PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis deskriptif data penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan secara umum bahwa penerapan model pembelajaran
discovery adalah optimal untuk materi pokok Kalor dan Perpindahanya pada
peserta didik kelas VIIF SMP Negeri 8 Kupang semester genap tahun ajaran 2015/2016.
Secara terperinci dapat disimpulkan antara lain sebagai berikut:
5) Kemampuan guru dalam mengelola pembelajaran materi pokok Kalor dan Perpindahanya pada peserta didik didik kelas VIIF SMP Negeri 8 Kupang semester genap tahun ajaran 2015/2016 dengan menerapkan model pembelajaran discovery yang mencakup: perencanaan pembelajaran, pelaksanaan pembelajaran dan evaluasi pembelajaran adalah termasuk dalam kategori baik dengan skor masing-masing 3,55 3,55; 3,61.
6) Indikator Hasil Belajar (IHB) yang disiapkan sebanyak sembilan indikator produk, enam indikator afektif dan delapan indikator psikomotor semuanya tuntas karena memiliki P ≥ 0,75 dengan rata-rata proporsi masing-masing 0,84; 0,88; 0,89.
7) Hasil belajar peserta didik kelas VIIF SMP Negeri 8 Kupang materi pokok Kalor dan Perpindahanya dalam kegiatan pembelajaran dengan
menerapkan model pembelajaran discovery yang terdiri dari 27 peserta didik secara keseluruhan tuntas dengan rata-rata proporsi untuk THB produk 0,84, THB afektif 0,88, THB penilaian diri untuk sikap spiritual memperoleh kategori sangat baik dan baik, THB penilaian diri untuk sikap sosial memperoleh kategori baik dan cukup baik, THB penilaian antarpeserta didik memperoleh kategori sangat baik, baik dan cukup baik, dan THB psikomotor 0,89 dengan kategori baik.
8) Respon peserta didik terhadap pelaksanaan pembelajaran dengan menerapkan model pembelajaran discovery yang meliputi kegiatan pendahuluan, inti, penutup, pengelolaan waktu dan suasana kelas berada dalam kategori sangat baik karena skor rata-rata yang diperoleh dari kelima aspek adalah 92%.
B. Saran
Berdasarkan hasil penelitian penerapan model pembelajaran discovery materi pokok Kalor dan perpindahannya pada peserta didik kelas VIIF semester genap SMP Negeri 8 Kupang tahun ajaran 2015/2016, maka demi terwujudnya suasana pembelajaran yang kondusif dan menyenangkan, beberapa saran yang dapat diberikan oleh peneliti adalah sebagai berikut:
1. Guru harus menguasai pendekatan, strategi, model serta metode pembelajaran yang tepat sehingga dapat membangkitkan semangat belajar peserta didik.
2. Guru harus melatih dan membimbing peserta didik untuk aktif dan semangat selama proses pembelajaran, sehingga dapat meningkatkan hasil
belajar mereka baik dari aspek kognitif, afektif yang meliputi sikap religius dan sikap sosial, dan psikomotor.
3. Guru harus banyak memberikan latihan soal kepada peserta didik dan guru perlu melakukan kegiatan eksperimen dan diskusi kelompok selama kegiatan pembelajaran.
4. Guru wajib membuat evaluasi pembelajaran dengan memperhatikan tiga (3) ranah yaitu Kognitif, afektif yang meliputi sikap religius dan sikap sosial, dan psikomotorik.
DAFTAR PUSTAKA
Abidin, Yunus. 2013. Desain Sistem Pembelajaran Dalam Konteks Kurikulum
2013. Bandung: Reflika Aditama.
Arikunto, Surhasimi. 2010. Dasar-Dasar Evaluasi Pembelajaran. Yogyakarta: Aneka Cipta.
Budiningsih. 2005. Belajar dan Pembelajaran (Teori dan Konsep Dasar). Jakarta: Rineka Cipta
BSNP. 2006. Peraturan Pemerintahan Nomor 19 Tahun 2005 tentang Stabdar
Nasional Pendidikan. Jakarta.
BSNP. 2007. Peraturan Mentri Pendidikan Nasional Republik Indonesia No. 16
Tahun 2007 Tentang Kualifikasi Dan Kompetensi Guru. Jakarta:
Depdikbud.
BSNP. 2008. Kumpulan Materi Pengembangan KTSP Seri Pembelajaran. Departemen Pendidikan Nasional Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Atas. Jakarta: Depdikbud.
Dahar, Ratna Wilis. 2006. Teori-teori Belajar & Pembelajaran. Bandung: Erlangga.
Danim, Sudarwan. 2010. Profesionalisasi dan Etika Profesi Guru. Bandung: Alfabeta.
Djamarah, Syaiful Bahri. 2002. Strategi Belajar Mengajar. Jakarta: Rineka Cipta. _____________. 1994. Prestasi Belajar dan Kompetensi Guru. Surabaya: Usaha
Nasional
Fathurrohman, Muhammad. 2015. Paradigma Pembelajaran Kurikulum 2013. Yogyakarta: Kalimedia.
Fathurrohman dan Sutikno. 2007. Strategi Belajar Mengajar. Bandung: Reflika Aditama.
Hamalik, Oemar. 1994. Kurikulum dan Pembelajaran. Bandung: Bumi Aksara, ____________. 2007. Dasar-dasar Pengembangan Kurikulum. Bandung: Remaja
Rosdakarya.
Hamdani. 2010. Strategi Belajar Mengajar. Bandung: Pustaka Setia.
Hanafiah, Nanang dan Cucu, Suhana. 2009. Konsep Strategi Pembelajaran. Bandung: Reflika Aditama.
Hosnan. 2014. Pendekatan Saintifik dan Kontekstual dalam Pembelajaran Abad
21. Jakarta: Ghalia Indonesia.
Ibrahim, H. M. 2005. Asesmen Berkelanjutan Konsep Dasar Tahapan
Pengembangan dan Contoh. Surabaya: Unesta University Pres.
Komalasari, Kokom. 2013. Pembelajaran Kontekstual (Kosep dan Strategi). Bandung: Reflika Aditama.
Kosasih, E. 2014. Strategi Belajar dan Pembelajaran. Bandung: Yrama Widya. Kunandar. 2013. Penilaian Autentik (Penilaian Hasil Belajar Berdasarkan
Kurikulum 2013). Jakarta: Grafindo.
Kurinasih, Imas & Berlin Sani. Implementasi Kurikulum 2013 Konsep dan
Penerapan. Surabaya: Kata Pena, 2014.
Lewanmeru, Oby. Pendidikan NTT Memasuki Zona Merah. Surat Kabar Victory News. 16 Maret 2016 Halaman 8.
Mura, Karolus Boromeus. 2015. Penerapan Pendekatan Keterampilan Proses
Materi Pokok Listrik Dinamis Pada Peserta Didik Kelas Xa Semester Genap Smak Sint Carolus Penfui Kupang Tahun Ajaran 2014/2015.
Skripsi. Kupang: Universitas Katolik Widya Mandira Kupang.
Nuh, Mohammad. 2014. Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia.
Oktaviani, Maria Trisna. 2015. Penerapan Model Pembelajaran Discovery
Learning Melalui Pendekatan Saintifik Materi Pokok Hukum Gravitasi Newton Pada Peserta Didik Kelas XI MIAA 3 SMA Negeri 4 Kupang Tahun Ajaran 2015/2016. Skripsi. Kupang: Universitas Katolik Widya Mandira
Kupang, 2015.
Sadia, Wayan. 2014. Model-model Pembelajaran Sains Konstruktivistik. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Sagala, Syaiful. 2012. Konsep dan Makna Pembelajaran. Bandung: Alfabeta. Salim, Peter dan Yenny. 1995. Kamus Bahasa Indonesia Kontemporer. Jakarta:
Moderen English Press.
Sani, Abdullah. Pembelajaran Saintifik untuk Implementasi Kurikulum 2013. Bumi Aksara.
Sanjaya, Wina. 2006. Strategi Pembelajaran Berorientasi Pada Proses
Pendidikan. Jakarta: Kencana
Sugiyarto, Teguh dan Ismawati, Eny. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam untuk
SMP/MTs Kelas VII. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan
Nasional.
Suherman, Erman. 2003. Strategi pembelajaran matematika kontemporer. Bandung: JICA. Universitas Pendidikan Indonesia.
Suyono dan Hariyanto. 2011. Belajar dan Pembelajaran. Surabaya: Remaja Rosdakarya.
Syah, M. 2004. Psikologi Pendidikan Dengan Pendekatan Baru. Bandung: Remaja Rosdakarya.
Takdir, Mohammad. 2012. Pembelajaran Discovery Learning dan Mental
Vocational Skill. Jogjakarta: Diva Press.
Tim Abdi Guru. 2013. IPA Terpadu untuk SMP/MTs Kelas VII. Jakarta: Erlangga. Trianto. 2014. Mendesain Model Pembelajaran Inovatif, Progresif, dan
Kontekstual. Surabaya: Kencana
_______. 2009. Mendesain Model Pembelajaran Inovatif-Progresif Konsep, Landasan dan Implementasinya pada Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP). Jakarta: Kencana Prenada Media Group.
Widdiharto, Rachmadi. 2004. Model-model Pembelajaran Matematika SMP. Yogyakarta: Diknas.
Widi, Asih & Eka. 2013. Metodologi Pembelajaran IPA. Yogyakarta: Bumi Aksara.
BAHAN AJAR PESERTA DIDIK (BAPD)
I. Kompetensi Inti
KI 1: Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.
KI 2: Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya
KI 3: Memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata. KI 4: Mengolah, menyaji, dan menalar dalam ranah konkret (menggunakan,
mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori.
II. Kompetensi Dasar
1.1 Mengagumi keteraturan dan kompleksitas ciptaan Tuhan tentang aspek fisik dan kimiawi, kehidupan dalam ekosistem, dan peranan manusia dalam lingkungan serta mewujudkannya dalam pengamalan ajaran agama yang dianutnya.
2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan pengamatan, percobaan, dan berdiskusi.
3.1 Memahami konsep kalor, perpindahan kalor, dan penerapannya dalam dalam kehidupan sehari-hari.
4.1 Melakukan percobaan untuk menyelidiki suhu dan perubahannya serta pengaruh kalor terhadap perubahan suhu dan perubahan wujud benda.
III. Indikator Pencapaian
1.1.1 Mengenali dan mengagumi keteraturan dan kompleksitas ciptaan Tuhan mengenai kalor dan perpindahannya dalam kehidupan sehari- hari.
2.1.1 Melakukan percobaan secara aktif, kerjasama, jujur, teliti, hati-hati, tangung jawab, terbuka, disiplin, kritis dan tekun.
3.1.1 Menjelaskan pengertian kalor. 3.1.2 Menjelaskan pengertian kalor jenis.
3.1.3 Mengkonversi kesetaran antara kalori dan joule. 3.1.4 Menentukan energi yang dikandung makanan.
3.1.5 Menerapkan persamaan Q = m. c. T untuk kenaikan suhu pada persoalan yang sesuai.
3.1.6 Menjelaskan berbagai jenis perubahan wujud.
3.1.7 Mendeskripsikan pengaruh kalor dalam perubahan wujud. 3.1.8 Menjelaskan pengertian konduksi, konveksi dan radiasi. 3.1.9 Membedakan konduksi, konveksi dan radiasi.
3.1.10 Menyebutkan contoh peristiwa konduksi, konveksi dan radiasi dalam kehidupan sehari-hari.
4.1.1 Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu akibat pemberian kalor.
4.1.2 Menyelidiki bagaimana pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda.
4.1.3 Menyelidiki karakteristik perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi
IV. Materi Ajar
KALOR DAN PERPINDAHANNYA
A. Pengertian Kalor
Gambar 2.1 Kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah
Dalam kehidupan sehari–hari, kamu sering mendengar istilah air panas, air hangat dan air dingin. Ketiga macam air tersebut sebenarnya memiliki zat yang sama yaitu air, tetapi memiliki suhu yang berbeda. Jadi suhu menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu zat atau benda. Perubahan suhu suatu zat berkaitan erat dengan kalor yang diterima atau dilepaskan zat tersebut. Air dingin akan menjadi panas apabila mendapatkan energi dari luar. Misalnya energi dari hasil pembakaran bahan bakar minyak. Sebaliknya, air panas yang berada di dalam gelas, lama kelamaan akan menjadi dingin jika dibiarkan di udara terbuka karena terus menerus melepaskan energi ke udara di sekitar gelas.
Uraian tersebut menunjukkan bahwa zat menjadi panas ketika ada sejumlah energi yang merambat masuk ke dalam zat, lalu zat menjadi dingin karena sejumlah energi keluar dari zat tersebut. Energi yang merambat dari suatu zat ke zat yang lain karena adanya perbedaan suhu dinamakan kalor.
Satuan kalor sama setara dengan satuan energi, yaitu Joule yang dinotasikan dengan J. Satuan ini ditetapkan oleh James Presscott Joule
setelah ia melakukan penelitian dengan menggunakan alat yang kini disebut kalorimeter. Selain dinyatakan dalam Joule, kalor juga dapat dinyatakan dalam satuan lain yang disebut kalori, dengan nilai perbandingan :
4,186 J = 1 kal 4,186 x 103 J = 1 kkal 1 Joule = 0,24 Kalori
Kalor sangat penting dalam kehidupan sehari–hari. Sebagian besar energi yang digunakan dalam kehidupan sehari–hari berasal dari matahari. Mesin–mesin pabrik, kendaraan bermotor, kapal laut atau pesawat terbang memerlukan aliran energi atau kalor. Energi yang tersimpan dalam bahan bakar diubah menjadi kalor sebelum dimanfaatkan menjadi energi kinetik (gerak).
B. Hubungan kalor dengan benda.
a. Kalor sebanding dengan massa benda
Untuk mendidihkan air sepanci penuh membutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan jika mendidihkan air setengah panci pada suhu yang sama. Lamanya waktu yang dibutuhkan menunjukkan bahwa kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan air sepanci penuh lebih banyak dibandingkan kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan air setengah panci.
b. Kalor sebanding dengan suhu benda
Dari contoh memanaskan air sepanci penuh di atas, bersamaan dengan pemberian kalor, maka suhu air akan terus meningkat sampai pada keadaan tertentu. Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda. Semakin banyak kalor yang diberikan pada suatu benda, maka semakin tinggi pula kenaikan suhu benda tersebut. Jadi dapat dikatakan bahwa kenaikan suhu suatu benda sebanding dengan kalor yang diberikan.
c. Kalor sebanding dengan jenis zat penyusun suatu benda
Kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air berbeda dengan kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan benda lain seperti santan atau minyak goreng. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat. Besaran yang membedakan pemberian kalor pada jenis zat yang berbeda disebut kalor jenis.Kalor jenis merupakan karakteristik suatu bahan.
Berdasarkan uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa, kalor sebanding dengan masa benda, kenaikan suhu benda dan zat penyusun suatu benda. Secara matematis dirumuskan :
……… .. (1)
Dengan : Q : banyaknya kalor yang diperlukan ( Joule ) m : masa suatu zat/benda (kg)
c : kalor jenis suatu zat/benda ( J/kg 0C ) ΔT : perubahan suhu zat/benda ( 0
C / K )
C. Kalor jenis zat.
Untuk membedakan pengaruh kalor terhadap jenis zat digunakan konsep kalor jenis. Kalor jenis zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diterima atau dilepaskan oleh 1 kg zat jika suhunya naik atau turun sebesar 10C. Persamaan kalor jenis adalah:
c
=
Keterangan
c : kalor jenis zat (J/kg0C),
Q : jumlah kalor yang diterima atau dilepaskan (J), m : massa benda (kg),
∆T : kenaikan atau penurunan suhu (0
C). Q = m .c .
Alat untuk mengukur kalor jenis zat disebut kalorimeter. Dalam SI, satuan kalor jenis zat adalah J/kg0C. Setiap zat memiliki kalor jenis berbeda-beda. Kalor jenis beberapa zat dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut ini.
Tabel 2.3
Kalor Jenis Zat
Zat Kalor Jenis Zat Kalor Jenis ( J / kg 0C ) ( J / kg 0C ) Air 4200 Es 2100 Alkohol 2400 Kaca 670 Udara 1000 Paraffin 2200 Aluminium 900 Perak 234 Besi 450 Raksa 140 Emas 130 Tembaga 390
Dari Tabel 2.3 di atas terlihat bahwa kalor jenis air lebih tinggi dibandingkan dengan kalor jenis beberapa bahan lainnya. Air, alkohol, dan bahan-bahan lain yang memiliki kalor jenis tinggi dapat menyerap banyak energi panas dengan sedikit perubahan suhu. Kalor jenis dari suatu bahan bergantung pada susunan kimia dari bahan itu.
Contoh soal :
1. Air sebanyak 100 gram dipanaskan dari suhu 12oC menjadi 55oC.Jika kalor jenis air tersebut 4200 J/kg0C, maka banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut adalah….
Penyelesaian: Diketahui: m = 100 g = 0,1 kg c = 4200 J/kg0C ∆T = 55 – 12 = 43 0 C Ditanya: Q = ...? Jawab : Q = m.c.∆T = 0,1 kg . 4200 J/kg0C . 43 0C 203
= 18.060 J
2. Kalor yang diperlukan untuk memanaskan sepotong aluminium dari suhu 150C menjadi 1170C sebanyak 10.800 J. Jika kalor jenis aluminium 900 J/kg0C, maka massa aluminium adalah...
Penyelesaian: Diketahui: Q = 10.800 J ∆T = 1170 C – 150C = 1020C c = 900 J/kg0C Ditanya: m = ...? Jawab; m = m = = 0,11 kg = 110 g.
Jadi massa aluminium adalah 110 gram.
Menguji Diri
1. Suatu zat cair bermassa 2 kg dipanaskan dari suhu 9℃ hingga suhunya menjadi 22℃. Kalor yang diperlukan untuk memanaskan zat tersebut adalah 192 KJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?
2. Sebuah ceret yang terbuat dari aluminium dengan massa 0,5 kg bersuhu mula-mula 10℃, kemudian diberi kalor sebesar 45.000 J. Berapakah suhu ceret tersebut sekarang…….(Kalor jenis aluminium 900 J /kg K).
D. Menentukan Energi yang Dikandung Makanan
Kalor merupakan energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Satuan kalor sama dengan satuan energi, dalam SI bersatuan joule. Satuan energi yang sering digunakan dalam bidang gizi adalah kalori. Satu kalori (1 kal) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 g air hingga suhunya naik 10C. Ekivalennya: 1 kalori = 4,184 J. Ekivalensi ini didapat
dari percobaan Joule. Satu kalori sama dengan 4,184 J, sering dibulatkan menjadi 4, 2 J
.
Tubuhmu mengubah beberapa makanan yang kamu makan menjadi energi panas. Energi panas yang disediakan oleh makanan diukur dalam Kalori (kilokalori). Satu kilokalori (kkal) makanan sama dengan 1000 kalori. Kita menggunakan kilokalori untuk makanan karena kalori terlalu kecil untuk dipakai mengukur energi pada makanan yang kita makan (agar bilangan yang dikomunikasikan tidak terlalu besar).
Kalori adalah satuan unit yang digunakan untuk mengukur nilai energi yang diperoleh tubuh ketika mengkonsumsi makanan/minuman. Untuk memastikan agar kebutuhan nilai gizi tercukupi dengan baik, sebaiknya melihat kadar kalori pada makanan/minuman yang dikonsumsi. Belakangan ini semakin banyak produk-produk makanan yang dilengkapi dengan daftar jumlah kalori makanan di bagian bungkusannya.Kandungan kalori di dalam makanan dapat ditentukan oleh kandungan-kandungan gizi seperti lemak, karbohidrat, dan protein yang terkandung di dalam makanan itu sendiri. Lemak menghasilkan kalori paling banyak, yaitu 9 kalori/gram. Sedangkan karbohidrat dan protein mengandung 4 kalori setiap gramnya. Makanan yang mengandung banyak lemak adalah makanan yang mengandung tinggi kalori. Sebaliknya, yang memiliki kalori rendah adalah buah-buahan dan sayur-sayuran karena mengandung banyak serat dan kadar airnya tinggi.
E. Peran Kalor dalam Perubahan Wujud Zat
Terjadinya perubahan wujud sering kita amati dalam kehidupan sehari-hari. Contoh yang sering dijumpai, pada air mendidih kelihatan gelembung-gelembung uap air, yang menunjukkan adanya perubahan wujud dari air menjadi uap. Untuk mendidihkan air, diperlukan kalor. Jadi, untuk mengubah wujud zat cair menjadi gas diperlukan kalor.
Gambar 2.2 Proses perubahan wujud benda
Perubahan wujud zat dapat berubah dari wujud yang satu ke wujud yang lain. Berikut perubahan wujud yang terjadi pada zat, yaitu :
6) Mencair dan Membeku
Perubahan wujud zat padat menjadi cair disebut mencair. Saat zat mencair memerlukan energi kalor. Contoh peristiwa mencair, antara lain: es dipanaskan, lilin dipanaskan, gula pasir yang di panaskan, mentega yang di panaskan.
Perubahan wujud zat cair menjadi padat disebut membeku. Pada saat zat membeku melepaskan energi kalor. Contoh peristiwa membeku,antara lain: air didinginkan di bawah 0
didinginkan, pembuatan gula lempeng, agar-agar yang mencair dibiarkan lama-kelamaan akan membeku.
Banyaknya kalor yang diperlukan oleh setiap satu satuan massa untuk mengubah wujudnya dari padat menjadi cair disebut kalor lebur. Secara matematik dapat ditulis sebagai berikut:
……… (3)
C, lilin cair
o
keterangan, Q : banyaknya kalor yang diperlukan (J) m : massa zat (kg)
L : kalor lebur (J/kg)
Titik beku dan kalor lebur beberapa zat dapat kamu lihat dalam tabel berikut ini.
Tabel 2.4
Titik Beku dan Kalor Lebur Zat
Zat Titik Beku (º C) Kalor lebur (J/kg)
Air 0 3,36 × 105 Alkohol - 97 6,90 × 104 Raksa - 39 1,20 × 105 Aluminium 660 4,03 × 105 Tembaga 1.083 2,06 × 105 Platina 1.769 1,13 × 105 Timbal 327 2,50 × 104 Belerang 113 3,91 × 104 Amoniak - 75,5 4 ,51 × 105 Hidrogen - 2.599 5,58 × 104 7) Menguap
Perubahan wujud zat cair menjadi gas disebut menguap. Pada saat meguap tersebut zat memerlukan energi kalor. Contoh, antara lain: minyak wangi, air dipanaskan sampai mendidih, bensin, spiritus dan solar yang dibiarkan di udara terbuka lama-kelamaan akan habis karena menguap menjadi gas, baju basah yang dijemur lama-kelamaan kering karena air menguap.
