C) selama selang waktu t diukur dengan thermometer. Energi listrik yang diberikan kepada zat cair dengan selang waktu t adalah V I t (joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang, maka energy kalor yang diserap oleh kalorimeter dan zat cair adalah Sesuai kekekalan energi :
Dari persamaan diatas, kalor jenis zat cair c dapat dihitung.
Kalorimeter bom Kalorimeter
bom
dgunakan
khusus
untuk
menentukan kandungan energi dalam makanan dan lemak. Makanan yang akan ditentukan kandungan energinya diletakkan dalam cangkir platina. Contoh makanan kemudian dibakar secara elektrik. Kalor yang diserap dalam bejana dalam, cangkir, dan air diukur secara cermat. Sebagai contoh 10 g kue melepaskan 159kJ ketika dibakar dalam Kalorimeter bom. Ini berarti bahwa kandungan energi 100 g kue tersebut adalah 1590 kJ, yang setara dengan 380 kalori, yaitu satuan energi yang umum dicantumkan pada label paket makanan dan dalam bukubuku penuntun diet.
6. 4 PERUBAHAN WUJUD ZAT Jika es dipanasi (diberi kalor) maka beberapa waktu kemudian es berubah wujud menjadi air, dan selanjutnya air berubah wujud menjadi uap. Demikian pula jika uap air didinginkan, maka beberapa waktu kemudian uap air berubah wujud menjadi air. Selanjutnya air akan berubah wujud menjadi es. Perubahan wujud zat dapat berupa: melebur adalah perubahan wujud dari padat menjadi cair, membeku adalah perubahan wujud dari cair menjadi padat, menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi gas, mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi cair, menyublim adalah perubahan wujud dari padat langsung menjadi gas (tanpa melalui wujud cair), deposisi adalah kebalikan dari menyublim, yakni perubahan langsung dari wujud gas ke wujud padat. Perhatikan, panah ke atas menyatakan diperlukan kalor dan panah ke bawah menyatakan dilepaskan kalor. 1. Melebur dan Membeku Melebur adalah perubahan wujud zat padat menjadi cair. Pada saat melebur, zat memerlukan kalor meskipun tidak mengalami kenaikan suhu. Titik lebur adalah suhu pada waktu zat melebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat padat menjadi zat cair dinamakan kalor laten lebur atau kalor lebur saja. Kalor yang dilepaskan pada waktu zat membeku dinamakan kalor laten beku atau kalor beku saja. Dari hasil percobaan yang pernah dilakukan menunjukkan bahwa untuk zat yang sama, kalor lebur = kalor beku. Selanjutnya kedua jenis kalor laten ini kita sebut kalor lebur dan diberi simbol Lf. Jika banyak kalor yang diperlukan oleh zat yang massanya
m
kg untuk melebur adalah Q joule, maka sesuai dengan
definisi diatas dapat ditulis: atau
Dari persamaan pertama dapat anda tentukan satuan dan dimensi kalor lebur. Dalam SI, satuan banyak kalor Q adalah J dan satuan massa m adalah kg, sehingga satuan kalor lebur Lf adalah J/kg atau J/kg-1
2. Menguap, mendidih, dan mengembun Menguap adalah perubahan wujud zat dari cair menjadi gas (uap). Apakah untuk menguapkan suatu zat diperlukan kalor ? Ini akan dibuktikan pada peristiwa berikut. Teteskan sedikit spiritus atau alkohol (zat cair yang mudah menguap) pada tangan anda. Spiritus menguap dengan cepat dan tangan terasa dingin. Untuk menguap, spiritus memerlukan kalor. Kalor tersebut diambil dari tangan anda sehingga tangan anda terasa dingin. Peristiwa ini menunjukkan bahwa pada waktu menguap zat memerlukan kalor . Beberapa contoh dalam keseharian yang menunjukkan bahwa penguapan menghasilkan pendinginan diuraikan berikut ini. Tubuh kita melakukan peroses penguapan yaitu penguapan keringat yang keluar dari pori pori kulit. Penguapan ini adalah cara tubuh kita mengatur suhu badan. Sewaktu suhu darah naik sedikit di atas suhu normal. kelenjar hypothalamus mendeteksi kenaikan suhu ini, kemudian mengirim sinyal ke kelenjar keringat agar meningkatkan produksi keringat. Keringat ini keluar dari pori pori kulit, kemuadian menguap. Kalor yang diperlukan untuk menguapkan keringat diambil dari tubuh kita sendiri sehingga tubuh menjadi lebih dingin. Ketika tubuh kita berkeringat karena berolahraga, janganlah berdiri di tempat yang anginya kuat. Aliran angin yang kuat akan menghasilkan pendinginan lebih pada penguapan keringat, dan menyebabkan turunnya ketahanan tubuh kita terhadap infeksi. Akibatnya tubuh mudah terserang penyakit. Peristiwa lain yang memperlihatkan bahwa pada waktu menguap diperlukan kalor adalah mendidih. Jika penguapan hanya terjadi di permukaan zat cair saja dan dapat terjadi pada setiap suhu, maka mendidih adalah penguapan yang terjadi di seluruh bagian zat cair dan hanya dapat terjadi pada titik didih. Pada waktu mendidih, suhu zat tetap sekalipun pemanasan terus dilalukan. Semua kalor yang diberikan kepada zat digunakan untuk mengubah wujud dari cair menjadi uap. Suhu tetap ini disebut titik didih yang besarnya sangan bergantung pada tekanan di permukaan zat itu. Titik didih zat pada tekanan 1 atm disebut titik didih normal. