Kalor dan Perubahan Suhu Zat

BAB VII KALOR DAN PERPINDAHANNYA 107

B. Kalor dan Perubahan Suhu Zat

Semua benda yang suhunya lebih dari suhu nol mutlak (0K) pada hakikatnya mengandung kalor. Kandungan kalor ini akan menentukan tinggi rendahnya suhu. Jika benda dipanaskan berarti pada benda tersebut ditambahkan kalor sehingga suhunya naik. Sebaliknya, jika kalor dilepaskan maka suhu benda tersebut akan turun.

Mungkinkah benda yang lebih tinggi suhunya menerima kalor dari benda yang lebih rendah suhunya? Sepanjang tidak ada alat bantu, hal ini tidak mungkin terjadi. Akan tetapi, hal tersebut dapat dilakukan dengan bantuan alat.

Jelajah Internet

Mari kita jelajahi website-website berikut untuk menambah wawasan akan materi ini. http://organisasi. org/pengertian_ de_finisi_kalor http://bebas.vlsm. org.

Uji Latih Diri 7.1

1. Jika kita memanaskan atau mendinginkan suatu zat maka yang berubah adalah suhu zat tersebut. Dapatkah kita mengatakan bahwa yang diberikan kepada zat tersebut adalah suhu?

2. Mengapa teori tentang zat alir/zat kalori diragukan?

Kegiatan Ilmiah 7.1

Kalor dan Suhu

Tujuan Menentukan faktor-faktor yang memengaruhi jumlah kalor.

Alat dan Bahan Gelas beaker; gelas ukur; stopwatch; pembakar spiritus; garam dapur; termometer; neraca.

Petunjuk Kerja

1. Masukkan 50 mL air ke dalam gelas beaker. Ukur suhunya dan catat dalam tabel. 2. Panaskan gelas beaker tersebut dengan pembakar spiritus, catat suhu air tiap 1₂ menit.

Berdasarkan kegiatan tersebut, makin lama pemanasan terhadap air, makin banyak kalor yang diberikan maka suhu air makin tinggi. Dapat disimpulkan bahwa banyaknya kalor yang diberikan kepada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu benda tersebut.Makin besar massa zat yang akan dinaikkan suhunya, makin besar juga kalor yang dibutuhkan.

Jumlah kalor yang dibutuhkan dua jenis zat bermassa sama untuk menaikkan suhunya hingga suhu tertentu juga berbeda. Jadi, banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu jenis zat tergantung pada jenis zat itu. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda:

a. sebanding dengan massa zat itu,

b. sebanding dengan kenaikan suhu zat itu, dan c. tergantung pada jenis zat tersebut.

1. Kapasitas kalor dan kalor jenis

Sebuah benda yang dipanaskan suhunya akan naik. Sebaliknya, sebuah benda yang didinginkan suhunya akan turun. Jadi, ada

3. Hentikan pemanasan setelah suhunya mencapai 50o_C. 4. Ulangi kegiatan tersebut untuk gelas beaker yang berisi

100 mL air.

5. Ulangi kegiatan tersebut untuk gelas beaker yang berisi 10 gram garam dapur dan 40 mL air.

Tabel 7.1 Hasil Pengamatan

No. Bahan

Suhu Setelah Pemanasan awal (t₀) 1 2menit (t1) 1 menit (t₂) 1 2 1 menit (t₃) … 1 2nmenit (tn) 1. Air 50 mL 2. Air 100 mL 3. Air 40 mL dan garam 10 gram Bahan Diskusi

1. Apakah suhu air pada pemanasan 50 mL air selalu naik?

2. Bandingkan perubahan suhu pada pemanasan 100 mL air dengan perubahan suhu pada pemanasan 50 mL air.

3. Bandingkan waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan campuran 40 mL air dan 10 gram garam dengan waktu untuk memanaskan 50 mL air untuk mencapai suhu 50o_C.

4. Apa yang dapat kamu simpulkan berdasarkan hasil kegiatan.

Pemanasan Berbagai Jenis Zat Termometer Gelas beaker Statif Pemanas

sejumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu atau sejumlah kalor yang dilepaskan ketika suhu benda diturunkan.

Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1o_{C. Jika pada kenaikan suhu} Δ_T dibutuhkan energi kalor sebesar Q maka kapasitas kalornya:

$ Q H T atau Q = H •ΔT Q = jumlah kalor (joule atau kalori) H = kapasitas kalor (J/0_{C atau kal/}0_C)

ΔT = perubahan suhu (o_{C atau K)}

Kalor jenis (c) suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh satu satuan massa zat untuk menaikkan suhunya 1o_{C atau 1K.} Kalor jenis suatu zat dapat ditentukan dengan kalorimeter. Satuan untuk kalor jenis (c) adalah J/kg o_{C atau kal/g} o_C.

Jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan zat sebesar Q = m• c • ΔT

Q = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (joule atau kalori) m = massa zat (kg atau g)

C = kalor jenis zat (J/ kgo_{C atau kal/g}o_C)

ΔT = perubahan suhu (o_{C atau K)}

Tabel 7.2 Kalor Jenis Berbagai Zat

Nama Zat Kalor Jenis (J/kg o_C)

Aluminium Kuningan Karbon Tembaga Timbal Perak Tungsten Raksa Kaca Besi Air Alkohol Air laut Minyak tanah

(Kalor jenis air = 4,2 × 103 _J/kg o_{C atau 1 kal/g} o_{C, biasanya tidak} ditulis dalam soal)

Refleksi Diri

Mungkinkah dua macam zat yang berbeda jenisnya mempunyai kapasitas kalor yang sama? Mungkinkah dua macam zat yang berbeda jenisnya mempunyai kalor jenis yang sama? Coba kamu jelaskan.

0,9 × 103 0,37 × 103 0,507 × 103 0,386 × 103 0,128 × 103 0,236 × 103 0,134 × 103 0,139 × 103 0,67 × ₁₀3 0,46 × ₁₀3 4,2 × ₁₀3 2,3 × ₁₀3 3,9 _{v 10}3 2,2 × 103

2. Asas Black

Kalor dapat mengalami perpindahan dari suatu benda ke benda lain atau dari suatu sistem ke sistem yang lain. Jika dua benda yang berbeda suhunya dicampur maka kedua benda tersebut akan saling

Contoh Soal 7.1

Soal

Suatu benda memerlukan kalor sebesar 2.000 J untuk menaikkan suhunya dari 10o_{C menjadi} 35o_{C. Berapa kapasitas kalor benda tersebut?}

Pembahasan Diketahui: Benda Q = 2.000 J T₁ = 10o_C T₂ = 35o_C Ditanya: H = …? Jawab:

o H 2.000 35 10 80 /o Q T J J $

Jadi, kapasitas kalor air tersebut adalah 80 J/o_C.

Contoh Soal 7.2

Soal

Untuk memanaskan 0,5 kg tembaga diperlukan kalor sebesar 1.930 J sehingga suhunya naik 10o_{C. Berapa kalor jenis tembaga tersebut?}

Pembahasan

Diketahui: pemanasan tembaga m = 0,5 kg Q = 1.930 J ΔT = 10o_C Ditanya: c = …? Jawab: c Q m T s $ o 0 1.930 J = 0, 5 kg × 10 C = 386 J/kg C

Jadi, kalor jenis tembaga tersebut adalah 386 J/kgo_C. C

memberi dan menerima kalor. Dalam peristiwa memberi dan me- nerima energi kalor antara dua zat yang dicampur ini berlaku hukum kekekalan energi untuk kalor yang menyatakan bahwa

kalor yang dilepaskan = kalor yang diterima

Pernyataan ini sama dengan asas Black yang ditemukan Joseph Black (1728–1799), yaitu kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan. Jadi, kalor yang dilepaskan oleh benda yang suhunya lebih tinggi akan sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang suhunya lebih rendah. Akan tetapi, pada kenyataannya, pernyataan tersebut tidak selalu dapat dibuktikan dengan percobaan. Hal ini dise- babkan ada kalor yang berubah menjadi energi bentuk lain sehingga seolah-olah hilang. Jadi, pernyataan hukum kekekalan energi untuk kalor di atas hanya berlaku untuk keadaan ideal saja.

Jelajah Internet

Mari kita jelajahi website-website berikut untuk menambah wawasan akan materi ini.

http://bebas.vlsm. org http://_fisikatujuh. blogspot.com.

Contoh Soal 7.3

Soal

Untuk memperoleh air hangat, Andi mencampurkan 4 kg air mendidih (100o_{C) dengan 6 kg} air dingin bersuhu 20o_{C. Berapa suhu air hangat yang diperoleh?}

Pembahasan

Diketahui: m_{air mendidih} (m₁) = 4 kg; T₁ = 100o_C m_{air dingin} (m₂) = 6 kg; T₂ = 20o_C Ditanya: T_x (suhu air hangat) = ...?

Jawab: T₁ 1000_C Q₁ T_x 200_C Q₂ T₂ Asas Black

Jumlah kalor yang diberikan air panas: Q₁ = m₁× c×ΔT = 4 × c× (100 – T_x) Jumlah kalor yang diterima air dingin:

Q₂ = m₂× c× ΔT = 6 × c× (T_x – 20) Kalor yang dilepas = kalor yang diterima 4 × c× (100 – T_x) = 6 × c× (T_x – 20) 400 – 4T_x = 6T_x – 120 10T_x = 520

T_x = 52