KALOR DAN PERPINDAHANNYA
A. Pengertian Kalor
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang berpindah dari suatu tempat ke tempat lain karena perbedaan suhu. Sebelum ada konsep energi, menurut teori zat alir, kalor adalah zat alir yang berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.
Pada bahasan kali ini akan dikaji materi tentang kalor dan perpindahannya.
1. Kalor sebagai salah satu bentuk energi
Kalor adalah salah satu bentuk energi. Artinya, energi lain dapat berubah bentuk menjadi kalor.Jika air dalam tabung dikocok-kocok maka air akan menjadi panas. Artinya, energi gerak yang diberikan selama mengocok air berubah menjadi kalor yang diberikan kepada air. (Suryatin, 2008 : 97)
2. Satuan untuk energi kalor
Menurut sistem Satuan Internasional (SI), satuan untuk energi kalor adalah joule (J). Namun, pada kehidupan sehari-hari masih ditemukan sistem satuan lain yaitu kalori (kal) atau kilokalori (kkal). 1 kalori ialah banyaknya kalor yang digperlukan oleh 1 gram air untuk menaikkan suhunya sebesar 1o C.
1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori
B. Kalotersebutr dan Perubahan Suhu Suhu Zat
1. Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis
Ada sejumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu atau sejumlah kalor yang dilepaskan ketika suhu benda diturunkan. Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhunya 10C.
H = Q/ ΔT atau Q = H x ΔT
Q = jumlah kalor ( joule atau kalori)
H = kapasitas kalor (J/0C)
ΔT = perubahan suhu (0C atau K)
( Suryatin, 2008, :101)
Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh satu satuan massa untuk menaikkan suhunya 10C atai 1K. satuan kalor jenis J/kg0C
Jumlah kalori yang diserap atau dilepaskan zat sebesar
Q = m x c x ΔT
Q = kalor yang diperlukan atau dilepaskan
m = massa zat
c = kalor jenis zat
ΔT = perubahan suhu
( Suryatin, 2008 , :101-102)
Asas Black
Hukum kekekalan energy menyatakan bahwa enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk energy ke bentuk energy lain.
Kalor yang dilepaskan = kalor yang diterima
(Suryatin, 2008 :103)
3. Kalor dan Perubahan wujud zat
a. Melebur dan membeku
1. Melebur
Melebur merupakan perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Keadaan temperatur yang tetap ketika zat padat melebur disebut titik lebur. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat padat menjadi zat cair pada titik leburnya disebut kalor lebur.
2. Membeku
Membeku merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi padat. Pada saat zat cair berubah menjadi zat padat, terjadi pelepasan kalor. Banyaknya kalor yang dilepaskan ketika satu satuan massa zat cair berubah menjadi zat padat pada titik bekunya disebut kalor beku.
Titik beku adalah temperatur ketika zat cair berubah menjadi padat. Untuk zat yang sama, kalor lebur sama dengan kalor beku. Kalor lebur atau kalor beku dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
Q = mL
Dengan :
Q = kalor (J);
m = massa (kg); dan
L = kalor lebur atau kalor beku (J/kg).
b. Menguap, Mengembun, dan Mendidih
1. Menguap
Menguap adalah perubahan wujud zat cair menjadi gas. Pada saat menguap, zat memerlukan kalor.
Faktor-faktor yang mempercepat penguapan adalah
- • Memanaskan zat cair.
- • Memperbesar luas permukaan zat cair.
- • Mengalirkan udara kering ke permukaan zat cair.
- • Mengurangi tekanan uap di permukaan zat cair.
2. Mengembun
Mengembun adalah perubahan wujud zat dari gas menjadi cair. Pada saat mengembun, zat melepaskan kalor dan temperatur zat selalu tetap. Banyaknya kalor yang dilepaskan satu satuan massa uap ketika berubah seluruhnya menjadi zat cair disebut kalor embun. Untuk zat yang sama, kalor uap sama dengan kalor embun.
Banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk mendidih atau mengembun dinyatakan dengan rumus sebagai berikut.
Q = mU
Dengan :
Q = banyak kalor (J);
m = massa zat (kg); dan
U = kalor uap atau kalor embun (J/kg).
3. Mendidih
Zat cair dikatakan mendidih jika terbentuk gelembung uap di seluruh bagian zat cair. Pada saat zat cair mendidih, temperatur zat tetap walaupun kalor diberikan terus-menerus. Temperatur zat cair ketika mendidih disebut titik didih. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat cair agar menjadi uap semua disebut kalor uap.
4. Perpindahan Kalor
1. Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel atau molekul. Umumnya terjadi pada zat cair dan gas. Konveksi selalu diiringi aliran (arus materi) secara nyata sehingga perpindahan kalor dengan cara seperti ini disebut juga aliran kalor. ( Suryatin, 2008: 103
a. Konveksi pada Zat Cair
b. Konveksi pasa Gas
Pada gas, konveksi terjadi karena perbedaan tekanan udara. Sebagai contoh, terjadinya angin darat dan angin laut. Pada siang hari daratan lebih cepat panas dari lautan dan mengakibatkan udara panas didaratan naik dan diisi oleh udara dingin dari permukaan laut. Angin laut terjadi pada siang hari.
Pada malam hari, daratan lebih cepat dingin daripada lautan dan mengakibatkan udara panas dipermukaan air laut naik dan tempat tersebut diisi udara dingin dari daratan. Terjadi gerakan udara dari darat menuju ke laut yang disebut angin darat. (Suryatin, 2008 : 117 )
2. Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat penghantar tanpa disertai dengan zatnya. Berdasarkan mudah tidaknya suatu zat menghantarkan kalor, zat dibagi menjadi konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat mudah menghantarkan kalor ( besi, baja, alumunium). Isolator adalah zat yang sulit menghantarkan kalor (kayu, karet dan kertas). ( Suartini, 2010 : 84 )
3. Radiasi
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Salah satu contoh adalah kalor yang kamu terima dari nyala api unggun disebabkan oleh energi pancaran. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi kalor atau energi pancaran kalor disebut termoskop. ( Sugiyarto, 2008 : 117)
5.Contoh Pemanfaatan Sifat Kalor Dalam Kehidupan Sehari-hari
Berikut ini adalah contoh pemanfaatan sifat kalor dalam kehidupan sehari-hari.
1. Lemari Es
Lemari es atau kulkas adalah alat yang digunakan untuk membuat es atau mendinginkan sayuran buah-buahan, dan daging. Prinsip kerja lemari es berdasarkan sifat kalor, yaitu zat yang menguap memerlukan kalor dan zat yang mengembun akan melepaskan kalor.
Prinsip kerja lemari es adalah mengambil kalor yang ada di dalam ruangan lemari es, selanjutnya melepaskannya di luar, sehingga suhu di dalam lemari es menjadi turun.
Untuk mengambil kalor yang ada di dalam ruang lemari es dan melepaskannya di luar, maka digunakan bahan yang mudah menguap, yaitu freon.
2. Penyulingan Air
Penyulingan air dimanfaatkan untuk memperoleh air murni, sedangkan zat-zat lain yang tercampur dengan air akan didingnkan. Haslnya adalah air yang bebas dari zat-zat lain yang larut di dalamnya.
Penyulingan air secara sederhana dilakukan dengan cara memasukkan air yang akan disuling ke dalam labu didih dan dipanaskan.
Air yang disuling disebut akuades, sedangkan air hasil dua kali penyulingannya dinamakan akuabides.
3. Mendinginkan Minuman Ringan
Menurut Asas Black, kalor yang diterima suatu benda sama dengan kalor yang dilepaskan benda lain.
Menurut Asas Black, kalor yang diterima suatu benda sama dengan kalor yang dilepaskan benda lain.
Pada peristiwa mendinginkan minuman ringan, akhir dari proses ini adalah dicapainya kesetimbangan suhu diantara minuman ringan dan uap air.
Suhu minuman turun, sedangkan uap air mengembun. Akibatnya, minuman menjadi lebih dingin.
4. Termos
Termos adalah alat yang berfungsi untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor, dari dalam ke luar atau sebaliknya. Sehingga, suhu zat yang disimpan di dalamnya dapat bertahan relatif lama.
Dinding termos dilapisi perak untuk mencegah hilangnya kalor secara radiasi. Terdapat ruang hampa antara dnding kaca pada termos bertujuan untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor secara konveksi.
5. Seterika
Seterika terbuat dari logam yang bersifat konduktor yang dapat memindahkan kalor secara konduksi ke pakaian yang sedang diseterika, misalnya besi, kuningan, atau baja yang tahan karat (stainless stell).
Adapun, pegangan seterika terbuat dari bahan yang bersifat isolator, misalnya kayu atau plastik. Tujuan dipilhnya bahan isolator pada pegangan seterika adalah agar tidak panas pada saat dipegang untuk menyeterika.
6. Tanur Pembakaran
Tanur pembakaran batu kapur, keramik. dan logam memilki dinding yang cukup tebal. Dinding tersebut terbuat dari bahan solator dan dapat memantulkan kalor.
Dengan adanya dinding isolator, kencederungan kalor mengalir keluar dapat dihindari. Dinding isolator juga membantu efisiensi pembakaran tanur.
7. Panci Masak
Panci masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya mengkilap. Hal ini bertujuan untuk mengurangi pancaran kalor. Adapun pegangan panci terbuat dari bahan yang bersifat isolator untuk menahan panas.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar