Dalam kehidupan sehari-hari, dua benda atau zat yang memiliki suhu berbeda seringkali dicampur dalam satu tempat hingga suhu campuran tersebut menjadi sama. Suhu akhir tentu saja berada di antara suhu rendah dan tinggi benda. Fenomena ini adalah salah satu prinsip panas dalam kehidupan.
Definisi Kalor
Kalor adalah suatu bentuk atau bentuk energi panas yang dipindahkan dari suatu benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda lain yang bersuhu lebih rendah. Energi panas ini berbentuk energi kinetik dari atom atau molekul materi.
Besaran kalor atau Q sering ditulis dalam satuan kalori atau kal. Selain satuan kalori, kalor juga menggunakan satuan Joule (J) yang diambil dari nama fisikawan James Joule.
Baca Juga:
Joule melakukan percobaan tentang energi yang menimbulkan panas dalam wadah tertutup yang di dalamnya terdapat air dan juga benda-benda yang jatuh dan diputar oleh pengaduk.
Sebuah benda yang jatuh ke dalam air melakukan sejumlah usaha pada air, yang memiliki massa M sehingga air juga mengalami kenaikan suhu sebesar ∆T. Dari sini dapat didefinisikan bahwa kalor adalah proses perpindahan energi dari suatu benda atau zat ke benda atau zat lain yang diikuti dengan perubahan suhu benda tersebut.
Perpindahan panas
Perpindahan panas secara konduksi adalah proses perpindahan energi panas melalui interaksi antara molekul dan atom meskipun atom dan molekul tidak bergerak. Umumnya perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada benda padat.
Baca Juga:
Contoh peristiwa konduksi adalah sebatang logam yang ujungnya dipanaskan sedangkan ujung logam yang lain dipegang begitu saja. Semakin lama ujung logam yang dipegang akan terasa panas karena panas dari ujung logam lain berpindah walaupun partikel logam tidak ikut bergerak.
Perpindahan panas secara konduksi disebabkan oleh perbedaan temperatur pada kedua ujung batang yang menyebabkan energi panas terus dialirkan dari ujung panas ke ujung dingin. Laju perubahan suhu sepanjang batang ∆T/∆I disebut gradien suhu.
Untuk menghitung jumlah panas yang dipindahkan secara konduksi melalui batang per satuan waktu, Anda dapat menggunakan rumus berikut:
Baca Juga:
I = ∆Q/∆t
I = kx A x (∆T/∆x)
Informasi:
Baca Juga:
I = Arus termal dalam Watt (J/s)
∆Q = Kalor yang berpindah melalui proses konduksi (Joule)
∆t = waktu energi panas berpindah melalui batang penghantar (s)
∆x = panjang batang konduktor (m)
∆T = beda suhu di setiap ujung batang konduktor (K)
k = Konstanta proporsionalitas atau koefisien konduktivitas termal (W/mK)
A = Luas permukaan batang konduktor (m²)
Pada saat air di dalam wadah dipanaskan, partikel air yang berada di dasar wadah akan menerima panas terlebih dahulu dari kompor sehingga suhu air di dalam wadah menjadi naik. Partikel air yang berada di bagian bawah dan bersuhu lebih tinggi akan naik ke atas karena massa jenisnya yang lebih kecil.
Partikel yang bersuhu lebih rendah (dingin) memiliki massa jenis yang lebih besar sehingga akan jatuh ke bawah mengisi tempat air yang bersuhu lebih tinggi telah naik ke atas. Proses ini berlanjut sehingga semua air di dalam wadah akan menjadi panas. Perpindahan panas ini disebut perpindahan konveksi.
Baca Juga:
I = ∆Q/∆t
I = hx Ax (∆T/∆x)
Informasi:
Baca Juga:
h = koefisien konveksi (W/m².K)
Pancaran cahaya matahari yang sampai ke bumi merupakan salah satu bentuk radiasi. Radiasi sendiri merupakan perpindahan panas dari permukaan benda dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan medium atau zat perantara.
Baca Juga:
P = eσAT⁴
Informasi:
P = Daya yang dipancarkan (W)
e = emisivitas objek
σ = konstanta Stefan (5,6703 x 10ˉ⁸ W/m².K⁴)
Baca Juga:
Formula Kalori
Untuk menghitung jumlah kalor yang diserap oleh suatu benda berdasarkan kenaikan suhu, massa dan juga kalor jenis zat, digunakan persamaan berikut:
Q = mxcx ∆T
Informasi:
Baca Juga:
c = panas spesifik materi (J/kg.K)
Q = Kalor (Joule)
m = massa benda (kg)
∆T = perubahan suhu (K)
Satuan kalor bisa menggunakan Joule dan kalori. Hubungan antara satuan kalori dan Joule adalah:
1 Kalori = 4,184 Joule atau bisa dibulatkan menjadi 4,2 Joule.
Baca Juga:
Hitam Dasar
Bunyi Prinsip Hitam, yaitu kalor yang diberikan oleh benda yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diterima benda yang bersuhu rendah.
Qabsorb = Qlepaskan
Kapasitas Panas & Formula Panas Spesifik
- Panas Spesifik
Ketika suatu benda dipanaskan, jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda tersebut bergantung pada jenis zat atau benda, jumlah massa air dan nilai kenaikan suhu zat tersebut.
Baca Juga:
Untuk memanaskan suatu benda tertentu, jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat akan berbanding lurus dengan kenaikan massa dan suhunya. Jika suatu benda bermassa m maka untuk dapat menaikkan suhunya sebesar ∆T dibutuhkan kalor sebesar Q :
Q ∞ m. ∆T
Kalor jenis mengacu pada banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu benda sebesar 1 K. Setiap benda memiliki kemampuan menyerap kalor yang berbeda-beda. Semakin besar kalor jenis suatu benda, berarti semakin besar pula kemampuan benda tersebut menyerap kalor.
Baca Juga:
Untuk menghitung panas spesifik, Anda dapat menggunakan persamaan berikut:
c = Q/(mx ∆T)
- Kapasitas Panas
Istilah lain yang banyak digunakan selain kalor jenis adalah kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat atau benda sebesar 1⁰C. Kapasitas panas adalah produk dari massa suatu zat dan panas spesifik zat tersebut.
Baca Juga:
C = cxm
C = Q/∆T
Informasi:
Baca Juga:
C = Kapasitas Panas (J/K)
Hubungan antara kalor dan kapasitas kalor berdasarkan persamaan di atas dapat dirumuskan sebagai berikut:
Q = mxcx ∆T
Baca Juga:
Q = C x ∆T
Contoh Soal Kalori
Air dengan massa 150 gram memiliki suhu 25 ⁰C kemudian dipanaskan dengan energi 1500 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g.⁰C. Tentukan berapa suhu air setelah pemanasan.
Diskusi
Baca Juga:
Dikenal:
m = 150 gram
Ke = 25 ⁰C
Cair = 1 kal/g.⁰C
Q = 1500 kalori
diminta:
Baca Juga:
Suhu akhir setelah pemanasan (T)?
Menjawab:
Pertama-tama, kenaikan suhu air dihitung terlebih dahulu setelah diberi panas 1500 kalori. Formula berikut digunakan:
Baca Juga:
Q = mxcx ∆T
∆T = Q/(mxc)
∆T = 1500 kalori/(150 gram x 1 kal/g.⁰C)
Baca Juga:
∆T = 10 ⁰C
Kenaikan suhu air setelah diberi kalor adalah 10 ⁰C. Sehingga suhu akhir air adalah :
T = Ke + ∆T
Baca Juga:
T = 25 ⁰C + 10 ⁰C
T = 35 ⁰C
Kalor adalah suatu bentuk energi panas yang dipindahkan dari suatu benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda lain yang bersuhu lebih rendah.
Baca Juga:
mejakelas.com