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi uap pada titik didih normalnya dinamak kalor laten uap atau kalor uap saja. Kalor uap disebut juga kalor didih. Sedangkan kalor yang dilepaskan untuk mengubah wujud 1 kg uap menjadi cair pada titik didih normalnya dinamakan kalor laten embun atau kalor embun saja. Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk zat yang sama, kalor didih = kalor embun. Dari kedua istilah itu, yang paling umum digunakan adalah kalor didih (diberi simbol Lv). Jika banyaknya kalor yang diperlukan untuk mendidihkan zat yang misalnya m kg adalah Q joule, maka dapat ditulis
Q=m. Lv
Tampak bahwa satuan kalor didih Lv sama dengan Lf , yaitu J/kg atau J/kg-1. Lemari es Aplikasi dalam bidang teknologi yang menggunakan prinsip bahwa pada waktu menguap diperlukan kalor adalah pada lemari es dan pendingin ruangan (AC).
Prinsip kerja mesin
pendingin (misal lemari es) mirip seperti penguapan eter. Jika pada kegiatan tersebut eter yang menguap menghilang maka pada lemari es, zat pendingin yang telah menguap tidak dibuang, tetapi dimampatkan oleh sebuah pompa sehingga mencair kembali. Alat pendingin lemari es terdiri dari pompa (compressor), pembeku (evaporator), penukar panas (condensor), dan katup pemuaian. Pembeku di dalam lemari es mengandung freon pada suhu rendah dan tekanan rendah sedangkan penukar panas yang berbentuk sirip sirip dan terdapat di bagian belakang lemari es mengandung freon pada suhu tinggi dan tekanan tinggi. Pompa (dijalankan oleh motor listrik) menarik uap freon yang keluar dari pembeku, memampatkannya (menaikkan tekanan), dan meneruskannya ke penukar panas pada tekanan tinggi. Suhu uap freon sekarang menjadi lebih besar daripada suhu udara di sekitar penukar panas sehingga uap freon akan melepaskan kalornya ke udara sekitarnya dan uap freon mengembun menjadi cair. Bukti dari pelepasan kalor ke udara sekitarnya adalah tangan anda merasa panas ketika menyentuh sirip-sirip penukar panas pada bagian belakang lemari es. Freon cair yang keluar dari kondensor menuju ke katup pemuaian. Di sini, freon cair memuai dan kelajuan pemuaiannya diatur oleh katup pemuaian. Akibat pemuaian, freon cair akan menyerap kalor dari bahan-bahan yang disimpan di dalam lemari es sehingga bahan-bahan tersebut mendingin, sedangkan freon cair menguap. Uap freon yang keluar dari pembeku kemudian ditarik oleh pompa untuk mengulangi siklus berikutnya. Siklus di atas berulang terus-menerus sehingga lemari es seakan-akan berfungsi mengambil kalor dari bahan-bahan makanan dalam lemari es dan membebaskan kalor ini ke lingkungan sekitarnya. Perantara untuk melakukan fungsi ini adalah fluida kerja yang dinamakan freon. Menyublim
Suatu zat kadang kadang dapat berubah wujud dari padat langsung menjadi gas. Proses ini dinamakan menyublim. Sebagai contoh, karbondioksida cair hanya ada pada tekanan yang lebih rendah dari 5x105 Pa (kira -kira 5 atm), padahal karbondioksida padat dapat menyublim pada tekanan atmosfer (1 atm). Oleh karena itu, pada keadaan normal karbondioksida padat (disebut es kering) jika diberi kalor langsung berubah menjadi gas karbondioksida tanpa melalui wujud cair. Pengeringan beku Peristiwa menyublim dimanfaatkan orang dalam teknik pengeringan beku (freeze drying) untuk mengawetkan produk makanan, bunga, dan plasma darah. Mula-mula produk makanan diawetkan dengan membekukan kandungan airnya pada suhu yang rendah. Kemudian, es yang terkurung dalam produk makanan diuapkan dengan cara mengurangi tekanan sehingga es langsung menyublim menjadi uap air. Uap air dialirkan ke luar dari tempat pengeringan sehingga tertinggalah produk makanan kering tanpa kehilangan kandungan zat zat penting (bau dan citarasa). Oleh karena kering, produk makanan tidak mudah membususk. Kelak, jika produk makanan hendak digunakan, kondisinya dapat dipulihkan dengan menambah air.
