MAKALAH TENTANG KALOR DAN ASAS BLACK
KELOMPOK 7
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh. Alhamdulillahirabbilalamin, banyak nikmat yang Allah berikan, tetapi sedikit sekali yang kita ingat. Segala puji hanya layak untuk Allah Tuhan seru sekalian alam atas segala berkat, rahmat, taufik, serta hidayah-Nya yang tiada terkira besarnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah fisika ini dengan judul ”Kalor”. isi pembahasan dalam makah fisika yang berjudul kalor ini kami batasi agar tidak terlalu melebar yaitu dalam pembahasan ini kami hanya membahas tentang pengertian kalor, perpindahan kalor, asas black, dan kalor laten. Dalam penyusunannya, penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak, karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Kedua orang tua dan segenap penulis yang telah memberikan dukungan. Semoga semua ini bisa memberikan sedikit kebahagiaan dan menuntun pada langkah yang lebih baik lagi. Meskipun penulis berharap isi dari makalah ini bebas dari kekurangan dan kesalahan, namun selalu ada yang kurang. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini dapat lebih baik lagi. Akhir kata penulis berharap agar makalah ini bermanfaat bagi semua pembaca.
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Suhu dan Kalor adalah dua hal yang tidak dapat dipisahka dalam kehidupan kita sehari-hari. Banyak kegiatan-kegiatan yang berkaitan dengan dua hal tersebut seperti hal yang paling sederhana saja perbedaan temperatur udara saat siang dan malam hari, penurunan suhu teh panas jika ditambahkan dengan es batu, dan lain sebagainya. 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.
B.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang makalah ini, maka penyusun membuat suatu rumusan masalah, yaitu :
C.
1.
Apa yang dinkasud dengan kalor dan bagaimana cara perpindahannya?
2.
Apa yang dimaksud dengan Asas Black ?
3.
Apa yang dimaksud dengan kalor laten ?
Tujuan
Makalah ini disusun agar kita dapat lebih mendalami tentang makna kalor dan Perpindahannya. Baik bagi penyusun maupun bagi para pembac a, dan semoga makalah ini dapat menjadi bahan informasi/bahan ajar bagi orang lain (siswa) BAB II
A. PENGERTIAN KALOR DAN CARA PERPINDAHANNYA 1. Pengertian Kalor
Kalor adalah suatu energi yang mudah diterima dan mudah sekali dilepaskan sehingga dapat mengubah temperatur zat tersebut menjadi naik atau turun. Kalor juga bisa berpindah dari satu zat ke zat yang lain melalui medium atau perantara. Ternyata Kalor adalah bentuk energi yang tidak dapat dilihat ataupun terlihat. Dan ternyata Energi kalor juga dapat berubah menjadi bentuk energi lain, seperti cahaya, gerak, listrik, kimia dan lain-lain. Misalkan, dua buah zat yang memiliki temperatur berbeda dicampurkan pada sebuah wadah. Maka temperatur kedua benda tersebut akan menjadi sama. Besarnya temperatur akhir berada di antara temperatur awal kedua zat tersebut. Pada gejala ini, kalor berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah hingga mencapai temperatur setimbangnya. Pada 1850, untuk pertama kalinya Joule menggunakan sebuah alat yang di dalamnya terdapat beban-beban yang jatuh dan merotasikan sekumpulan pengaduk di dalam sebuah wadah air yang tertutup. Dalam satu siklus, beban beban yang jatuh tersebut melakukan sejumlah kerja pada air tersebut dengan massa air adalah m dan air tersebut mengalami kenaikan temperature sebesar Dt . Percobaan ini menerangkan tentang adanya energi yang menyebabkan timbulnya kalor dalam siklus tersebut.
Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan temperatur .
2. PERPINDAHAN KALOR
Kalor berpindah dari benda atau sistem bersuhu tinggi kebenda atau system bersuhu rendah. Ada tiga cara untuk kalor berpindah dari satu benda ke benda lain, yaitu konduksi, konveksi, radiasi.
a. Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan zat penghantar. Misalnya, pada batang logam yang dipanaskan salah satu ujungnya, maka ujung batang yang lain akan ikut panas. Laju perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada panjang L, luas penampang A, konduktivitas termal k atau jenis bahan, dan beda suhu ΔT. Oleh karena itu, banyak kalor Q yang dapat berpindah selama waktu t tertentu ditulis dengan persamaan berikut. H = = k A atau Q = k At
…( 6 – 15 )
Makin besar nilai k suatu bahan, makin mudah zat itu mengahantarkan kalor. Bahan konduktor mempunyai nilai k besar, sedangkan bahan isolator mempunyai nilai k kecil.
b. Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel partikel zat. Terdapat dua jenis konveksi, yaitu
konveksi alami dan konveksi
paksa. Pada konveksi alami, pergerakan atau aliran energy kalor terjadi akibat perbedaan massa jenis. Pada konveksi paksa, aliran panas dipaksa dialirkan ketempat yang dituju dengan bantuan alat tertentu, misalnya dengan kipas angin, atau bolwer . Konveksi alami terjadi misalnya pada system ventilasi rumah, terjadi angin darat dan angin laut, dan aliran asap pada cerobong asap pabrik. Konveksi paksa terjadi misalnya pada system pendingin mesin pada mobil, alat pengering rambut, dan pada reactor pembangkit tenaga nuklir.
