Grafik hubungan antara waktu pemanasan dan perubahan suhu suatu zat cair yang massanya berbeda

Grafik hubungan antara waktu pemanasan dan perubahan suhu suatu zat cair yang massanya berbeda

Grafik hubungan antara waktu pemanasan dan perubahan suhu suatu zat cair yang massanya berbeda
Lihat Foto

britannica.com

Ilustrasi kalor dan pengaruhnya

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

Grafik hubungan antara waktu pemanasan dan perubahan suhu suatu zat cair yang massanya berbeda

Grafik hubungan antara waktu pemanasan dan perubahan suhu suatu zat cair yang massanya berbeda
Lihat Foto

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.

Academia.edu no longer supports Internet Explorer.

To browse Academia.edu and the wider internet faster and more securely, please take a few seconds to upgrade your browser.

Contoh soal grafik perubahan wujud zat – Anda siswa SMTP/Sederajat mengalami kesulitan mengerjakan soal IPA Fisika berkaitan dengan grafik perubahan wujud zat? Ya, soal seperti ini sering banget diujikan pada ujian mid semester, semester, try out UN, Ujian Sekolah, bahkan (boleh jadi) dikeluarkan pada ujian nasional (UN).

Soal ujian tentang kalor dibutuhkan zat berdasarkan grafik, sebenarnya mudah. Namun sangat membutuhkan sedikit kesabaran anda untuk memahami grafik, kemudian melakukan perhitungan secara matematis.

Oke, kalau begitu tak ada salahnya anda teruskan membaca contoh soal dan pembahasannya sampai tuntas. Kalau perlu anda salin kembali soalnya di buku catatan atau kertas lainnya supaya lebih bebas mempelajarinya.

Sekadar teori dasar, zat mengalami perubahan wujud jika mendapatkan/melepaskan kalor. Sebagai contoh, sepotong es balok akan mengalami perubahan wujud setelah menerima kalor (panas). 

Perubahan wujud zat pada es (zat padat) menjadi air (zat padat) dan bisa menjadi uap air (gas)

Soal:

Perhatikan grafik perubahan wujud berikut ini!

Grafik hubungan antara waktu pemanasan dan perubahan suhu suatu zat cair yang massanya berbeda


Sepotong es massanya 500 gram dan suhunya -10o C dipanaskan sampai menguap. Jika kalor jenis es = 2.100 J/kgoC , kalor jenis air = 4200 J/kgoC,  kalor lebur es = 336.000 J/kg, maka jumlah kalor total yang dibutuhkan untuk mengubah wujud zat dari proses A ke D adalah…

A. 88.500 J

B. 188.500 J

C. 288.500 J

D. 388.500 J

Pembahasan:

Diketahui:

mes = 500 gram = 0.5 kg

tA = -10o C

tB = 0o C

Ces = 2.100 J/kgoC

Cair = 4200 J/kgoC

Les = 336.000 J/kg

Peristiwa 1: A – B àPerubahan suhu (dari -10o C ke 0o C )

Kalor yang dibutuhkan (Q1):

Q1 = mes x Ces x ∆t

Q1 = 0.5 kg x 2.100 J/kg x (10)

Q1 = 10.500 J

Peristiwa 2: B – C à Perubahan wujud zat

Kalor yang dibutuhkan (Q2):

Q2 = mes  x Les

Q2 =  0.5 kg x 336.000 J/kg

Q2 = 168.000 J

Peristiwa 3 : C – D à Perubahan suhu (dari 0o C ke 100o C)

Kalor yang dibutuhkan (Q3):

Q3 = mair x Cair x ∆t

Q3 = 0.5 kg x 4200 J/kgoC x (100o)

Q3 = 210.000 J

Kalor seluruhnya (Qt):

Qt = Q1 + Q2 + Q3

Qt = 10.500 J + 168.000 J + 210.000 J

Qt = 388.500 J

Kunci jawaban:

D ( 388.500 J )


Rumus kalor dan grafik perubahan wujud zat digunakan untuk menentukan banyak kalor yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu perubahan zat, Misalnya zat yang berubah wujud menjadi es atau yang biasa disebut dengan mencari. Pada awalnya, zat berada pada suhu di bawah 0oC setelah mendapat sejumlah kalor suhu zat menjadi di atas 0oC. Satuan kalor dinyatakan dalam Joule [J] atau kalori [kal], di mana 1 J = 0,24 kal dan 1 kal = 4,2 J.

Ada beberapa rumus kalor yang digunakan untuk menentukan berapa banyak kalor yang dilepaskan pada saat benda mengalami perubahan wujud zat. Penggunaan rumus kalor tersebut tergantung dari keadaan yang dialami suatu zat. Apakah mencair, menguap, atau keadaan lainnya.

Bagaimana penggunaan rumus kalor untuk menentukan kalor yang dilepaskan suatu zat? Simak ulasan materi tentang kalor dan cara menetukan kalor yang dilepaskan pada contoh soal grafik perubahan wujud melalui halaman ini.

Table of Contents

Pengertian Kalor, Satuan Kalor, dan Rumus Kalor

Kalor adalah bentuk energi yang dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain karena perbedaan suhu. Kalor sendiri dibagi menjadi 2 [dua] jenis dalam perubahan zat yaitu kalor untuk menaikkan suhu dan kalor laten.

Pada kalor untuk menaikkan suhu, besarnya kalor yang dihitung adalah kalor saat terjadinya perubahan [kenaikan] suhu. Sedangkan pada kalor laten, kalor yang dibutuhkan pada perubahan wujud zat. Kalor laten dibedakan menjadi dua yaitu kalor lebur dan kalor uap.

Rumus kalor untuk menaikkan suhu:

Q = m × c × ΔT

Q = C × ΔT

Keterangan:Q = kalor [J]m = massa [kg]

c = kalor jenis [J/kgoC]

C = kapasitas kalor [J/kgoC]

ΔT = perubahan suhu [oC]

Sedangkan kalor lebur dilepaskan saat terjadinya perubahan zat dari padat menjadi cair [mencair]. Sedangkan kalor uap dilepaskan saat terjadinya perubahan zat dari cair menjadi uap [menguap]. Selanjutnya, rumus kalor laten yang terdiri atas kalor lebur dan kalor uap dapat dihitung seperti persaman di bawah.

Rumus kalor untuk mengubah wujud [Kalor Laten]:

  1. Kalor Uap: Cair ke Gas [menguap]
    Q = m × U
  1. Kalor Lebur: Padat ke Cair [melebur/mencair]
    Q = m × L

Keterangan:Q = kalor [J]m = massa [kg]U = kalor uap [J/kg]

L = kalor lebur [J/kg]

Sebelum mempelajari proses menghitung kalor yang diterima atau dilepaskan sebuah benda, kita akan mengulas sedikit tentang satu asas dalam pembahasan kalor yang terkenal, yaitu asas black.

Asas Black:
Pada pencampuran dua benda yang berbeda suhunya maka benda yang suhunya tinggi akan melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan akan diserap oleh benda yang suhunya rendah sampai akhirnya suhu kedua benda sama. Secara singkat, Asas Black dinyatakan dalam persamaan berikut.

Qlepas = Qterima

Catatan: Prinsip Asas Black hanya berlaku pada sistem terisolasi, artinya tidak ada pertukaran kalor dengan lingkungan.

Ulasan materi yang akan dibahas selanjutnya adalah menghitung nilai kalor yang dibutuhkan untuk suatu proses perubahan wujud zat.

Baca Juga: Suhu dan Pemuaian

Proses Mengitung Nilai Kalor

Perubahan wujud zat dari padat ke cari, atau cair ke gas membutuhkan kalor. Banyak kalor yang dibutuhkan unutk melakukan proses perubahan wujud zat tersebut dapat dihitung melalui sebuah rumus. Melalui halaman ini, sobat idschool akan mempelajari rumus kalor.

Pada bagian akhir akan diberikan contoh soal kalor dan pembahasannya. Contoh soal yang diberikan berupa contoh soal grafik perubahan wujud zat yang sudah dilengkapi dengan pembahasa. Jadi, simak sampai selesai materinya, oke?

Proses perhitungan kalor yang dilepaskan suatu zat biasanya digambarkan dalam sebuah grafik perubahan wujud zat. Penyampaian materi yang akan diberikan di sini berupa analisis grafik tersebut. Materi yang akan diberikan di sini berupa sebuah study kasus.

Perhatikan grafik proses perubahan wujud zat cair [dalam kasus ini air] pada gambar di bawah!

Proses dan besarnya kalor yang dibutuhkan dapat dilihat pada persamaan di bawah.

  • Q1 = mes × ces × [TB ‒ TA]
  • Q2 = mes × L
  • Q3 = mair × cair × [TC ‒ TD]
  • Q4 = mair × U
  • Q5 = muap × cuap × [TF ‒ TE]
  • Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Baca Juga: Cara Menghitung Suhu Akhir Campuran dengan Massa yang Berbeda

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini!

 Jika kalor jenis es 2.100 J/kgoC, kalor lebur es 336.000 J/kg, dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kgoC maka kalor yang dibutuhkan dalam proses dari P – Q – R adalah ….A. 10.500 JB. 21.000 JC. 336.000 J

D. 346.500 J

Pembahasan:

Perhatikan gambar berikut untuk memduhakan menentukan rumus yang digunakan dalam menghitung setiap step proses kalor yang dilepaskan/dibutuhkan.

 Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik P ke Q adalah Q1:Q1 = mes × Ces × ΔTQ1 = 1 × 2.100 × [ 0 -[-5]]

Q1 = 1 × 2.100 × 5 = 10.500 J

Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik Q ke R adalah Q2: Q2 = mes × L

Q2 = 1 × 336.000 = 336.000 J

Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik P – Q – R adalah Q1 + Q2:QP-Q-R = Q1 + Q2

QP-Q-R = 10.500 J + 336.000 J = 346.500 J

Jadi, kalor yang dibutuhkan dalam proses dari P – Q – R adalah 346.500 J

Jawaban: D

Perhatikan tabel kalor jenis berikut!

Logam X bermassa 4,2 kg dipanaskan hingga suhunya 140oC, kemudian dimasukkan ke dalam 9,2 kg air yang suhunya 30o. Setelah beberapa saat terjadi keseimbangan, suhu akhir campuran menjadi 40o. Bila diketahui kalor jenis air 4.200 K/kgoC, maka dapat disimpulkan bahwa jenis bahan logam X adalah ….A. alumuniumB. besiC. tembaga

D. perak

Pembahasan:

Diketahui informasi tentang logam X:

  • massa logam X: m1 = 4,2 kg
  • suhu awal logam X: T1 = 140oC
  • suhu air: T2 = 30o
  • massa air = m2 = 9,2 kg
  • massa jenis air: C2 = 4.200 K/kgoC
  • suhu campuran = Tc = 40o

Menghitung masa jenis logam menggunakan prinsip azaz black [kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas, Q1 = Q2]:

Q₁ = Q₂ m₁ × C₁ × ΔT₁ = m₂ × C₂ × ΔT₂

m₁ × C₁ × [T₁ – Tc] = m₂ × C₂ × [Tc – T₂]

4,2 × C₁ × [140 – 40] = 9,2 × 4.200 × [40 – 30]4,2× C₁ × 100 = 9,2 × 4200 × 10420 × C₁ = 386.400

C₁ = 386.400 : 420 = 920 J/kg°C

Logam yang memiliki massa jenis sama dengan 920 J/kg°C adalah Alumunium.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa jenis bahan logam X adalah alumunium.

Jawaban: A

Sekian pembahasan mengenai materi kalor yang memuat pembahasan mengenai rumus kalor, contoh soal kalor dan pembahasannya, serta contoh soal grafik perubahan wujud zat. Terimakasih sudah mengunjungi idschool[dot]net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Suhu dan Pemuaian

Loading Preview

Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.

Video yang berhubungan