Kalor
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari benda yang satu benda yang lain. Setiap ada perbedaan suhu antara dua sistem, maka akan terjadi perpindahan kalor. Kalor mengalir dari sistem bersuhu tinggi ke sistem yang bersuhu lebih rendah.
Satuan SI untuk kalor adalah joule (J). Satuan kalor lainnya adalah kalori.
1 kalori = banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1OC.
Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Bagaimana menghitung berapa banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat hingga mencapai suhu yang diinginkan?
Secara induktif, semakin besar kenaikan suhu suatu benda maka semakin besar pula kalor yang diserapnya. Selain itu, kalor yang diserap benda juga bergantung massa benda dan bahan penyusun benda.
Secara matematis untuk menghitung kalor dapat di tulis seperti berikut:
dengan :
Q = banyaknya kalor yang diserap/dilepas (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis benda (j/kgOC)
∆T = perubahan suhu (oC)
Kalor jenis benda (zat) menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar satu satuan suhu (°C). Setiap benda (zat) memerlukan kalor yang berbeda-beda meskipun untuk menaikkan suhu yang sama dan massa yang sama.
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 1oC.
Kapasitas kalor dapat dirumuskan :
Hubungan kapasitas kalor dan kalor jenis adalah sebagai berikut:
Jadi hubungan banyaknya kalor, dengan kalor jenis, dan kapasitas kalor dapat dituliskan:
dengan:
Q = banyaknya kalor yang diserap/dilepas (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis benda (J/kgOC)
∆T = perubahan suhu (oC)
C = kapasitas kalor ( J/oC)
Hukum kekekalan Energi Kalor(Asas Black)
Jika dua zat atau lebih mempunyai suhu yang berbeda dan terisolasi dalam suatu sistem, maka kalor akan mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya lebih rendah. Dalam hal ini akan berlaku hukum kekekalan energi kalor. Bunyi Hukum kekekalan energi kalor yaitu, jumlah kalor yang hilang dari zat yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Hukum Kekekalan Energi Kalor juga biasa disebut dengan asas black.
Secara matematis hukum Kekekalan energi kalor dapat dituliskan sebagai berikut
Kalor Laten
Jika benda menerima kalor maka ada dua kemungkinan, yaitu suhu benda akan naik atau wujud benda benda tersebut berubah. Sebagai contohnya: Ketika es batu diberi sejumlah kalor maka suhu es batu tersebut tidak langsung berubah, justru terjadi perubahan wujud es batu menjadi cair. Ketika es batu berubah wujud suhunya tidak mengalami kenaikkan meski ada penambahan kalor. Kalor yang diberikan ke es tidak digunakan untuk mengubah suhu es, tetapi untuk mengubah wujud benda. Kalor ini disebut kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan 1 kg zat untuk berubah wujud.
Berikut ini beberapa jenis kalor laten:
1. Kalor uap dan kalor embun (cair-gas atau gas-cair)
Kalor uap adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi uap pada titik didihnya. Sedangkan kalor embun adalah kalor yang dilepas untuk mengubah wujud 1 kg uap menjadi cair pada titik leburnya.
Kalor uap suatu zat sama dengan kalor embun zat tersebut.
Rumus untuk menghitung banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan sejumlah zat adalah sebagai berikut:
dengan:
Q = Jumlah kalor (J)
m = massa zat (kg)
Lu = kalor uap (J/kg)
2. Kalor lebur dan kalor beku
Kalor lebur adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat padat menjadi cair pada titik leburnya. Sedangkan kalor beku adalah kalor yang dilepaskan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi padat.
Besarnya kalor lebur suatu zat sama dengan kalor zat tersebut.
Rumus untuk menghitung banyaknya kalor yang diperlukan untuk melebur sejumlah zat adalah sebagai berikut:
dengan:
Q = Jumlah kalor (J)
m = massa zat (kg)
Lb = kalor beku(J/kg)
3. Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah es menjadi uap
Agar lebih mudah dalam memahami cara menghitung banyaknya kalor untuk menguapkan es, perhatikan gambar grafik suhu air vs energi berikut:
dengan:
A : kalor yang diberikan pada es menyebabkan suhu es naik dari -30oC menjadi 0oC.
B : ketika es mencapai suhu 0oC, kalor yang diberikan tidak menaikkan suhu (suhunya tetap) akan tetapi menyebabkan es mencair. Meskipun kalor terus ditambahkan suhunya akan tetap sampai semua es telah mencair.
C : Setelah semua es mencair, kalor yang diberikan digunakan untuk menaikkan suhu air dari 0oC Sampai 100oC.
D : Saat suhu air mencapai 100oC, Kalor yang diberikan digunakan untuk mengubah wujud air dari fase cair ke fase gas. Sehingga suhu air akan tetap meskipun kalor terus ditambahkan. Suhunya akan naik ketika semua air telah menjadi uap
E : Karena semua air telah berubah fasenya menjadi uap maka kalor ditambahkan digunakan untuk menaikan suhu uap air.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar