KALOR

Pengetahuan Konseptual Kalor

Apakah yang akan terjadi , saat kita memegang gelas berisi kopi panas? Tangan kita akan terasa panas bukan?! Peristiwa ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada saat tangan kita bersentuhan dengan gelas panas, akan terjadi aliran kalor dari kopi panas ke tangan kita karena adanya perbedaan suhu antara gelas yang berisi kopi panas dengan tangan, sehingga tangan kita merasakan panas. 

Apa pula yang terjadi jika kita memegang gelas berisi es teh? Tangan kita akan terasa dingin. Karena pada saat tangan kita bersentuhan dengan gelas dingin akan terjadi perpindahan/aliran kalor dari tangan ke gelas akibat perbedaan suhu antara tangan dengan gelas, sehingga tangan kita merasakan dingin.

Lantas, apa sebenarnya kalor itu?Pada mulanya orang menduga kalor itu adalah zat alir yang disebut kalorik. Untuk itu pula satuan kalor diberi nama kalori.

Belakangan diketahui bahwa kalor bukan kalorik, tetapi energi yang mengalir dari suatu benda ke benda lain yang saling bersentuhan dan berbeda suhunya. Kalor mengalir dari benda  yang bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Kalor hanya terjadi jika ada perbedaan suhu. Jika tidak ada perbedaan suhu antara benda maka tidak akan terjadi kalor.

Banyaknya kalor yang diserap/dikeluarkan suatu benda mengakibatkan benda menjadi panas/dingin. Benda yang banyak menyerap kalor akan menjadi panas, sedang benda yang mengeluarkan kalor akan menjadi dingin. Panas dinginnya benda telah diketahui sebagai suhu/temperatur. Jadi kalor berbeda dengan suhu. Demikian juga kalor berbeda dengan panas. Karena panas menyatakan banyak energi yang tersimpan di dalam benda sedang kalor menyatakan banyak energi yang pindah. Pada saat tidak terjadi lagi kalor benda dikatakan telah mencapai keseimbangan termal. Pada saat tercapai keseimbangan termal, suhu benda menjadi sama.

Karena kalor suatu bentuk energi maka satuan kalor juga joule (J). Dahulu sewaktu kalor dianggap sebagai zat alir, satuan untuk kalor diberi nama kalori.

 Definisi  1 kalori

Catatan. 1 kalori makanan sama dengan 1 kkal (Ewen, Dale: 2012)

Setelah diselidiki, ternyata antara kalori dengan joule ada kesetaraannya yaitu sebesar 1 kalori = 4,19 J

                1 kalori   = 4,2 J

Jika dinyatakan dalam kilokalori menjadi 1 kkal = 4190 J.

Jika dinyatakan dalam kalori menjadi 1 J = 0,24 kalori

Contoh dalam  kehidupan sehari-hari

1.   Pagi hari seseorang makan sarapan sebanyak 750 kalori. Berapa joule kerja yang harus dilakukan orang tersebut untuk mengimbangi makan sarapannya?

Penyelesaian

Diketahui  : 

Ditanya     : W = …J?

Jawab

Kesetaraan kalor dengan energinya adalah  1kkal = 4190 J

Karena W = Q maka 

Jadi untuk mengimbangi kalor yang dimakan ia harus melakukan kerja sebesar 3,1425 MJ

2.     Pembakaran 1 kg batu bara menghasilkan kalor sebesar  7150 kkal . Berapa joule energi yang dihasilkan jika batubara yang dibakar satu ton.  Dalam pembakaran dianggap bahwa 35,0% kalor  hilang?

Penyelesaian

Diketahui   m = 1 kg , Q hasil = 7150 kkal  Q hilang =35 %  berarti Q bersihnya 65 %

Ditanya     W = ? untuk m = 1 ton = 1000 kg

Jawab

Kesetaraan kalor dengan energinya adalah  1 kkal = 4190 J

Karena W = Q , maka untuk m = 1 kg,

       Untuk m = 1000 kg dan W bersih 65 % , maka

Kalori Jenis (C)

Adanya kalor menunjukan bahwa terjadi pertukaran energi di antara benda-benda yang memiliki perbedaan suhu atau suatu benda dengan sekelilingnya.

Kalor tersebut dapat diserap maupun di lepaskan oleh benda.

Jika benda menyerap kalor maka suhunya akan naik sedang jika benda melepas kalor suhunya akan turun.

Sebenarnya kalor yang diserap/dilepas benda tidak hanya untuk menaikan suhu tetapi juga untuk mengubah wujudnya dari satu wujud ke wujud lain. Pada proses perubahan wujud ini justru tidak terjadi perubahan suhu.

Banyaknya kalor yang diserap/dilepas suatu benda sangat dipengaruhi kalor jenis benda. Kalor jenis untuk benda tidaklah sama, sehingga setiap benda memiliki kemampuan yang berbeda dalam menyerap/melepaskan kalornya.

Definisi

Kalor jenis (C) adalah banyaknya kalor yang diserap/dilepas oleh massa 1kg benda untuk menaikan suhunya sebesar 1 K atau 1C.

Secara matematik kalor jenis dituliskan menjadi 

  dengan satuan J/kgK atau dalam skala celsius J/kgC

Jadi banyaknya kalor yang diserap/dilepas suatu benda berarti 

Berdasarkan persamaan tersebut berarti banyak kalor(Q) yang diserap/dilepas benda:

1.     berbanding lurus dengan massa bendanya(m)

2.     berbanding lurus dengan kalor jenisnya (c)

3.     berbanding lurus dengan kenaikan suhunya ()

Berikut adalah beberapa kalor jenis bahan 

BAHAN	C ( J/kg.K )
Zat Padat
1. Aluminium	900
2. Kaca  (glass)	840
3. Besi (Iron or Steel)	452
4. Tubuh Manusia (Human Body) (pada suhu rata-rata 37 °C	3500
5.  Es (Ice)(15 °C)	2000
6. Timbal (coper)	128
7. Perak (silver)	235
5. tembaga (Lead)	387
Cairan
4. air(15 °C)	4186
6. raksa Mercury	139
Ethyl alcohol	2450
Glycerin	2410
Benzene	1740

Sumber: John D. Cutnell (2012)