Gambar 2.5 Air menjadi uap air ketika dipanaskan terus menerus
Faktor-faktor yang dapat mempercepat penguapan pada zat cair adalah sebagai berikut :
e. pemanasan(menaikan suhu) f. memperluas permukaan zat cair
g. mengurangi tekanan pada permukaan zat cair
h. meniupkan atau mengalirkan udara pada permukaan zat cair
Coba kita ingat ketika memasak air. Setelah air mendidih muncul uap dari atas permukaan air yang kita didihkan. Saat kita menyalakan api dan menempatkan teko berisi air di atasnya, kita telah mengalirkan kalor dari api ke air. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya disebut kalor uap (U). Satuan untuk kalor uap adalah J/kg.
Dengan demikian, untuk menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya diperlukan kalor (Q) sebesar:
………. (4) keterangan:
Q : banyaknya kalor yang diperlukan (J) m : massa zat (kg)
U : kalor uap (J/kg)
Kalor uap beberapa jenis zat dapat dilihat dalam Tabel 2.5 berikut.
Tabel 2.5 Q = m U
Kalor Uap Zat
Kalor Uap Kalor Uap
Zat Zat (J/Kg) (J/Kg) Air 2,27 x 106 Timbal 7,35 x105 Alkohol 1,10 x 106 Belerang 3,30 x105 Raksa 2,98 x 105 Amoniak 1,36 x106 Tembaga 7,35 x 106 Hidrogen 3,80 x105 8) Mengembun
Perubahan wujud zat gas menjadi cair disebut mengembun. Saat terjadi pengembunan zat melepaskan energi kalor. Contoh, antara lain: gelas berisi es bagian luarnya basah, titik air di pagi hari pada tumbuhan.
9) Menyublim
Perubahan wujud zat padat menjadi gas disebut menyublim. Saat penyubliman zat memerlukan energi kalor. Contoh, antara lain: kapur barus yang diletakkan di dalam lemari lama-kelamaan Akan habis (padat menjadi cair), obat hisap, kamper yang dibiarkan di udara lama- kelamaan Akan mengecil ukurannya dan habis (padat menjadi gas), lubang knalpot menjadi kotor dan berwarna hitam karena gas C02 yang
dikeluarkan menjadi padat (gas menjadi padat) 10) Mengkristal atau menghablur
Perubahan wujud zat gas menjadi padat disebut mengkristal. Pada saat pengkristalan zat melepaskan energi kalor. Contoh peristiwa pengkristalan, antara lain: salju, gas yang didinginkan,
Berikut ini terdapat grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.
Gambar 2.7 Grafik Perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap.
Dari grafik di atas, pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 00C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 1000C 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).
Contoh soal:
1. Berapa banyak kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg air dalam keadaan beku (es), jika kalor lebur air tersebut 336000 J/kg? Penyelesaian Diketahui : m = 5 kg Lair= 336000 J/Kg Ditanya : Q = ……? Jawab : Q = mL Q = 5 x 336000 J/kg Q = 1,68 x 106 J
2. Berapa kalor yang diperlukan untuk menguapkan 250 gram air pada titik didihnya? (kalor uap air = 2,27 × 106 J/kg)
Diketahui: m = 250 g = 0,25 kg U = 2,27 × 106 J/kg
Jawab: Q = m·U
Q = (0,25 kg)·(2,27 × 106 J/kg) Q = 5,675 × 105 J
Jadi, kalor yang diperlukan adalah 5,675 × 105 J.
M
enguji Diri1. Hitunglah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 2,5 kg air suhu 100oC jika kalor uap air 2.260.000 j/kg?
2. Hitunglah banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan 2 kg es pada titik leburnya, jika kalor lebur es 336.000 J/kg!
F. Perpindahan Kalor
Sesuai dengan pengertiannya, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Ada 3 cara perpindahan kalor yakni konduksi, konveksi, dan radiasi.
4) Konduksi
Konduksi merupakan perpindahan panas melalui bahan tanpa disertai perpindahan partikel-partikel bahan itu.
Hantaran kalor hanya terjadi jika ada perbedaaan suhu. Kecepatan aliran kalor melalui benda tersebut sebanding dengan perbedaan antara ujung-ujungnya, ukuran benda, dan jenis benda. Secara kuantitatif, aliran kalor melalui benda yang seragam ditemukan dari percobaan bahwa aliran kalor Q per selang waktu t dinyatakan oleh persamaan:
... (5)
Keterangan:
k : koefisien konduktivitas termal.(Kal/moC) A : Luas penampang lintang (m2)
t : perbedaan suhu (oC) L : panjang (m)
Benda yang jenisnya berbeda memiliki kemampuan menghantarkan panas secara konduksi (konduktivitas) yang berbeda pula. Bahan yang mampu menghantarkan panas dengan baik disebut konduktor. Konduktor buruk disebut isolator.
