IPA Fisika - Kalor

KALOR

Kalor menyatakan bentuk energi. Pernyataan ini pertama kali dibuktikan oleh Robert Von Mayer melalui percobaan berikut ini : Botol diisi dengan air dingin, kemudian digonoang-goncangkan selama beberapa menit, Apa yang dapat anda rasakan pada air tersebut?
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Hasul percobaan menunjukkan bahwa air terasa hangat.
Hangatnya air dalam botol karena memperoleh kalor (panas) yang berasal dari perubahan energi kinetik (gerak) air tersebut. Energ kalor dapat ditimbulkan dari berbagai bentuk energi, seperti energi kimia, energi listrik, energi kinetik, energi nuklir dan sebagainya.
Satuan kalor dalam sistem Internasional (SI) dinyatakan dalam Joule (J). Satuan kalor lainnya adalah kalori.
1 kilo kalori = 1000 kalori = 10 kubik kalori.


Menurut James Prescott Joule:
1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori

1 Kkal = 4,2 x 10 joule, angka ini disebut tara kalor mekanik.
Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menyatakan kesetaran antara satu kalor dan satuan energi. “Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 10 C."

Kalor Dapat Mengubah Suhu Benda
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu. Kalor dapat menyebabkan perubahan suhu suatu bënda.
Dalam Fisika, pengertian kalor berbeda dengan suhu. Kalor sebagai bentuk energi menyatakan jumlah (kuantitas) panas, sedangkan suhu menyatakan ukuran derajat panas. Secara ilmiah, kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju benda yang suhunya rendah bila kedua benda dicampur.
Karena kalor sebagai bentuk energi, maka berlaku hukum kekekalan energi untuk kalor. Menurut Joseph Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas. Pernyataan ini disebut Asas Black.

Kalor yang diterima = kalor yang dilepaskan
Qterima = Qlepas
(m . c. At)terima = (m . c. At)lepas

Kalor yang diterima/dilepaskan sebanding dengan massa zat, penurunan/kenaikan suhu dan kabr jenis zat.
Dirumuskan:

Q = m . c. At

Keterangan:
Q = kalor, satuannya Joule (J)
m = massa, satuannya kg
c = kalorjenis, satuannya J/kg°C
At = selisih suhu, satuannya °C



Kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C dan 1 kg zat. Bila dinyatakan dengan rumus:

C= Q/ m. At


Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor suatu zat adlah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat itu sebesar 1°C. Jika dinyatakan dengan rumus dapat di tulis:

H = Q/At

Keterangan:
H = Kapasitas kalor, satuan Joule/°C



Hubungan antara kapasitas kalor dan kalorjenis zat dapat ditulis:

H = Q/At = mxcxt/At = m xc

C = H/m

Untuk menentukan kalorjenis zat dapat digunakan alat yang disebut kalorimeter.


Contoh Soal:
1. Berapa energi kalor yang diperlukan oleh 1,5 kg alumunium jika dipanaskan dan 20°C sampai 60°C dan kalorjenis alumunium 9 x 10 J/kg°C?

Penyelesaian :
Diketahui :
m = 1,5 kg
c = 9 x 10kuadrat J/kg°C = 900 J/kg°C
At = 60°C - 20°C = 40°C

Ditanya •: Q=....?

Jawab :
Q = m.c.At
Q = 1,5x900x40
Q =d54.000 Joule
Tanda + berarti memerlukan kalor.


2. Berapa kalor yang dilepaskan oleh alkohol jika suhunya turun dan 75° menjadi 25°C. Massa alkohol 8
kg dan kalor alkohol 2300 J/kg°C.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 8 kg
c = 2300 J/kg°C
At 25° - 75° = -50°C

Ditanya Q =....?
Jawab
0 = m . c. At
= 8.2300 x -50
= -920.000 Joule

Tanda-berarti melepaskan kalor.



3. Untuk menaikkan suhu benda dan 30°C menjadi 80°C diperlukan kalor sebanyak 80.000 Joule. Bila massa benda yang dipanaskan 5 kg.

a) Berapa kapasitas kalor benda itu?
b) Berapakah kalor jenisnya?

Penyelesaian:
Diketahui :
Q = 80000 Joule
m = 5kg
Dt = 80°C - 30°C = 50°C

Ditanya
a) H = ........?
b) c = ........?


Jawab :
a) H = Q/At = 80.000 = 1600 J/°C
L’t 50
b) c = c/m = 1600/5 = 320 J/kg°C




4. Pada 0,5 kg panci alumunium yang bersuhu 15°C diberikan kalor sebesar 22.500 J. Berapakah suhu akhir panci alumunium tersebut? (Kalorjenis alumunium = 900 KIkg°C)

Penyelesaian:
Diketahui :
Massa panci alumunium m = 0,5 k9
Suhu awal = 15°C
Kalor yang diberikan Q = 22.500 J
Kalorjenis alumunium c = 900 J/kg°C

Ditanya : Suhu akhir panci

Jawab Oleh karena panci alumunium menerima kalor, maka suhunya akan naik.
Kenaikan suhu (At) dapat dihitung dengan persarnaan

Q = m.c.At

At = Q/mxc = 22.500J/(0,5 kg) (900 JIkg°C) = 50°C

Suhu akhir = suhu awal + kenaikan suhu At
= 15°C + 50°C = 65°C