Hubungan Kalor Dengan Suhu Benda Dan Wujudnya

Hubungan Kalor Dengan Suhu Benda Dan Wujudnya 1. Kalor

Kalor didefinisika didefinisikan n sebagai energi panas yang dimiliki 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  faktor  !. massa zat ". jenis zat (kalor jenis) . perubahan suhu Kalor merupakan bentuk lain dari energi. #dapun sifat dari kalor diantaranya sebagai  berikut$ a. %erpin %erpindah dah dari dari suhu suhu tinggi tinggi ke suhu suhu renda rendah h  b. %enda pada saat menerima kalor suhunya suhun ya mungkin naik atau tetap (pada saat perubahan perubah an fase) c. %enda pada pada saat memberi memberi kalor, kalor, suhunya suhunya turun turun atau mungkin mungkin tetap tetap (pada (pada saat perubah perubahan an fase) Kalor jenis zat merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan massa zat sebanyak !&'. #dapun secara matematis dituliskan sebagai berikut$ c

=

Q m.∆t 

Q m.c.∆t  =

  m.c.(*" + *!)

Keterangan$   jumlah kalor yang dikandung zat (kalori atau Joule)    massa zat (gram atau kg)   kalor jenis zat (kalg&' atau Jkg&') - T  kenaikan suhu (&') *"*!adalah perubahan suhu (/')

Kalor dapat dibagi menjadi " jenis yaitu $ !) Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu0 ") Kalor yang digunakan untuk mengubah 1ujud (kalor laten). 2ersamaan yang digunakan dalam

kalor laten ada dua macam

Q m .U  =

 dan

Q m.L =

. Dengan

U 

 adalah kalor uap (Jkg)

dan 3 adalah kalor lebur (Jkg). Dalam pembahasan ka lor ada dua kosep yang hampir sama tetapi  berbeda yaitu kapasitas kalor (4) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor  yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar ! derajat celcius. 4  (t"t!)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ! kg zat sebesar ! derajat celcius. #lat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c  m.(t"t!)

%ila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

4  m.c

#nalisis grafik perubahan 1ujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

5rafik 2erubahan 6ujud 7s

Keterangan $

2ada ! es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada / ' kalor yang diterima digunakan untuk melebur ("), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (), setelah suhunya mencapai suhu !// ' maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah 1ujud menjadi uap (8), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (9)

2. Kapasitas Termal

Kapasitas termal merupakan jumlah kalor untuk menaikkan suhu !&' dari sejumlah zat yang besarnya sama dengan massa air. Secara matematis dituliskan sebagai berikut$ C  m. c =

 atau

C 

=

Q ∆ T 

Keterangan$    kapasitas termal (kal&')

3. Perubahan Wujud

:at pada saat menerima atau melepas kalor dapat berubah 1ujud. Selama perubahan 1ujud hanya massa dari zat yang tidak mengalami perubahan.

Keterangan$ #. 2erubahan 1ujud zat padat menjadi zat cair

→

 mencair

%. 2erubahan 1ujud zat cair menjadi padat →  membeku '. 2erubahan 1ujud zat gas menjadi cair

→

 mengembun

D. 2erubahan 1ujud zat cair menjadi gas →  menguap 7. 2erubahan 1ujud zat gas menjadi padat

→

 menyublinmengkristal

;. 2erubahan 1ujud zat padat menjadi gas →  menyublin

Kalor laten merupakan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 1ujud zat bukan untuk  menaikan suhu. 'ontohnya pada proses %' dan proses D7.  Secara matematis dituliskan sebagai berikut$ Q m.L =

Keterangan$  kalor lebur (kalgram atau Jkg)

!as Bla"# 

Kekekalan energi pada pertukaran kalor, pertama kali diukur oleh Joseph %lack  (!<"=!<>>). #zas %lack menyatakan bah1a ?kalor yang dilepaskan benda panas (lepas) sama dengan kalor yang diterima benda dingin (terima). Qlepas Q terima =

%erdasarkan deskripsi di atas, maka jika dua buah benda berbeda suhu didekatkan hingga terjadi kontak termis, maka suhu kedua benda akan setimbang.

Perpindahan Kalor se"ara Kondu#si$ Kon%e#si dan &adiasi

Kalor berpindah dari tempat yang bertemperatur tinggi menuju ke tempat bertemperatur  rendah. 'epat rambat kalor ditentukan oleh zat perantara atau susunan molekul zat. 1. Kondu#si

2erpindahan (hantaran) kalor yang tidak disertai perpindahan massa zat. 'ontoh$

2erpindahan kalor pada logam atau zat padat.

 H  kA =

 ∆ T  l

Keterangan$     jumlah kalor yang mengalir tiap detik (kals) atau (Js)    koefisien konduksi termal (kalcm.s.&') atau (Jm.s.K)    luas penampang (cm" atau m")

-   perubahan suhu (&')   panjang atau tebal bahan (cm atau m)

''. Kon%e#si

2erpindahan kalor secara kon@eksi hanya terjadi pada zat cair dan gas saja (fluida) karena  partikelpartikelnya dapat bergerak bebas. 2erpindahan kalor secara kon@eksi merupakan kalor yang disertai perpindahan partikel. 'ontoh$ Aemanaskan air.

 H  h . A . ∆ T   =

Keterangan$     jumlah kalor yang mengalir tiap detik (kals) atau (Js)

h  koefisien kon@eksi termal (kalcm".s.&') atau (Jm". S. K)    luas penampang (cm" atau m")

-   perubahan suhu (&') atau (K) '''. &adiasi

2erpindahan kalor kalor secara radiasi tidak memerlukan medium. Aisalnya, pancaran  panas matahari yang sampai di bumi melalui ruang angkasa yang hampa, ternyata panasnya masih dapat kita rasakan. Badiasi kalor merupakan bentuk pemancaran energi. Joseph Stefan %oltzman (!=9!=>) mengadakan penelitian tentang radiasi kalor pada benda dan akhirnya mengungkapkan dalam  persaman matematis sebagai berikut$ 4

W   Aeσ T  =

Keterangan$    energi radiasi yang dipancarkan (1att)    luas penampang (cm" atau m")   emisi@itas benda ( / C 

≤

 !)

σ    konstanta Stefan%oltzman (9,< E !/= 1att m".K 8)

-   perubahan suhu (&') atau (K) 7misi@itas benda () menunjukkan besar energi radiasi kalor suatu benda dibandingkan dengan energi radiasi benda hitam sempurna. %anda yang ber1arna hitam sempurna mempunyai

(  !) dan benda semacam ini merupakan pemancar dan sekaligus penyerap kalor yang paling  baik.