Pengertian Kalor, Rumus, Contoh Beserta Penjelasannya Lengkap

Via : Ilmuperhotelan.my.id

Para ilmuwan telah lama merenungkan sifat panas. Baik ke pertengahan abad 19, gagasan yang paling diterima panas adalah salah satu yang berhubungan dengan cairan yang dikenal sebagai kalori. Dan untuk lebih jelasnya lagi berikut ini adalah penjelasan tentang pengertian kalor silahkan simak uraiannya.

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor

1. massa zat
2. jenis zat (kalor jenis)
3. perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

Q = m.c.(t2 – t1)

Dimana :

Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)

m adalah massa benda (kg)

c adalah kalor jenis (J/kgC)

(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

• Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
• Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t2-t1)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.(t2-t1)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

H = m.c


Perpindahan kalor juga bisa dihitung besarannya,  bisa menggunakan rumus di bawah ini.
Q = m.c.ΔT
Keterangan:

• Q   : banyaknya kalor yang diterima atau dilepas oleh suatu benda (J)
• m   : massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
• c    : kalor jenis zat (J/kg⁰C)
• ΔT : perubahan suhu (⁰C)

 

Rumus Kalor Jenis: c = Q / m.ΔT Keterangan:

• c = kalor jenis zat (J/kg⁰C)
• Q = banyaknya kalor yang dilepas atau diterima oleh suatu benda (Joule)
• m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
• ΔT = perubahan suhu (⁰C)

 

Rumus Kapasitas Kalor: C = Q / ΔT Keterangan:

• C = kapasitas kalor (J/K)
• Q = banyaknya kalor (J)
• ΔT = perubahan suhu (K)

Selain itu, ada rumus lain untuk menentukan kapasitas kalor itu sendiri, yaitu: C = m. c
Keterangan:

• C = kapasitas kalor (J/K)
• m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
• c = kalor jenis zat (J/kg.K)

Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.

Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.

W = Q

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :

W = P.t

Keterangan :

W adalah energi listrik (J)

P adalah daya listrik (W)

t adalah waktu yang diperlukan (s)

Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh persamaan ;

P.t = m.c.(t2 – t1)

Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.

Asas Black

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

Q lepas = Q terima

m1.c1.(t1 – ta) = m2.c2.(ta-t2)

Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan (t1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

Kalor dan Perubahan Pada Benda

Kalor bisa mengubah suhu zat

Pada dasarnya, masing-masing benda yang suhunya lebih dari nol mutlak, maka benda tersebut memiliki kalor. Kandungan ini yang akan menjadi penentu berapa suhu benda tersebut. Jika benda tersebut dipanaskan, maka benda menerima tambahan kalor menjadikan suhunya bertambah atau meningkat. Sedangkan jika benda tersebtu didingingkan, maka benda tersebut melepaskan kalor menjadikan suhunya menurun.

Kalor bisa mengubah wujud zat

Beberapa benda jika diberikan kalor dalam satuan tertentu, maka benda tersebut akan mengalami perubahan wujud. Contohnya adalah es yang dipanaskan (diberi kalor) maka es (bentuk padat) tadi akan menjadi cair (bentuk gas), dan apabila pemanaasan terus dilakukan maka air tadi juga akan berubah menjadi gas. Tititk dimana zat akan berubah bentuk menjadi zat titik cair atau titik lebur benda.

Macam-macam Cara Perpindahan Panas

Radiasi

Radiasi adalah perpindahan panas tanpa zat perantara. Contoh paling mudah dari perpindahan panas secara radiasi adalah pancaran sinar matahari. Matahari memancarkan panasnya sehingga sampai ke permukaan bumi melalui ruang hampa. Di ruang hampa tidak ada zat yang dapat dilalui dan juga tidak ada zat yang dapat mengalir. Panas matahari tersebut sampai ke bumi secara langsung atau secara pancaran tanpa melalui zat perantara.

Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas karena terjadinya perpindahan zat. Peristiwa konveksi atau aliran zat terjadi pada perubahan suhu suatu zat. Contohnya adalah air yang sedang direbus. Zat cair dan gas yang terkena panas maka molekul-molekulnya bertambah besar dan beratnya tetap, sehingga akan bergerak ke atas. Gerakan ke atas ini akan diikuti oleh gerakan zat lain secara terus menerus sehingga terjadi aliran zat karena panas. Dari peristiwa aliran inilah, maka panas dapat merambat secara konveksi.

Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui benda padat. Benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik disebut konduktor. Pada umumnya, konduktor terbuat dari logam. Benda yang sukar menghantarkan panas disebut isolator. Menurut Wikipedia, pada peristiwa konduksi, panas mengalir melalui molekul-molekul zat tanpa memindahkan atau menggerakkan molekul zat itu. Benda padat memiliki kemampuan merambatkan panas secara konduksi yang berbeda-beda.

Manusia menggunakan termometer untuk mengukur suhu zat cair, padat maupun gas. Termometer yang dibuat manusia umumnya berisi air raksa atau alkohol. Cara bekerja termometer berdasarkan proses pemuaian. Jika suhu naik, maka air raksa akan memuai dan permukaan air raksa ikut naik. Sebaliknya, bila suhu turun, maka permukaan air raksa akan turun. Dengan cara ini kita dapat mengukur suhu tubuh seseorang sehingga bisa diketahui sedang sehat atau sakit.

Pencegahan Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor secara konveksi, konduksi dan radiasi bisa dicegah dengan mengisolasi ruangan tersebut. Seperi misalnya pada termos dipakai untuk menjaga suhu air supaya tetap panas dengan mencegah perpindahan kalornya.

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Air sebanyak 3 kg bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kalor jenis air 4.186 J/kgoC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

c = 4.186 J/kgoC

∆T = (35 – 10)oC = 25oC

Ditanyakan: Q = …?

Jawab:

Q = mc∆T

Q = 3 kg × 4.186 J/kgoC × 25oC

Q = 313.950 J

2. Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 100 gram

T0 = 25oC

cair = 1 kal/goC

Q = 1.000 kal

Jawab:

Dengan menggunakan persamaan (3), diperoleh:

Q = mc∆T

∆T	=	Q
		mc

∆T	=	1.000 kal
		100 gram × 1 kal/goC

∆T = 10oC

Perubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

ΔT = T – T0

10°C = T – 25°C

T = 35°C

Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35oC.

3. Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20oC menjadi 100oC, jika kalor jenis besi 450 J/kgoC?

Penyelesaian:
Diketahui:

m = 10 kg

T1 = 20oC

T2 = 100oC

c = 450 J/kg oC

Ditanyakan: Q?

Jawab:

Q = mc∆T

Q = mc(T2 – T1)

Q = 10 × 450 × (100 – 20)

Q = 10 × 450 × 80

Q = 360.000 J = 360 kJ

Jadi, kalor yang dibutuhkan sebatang besi tersebut sebesar 360 kJ.

4. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari suhu 30oC menjadi 50oC. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/goC atau 4.200 J/kg K, tentukan:

a) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori).

b) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule).

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 300 g = 0,3 kg

∆T = 50oC – 30oC = 20oC

c = 1 kal/goC = 4.200 J/kg K

Ditanyakan: Q dalam kalor dan joule

Jawab:

a) Menentukan jumlah kalor dalam kalori

Q = mc∆T

Q = 300 g × 1 kal/goC × 20oC

Q = 6.000 kalori

Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut adalah 6.000 kalori.

b) Menentukan jumlah kalor dalam joule

Q = mc∆T

Q = 0,3 kg × 4.200 J/kg K × 20 K

Q = 6.000 kalori

Q = 25.200 joule

Catatan penting: perubahan suhu dari satuan celcius dan kelvin sama, jadi tidak perlu melakukan koversi satuan terlebih dahulu.

Atau dengan menggunakan kesetaraan antara kalori dan joule diketahui bahwa:

1 kalori = 4,2 joule sehingga:

Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule

Penelusuran yang terkait dengan Pengertian Kalor

• jelaskan pengertian kalor
• pengertian kapasitas kalor
• contoh soal kalor
• pengertian kalor lebur es
• kalor dan perubahan suhu benda
• contoh kalor
• pengertian perpindahan kalor
• materi kalor

Share this post