Pengertian Kalor

Assalamualaikum wr. wb.

   Dari banyak hal tentang seputar dunia teknik kita dapat melihat cabang ilmu fisika yaitu kalor sebagai dasar mengetahui seberapa jauh ruang lingkup ilmu yang erat kaitannya dengan temperatur atau suhu ini, dari ilmu yang pernah saya dapat terkait kalor dari materi mata kuliah fisika dasar, ingin saya mencoba menyajikan sebuah sajian pembelajaran berupa definisi beserta rumus-rumus dan contoh kasus tentang kalor, dalam aplikasinya di kehidupan sehari-hari banyak kita temui masalah-masalah yang memungkinkan kita memakai prinsip dalam kalor sebagai cara untuk menghitung kalor jenis, kapasitas kalor, kalor lebur, kalor uap, dan mungkin juga asa black. mungkin nantinya akan didapati banyak kekurangan, tapi dengan ini setidaknya kita dapat berbagi pengalaman sekaligus sebagai sarana diskusi.

Kalor jenis

Rumus:

dengan ketentuan:

• = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
• = Massa zat (Gram, Kilogram)
• = Kalor jenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C)
• = Perubahan suhu (°C) → (t₂ - t₁)

Untuk mencari kalor jenis, rumusnya adalah:

Untuk mencari massa zat, rumusnya adalah:

Kapasitas kalor

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh benda untuk menaikkan suhunya 1°C.

Rumus kapasitas kalor:

dengan syarat:

• = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
• = Kapasitas kalor (Joule/°C)
• = Massa zat (Gram, Kilogram)
• = Kalor jenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C)
• = Perubahan suhu (°C) → (t₂ - t₁)

contoh soal: sebuah zat dipanaskan dari suhu 10°C menjadi 35°C. Kalor yang dikeluarkan adalah 5000 Joule. Jika masa zat adalah 20 kg. Berapakah kalor jenis dan kapasitas kalor zat tersebut? Jawab = Diketahui=

          t1 =10°C

          t2 =35°C

          Q  =5000 J

          m  =20 kg

Ditanya = b. Kapasitas kalor (H)

           a. kalor jenis (c)

           delta t = t2-t1

                  = 35°-10°

                  = 25°

        c  = Q:(m*delta t)

        c  = 5000:(20*25)

        c  = 5000: 500

        c  = 10 J/kg C°

 H = m × c

   = 20kg × 10 J/kg C°

   = 200 J/ C°

Kalor lebur

Rumus:

dengan ketentuan:

• = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
• = Massa zat (Gram, Kilogram)
• = Kalor lebur zat (Joule/kilogram, Kilojoule/kilogram, Joule/gram)

Kalor uap

Rumus:

dengan ketentuan:

• = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
• = Massa zat (Gram, Kilogram)
• U = Kalor uap zat (Joule/kilogram, Kilojoule/kilogram, Joule/gram)

Contoh Soal :

Berapa energi kalor yang diperlukan untuk menguapkan 5 Kg air pada titik didihnya, jika kalor uap 2.260.000 Joule/Kilogram ?

Jawab :
Diketahui  : m = 5 Kg
             U = 2.260.000 J/Kg

Ditanyakan : Q =..... ?

Jawab Q = m x U
        = 5 Kg x 2.260.000 J/Kg
        = 11.300.000 J
        = 11,3 x 10⁶ J

Asas Black

Rumus:

Asas Black : Jumlah kalor yang diterima sama dengan jumlah kalor yang dilepas..

Rumus Asas Black

Secara umum rumus Asas Black adalah

Q_lepas = Q_terima

Keterangan:
Q_lepas adalah jumlah kalor yang dilepas oleh zat
Q_terima adalah jumlah kalor yang diterima oleh zat

dan rumus berikut adalah penjabaran dari rumus diatas :

(M₁ X C₁) (T₁-T_a) = (M₂ X C₂) (T_a-T₂)

Keterangan :
M₁ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
C₁ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
T₁ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
T_a = Temperatur akhir pencampuran kedua benda
M₂ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
C₂ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
T₂ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

Catatan : Pada pencampuran antara dua zat, sesungguhnya terdapat kalor yang hilang ke lingkungan sekitar. Misalnya, wadah pencampuran akan menyerap kalor sebesar hasil kali antara massa, kalor jenis dan kenaikan suhu wadah.

FISIKA KALOR DAN ASAS BLACK

Pengertian Kalor

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:

1. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

2. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakandalam 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

Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Keterangan :

Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)

Untuk mencoba kemampuan silakan kkerjakan latihan soal dengan cara klik disini.

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 disini (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 asas 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.


Sekiranya hanya itu saja yang dapat saya dalam bahasan tentang kalor ini, secara garis besar mungkin ini cukup mencakup ruang lingkup materi kalor itu sendiri, semoga bermanfaat.
salam solidarity forever, mechanical engineering for all. . .