Pengertian Kalor

Pengertian Kalor - Suhu menyatakan tingkat panas benda. Benda memiliki tingkat panas tertentu karena di dalam benda terkandung energi panas. Segelas air dan seember air yang bersuhu sama memiliki energi panas yang berbeda. Untuk menaikkan suhu 200 g air, memerlukan energi panas yang lebih besar daripada 100 g air. Pada suhu yang sama, zat yang massanya lebih besar mempunyai energi panas yang lebih besar pula. [ Materi IPA Kelas 7 Semester 1 ]

Energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah disebut kalor. Apakah satuan kalor? Sebagai bentuk energi, dalam SI kalor mempunyai satuan joule (J). Satuan kalor yang populer (sering digunakan pada bidang gizi) adalah kalori dan kilokalori.

Pengertian Kalor

Kalor adalah tenaga panas yang dapat diterima dan diteruskan oleh satu benda ke benda lain secara hantaran (konduksi), penyinaran (radiasi), atau aliran (konveksi). Kalor juga disebut sebagai energi panas yang berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Dalam satuan internasional, kalor dinyatakan dengan Joule (J), satuan lainnya dikenal dengan kalori (kal) yang biasa digunakan di bidang gizi.

Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1oC

Satu kalori sama dengan 4,184 J, sering dibulatkan menjadi 4,2 J

Tubuh kamu mengubah sebagian makanan menjadi energi panas. Energi panas yang disediakan oleh makanan diukur dalam kilokalori, sering disingkat kkal atau Kal (dengan K huruf kapital). Satu Kal makanan sama dengan 1.000 kalori. Kita menggunakan kilokalori untuk makanan, karena kalori terlalu kecil untuk dipakai mengukur energi pada makanan yang dimakan (agar bilangan yang dikomunikasikan tidak terlalu besar).

Zat gizi makanan mengandung energi kimia yang dapat diubah menjadi energi panas atau energi bentuk lain. Sebagian energi ini digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh. Saat kamu sedang kedinginan, kamu akan menggigil untuk mempercepat metabolisme tubuh sehingga suhu tubuh tetap terjaga. Setiap makanan kemasan harus tercantum kandungan energinya.

1. Kalor dan Perubahan Suhu Benda

Secara umum, suhu benda akan naik jika benda itu mendapatkan kalor. Sebaliknya, suhu benda akan turun jika kalor dilepaskan dari benda itu. Air panas jika dibiarkan lama-kelamaan akan mendingin mendekati suhu ruang. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian kalor dilepaskan benda tersebut ke lingkungan.

Kenaikan suhu oleh kalor dipengaruhi massa benda. Untuk menaikkan suhu yang sama, air bermassa 200 g memerlukan kalor yang lebih besar daripada air bermassa 100 g. Apakah yang memengaruhi kenaikan suhu hanya jumlah kalor dan massa benda saja? Ternyata tidak!! kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda hingga suhu tertentu dipengaruhi juga oleh jenis benda. Besaran yang digunakan untuk menunjukkan hal ini adalah kalor jenis.

Ingat kembali, bahwa perubahan suhu pada skala suhu Celcius sama dengan perubahan suhu pada skala Kelvin. Tabel dibawah menunjukkan kalor jenis beberapa bahan. Kita dapat mengamati bahwa bahan yang berbeda memiliki kalor jenis yang berbeda pula.

Kalor jenis beberapa bahan

Dari sini kita dapat simpulkan hasilnya yaitu;

Kalor untuk menaikkan suhu benda bergantung pada jenis benda itu.
Makin besar kenaikan suhu benda, kalor yang diperlukan makin besar pula.
Makin besar massa benda, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu makin besar pula.

Jika simpulan ini dirumuskan secara matematis, dapat ditulis seperti berikut.

kalor yang diperlukan untuk kenaikan suhu = kalor jenis x massa benda x kenaikan suhu

Kesimpulan di atas dapat dilambangkan sebagai berikut.

Contoh Penerapan

Berapa kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 500 g air, dari suhu mula-mula 20oC menjadi 100oC ?

Diketahui :

Massa: m = 500 g = 0,5 kg

Massa jenis air: c = 4.184J/(kg.K)

Kenaikan suhu air: Δt = (100-20)oC = 80oC = 80 K

Ditanya :

Menentukan kalor untuk kenaikan suhu air.

Penyelesaian :

Kita gunakan persamaan Q = c x m x Δt

Q = c x m x Δt

= 4.184 x 0.5 x 80 J

= 167.360 J

2. Kalor pada Perubahan Wujud Benda

Terjadinya perubahan wujud sering diamati dalam kehidupan sehari-hari. Contoh yang sering kita jumpai, yaitu 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.

Lalu pada peristiwa peleburan, pembekuan, penguapan, dan pengembunan. Apakah dalam peristiwa tersebut memerlukan atau melepaskan kalor? Perhatikan gambar dibawah ini;

Proses perubahan wujud

Lalu Adakah hal unik yang dapat dipelajari pada peristiwa perubahan wujud? Saat perubahan wujud tidak terjadi perubahan suhu. Kalor untuk mengubah wujud zat disebut kalor laten.

dengan:

Q = kalor yang dibutuhkan/dilepas untuk berubah wujud (J)

m = massa zat yang berubah wujud (kg)

L = kalor lebur atau kalor beku (J/kg)

U = kalor penguapan atau kalor pengembunan (J/kg)

Contoh Penerapan

Berapakah kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg air dalam keadaan beku (es), jika kalor lebur air tersebut 336.000 J/kg?

Diketahui;

Massa, m = 5kg

Kalor lebur air, Lair = 336.000 J/kg = 3,36 x 105 Jkg-1

Apa masalahnya?

Kalor yang di perlukan Q

Bagaimana penerapannya?

Q = m L

Q = (5 kg) (3,36 x 105 Jkg-1)

Q = 16,8 x 105 J = 1,68 x 106 J

Jadi, es tersebut memerlukan kalor sebesar 1,68 x 106 J agar melebur pada titik leburnya.

Mengapa Kita Berkeringat?

Sistem tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 36,5oC hingga 37,5oC. Seringkali aktivitas dan lingkungan sekitar memaksa tubuh manusia bereaksi untuk menjaga agar suhu tubuhnya tetap optimal. Pada saat kita beraktivitas, misalnya berolahraga akan terjadi peningkatan proses perubahan energi kimia makanan menjadi energi gerak. Proses ini menghasilkan panas yang dapat meningkatkan suhu tubuh. Pada saat ini, mekanisme dalam tubuh kita memberi perintah agar tubuh berkeringat. Pada saat keringat itu menguap, proses penguapan keringat memerlukan kalor. Kalor ini diambil dari kulit tubuh kita, sehingga tubuh yang memanas itu menjadi dingin, dan kembali ke suhu optimal. Pada saat itu, mengapa kita merasa nyaman jika dikipasi? Saat dikipasi, proses penguapan keringat itu terjadi lebih cepat, sehingga tubuh segera kembali ke suhu optimalnya.

Mengapa saat kedinginan kamu cepat merasa lapar?

Pada saat kita kedinginan, kita biasanyya akan menggigil. Dengan menggigil, maka tubuh bergerak cepat. Gerak tubuh ini memaksa tubuh melakukan metabolisme, membakar energi kimia makanan menjadi energi gerak (dan tentu saja menghasilkan energi panas). Dengan cara ini, suhu tubuh tidak turun. Tentu saja, ada “harga yang harus dibayar”. Pada saat kedinginan, maka kita akan cepat merasa lapar.

Teknologi Pendingin Sederhana

Kamu pasti sering melihat di depan bangunan besar seringkali terdapat kolam (kadang-kadang dilengkapi dengan air mancur). Selain untuk keindahan, keberadaan kolam ini dapat membuat lingkungan sekitarnya menjadi sejuk. Mengapa hal ini dapat terjadi? Secara alami, air di kolam itu akan menguap. Untuk menguap diperlukan kalor. Kalor ini diambil dari udara di sekitar kolam, sehingga udara menjadi lebih sejuk dibanding tanpa kolam.

Teknologi Pendingin Makanan Sederhana

Perhatikan gambar alat pendingin makanan di bawah ini.

Pendingin Makanan Sederhana

Alat ini terdiri atas dua tempayan, dengan tempayan kecil dapat masuk ke tempayan besar. Pasir diisikan di antara dua tempayan. Selanjutnya, air ditambahkan pada pasir ini hingga pasirnya basah. Makanan (atau air) diletakkan di dalam tempayan kecil yang ditutup kain basah. Saat air di dalam pasir menguap, kalor untuk penguapan ini diambil dari sekitarnya termasuk dari makanan, sehingga makanan menjadi dingin. Dilaporkan suhunya bisa turun hingga 15oC.