KALOR

a.       Pengertian Kalor

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Perubahan suhu suatu zat dan perubahan wujud zat dari bentuk ke bentuk lain adalah fenomena yang berkaitan dengan kalor. Dalam SI kalor dinyatakan dalam satuan joule (J). Sedangkan satuan lain  yang digunakan untuk menyatakan satuan kalor adalah kalori (kal), dimana 1 kal = 4,2 J atau 1 J = 0,24 kal.

b.      Kalor Dapat Mengubah Suhu Zat

            Apabila suatu zat dapat menyerap kalor, maka suhu zat  itu akan naik  dan sebaliknya apabila zat itu melepaskan kalor, suhunya akan turun.  Jumlah kalor yang diserap atau  dilepaskan zat, sebanding dengan masa zat, kalor jenis zat, dan kenaikan atau penurunan suhu zat itu. Jika ditulis dalam bentuk persamaan matematika, diperoleh hubungan sebagai berikut.

             

Keterangan:  Q = banyaknya kalor yang diperlukan  (J)

m =  masa zat (kg)

c  =   kalor jenis zat (J/kg⁰C)

                    =  kenaikan suhu (⁰C)

Yang dimaksud kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menyatakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 ⁰C. satuan internasional dalam sistem MKS untuk kalor jenis adalah J/kg⁰C. satuan kalor jenis juga dapat ditulis dalam kalori/gram⁰Celsius.

Kapasitas kalor

Kapasitas kalor didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1⁰C atau 1K.  Secara  matematis  kapasitas kalor dirumuskan

        atau         

Keterangan: Q = banyaknya kalor yang diperlukan  (J)

m =  masa zat (kg)

c  =   kalor jenis zat (J/kg⁰C)

                    =  kenaikan suhu (⁰C)

                     C = kapasitas kalor (J/⁰C atau J/K)

c.       Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat

            Kalor yang diterima atau dilepaskan suatu zat tidak hanya menyebabkan perubahan suhu zat tersebut, tetapi dapat pula menyebabkan zat tersebut berubah wujud. Zat yang ada dialam mempunyai tiga wujud yaitu padat, cair, dan gas.

1)      Melebur Dan Membeku

Melebur adalah perubahan wujud dari zat padat menjadi zat cair, sebaliknya membeku adalh perubahan wujud dari zat cair menjadi zat padat. Ketika melebur terjadi penyerapan kalor, sedangkan ketika membeku terjadi pelepasan kalor.

Titik lebur adalah suhu zat ketika melebur. Kalor dalam joule yang diperlukan untuk meleburkan 1 kg zat padat menjadi 1 kg zat cair pada titik leburnya disebut kalor lebur. Sebaliknya kalor yang dilepaskan pada waktu 1 kg zat cair membeku menjadi 1 kg zat padat pada titik bekunya disebut kalor beku. Untuk zat yang sama titik lebur sama dengan titik beku dan kalor lebur sama dengan kalor beku.

Rumus untuk menentukan kalor lebur atau kalor beku adalah

      atau Q = mL

Dengan Q = kalor (J)

              L = kalor lebur/beku (J/Kg)

              m= masa (Kg)

titik lebur suatu zat dipengaruhi oleh tekanan dan ketidak murnian zat. Jika tekanan pada zat dinaikan, titik lebur zat akan turun, sebaliknya tekanan zat diturunkan titik leburnya akan naik.

2)      Menguap dan Mengembun

Menguap adalah perubahan wujud dari zat cair menjadi gas, sebaliknya mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi zat cair. Ketika menguap zat menyerap kalor, dan sebaliknya mengembun zat melepaskan kalor. Faktor-faktor yang mempercepat penguapan:

(a)    Pemanasan

(b)   Meniup udara diatas permukaan

(c)    Memperluas permukaan

(d)   Mengurangi tekanan di atas permukaan.

            Banyaknya kaolr yang diperlukan oleh setiap 1 kg masa zat untuk berubah wujud dari cair menjadi gas disebut kalor penguapan/ kalor uap. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut

Dengan  U = kalor uap atau kalor laten (J/kg, kkal/kg)

               Q = kalor yang diperlukan untuk menguap (*J, kal)

               m =  masa zat (kg)

Mendidih adalah proses perubahan wujud dari zat cair menjadi gas yang terjadi pada seluruh bagian zat cair pada suhu tertentu. Peristiwa mendidih berbeda dengan menguap. Penguapan hanya terjadi pada permukaan zat cair sedangkan mendidih terjadi pada seluruh bagian zat cair. Penguapan terjadi pada sembarang suhu, sedangkan mendidih terjadi pada suhu tertentu yang disebut dengan titik didih.

Titik didih zat ternyata dapat berubah. Ada dua faktor yang dapat mengubah titik didih yaitu pengaruh tekanan dan adanya ketidak murnian zat.

3)      Azas Black

Bila sebuah benda melepaskan kalor ke benda yang suhunya lebih rendah, pada akhirnya akan tercapai kesetimbangan suhu. Artinya suhu kedua benda akan sama. Menurut Joseph Black banyaknya kalor yang dilepaskan benda sama dengan benyaknya kalor yang diterima benda. Pernyataan itu kemudian dikenal sebagai asa black. Secara matematis asa black dirumuskan sebagai berikut:

                            Q₁ = Q₂

             

                        Q_lepas = Q_terima

d.      Perpindahan Kalor

Kalor dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain denga tiga cara yaitu secara radiasi, konduksi dan konveksi.

1)      Radiasi

Radiasi atau pancaran adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara (medium). Sebagai contoh sinar matahari kebumi melalui radiasi.

Beberapa zat dapat menyerap kalor radiasi lebih baik daripada zat lainnya. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik juga. Sebaliknya permukaan yang putih dan mengkilat adalah penyerap kalor radiasi yang buruk sekaligus pemancar kalor radiasi yang buruk. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya pancaran kalor adalah termoskop.

Beberapa pemanfaatan dari sifat pemukaan yang memancarkan kalor dengan baik dan buruk antara lain:

(a)    Sirip-sirip pendingin yang terdapat dibelakang lemari es dicat hitam dan kusam agar memancarkan radiasi ke lingkungan sekitar.

(b)   Panel surya pemanas dicat hitam agar dapat menyerap radiasi dari matahari.

(c)    Rumah dicat putih agar dapat memantulkan kalor radiasi dari sinar matahari.

(d)   Bagian dari termos dilapisi perak mengkilap agar memantulkan radiasi kembali ke dalam termos.

2)       Konveksi atau aliran

Konveksi adalah perpindahan kalor melalui zat disertai perpindahan partikel-partikel zat itu. Perpindahan kalor secara konveksi disebabkan oleh perbedaan masa jenis zat. Contoh peristiwa konveksi dalam kehidupan sehari-hari:

(a)    Terjadinya angin darat dan angin laut.

(b)   Cerobong asap

(c)    Sistem ventilasi rumah

(d)   Sistem pendingin mobil

(e)    Lemari es

(f)    Memanaskan air

3)      Konduksi atau hantaran

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat itu. Perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada zat padat. Umumnya logam merupakan penghantar kalor yang baik. Zat bukan logam merupakan penghantar kalor yang kurang baik. Penghantar kalor yang baik disebut konduktor. Sedangkan penghantar yang buruk disebut isolator.