Besar kalor yang diperlukan pada proses A sampai C jika kalor jenis es

Kalor menjadi salah satu materi yang akan dipelajari di pelajaran fisika. Kalor adalah salah satu bentuk energi yang diterima atau dilepaskan suatu benda. Satuan yang digunakan ialah joule atau kalori. Yuk simak ulasan lengkapnya di bawah ini.

Pengertian Kalor

Kalor sebenarnya sama dengan energi panas yang kita temui sehari-hari. Sehingga energi kalor ini sebenarnya selalu kita manfaatkan di dalam aktivitas sehari-hari, misalnya untuk memasak dan memanaskan suatu benda. Pengertian dari kalor itu sendiri adalah suatu energi yang dimiliki oleh benda atau zat yang bisa dideteksi dengan alat pengukur yang dinamakan termometer. 

Kalor ini merupakan energi yang memiliki karakteristik bisa berpindah dari suatu benda yang memiliki suhu tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika dua benda itu saling bersinggungan. Misalnya adalah ketika merebus air, dimana air dingin yang dipanaskan kemudian lama kelamaan akan berubah menjadi panas.  

Besaran kalor yang terkandung di dalam suatu benda atau zat dapat ditentukan dari tiga faktor, yaitu massa zat, kalor jenis, serta perubahan suhu. Satuan resmi dari kalor adalah Joule (J). 

Rumus-rumus Terkait dengan Kalor

Karena besaran kalor dipengaruhi oleh massa benda, kalor jenis, dan perubahan suhu, maka dapat dirumuskan: 

Q = m.c.ΔT

Keterangan:

Q = besaran kalor yang dibutuhkan untuk dilepas atau diterima suatu benda (J)

c = kalor jenis benda atau zat (J/kg⁰C)

m = massa benda atau zat (kg)

ΔT = perubahan suhu (⁰C)

c = Q/m .ΔT

Keterangan:

Q = besaran kalor yang dibutuhkan untuk dilepas atau diterima suatu benda (J)

c = kalor jenis benda atau zat (J/kg⁰C)

m = massa zat atau benda (kg)

ΔT = perubahan suhu (⁰C)

C = Q/ΔT

Keterangan:

Q = besaran kalor yang dibutuhkan untuk dilepas atau diterima suatu benda (J)

C = kapasitas kalor (J/K)

ΔT = perubahan suhu (⁰C)

C = m.c

Keterangan:

C = kapasitas kalor (J/K)

M = massa zat atau benda (kg)

c = kalor jenis zat atau benda (J/kg.K) 

Q = m.L

Q = m.U

Keterangan: 

Q = kalor (J)

m = massa zat atau benda (kg)

L = kalor lebur (J/kg)

U = kalor uap (J/kg) 

Jenis-jenis Kalor

Berdasarkan proses kerjanya, kalor terdiri dari beberapa jenis yaitu: 

Kalor pembentukan merupakan kalor yang bisa membentuk 1 mol senyawa di dalam unsurnya. Contoh: C12, Br2, H2, dan O2

Kalor penguraian merupakan kalor yang bisa mengurai 1 mol senyawa dengan unsur lain.

Kalor pembakaran adalah kalor yang berasal dari suatu pembakaran 1 unsurnya.

Kalor netralisasi dibutuhkan supaya bisa membentuk 1 mol dari H2O dari suatu reaksi asam basa. 

Kalor pelarutan merupakan kalor yang dibutuhkan untuk proses pelarutan 1 mol zat.  

Pengertian Kalor Jenis & Kapasitas Kalor

Setiap benda atau zat pada dasarnya memiliki kalor jenis yang berbeda-beda, misalnya seperti air yang memiliki kalor jenis 1000 J/kg⁰C, Alkohol 550 J/kg⁰C, serta es yang berkalor jenis 595 J/kg⁰C.

Kalor jenis itu merupakan banyaknya energi kalor yang dibutuhkan untuk bisa menaikan suhu pada zat yang memiliki massa 1 kg menjadi 1⁰C. Satuan internasional dari kalor jenis adalah J/kg⁰C..

Sedangkan kapasitas kalor merupakan besaran kalor yang dibutuhkan untuk bisa meningkatkan suhu suatu benda atau zat menjadi 1⁰C.

Baca juga: Teori Asam Basa: Pengertian Menurut Arrhenius dan Para Ahli

Prinsip Perubahan Kalor

Prinsip ini sederhananya adalah kondisi ketika suatu benda atau zat dipanaskan dan menerima kalor. Benda yang awalnya mempunyai suhu rendah akhirnya meningkat menjadi bersuhu tinggi.

Begitu pula sebaliknya, ketika zat atau benda yang sudah dipanaskan tadi didiamkan atau didinginkan, maka kalor yang ada akan terlepas perlahan sehingga suhunya menurun. 

Contoh sederhana dari prinsip ini adalah ketika kita meletakan es batu di lokasi yang terpapar sinar matahari yang memiliki suhu lebih tinggi dibanding es. Secara perlahan, es batu yang awalnya padat, akan berubah bentuk menjadi cair dan bahkan menguap menjadi gas.

Contoh lainnya adalah ketika mencairkan plastik. Jadi plastik itu dibakar sehingga bentuknya akan berubah menjadi cair atau menguap menjadi gas. 

Perpindahan Kalor

Sebelumnya telah dijelaskan terkait dengan paparan sinar matahari terhadap es dan juga proses perebusan air. Dua aktivitas itu sebenarnya menjelaskan mengenai proses terjadinya perpindahan kalor. Perpindahan kalor itu sendiri bisa terjadi melalui tiga cara, yakni:

Konduksi merupakan salah satu cara perpindahan kalor yang terjadi karena adanya perantara atau medium tanpa terjadinya perpindahan partikel dari medium itu sendiri. 