Laju perpindahan kalor secara konveksi tergantung pada luas permukaan banda A yang bersentuhan, koefisien konveksi h, waktu t , dan beda suhu ΔT antara benda dengan fluida. Banyaknya kalor yang dihantarkan secara konveksi dapat dihitung dengan persamaan berikut: H = = hA ΔT atau Q = hAt ΔT
…( 6 – 16 )
Nilai h terhantung kepada bentuk dan kedudukan permukaan yang bersentuhan dengan fluida.
c.
Radiasi
Radiasi adalah perpindahan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Energy matahari yang sampai ke Bumi terjadi secara radiasi atau pancaran tanpa melalui zat perantara. Pada umumnya benda yang berpijar memancarkan panas. Pancaran panas itu sebagian diserap oleh benda dan sebagian dipantulkan. Permukaan hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar radiasi yang baik, sedangkan permukaan putih dan mengkilap adalah penyerap dan pemancar radiasi yang buruk. Laju pemancar kalor oleh permukaan hitam, menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut: Energy total yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu. Secara matematisla, laju kalor radiasi ditulis dengan persamaan: H=
= σ AT4
…( 6 - 17 )
Dengan σ adalah konstanta Stefan – Boltzmann dengan nilai 5,67 x 10 -8 W/m2K 4. Persamaan tersebut berlaku untuk benda dengan permukaan hitam sempurna. Untuk setiap permukaan dengan emisivita e ( 0 ≤ e ≤1 ), persaman ( 6 17 ) harus ditulis menjadi : H=
= eσ AT4
…( 6 - 18 )
Radiasi banyak dimamfaatkan orang, dari sederhana seperti api unggun dan pendiangan rumah ( khususnya di Negara-negara yang memiliki musim dingin ), samapi pada agak kompleks seperti termos dan rumah kaca.
Prinsip utama termos adalah mencagah terjadinya perpindahan kalor, khususny yang melalui radiasi. Termos terdiri dari sebuah tabung kaca ganda, dimana ruang vakum diatara kedua dinding tabung mengurangi kehilangan atau mencegah masuknya kalor melalui konduksi dan konveksi.untuk menghindari perpindahan kalor secara radiasi, dinding-dinding termos tersebut dilapisi bahan yang
berwarna
putih
keperak-perakan,
sehingga
dinding
tidak
banyak
memancarkan dan menyerapp kalor.
B.
ASAS BLACK
Asas Black adalah sebuah dalil fisika mengenai kalor yang di kemukakan oleh ilmuwan Skotlandia. Kalor adalah energi yang dipindahkan dari benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berhubungan dengan perpindahan energi. Energi adalah kekal sehingga benda yang memiliki temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki temperatur lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut. Kalor adalah eb=nergi yang pindah dari benda yang suhunya tinggi kebenda yang suhunya rendah. Oleh karena itu, pengukuran kalor menyangkut perpindahan energy. Energy adalah kekal, sehingga benda yang suhunya tinggi akan melepas energy QL den benda yang suhunya rendah akan menerima energy Q T dengan besar yang sama. Apabila kita nyatakan dalam bentuk persamaan, maka QL = QT
…( 6 – 13 )
Persamaan ( 6 – 13 ) menyatakan hukum kekekalan energy pada pertukaran kalor dan selanjutnya disebut asas Black , sebagai penghargaan atas jasa ilmuwan Inggris bernama Joseph Black ( 1728 – 1799 ). Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat, sebab jika kalor jenis suatu zat sudah diketahui, maka kalor yang diserap atau dilepaskan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan suhu zat tersebut. Kemudian dengan menggunakan persamaan Q = m c T, kalor dapat dihitung. Pada
waktu menggunakan rumus ini harus diingat bahwa suhu naik berarti zat menerima kalor dan suhu turun berarti zat melepaskan kalor. Calorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Calorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan didalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat, misalnya gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai “ jaket “ pelindung agar pertukaran kalor dengan lingkungan sekitar calorimeter dapat dikurangi. Calorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam calorimeter, air di dalam calorimeter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat pencampuaran dua zat yang suhunya berbeda. Batang pengaduk ini biasanya terbuat dari bahan yang sama seperti bahan bejana calorimeter. Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanaskan sampai suhu tertentu. Kemudian zat tersebut segera dimasukkan kedalam calorimeter yang berisi air, yang suhu dan massanya sudah diketahui. Calorimeter diaduk sampai suhunya tidak berubah lagi.
