Fisika Kelas X: Definisi Kalor, Kalor Jenis, Kalor Laten dan Kapasitas Kalor

Fisika Kelas X: Definisi Kalor, Kalor Jenis, Kalor Laten dan Kapasitas Kalor

Belajar Fisika Yuk- Kalor adalah kata yang sangat familiar bagi orang jawa. Dia adalah celana dengan kemampuan elastis sehingga nyaman untuk dipakai kapan pun dan dimanapun. Ya,itulah KOLOR! Seperti biasa, supaya tidak terlalu serius, dalam kesempatan ini kita akan belajar apa yang dinamakan dengan kalor, kalor jenis, kalor laten dan kapasitas kalor.

Definisi Kalor

Kalor dalam ilmu fisika didefnisikan sebagai salah satu bentuk energi. Energi kalor ini dapat mengalir dan berpindah suatu material/ benda ke material/ benda yang lain. Proses perpindahan tersebut terjadi untuk mencapai kesetimbangan. Seperti yang kita ketahui bahwa satuan dari energi adalah joule. Oleh karenanya kalor dapat diberi satuan dengan joule juga. Walaupun kalor merupakan salah satu bentuk energi, kalor memiliki satuan yang sering dipakai yaitu kalori. Akan tetapi, satuan internasional yang disepakati untuk energi (termasuk kalor) adalah joule, dimana 1 kalori (kal) memiliki nilai yang sebanding dengan 4,2 joule. Jika dibalik maka nilai 1 joule sama dengan 0,24 kalori. Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan air 1 kg sehingga suhunya naik sebesar 1⁰C. Suhu sendiri memiliki makna sebagai besaran yang digunakan untuk menyatakan derajat panas suatu benda, secara mikroskopik sebenarnya adalah energi kinetik dari suatu benda (partikel benda yang panas akan bergerak dengan kecepatan yang lebih tinggi daripada benda dengan suhu rendah).Alat yang digunakan untuk percobaan kalor dan digunakan untuk menetukan kalor jenis dari suatu zat adalah kalorimeter.Wujud dan penampakan dari calorimeter adala sebagai berikut:

Kalormeter terdiri:

• dari dua buah bejana yang dipisahkan oleh sebuah ruang hampa udara, 
• sendok pengaduk, 
• tutup bejana yang terbuat dari kayu atau biasa disebut tutup isolator. 

Bejana kalorimeter bagian dalam terbuat dari aluminium yang mengkilat yang bertujuan untuk mencegah perpindahan kalor ke lingkungan

Secara matematis kesebandingan tersebut dinyatakan dengan:

1 kalori = 4,2 joule, dan

1 joule = 0,24 kalori

Dalam praksisnya, kalor yang diserap oleh benda dibedakan menjadi 2 jenis, yakni:

• Kalor jenis,yaitu besarnya kalor yang digunakan oleh zat untuk menaikkan suhunya, dan 
• Kalor laten, yaitu besarnya kalor yang digunakan oleh suatu zat untuk berubah wujud.

Oleh karena itu, rumusan untuk menentukan besanya kalor yang diserap oleh benda dapat menggunakan 2 rumusan matematis yang digunakan dalam 2 kondisi yang berbeda. Kondisi tersebut adalah saat benda suhunya mengalami kenaikan dan yang kedua adalah ketika benda berubah wujud, seperti melebur, menguap, membeku, menyublim, mendisposisi, dan mengembun. 

Kenaikan Suhu

Rumusan matematis untuk menentukan besarnya energi panas yang digunakan benda untuk berubah suhu dinyatakan dengan:

Q=m c ΔT, 

Keterangan:

Q adalah besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh benda (joule)

m adalah massa benda yang dinyatakan dengan kg

c adalah besarnya kalor jenis yang dinyatakan dengan joule/(m.derajat C)

ΔT adalah perubahan suhu benda yang dinyatakan dengan (derajat C)

Benda akan menyerap kalor jika ada kenaikan suhu dan akan melepas kalor ketika terjadi penurunan suhu.

Perubahan Zat

Pada zat yang berubah wujud, suhu benda akan konstan dan kalor yang diberikan digunakan untuk berubah wujud. Secara matematis besarnya kalor yang diserap atau dilepas dirumuskan sebagai berikut:

Q = mL atau Q=mU

Keterangan:

Q adalah besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh benda saat berubah wujud (joule)

m adalah massa benda yang dinyatakan dengan kg

L adalah kalor lebur, yakni besarnya kalor yang diserap oleh benda saat benda melebur yang dinyatakan dengan joule/kg

U adalah kalor uap, yakni besarnya kalor yang diserap oleh benda saat benda menguap yang dinyatakan dengan joule/kg.

Sebenarnya masih ada 4 macam lagi, disesuaikan dengan perubahan wujud benda. Benda akan menyerap kalor jika berubah wujud dari suhu rendah ke suhu tinggi, seperti melebur, menguap dan mendeposisi. Benda dikatakan melepas kalor jika benda berubah wujud dari suhu tinggi ke suhu rendah, seperti mengembun, membeku, dan menyublim.

Definisi kalor jenis

Dalam pembahasan di atas, kita sudah mengenal istilah kalor jenis. Nah, kira-kira apa yang dinamakan dengan kalor jenis? Berdasarkan namanya, mungkin teman-teman bisa sedikit tahu, arti dari kalor jenis. Kalor jenis adalah kalor banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhu sebesar 1 derajat C. Karena terdapat keunikan dari tiap benda dalam penyerapan dan pelepasan kalor maka diberi nama kalor jenis. Oleh karena itu, untuk kenaikan atau penurunan sebesar 1derajat C dari benda yang berbeda tetapi massanya sama akan menyerap atau melepas kalor dengan jumlah yang berbeda, tergantung kalor jenis dari benda tersbut. Satuan kalor jenis dalam standar internasional adalah J/Kg derajat C sedangkan dalam sistem cgs adalah J/gram derajat C. 

Berikut ini adalah nilai dari kalor jenis untuk beberapa zat:

Zat kal/(g derajat C) J/(kg derajat C)

Air 1,00 4200

Air laut 0,93 3900

Alkohol 0,55 230

Minyak tanah 0,52 220

Air raksa 0,033 140

Es 0,595 2500

Alumunium 0,214 900

Kaca 0,16 670

Besi 0,11 460

Tembaga 0,093 390

Kuningan 0,90 380

Perak 0,056 230

Emas 0,030 126

Timbal 0,031 130

Zat yang memiliki kalor jenis tertinggi adalah air yaitu 4200 joule/(kgderajat C) sehingga air dapat berfungsi sebagai pendingin yang baik, karena untuk menaikkan suhu air sebesar 1derajat C (memanaskan air) membutuhkan kalor yang banyak daripada zat yang lain.

Definisi Kalor Laten

Berdasarkan penjelasan di atas juga sudah disinggung sedikit mengenai kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang diperlukan atau dilepaskan oleh benda dengan massa sebesar 1 kg untuk berubah wujud. Dalam bahasa yang sederhana adalah Kalor laten adalah kalor yang diperlukan atau dilepaskan oleh benda saat melakukan perubahan wujud. Dalam satuan internasional kalor laten memiliki satuan joule/kg sedangkan dalam satuan cgs, kalor laten memiliki satuan joule/ gram.

Definisi kapasitas kalor

Dalam bab kalor juga terdapat istilah kapasitas kalor. Kapasitas kalor memiliki pengertian sebagai banyaknya kalor yang diserap oleh suatu benda dengan massa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1 derajat C. Jika suhu benda turun sebesar 1 derajat C maka kalor tersebut adalah kalor yang dilepas oleh benda dengan massa tertentu. Satuan kapasitas kalor dalam sistem International yaitu J/kg sedangkan satuan dalam sistem cgs adalah J/gram.

Secara matematis kapasitas kalor dirumuskan sebagai:

C=Q/m atau C=c.ΔT

Keterangan :

Q adalah banyaknya kalor yang dilepas atau diterima oleh suatu benda dengan satuan joule

m adalah massa benda yang menerima atau melepas kalor dengan satuan kg

c adalah kalor jenis zat dengan satuan J/(kg derajat C)

ΔT adalah perubahan suhu dengan satuan derajat C

Catatan: 

• untuk penulisan satuang dengan cara disingkat, maka digunakan huruf kapital pada bagian awal, sebagai contoh kalori disingkat menjadi Kal, joule disingkat menjadi J, celcius disingkat C dan seterusnya. Namun untuk kilo disingkat menjadi k kecil, sehingga dalam penyingkatan kilogram disingkat menjadi kg.
• dalam pembahasan ini, karena belum memungkinkan menulis satuan derajat (0 dengan superscript) pada blog ini, maka masih digunakan penulisan tekstual berupa derajat.

Penutup

Semoga pembahasan kalor di atas membuat kita semakin paham dengan salah satu bentuk energi, yakni energi panas yang disebut kalor, dan beberapa istilah terkait dengan bab kalor yaitu, kalor jenis, kalor laten dan kapasitas kalor.

Posted by Unknown

Tweet