Contoh soal:
Sebuah dinding tembok tebalnya 20 cm mempunyai konduktivitas termal 0,0017 kal/cmsCo. Permukaan yang satu mempunyai suhu 30oC dan permukaan yang lain 20oC. Apabila luas permukaannya 10.000 cm2, berapa kalori banyakanya panas yang di hantarkan melalui m2 dalam waktu 1 jam?
Penyelesaian : Diketahui: l = 20 cm k = 0,0017 kal/cmsCo T = (30-20)oC = 10oC A = 10.000 cm2 t = 1 jam = 3600 s Ditanya : Q ....? Jawab:
Untuk mencari banyaknya kalor yang mengalir, gunakan persamaan
Q = t
= - 30.600 kal
Jadi, banyaknya kalor yang dihantarkan oleh dinding tembok tersebut adalah -30.600 kal.
Contoh perpindahan kalor secara konduksi:
a. Saat kamu menyetrika, setrika yang panas bersentuhan dengan kain yang kamu setrika. Kalor berpindah dari setrika ke kain. Perpindahan kalor seperti ini disebut konduksi.
Gambar 2.8 Perpindahan kalor secara konduksi pada setrika
Benda yang jenisnya berbeda memiliki kemampuan menghantarkan panas secara konduksi (konduktivitas) yang berbeda pula. Bahan yang mampu menghantarkan panas dengan baik disebut konduktor. Konduktor buruk disebut isolator.
b. Penggoreng yang terbuat dari logam biasanya memiliki pegangan berbahan isolator. Jika tidak diberi pegangan dari bahan isolator, seperti kayuatau plastic, saat memasak tangan kita terasa panas.
Gambar 2.9 Peralatan rumah tangga yang memanfaatkan sifat konduktivitas
bahan.
c. Panas kopi dapat bertahan cukup lama di gelas kaca karena gelas merupakan isolator yang baik.
Gambar 2.10 Mengapa kopi ditaruh di gelas, bukan di logam?
d. Saat udara dingin, kamu bergelung di dalam selimut. Selimut terbuat dari serat wool atau kapas yang bersifat isolator.
M
enguji Diri1. Sebuah batang baja luas permukaannya 125 cm2 dan tebalnya 10 cm. Beda suhu antara kedua permukaan baja 2oC. Jika koefisien konduksi termal baja 50 W/mK, banyak kalor yang dapat dihantarkan oleh baja tiap detik sebesar … J/s
2. Sebuah jendela kaca suatu ruangan panjangnya 2 m lebarnya 1 m dan tebalnya 15 mm. Suhu di permukaan dalam dan permukaan luar kaca masing-masing 23oC dan 33oC. Jika konduksi termal = 8.10-4Wm-1K-1, maka berapakah jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu tiap sekon?
5) Konveksi atau Aliran
Konveksi adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain bersama dengan gerak partikel-partikel bendanya. Air merupakan konduktor yang buruk. Namun, ketika air bagian bawah dipanaskan, ternyata air bagian atas juga ikut panas. Berarti, ada cara perpindahan panas yang lain pada air tersebut, yaitu konveksi. Saat air bagian bawah mendapatkan kalor dari pemanas, air memuai sehingga menjadi lebih ringan dan bergerak naik dan digantikan dengan air dingin dari bagian atas.
Dengan cara ini, panas dari air bagian bawah berpindah bersama aliran air menuju bagian atas. Proses ini disebut konveksi.
Gambar 2.13 Arus konveksi pada air yang
dipanaskan
Banyaknya kalor yang merambat tiap satuan waktu secara konveksi dapat dinyatakan dengan persamaan:
……….. (6)
h : koefisien konveksi (Kal/m detoC) A : Luas penampang (m2)
T : perbedaan suhu (oC)
t : waktu terjadi aliran kalor, dalam satuan sekon (s),
Q : jumlah kalor yang dipindahkan dalam satuan joule (J), Contoh soal:
Dinding sebuah rumah dijaga bersuhu tetap 25oC pada suatu hari dengan suhu udara luar 15oC. Berapakah kalor yang hilang karena konveksi alamiah pada dinding yang berukuran (4x5) m2 selama 2 jam, jika koefisien konveksi 2,5 J/sm2 K?
Penyelesaian: Diketahui: T = (25-15)oC = 10oC = 10 K t = 2 jam = 7200 s A = (4x5) = 20 m2 h = 2,5 J/sm2 K Ditanyakan: Q ....? Jawab :
untuk mencari jumlah kalor, gunakan persamaan :
= h . A . T
Q = h. A. T t
= 2,5 x 20 x 10 x 7200 = 3,6x106 J.
Jadi, kalor yang hilang pada peristiwa konveksi alamiah adalah 3600 J.
Pola aliran air membentuk arus konveksi. Arus konveksi dapat kamu temui di pantai, berupa angin laut dan angin darat.
Gambar 2.14 Terjadinya angin laut
Pada siang hari, daratan lebih panas daripada lautan. Hal ini akan mengakibatkan udara panas di daratan akan naik dan tempat tersebut terisi oleh udara dingin dari permukaan laut, sehingga terjadi gerakan udara dari laut menuju darat, yang biasa disebut angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari, biasa digunakan oleh nelayan tradisional untuk pulang kembali ke daratan.
Gambar 2.15 Terjadinya angin darat
Pada malam hari, daratan lebih cepat dingin daripada lautan. Hal ini akan menyebabkan udara panas dari permukaan laut akan naik dan tersebut terisi oleh udara dingin dari daratan, sehingga terjadi gerakan udara dari darat menuju laut, yang biasa disebut angin darat. Angin darat terjadi pada malam hari, digunakan oleh nelayan tradisional untuk mencari ikan di lautan.
M
enguji Diri1. Secangkir kopi suhunya 60oC dibiarkan terbuka dalam ruangan yang suhunya 27oC. Apabila luas permukaannya 50 cm2 dan koefisien konveksi 0,8 J/s m K, kalor yang dilepaskan selama 10 menit sebesar … J/s.
6) Radiasi atau Pancaran
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Misalnya pada siang hari di bawah terik matahari, tubuh kita juga akan merasakan panas. Panas yang kita rasakan juga akan berbeda ketika kita mengenakan baju putih dan baju hitam. Hal ini terjadi karena adanya pengaruh warna benda terhadap banyaknya radiasi kalor yang diserap atau dipancarkan. Benda–benda yang berwarna gelap merupakan penyerap dan pemancar kalor yang baik, sedangkan benda–benda yang berwarna terang merupakan penyerap dan pemancar kalor yang buruk. Energi radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan persatan waktu persatuan luas bergantung pada sifat permukaan serta suhunya. Pada suhu rendah radiasi yang dipancarkan kecil.
Kecepatan sebuah benda meradiasikan energi sebanding dengan pangkat empat suhu Kelvin T. kecepatan radiasinya juga sebanding dengan luas A dari benda yang memancarkannya. Secara matematis ditulis: T4 Keterangan: A: Luas permukaan e : Emisivitas benda T : suhu mutlak : konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67x10-8 W/m2K4 Contoh soal:
Seutas kawat lampu pijar mempunyai luas permukaan 40 mm2 dengan suhu 1.127oC. andaikan kawat pijar dianggap sebagai benda hitam sempurna, berapa kalor yang diradiasikan oleh kawat tersebut dalam 1 jam?
Penyelesaian:
e = 1 T = 1.127oC = 1.400 K = 5,67 x 10-8 W/m2 K4 t = 1 jam = 3.600 s Ditanyakan : Q Jawab :
Untuk mencari Q, kita dapat menggnakan persamaan :
T4
Q = T4 t
= 1 x (5,67 x 10-8) x (4x10-5) x (1400)4 x 3.600 = 31.365,90 J
Jadi, kalor yang diradiasikan adalah 31,37 kJ.
M
enguji DiriSuatu benda hitam pada suhu 27 oC memancarkan energi R J/s. Benda hitam tersebut dipanasi hingga suhunya menjadi 327 C. Berapakah energi yang dipancarkan sekarang?
G. Manfaat kalor dalam kehidupan sehari–hari
Dalam kehidupan sehari–hari, banyak ditemukan alat-alat yang menggunakan prinsip kerja dengan konsep perpindahan kalor, misalnya panci tekan (pressure cooker), setrika, alat penyulingan dan alat pendingin. Berikut ini beberapa contoh penerapan konsep perpindahan kalor, yaitu: (5) Pada siang hari, orang – orang lebih banyak menggunakan baju yang
cerah untuk mengurangi penyerapan kalor
(6) Cat mobil atau motor dibuat mengkilap untuk mengurangi penyerapan kalor
(7) Mengenakan jaket tebal atau meringkuk di dalam selimut pada saat udara dingin untuk menghindari hilangnya kalor.
(8) Dinding termos air dilapisi benda perak untuk mengurangi atau mencegah hilangnya kalor secara radiasi.
219