C. KALOR LATEN Apabila suatu zat padat, misalnya es, dipanaskan, ia akan menyerap kalor dan berubah wujud menjadi zat cai. Perubahan wujud zat dari padat menjadi cair ini disebut melebur . Suhu dimana zat mengalami peleburan disebut titik lebur zat . Kejadian yang sebaliknya adalah membeku, yaitu perubahan wujud zat dari cair menjadi padat. Suhu dimana zat mengalami pembekuan disebut titik beku. Jika zat cair ini kita panaskan terus, ia akan menguap dan berubah wujud menjadi gas. Perubahan wujud zat dari cair menjadi uap ( gas ) disebut menguap. Pada peristiwa penguapan dibutuhkan kalor. Hal ini dapat kita buktikan, ketika kita mencelupkan jari tangan kita kedalam cairan spirtus atau alcohol. Spirtus atau alcohol adalah zat cair yang mudah menguap, untuk melakukan penguapan ini spirtus atau alcohol menyerap panas dari jari tangan kita, sehingga jari tangan kita terasa dingin. Peristiwa lain yang memperlihatkan bahwa proses penguapan membutuhkan kalor adalah mendidih. Menguap hanya terjadi pada permukaan zat cair dan dapat terjadi pada sembarang suhu, sedangkan mendidih terjadi pada
seluruh bagian zat cair dan hanya terjadi pada suhu tertentu yang disebut titik didih. Proses kebalikan dari meguap adalh mengembun, yaitu perubahan wujud dari uap menjadi cair. Ketika sedanga berubah wujud, baik melebur, membeku, menguap dan mengembun, suhu zat tetap, walaupun ada pelepasan atau penyerapan kalor. Dengan demikian, ada sejumlah kalor yang dilepaskan atau diserap pada saat perubahan wujud zat, tetapi tidak digunakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu. Kalor semacam ini disebut kalor laten dan disimbulkan dengan huruf L. Besarnya kalor ini ternyata tergantung juga pada jumlah zat yang mengalami perubahan wujud ( massa benda ). Jadi kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk mengubah wujudnya persatuan massa. Dengan demikian, dapat dirumuskan bahwa : L = atau Q = mL
…( 6 – 14 )
Kalor laten beku besarnya sama dengan kalor laten lebur dan biasanya disebut dengan kalor lebur . Kalor lebur es L f pada suhu dan tekanan normal sebesar 334 kJ / kg. Kalor laten uap besarnya sama dengan kalor laten embun dan bias any disebut dengan kalor uap. Kalor uap air Lv pada suhu dan tekanan normal sebesar 2256 kJ/kg. Disamping proses perubahan wujud yang telah disebutkan diatas, ada suatu proses perubahan yang disebut menyublin, yaitu peristiwa perubahan wujud zat dari padat langsung menjadi uap tanpa melalui zat cair. Peristiwa menyublin ini dimamfaatkan
dalam proses pengawetan makanan, yaitu proses pengeringan
beku ( freeza drying ). Pada awal proses, bahan makanan yang akan diawetkan dibekukan terlebih dahulu sehingga kandungan air dalam bahan makanan ini membeku. Selanjutnyya, bahan makanan yang sudah dibekukan ini dipendahkan keruang yang tekanannya sangat rendah. Akibatnya, kandunagn air yang sudah beku tersebut menguap. Denagn demikian, diperoleh makanan yang kandungan gizinya tetap, rasanya tetap, dan tidak mudah membusuk karena kandungan airnya sudah ditiadakan. Ketika akan dikonsumsi, penambahan air akan mengembalikan makanan ke kondisi semula.
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
Dari pembahasan diatas maka dapat diambil beberpa kesimpulan, yaitu: Kalor merupakan bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika benda bersentuhan. Kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk mengubah wujudnya per satuan massa. 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. Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Ada 3 cara perpindahan kalor : 1. Konveksi (aliran), 2. Konduksi (hantaran), 3. Radiasi (pancaran).
B.
Saran
Dengan adanya makalah ini penulis ingin menyarankan bahwa makalah ini tidak hanya bahan bacaan semata, akan tetapi dapat dijadikan sebagai sarana untuk penambahan wawasan dan pengetahuan bagi pemabaca khususnya yang mendalami ilmu Fisika.
DAFTAR PUSTAKA
http://alljabbar.wordpress.com/2008/03/23/kalor/, diakses 23 April 2016 http://hikmah-ad.blogspot.com/, diakses 23 April 2016 http://yurishandcraft.blogspot.com/2013/10/materi-suhu-dan-kalor.html, diakses 23 April 2016 Supianto, 2006. FISIKA Untuk SMA kelas X. Phibeta : Jakarta
