Bagaimana hubungan antara suhu dengan kalor yang dikandung oleh benda *?

KOMPAS.com - Beberapa dari kalian tentu pernah membantu ibu memasak di dapur bukan?
Pada saat memasak di dapur, tentunya ibu menggunakan energi panas api untuk menaikkan suhu masakan, baik air ataupun minyak.

Benda memiliki tingkat panas tertentu karena di dalam benda terkandung energi panas. Untuk menaikkan suhu 200 gram air, memerlukan energi panas yang lebih besar daripada 100 gram air.

Pada suhu yang sama, zat yang massanya lebih besar memiliki energi panas yang lebih besar juga.

Dilansir dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia, pengertian kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang beruhu lebih rendah.

Sebagai bentuk energi, dalam SI kalor memiliki satuan joule (J). Satuan kalor yang populer (sering digunakan pada bidang gizi) adalah kalori dan kilokalori.

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

Baca juga: Perubahan Wujud Benda

Satu kalori = 4,184 J atau sering dibulatkan menjadi 4,2 J.

Tubuh sering mengubah sebagian makanan menjadi energi panas. Energi panas yang disediakan oleh makanan diukur dalam kilokalori atau disingkat kkal atau Kal.

Satu Kal makanan sama dengan 1.000 kalori. Kilokalori digunakan untuk makanan, karena kalori terlalu kecil untuk digunakan mengukur energi pada makanan yang dikonsumsi.

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 tubuh kedinginan, tubuh akan mengigil untuk mempercepat metabolisme tubuh, sehingga suhu tubuh tetap terjaga.

Setiap makanan kemasan harus tercantum kandungan energinya.

Baca juga: Gerak Benda: Cara, Faktor, dan Kegunaannya

Kalor dan perubahan suhu benda

Secara umum, suhu benda akan naik jika benda mendapatkan kalor. Sebaliknya, suhu benda akan turun jika kalor dilepaskan dari benda tersebut.

Air panas jika dibiarkan terlalu lama, akan mendingin mendekati suhu ruang. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian kalor dilepaskan benda tersebut ke lingkungan.

Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda hingga suhu tertentu, dipengaruhi oleh jenis benda.

Besaran yang digunakan untuk menunjukkan hal ini adalah kalor jenis.

Bagaimana hubungan antara suhu dengan kalor yang dikandung oleh benda *?
shutterstock Ilustrasi kalor

Kalor pada perubahan wujud benda

Terjadinya perubahan wujud sering diamati dalam kehidupan sehari-hari.

Misalnya, pada air mendidih terlihat gelembung-gelembung uap air yang menunjukkan adanya perubahan wujud dari air menjadi uap.

Untuk mendidihkan air, diperlukan kalor. Sehingga untuk mengubah wujud zat cair menjadi gas diperlukan kalor.

Baca juga: Perhitungan Kimia

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

KOMPAS.com - Joseph Black menyatakan suhu adalah nilai yang terukur pada termometer, sedangkan kalor merupakan sesuatu yang mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.

Kemudian Benjamin Thompson mengatakan, kalor bukanklah zat alir, melainkan suatu bentuk energi yang dihasilkan dari suatu mekanis, seperti gesekan dan tumbukan.

Dilansir dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia, definisi kalor adalah suatu bentuk energi yang dipindahkan oleh benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah.

Pengaruh kalor terhadap wujud benda

Besarnya kalor suatu zat menunjukkan berapa besar energi kinetik dari partikel penyusunnya.

Pengaruh kalor terhadap suatu benda selain mengubah suhu, tetapi juga perubahan wujud zat.

Sebagai contoh sebuah sendok yang dicelupkan ke dalam gelas berisi air panas. Suhu sendok lebih rendah daripada suhu air sehingga energi panas akan mengalir dari air ke sendok.

Baca juga: Termometer dan Jenisnya

Hal ini mengakibatkan suhu sendok menjadi naik. Dengan demikian, kalor dapat mengubah suhu suatu benda.

Satuan kalor dalam SI aadalah joule, sedangkan satuan kalor lain yang juga sering digunakan adalah kalori.

Satu kalori ditetapkan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat selsius.

1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori

Secara umum, energi kalori diberikan pada benda melalui pemansan.

Dari pemanasan akan timbul kenaikan suhu yang merupakan tanda bahwa suatu benda telah diberikan energi kalor.

Baca juga: Pembagian Iklim Menurut Junghuhn, Köppen, Schmidt-Ferguson, dan Oldman

Pengaruh kalor terhadap suhu benda

Kalor atau panas merupakan suatu bentuk energi, sedangkan suhu merupakan ukuran atau tingkat panas benda.

Pada umumnya, suhu akan naik jika menyerap kalor dan turun jika melepaskan kalor.

Semakin lama pemanasan, artinya kalor yang diterima air semakin besar dan suhu air semakin tinggi.

Sehingga besarnya kalor (Q) yang diberikan pada sebuah benda sebanding dengan kenaikan suhu benda itu (ΔT).

Q = ΔT

Keterangan:

Q   = kalor (joule)
ΔT = perubahan suhu (K) atau (derajat selsius)

Sedangkan untuk menaikkan suhu yang sama, dua kilogram air lebih lama atau perlu kalor lebih banyak dari satu kilogram air.

Baca juga: Pengertian Gaya, Rumus, dan Macamnya

Jumlah kalor yang diserap benda untuk menaikkan suhu yang sama adalah sebanding dengan massa benda, rumusnya:

Q = m

Keterangan:

Q = kalor (joule)
m = massa zat (kilogram)

Untuk menaikkan suhu yang sama, jumlah massa zat sama, tetapi jenis zat berbeda membutuhkan kalor yang juga berbeda.

Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat (c), rumusnya:

Q = c

Keterangan:

Q = kalor (joule)
c = kalor jenis zat (j/kg derajat selsius)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh satu kilogram zat untuk menaikkan suhunya sebesar satu derajat selsius.

Dari tiga rumus tersebut, dapat disimpulkan bahwa kalor yang dilepas atau diterima zat ketika berubah suhunya, bergantung pada massa zat, jenis zat, dan perubahan suhu.

Sehingga dapat ditulis:

Q = m.c.ΔT

Keterangan:

Q = kalor (joule)m = massa zat (kilogram)c = kalor jenis (j/kg derajat selsius)

ΔT = perubahan suhu (k) atau derajat selsius

Bagaimana hubungan antara suhu dengan kalor yang dikandung oleh benda *?
britannica.com Ilustrasi es yang meleleh

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

You're Reading a Free Preview
Pages 5 to 7 are not shown in this preview.

Berdasarkan pengertian yang ditulis dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, 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 1 derajat selsius (oC).

Satu kalori = 4,184 J atau sering dibulatkan menjadi 4,2 J.

Kalor didefinisikan juga sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda umumnya dilakukan dengan mengukur suhu benda tersebut.

Air panas jika dibiarkan lama-kelamaan akan dingin, sebab kalor yang ada di dalamnya dilepaskan ke lingkungan sekitar air. Yang mempengaruhi kenaikan atau penurunan suhu benda adalah jumlah kalor, massa benda dan jenis benda.

Baca Juga

Secara alami, kalor dengan sendirinya berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor cenderung menyamakan suhu benda yang saling bersentuhan.

Pada abad ke-18, para fisikawan menduga bahwa aliran kalor merupakan gerakan suatu fluida, suatu jenis fluida yang tidak kelihatan (fluida adalah zat yang dapat mengalir. Fluida meliputi zat cair dan zat gas. Air (zat cair) termasuk fluida karena dapat mengalir.

Udara juga termasuk fluida karena dapat mengalir. Fluida tersebut dinamakan caloric. Teori mengenai caloric tidak digunakan lagi karena berdasarkan hasil percobaan, keberadaan caloric ini tidak bisa dibuktikan.

Jika suhu suatu benda tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda tersebut sangat besar. Begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor:

  • massa zat,
  • jenis zat (kalor jenis),
  • perubahan suhu.

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan:

Q = m.c.(t2 – t1)

Keterangan:

Q adalah kalor yang dibutuhkan (J).
m adalah massa benda (kg).
c adalah kalor jenis (J/kgC).
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C).

Kalor dapat menaikkan atau menurunkan suhu. Semakin besar kenaikan suhu, kalor yang diterima semakin banyak. Semakin kecil kenaikan suhu maka kalor yang diterima semakin sedikit. Artinya, hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan kenaikan suhu (∆ T), jika massa (m) dan kalor jenis zat (c) tetap.

Baca Juga

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kalor jenis juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor. Masing-masing benda mempunyai kalor jenis yang berbeda-beda, lho. Satuan kalor jenis ialah J/kg⁰C.

Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diserap oleh benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Satuan kapasitas kalor dalam sistem international ialah J/K.

Rumus Kapasitas Kalor: C = Q / ΔT

Keterangan:

C = kapasitas kalor (J/K)
Q = banyaknya kalor (J)
ΔT = perubahan suhu (K)

Selain itu, ada rumus lain untuk menentukan kapasitas kalor itu sendiri, yaitu: C = m. c

Keterangan:

C = kapasitas kalor (J/K)
m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
c = kalor jenis zat (J/kg.K)

Bagaimana hubungan antara suhu dengan kalor yang dikandung oleh benda *?

Kalor atau Panas (Freepik)

Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor atau panas adalah perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu di antara dua tempat yang berbeda. Perpindahan panas meliputi proses pemasukan dan pengeluaran panas.

Panas sangat lekat dalam kehidupan kita sehari-hari. Misalnya saja saat sebuah sendok stainless dimasukkan ke air panas, sendok pun ikut menjadi panas.

Di sisi lain, benda-benda yang terdapat di sekitar kita, ada yang bisa menghantarkan panas ada juga yang tidak bisa. Benda yang bisa menghantarkan panas disebut dengan konduktor. Contoh benda konduktor ialah tembaga, besi, air, timah, dan alumunium. Perpindahan Kalor sendiri terbagi atas tiga macam, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat padat yang tidak ikut mengalami perpindahan. Artinya, perpindahan kalor pada suatu zat tersebut tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.

Contoh:

Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika memegang kembang api yang sedang dibakar, knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan, tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air, atau mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena panas.

Rumus perpindahan kalor secara konduksi adalah:

Laju Kalor = Q/t = kA (T2 – T1)/x

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran yang zat perantaranya ikut berpindah. Jika partikel berpindah dan mengakibatkan kalor merambat, terjadilah konveksi. Konveksi terjadi pada zat cair dan gas (udara/angin).

Contoh:

Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan.Gerakan naik dan turun kacang hijau, kedelai dan lainnya ketika dipanaskan.Terjadinya angin darat dan angin laut.Gerakan balon udara.

Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.

Rumus perpindahan kalor secara konveksi adalah:

Laju Kalor = Q/t = hA (T2 – T1)

3. Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium. Dalam ruang hampa tidak ada materi yang memindahkan kalor secara konduksi dan konveksi. Jadi, perpindahan kalor dari matahari sampai ke bumi dengan cara lain. Cara tersebut dinamakan radiasi.

Kamu juga merasakan akibat radiasi kalor saat menghadapkan telapak tanganmu pada bola lampu yang menyala atau saat kamu duduk di dekat api unggun. Udara merupakan konduktor buruk dan udara panas api unggun bergerak ke atas. Namun, kamu yang berada di samping api unggun dapat merasakan panas.

Setiap benda dapat memancarkan dan menyerap radiasi kalor, yang besarnya bergantung pada suhu benda dan warna benda. Perhatikan benda-benda yang diletakkan di ruangan bersuhu 30oC. Besar kalor yang dipancarkan atau diserap benda ditunjukkan oleh banyaknya anak panah.

Makin panas benda dibandingkan dengan panas lingkungan sekitar, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya. Makin luas permukaan benda panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.

Rumus perpindahan kalor secara radiasi adalah:

Laju Kalor = Q/t = σeAT4