Kalor adalah salah satu bentuk energi yang
dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya karena adanya perbedaan suhu.
Ketika dua benda yang memiliki perbedaan suhu bertemu maka kalor akan mengalir
(berpindah) dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.
Contohnya ketika kita mencampurkan air dingin dengan air panas, maka kita akan
mendapatkan air hangat. Banyak yang tidak tahu perbedaan antara suhu dan kalor,
Suhu adalah nilai yang terukur pada termometer, sedangkan kalor adalah energi
yang mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Adapula ilmuan dari Amerika
bernama Benjamin Thompson mengatakan bahwa kalor bukanlah zat alir, melainkan
energi yang terjadi karena adanya proses mekanik, seperti gesekan.
B. RUMUS DANSATUAN KALOR
Satuan kalor adalah Kalori (Kal) atau
Joule (J). Kalori adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 1
gram air agar suhunya menjadi 1 derajat Celcius.
1 Kalori = 4,2 Joule
1 Joule = 0,24 Kalori
Rumus Kalor :
Keterangan :
Q = Kalor (J)
m : Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg oC)
ΔT = Perubahan Suhu (oC)
C. KALOR DAN PERUBAHAN PADA BENDA
1. Kalor Dapat Mengubah Suhu Zat
Pada hakikatnya, setiap benda yang
suhunya lebih dari nol mutlak, maka benda tersebut memiliki Kalor. Kandungan
kalor inilah yang akan menentukan berapa suhu tersebut. Apabila benda ini
dipanaskan maka benda tersebut menerima tambahan kalor sehingga suhunya
meningkat. Sedangkan apabila benda tersebut didinginkan maka benda tersebut
melepaskan kalor sehingga suhunya menurun.
2. Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Beberapa benda jika diberikan kalor
dalam satuan tertentu, benda tersebut akan mengalami perubahan wujud. Contohnya
adalah ketika es dipanaskan (diberi kalor) maka es (wujud padat) tersebut akan
menjadi air (Wujud Gas), dan apabila pemanasan terus dilakukan maka air tadi
juga akan menjadi Gas. Titik dimana suatu zat akan berubah menjadi Zat Cair
disebut Titik Cair atau Titik Lebur benda.
D. KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR
Berdasarkan penelitian didapatkan
bahwa jika kalor diberikan pada dua benda yang berbeda, maka akan menghasilkan
suhu yang berbeda pula, Contohnya ketika minya dan air dipanaskan dengan suhu
yang sama maka minyak akan memiliki perubahan suhu 2 kali lebih besar
dibandingkan air. Hal Ini disebabkan
oleh perbedaan kalor jenis yang dimiliki suatu benda. Kalor Jenis Benda adalah
banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 1 kg massa benda
tersebut menjadi 1 derjat celcius. Satuan dari Kalor Jenis adalah Kalori / GramoCelcius
atau dalam Sistem Internasional ditetapkan dengan Joule / KilogramoCelcius.
Kalor Jenis dapat dituliskan dalam persamaan berikut :
KALOR JENIS |
Keterangan :
Q = Kalor (J)
m : Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg oC)
ΔT = Perubahan Suhu (oC)
Sedangkan kapasitas kalor adalah
jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut sebanyak 1
derajat Celcius. Jika kalor Q menghasilkan suhu sebesar t maka kapasitas kalor
dapat dirumuskan
RUMUS KAPASITAS KALOR |
E. PERPINDAHAN KALOR
Seperti yang telah kami jelaskan di
awal bahwa perpindahan kalor terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda yang
bersuhu rendah. Ada tiga jenis perpindahan kalor yang dapat terjadi, yaitu :
1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan Kalor secara konduksi
adalah perpindahan kalor melalui suatu zat perantara (logam) tanpa disertai
perpindahan partikel – partikel zat tersebut secara permanen. Contohnya adalah
ketika kita memanaskan salah satu ujung logam, maka ujung logam lainnya akan
ikut panas karena terjadi hantaran kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah.
Ketika memanaskan salah satu ujung logam, maka partikel yang terdapat pada
ujung logam tersebut akan bergetar dan membuat getaran terjadi pada partikel lain
yang terhubung dengannya. Sehingga seluruh partikel logam tersebut akan
bergetar walaupun hanya satu ujung logam yang dipanaskan, nah hal ini lah yang
akan merangsang terjadinya perpindahan kalor.
2. Perpindahan Kalor Secara konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi
adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan
bagian-bagian zat tersebut. Konveksi dapat terjadi pada zat cair atau gas. Ada
dua jenis perpindahan kalor secara konveksi, yaitu :
a. Konveksi Alamiah
Konveksi alamiah adalah konveksi yang
dipengaruhi gaya apung tanpa faktor luar, dan disebabkan oleh karena adanya
perbedaan massa jenis benda. Contohnya adalah pada pemanasan air, massa jenis
partikel air yang sudah panas akan naik menjauh dari api dan digantikan dengan
partikel air lain yang suhunya lebih rendah. Proses ini membuat seluruh
partikel zat cair tersebut akan panas sempurna.
b. Konveksi Paksa
Konveksi paksa adalah konveksi yang
terjadi karena adanya pengaruh faktor luar (contoh tekanan), dan perpindahan
kalor dilakukan dengan sengaja/dipaksakan. Artinya aliran panas kalor dipaksa
menuju ke tempat yang ingin dituju dengan bantuan faktor luar seperti tekanan.
Contohnya adalah pada kipas angin yang akan membawa udara dingin ke tempat yang
panas, dan radiator mobil yang memiliki sistem pendingin mesin.
3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Perpindahan kalor secara Radiasi
adalah proses perpindahan kalor yang tidak menggunakan zat perantara.
Perpindahan kalor secara radiasi berbeda dengan konduksi dan konveksi. Pada
Radiasi, agar terjadinya perpindahan kalor, kedua benda tidak harus bersentuhan
karena kalor dapat berpindah tanpa zat perantara. Artinya kalor tersebut akan
di pancarkan ke segala arah oleh sumber panas, dan akan mengalir ke segala arah.
Contohnya adalah saat kita dekat dengan api unggun dari sudut manapun, maka
kita tetap akan merasakan kehangatan dari sumber api, contoh lainnya adalah
panas matahari yang sampai ke bumi dan planet – planet lain.
4. Pencegahan perpindahan kalor
Perpindahan kalor secara konduksi,
konveksi, dan radiasi dapat dicegah dengan mengisolasi ruangan tersebut. Contoh
sederhana penerapan cara ini adalah pada termos. Termos digunakan untuk menjaga
suhu air tetap panas dengan mencegah perpindahan kalornya.
F. KALORIMETER
Kalorimeter ini terdiri atas dua buah
bejana dari tembaga yang kalor jenisnya belum diketahui. Bejana tembaga kecil
diletakkan dalam bejana lain yang lebih besar. Agar kedua bejana tidak
bersentuhan, diantara kedua bejana tersebut diletakkan isolator sebagai bahan
penyekat kalor, contohnya gabus. Bahan isolator ini berfungsi untuk menahan
kalor yang ada di dalam kalorimeter agar tidak keluar serta tidak ada kalor
yang masuk dari luar. Umumnya tutup yang digunakan terbuat dari bahan kayu yang
juga dapat berfungsi sebagai isolator yang baik. Pada tutupnya terdapat dua
buah lubang yang berguna untuk meletakkan termometer dan pengaduk. Pada waktu
sampel logam dimasukkan ke dalam kalorimeter, air di dalamnya tidak perlu
diaduk agar sistem dapat mencapai keseimbangan termal dengan segera. Batang
pengaduk ini biasanya terbuat dari bahan yang sama dengan bejana kalorimeter.