Pengaruh Dan Hubungan Kalor Terhadap Suhu Benda, Rumus, Teladan Soal Dan Pembahasan

Sendok yang dipakai untuk menyeduh kopi gerah, akan terasa hangat. Leher Anda kalau disentuh akan terasa hangat. Apa bahwasanya yang berpindah dari kopi gerah ke sendok dan dari leher ke syaraf kulit? Sesuatu yang berpindah tersebut ialah energi/kalor.

Pada dasarnya kalor ialah perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Pada waktu zat mengalami pemanasan, partikel-partikel benda akan bergetar dan menumbuk partikel tetangga yang bersuhu rendah.

Hal ini berlangsung terus menerus membentuk energi kinetik rata-rata sama antara benda gerah dengan benda yang tiruanla dingin. Pada kondisi ibarat ini terjadi keseimbangan termal dan suhu kedua benda akan sama.

Dari klarifikasi di atas, maka sanggup kita simpulkan pengertian atau definisi kalor ialah sebagai diberikut.

Kalor ialah salah satu bentuk energi yang sanggup berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah kalau kedua benda tersebut saling disentuhkan.

Karena kalor ialah suatu bentuk energi, maka satuan kalor dalam SI ialah Joule dan dalam CGS ialah erg.

1 Joule = 107 erg

Dahulu sebelum orang mengetahui bahwa kalor ialah suatu bentuk energi, maka orang sudah mempunyai satuan untuk kalor ialah kalori.

1 kalori = 4,18 joule atau 1 Joule = 0,24 kal

Pengaruh Kalor Terhadap Suhu

Dari gambar di atas, terlihat bahwa kalau satu gelas air gerah dicampur dengan satu gelas air dingin, setelah terjadi keseimbangan termal menjadi air hangat. Hal tersebut sanggup terjadi alasannya pada dikala air gerah dicampur dengan air hirau taacuh maka air gerah melepaskan kalor sehingga suhunya turun dan air hirau taacuh menyerap kalor sehingga suhunya naik.

melaluiataubersamaini demikian kalau terdapat suatu benda yang mendapatkan kalor suhunya akan naik. Faktor apakah yang mempengaruhi banyaknya kalor yang diserap oleh suatu zat? Untuk lebih jelasnya lakukan acara di bawah ini!

Percobaan Pengaruh Kalor terhadap Suhu Benda

Kegiatan 1

Masukkan air secukupnya ke dalam alat pemanas (gambar (a)). Ukurlah suhu air mula-mula dan karenanya masukkan dalam tabel. Hubungkan alat pemanas dengan sumber listrik PLN dan catatlah suhu air tiap 3 menit selama 9 menit (0 menit, 3 menit, 6 menit dan 9 menit). Masukkan karenanya dalam tabel. Bagaimana kekerabatan antara banyaknya kalor yang diserap air dan lamanya waktu absorpsi kalor tersebut?

Kegiatan 2

Masukkan air ke dalam alat pemanas I dan alat pemanas II dengan volum yang tidak sama (gambar (b)). Ukurlah suhu air mula-mula yang berada dalam alat pemanas I dan alat pemanas II. Hubungkan alat pemanas I dan alat pemanas II dengan sumber listrik PLN dan catatlah suhunya setelah 10 menit (sebelum air mendidih) dan karenanya masukkan dalam tabel. Bagaimanakah kekerabatan antara massa air dengan banyaknya kalor yang diserap?

Catatan: Air yang bervolum lebih banyak, mempunyai massa yang lebih besar.

Kegiatan 3

Masukkan air secukupnya ke dalam alat pemanas I dan minyak kelapa dengan massa yang sama dengan massa air ke dalam alat pemanas II ibarat gambar (c) di atas. Ukurlah suhu mula-mula dari air dan minyak kelapa tersebut dan karenanya masukkan dalam tabel. Hubungkan alat pemanas I dan alat pemanas II dengan sumber listrik PLN dan catatlah suhu air dan suhu minyak kelapa setelah 10 menit (sebelum mendidih) dan karenanya masukkan dalam tabel. Bagaimanakah kekerabatan antara jenis zat yang digerahkan dengan banyak kalor yang diserap?

Kesimpulan

Dari ketiga acara di atas buatlah kesimpulan terkena faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi banyaknya kalor yang diserap oleh suatu benda!

Hubungan Kalor dengan Suhu Benda

Sewaktu Anda memasak air, Anda membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu air hingga mendidihkan air. Nasi yang hirau taacuh sanggup dihangatkan dengan penghangat nasi. Nasi butuh kalor untuk menaikkan suhunya. Berapa banyak kalor yang diharapkan air dan nasi untuk menaikkan suhu hingga mencapai suhu yang diinginkan?

Secara induktif, makin besar kenaikan suhu suatu benda, makin besar pula kalor yang diserapnya. Selain itu, kalor yang diserap benda juga bergantung massa benda dan materi penyusun benda. Secara matematis sanggup di tulis ibarat diberikut.

Q = mc∆T

Keterangan:

Q = jumlah kalor yang didiberikan (kalori atau joule)

m = massa benda (g atau kg)

c = kalor jenis (kal/goC atau J/kgoC)

∆T = perubahan suhu (oC)

misal Soal 1:

Berapa besar kalor yang diharapkan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20oC menjadi 100oC, kalau 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.

Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Kalor sanggup didiberikan kepada benda atau diambil darinya. Kalor sanggup didiberikan pada suatu benda dengan cara pemanasan dan sebagai salah satu dampak ialah kenaikan suhunya. Kalor sanggup diambil dari suatu benda dengan cara pendinginan dan sebagai salah satu dampak ialah penurunan suhu.

Jadi, salah satu dampak dari pemdiberian atau pengurangan kalor ialah perubahan suhu yang didiberi lambang Δt.

Hasil percobaan di atas menawarkan bahwa, dari pemanasan air dan minyak kelapa dengan massa air dan minyak kelapa yang sama, dengan selang waktu pemanasan yang sama ternyata banyaknya kalor yang diserap oleh air dan minyak kelapa tidak sama.

Untuk membedakan zat-zat dalam hubungannya dengan imbas kalor pada zat-zat itu dipakai konsep kalor jenis yang didiberi lambang “c”.

Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diharapkan atau dilepaskan untuk menaikkan atau menurunkan suhu satu satuan massa zat itu sebesar satu satuan suhu.

Jika suatu zat yang massanya m memerlukan atau melepaskan kalor sebesar Q untuk mengubah suhunya sebesar ΔT, maka kalor jenis zat itu sanggup ditetapkan dengan persamaan:

c	=	Q
		m∆T

Satuan-satuan kalor jenis antara lain sebagai diberikut.

● J/kgoC

● J/kg K

● kkal/kgoC

● kal/goC

Data pada tabel diberikut ini menyatakan nilai kalor jenis dari beberapa zat yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.

Tabel Kalor Jenis Beberapa Zat dalam J/kg K

Nama Zat	Kalor Jenis	Nama Zat	Kalor Jenis
Air	4.180	Kuningan	376
Air laut	3.900	Raksa	140
Aluminium	903	Seng	388
Besi	450	Spritus	240
Es	2.060	Tembaga	385
Kaca	670	Timbal	130

Dari persamaan Q = mcΔT, untuk benda-benda tertentu nilai dari mc ialah konstan. Nilai dari mc disebut juga dengan kapasitas kalor yang didiberi lambang "C" (huruf kapital).

Kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diharapkan atau dilepaskan untuk mengubah suhu benda sebesar satu satuan suhu.

Persamaan kapasitas kalor sanggup ditetapkan dengan:

C	=	Q	atau	Q = C∆T
		∆T

Satuan dari C ialah J/K. Dari persamaan Q = mcΔT dan Q = C∆T diperleh persamaan diberikut.

C = mc

Keterangan:

C = kapasitas kalor (J/K)

Q = jumlah kalor yang didiberikan (kalori atau joule)

m = massa benda (g atau kg)

c = kalor jenis (kal/goC atau J/kgoC)

∆T = perubahan suhu (oC)

misal Soal 2:

Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC hingga 80oC ialah 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

∆T = 80oC – 10oC = 70oC

Q = 9,45 kJ = 94.500 J

Ditanyakan: c

Jawab:

c	=	Q
		m∆T

c	=	94.500 J
		3 kg × 70oC

c	=	94.500 J
		210 kgoC

c

=

450 J/kgoC

Jadi kalor jenis zat tersebut ialah 450 J/kgoC.

misal Soal 3:

Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/goC?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 5 kg = 5.000 g

c = 2 kal/goC

Ditanyakan: C

Jawab:

C = m × c

C = 5.000 g × 2 kal/goC

C = 10.000 kal/oC

Asas Black

Bila dua zat yang suhunya tidak sama dicampur maka zat yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor sehingga suhunya turun dan zat yang bersuhu rendah akan menyerap kalor sehingga suhunya naik hingga terjadi kesetimbangan termal. Karena kalor ialah suatu energi maka berdasar aturan keabadian energi diperoleh kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap.

Konsep tersebut sering disebut dengan azaz Black, yang secara matematis sanggup ditetapkan:

Qdilepaskan = Qdiserap

misal Soal 4:

Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100oC dituangkan ke dalam baskom dari aluminium yang mempunyai massa 0,5 kg. Jika suhu awal baskom sebesar 25oC, kalor jenis aluminium 900 J/kgoC, dan kalor jenis air 4.200 J/kgoC, maka tentukan suhu simpulan kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan).

Penyelesaian:
Diketahui:

mbjn = 0,5 kg

mair = 0,5 kg

Tair = 100oC

Tbjn = 25oC

cair = 4.200 J/kgoC

cbjn = 900 J/kgoC

Ditanyakan: Ta (suhu akhir)

Jawab:

Qdilepaskan = Qdiserap

mair × cair × ∆Tair = mbjn × cbjn × ∆Tbjn

0,5 × 4.200 × (100 – Ta) = 0,5 × 900 × (Ta – 25)

210.000 – 2.100Ta = 450Ta – 11.250

450Ta + 2.100Ta = 210.000 + 11.250

2.550Ta = 222.250

Ta = 222.250/2.550

Ta = 87,156oC

Jadi, suhu simpulan gabungan atau suhu kesetimbangan termalnya ialah 87,156oC.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :