Konsep Kalor

A. Pengertian Kalor

Air dingin akan menjadi panas jika mendapatkan energi dari luar. Misalnya, energi dari hasil pembakaran bahan bakar minyak. Sebaliknya, air panas yang berada dalam sebuah gelas, lama-kelamaan akan menjadi dingin jika dibiarkan di udara terbuka karena terus-menerus melepaskan energi ke udara di sekitar gelas. Sehingga air menjadi panas jika ada sejumlah energi yang merambat masuk ke dalam air. Lalu, air menjadi dingin jika sejumlah energi keluar dari air tersebut. Jadi dapat disimpulkan bahwa :

Kalor adalah suatu bentuk energi yang tidak terlihat dan tidak memiliki massa serta secara alamiah dapat berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju suhu yang lebih rendah saat bersinggungan.

Oleh karena kalor merupakan salah satu bentuk energi, maka satuan (SI) kalor adalah joule. Pada kehidupan sehari-hari terutama pada bahan makanan, kalor sering juga dinyatakan dalam satuan kalori.

Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air hingga suhunya naik 1 °C.

Terdapat kesetaraan antara satuan joule dangan satuan kalori yang biasa dikenal dengan sebutan tara kalor mekanik, dan dinyatakan sebagai berikut :

1 kalori    = 4,2 joule

atau

1 joule      = 0,24 kalori

Kalor sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Sebagian besar energi yang digunakan manusia saat ini adalah energi yang berasal dari Matahari. Mesin-mesin pabrik, kendaraan bermotor, kapal laut, dan pesawat terbang memerlukan aliran energi atau kalor. Energi yang tersimpan dalam bahan bakar diubah menjadi kalor sebelum dimanfaatkan menjadi energi kinetik (gerak).

Pengaruh kalor terhadap suatu benda selain akan meningkatkan suhu suatu benda bisa mengakibatkan terjadinya perubahan wujud zat.

B. Kalor dan Pengaruhnya

1.    Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Suhu Benda

Semakin lama pemanasan air berarti kalor yang diterima air semakin besar dan suhu air semakin tinggi, Jadi, Besarnya kalor (Q) yang diberikan pada air sebanding dengan kenaikan suhu air itu (Δt). Dapat dituliskan:

Q ≈ Δt

Keterangan:
Q    = kalor (joule)
Δt   = perubahan suhu (K) atau (°C)

Bersamaan dengan pemberian kalor, suhu air akan terus naik sampai keadaan tertentu. Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda.

2.    Hubungan Kalor dan Massa Benda

Untuk menaikkan suhu yang sama, jenis zat sama, tetapi jumlah massa zat berbeda membutuhkan kalor yang berbeda pula. Jadi, Jumlah kalor (Q) yang diserap benda untuk menaikkan suhu yang sama adalah sebanding dengan massa zat itu. Dapat dituliskan:

Q ≈ m

Keterangan:
Q   = kalor (joule)
m   =  massa zat (kg)

3.    Hubungan Kalor dan Jenis Zat

Untuk menaikkan suhu yang sama, jumlah massa zat sama, tetapi jenis zat berbeda membutuhkan kalor yang berbeda pula. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat. Dapat dituliskan:

Q ≈ c

Keterangan:
Q = kalor (joule)
c  = kalor jenis zat (j/kg°C)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1°C. Satuan kalor jenis zat adalah j/kg°C.

4. Kalor yang dilepas / diterima oleh zat ketika berubah suhunya

Dari pembahasan sebelumnya diperoleh kesimpulan bahwa besarnya kalor (Q)  yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebanding dengan :

1. kenaikan suhu (Q ≈ Δt)

2. massa zat (Q ≈ m), dan

3.kalor jenis (Q ≈ c),

Secara matematis ketiga persamaan diatas dapat ditulis :

Q = m x c x Δt

Keterangan :

Q   = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (J)

m   = massa benda (kg)

c    = kalor jenis benda (J/kg°C)

Δt = t_akhir – t_awal

      = perubahan suhu (K) atau (°C)

Δ   = delta = selisih

5. Kapasitas Kalor

Banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu benda sehingga suhunya naik 1 ⁰C disebut kapasitas kalor. Secara matematis kapasitas kalor dapat dituliskan :

C = m x c

Karena : Q = m x c x Δt maka,

Q = C x Δt

Keterangan

Q   = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (J)

C   = kapasitas kalor benda (J/°C)

Δt = kenaikan suhu (°C)

Δ   = delta

Contoh Soal
1. Hitung kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 500 gram air dari 0 °C menjadi 100 °C, jika diketahui kalor jenis air 4.200 J/kg°C !

Penyelesaian:
Diketahui:

m_air = 500 gram = 0,5 kg
c_air = 4.200 J/kg°C
Δt = 100 °C – 0 °C   = 100 °C

Ditanya: Q = ……….. ?
Jawab:          

Q = m_air.c_air.Δt
Q = 0,5 kg x 4.200 J/kg°C x 100 °C
Q = 210.000 J = 210 kJ
Jadi kalor yang diperlukan sebanyak 210 kJ.

2. Berapa kapasitas kalor dari 2 kg alkohol jika untuk menaikkan suhu sebesar 20º C diperlukan kalor 60 J ?

Diketahui : m  = 2 kg

                     Q  = 60 J

                     Δt = 20º C

Ditanya :     C  = .... ?

Jawab:

C	=	Q
		Δt
C	=	60
		20
C	=	3 J/ºC

Jadi, kapasitas kalornya adalah 3 J/º C