Medium yang bisa menghantarkan panas tersebut disebut juga dengan konduktor. Benda-benda yang termasuk ke dalam konduktor adalah besi, alumunium, tembaga, sampai logam.

Contoh peristiwa konduksi adalah ketika kita memanaskan ujung penggaris besi, maka lama kelamaan ujung lainnya akan ikut memanas. Hal itu terjadi karena penggaris besi itu menghantarkan panas sampai ke ujung lainnya. 

Contoh lainnya adalah ketika merebus air dengan panci yang tertutup. Lama kelamaan, tutup panci itu akan ikut panas. 

Laju Kalor = Q/t = kA (T2 -T1)/x 

Konveksi adalah perpindahan panas atau kalor yang disertai dengan perpindahan dari medium atau zat perantaranya. Konveksi ini terbagi menjadi dua, yaitu konveksi alami dan konveksi paksa.

Konveksi alamiah terjadi karena perpindahan dari molekul terjadi secara alamiah sesuai dengan massa jenis dari suatu zat. Contoh adalah ketika memanaskan air. Massa kecil air l yang lebih kecil akhirnya akan mengalir ke atas. Proses tersebut akan berlangsung hingga air mencapai suhu yang sama. Itulah yang menjelaskan mengapa ketika air dipanaskan dalam waktu yang lama akan menggelembung.

Sedangkan konveksi paksa terjadi karena adanya pengaruh eksternal atau dari luar, seperti misalnya tekanan. Contoh konveksi paksa adalah radiator mobil yang berfungsi untuk mendinginkan mesin.

Sementara itu, contoh lain dari peristiwa konveksi adalah terjadinya  angin darat dan laut, asap cerobong asap bisa naik ke atas, serta ketika memasak kacang hijau, kacang akan ikut naik ke atas dengan air ketika dipanaskan. 

Laju Kalor = Q/t = hA (T2 – T1)

Radiasi adalah suatu perpindahan kalor yang terjadi tanpa melibatkan zat atau medium perantara apapun. Radiasi ini memiliki ciri khas dimana kalor yang dipindahkan tidak perlu bersentuhan. Dengan kata lain, kalor yang terpancar akan tetap mengalir ke arah yang dituju tanpa adanya medium. 

Contoh terjadinya radiasi adalah ketika seseorang menyalakan api unggun. Secara tidak sadar, ketika api unggun sudah berkobar dan menghasilkan panas, badan kita juga  akan terasa hangat. 

Selain itu adalah paparan sinar matahari yang bisa membuat baju menjadi kering. 

Laju Kalor = Q/t = σeAT4

Contoh Soal Kalor

1. Jika suatu air memiliki berat 3 kg dan dipanaskan dari suhu 20 ⁰C menjadi 100 ⁰C, Jika kalor jenis air adalah 1 J/g⁰C, berapakah besaran kalor yang dibutuhkan oleh air tersebut? 

Diketahui: 

m = 3 kg

c = 1 g/⁰C = 1000 J/kg⁰C

ΔT = 100 ⁰C – 20 ⁰C = 80 ⁰C

Q = ?

Jawab: 

Q = m.c.ΔT

Q = 3 x 1000 x 80

Q = 240.000 J

Maka kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu air tersebut adalah 240.000 J.

2. Suatu zat cair memiliki berat atau massa sebesar 5 kg. Kemudian zat cair itu memerlukan kalor sebesar 200.000 J  dipanaskan dari suhu 20⁰C hingga menjadi 70⁰C. Berapakah kalor jenis dari zat tersebut? 

Diketahui: 

m = 5 kg

Q = 200.000 J

ΔT = 70⁰C – 20⁰C = 50⁰C

c = ?

Jawab: 

c = Q/m.ΔT

c = 200.000/5 x 50

c = 800 J/kg ⁰C

Maka, kalor jenis dari zat tersebut adalah 800 J/kg ⁰C. 

3. Suatu aluminium memiliki massa 4 kg, aluminium itu memiliki suhu awal sebesar 25 ⁰C. Jika aluminium itu menerima kalor sebesar 180.000 J, Jika kalor jenis dari aluminium adalah 900 J/kg ⁰C, berapakah suhu air dari aluminium tersebut? 

Diketahui: 

m = 4 kg

Q = 180.000 J

c = 900 J/kg ⁰C

T0 = 25 ⁰C

T1 = ?

Jawab: 

Q = m.c.ΔT

180.000 = 4.900.(T1 – 25)

T1 – 25 = 180.000/4 x 900

T1 – 25 = 180.000/3600

T1 = 50 + 25

T1 = 75 ⁰C

Maka, suhu akhir dari aluminium tersebut adalah 75⁰C.

Demikianlah pembahasan mengenai pengertian kalor beserta dengan rumus dan contoh soalnya. 

Materi mengenai sains ini akan menjadi pendidikan dasar bagi para siswa di Sampoerna Academy. Sebab, Sampoerna Academy memiliki metode pembelajaran khusus yang berbasis STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Math). Metode STEAM itu nantinya akan membuat para siswa memiliki kualifikasi pendidikan yang diakui tak hanya dalam lingkup nasional, tetapi juga internasional.

Selain itu, pelajaran yang akan diajarkan di Sampoerna Academy akan mengadopsi kurikulum terbaik di dunia. 

Referensi
Ruang Guru – Pengertian Kalor dan Rumusnya