Kalor : Pengertian, Teori, Rumus, Satuan, Perpindahan

A. PENGERTIAN KALOR (ENERGI PANAS)

Kalor adalah salah satu jenis energi yang dapat diterima atau dilepaskan oleh suatu benda. Karena dapat diterima atau dilepaskan, maka energi kalor ini dapat berpindah atau mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Penyebab perpindahan kalor adalah perbedaan suhu pada benda tersebut. Contohnya, ketika kita mencampurkan air dingin dengan air panas, maka kita akan mendapatkan air hangat, nah disini terjadi perpindahan kalor pada air tersebut. Dalam fisika kalor termasuk besaran skalar karena tidak memiliki arah dan kalor termasuk besaran turunan karena nilainya bisa didapatkan tanpa pengukuran langsung melainkan dengan memanfaatkan nilai besaran pokok yang bersangkutan. Satuan Internasional yang dipakai untuk kalor adalah Joule (J), tetapi secara umum juga sering dipakai satuan Kalori (kal). Simbol yang digunakan untuk melambangkan kalor adalah Q (huruf kapital). Alat ukur yang digunakan untuk mengukur nilai kalor disebut kalorimeter.

KALOR

B. TEORI – TEORI DASAR KALOR (ENERGI PANAS)

1. Asas Black

Asas Black adalah teori yang digunakan dalam ilmu termodinamika, teori ini diperkenalkan oleh Joseph Black. Bunyi asas black adalah sebagai berikut :

Ketika dua zat dicampur, banyak kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh zat yang suhunya lebih rendah.

2. Teori Oleh Benyamin Thompson

Kalor dapat terjadi karena adanya suatu gesekan antar benda. Teori ini diperkenalkan oleh ilmuwan dari Amerika Serikat yang bernama Benyamin Thompson. Bukti sederhana dari teori ini adalah ketika anda menggesekkan kedua telapak tangan anda untuk beberapa waktu, maka anda akan merasakan hangat karena adanya energi kalor dari proses tersebut.

3. Teori oleh Robert Mayer

Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Energi disini adalah kemampuan membuat sesuatu terjadi atau bentuk kekuatan yang dimiliki benda untuk melakukan sebuah usaha tertentu. Energi ini dapat berpindah dan diubah bentuknya tetapi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan.

4. Teori oleh James Prescott

Kesetaran antara satuan kalor dengan satuan energi disebut kalor mekanik. Maksudnya, karena kalor merupakan salah satu bentuk energi, maka satuan kalor sama dengan satuan energi yaitu Joule (J) atau Kalori (Kal). Kalor dapat menaikkan suhu suatu zat dan dapat mengubah wujudnya. Benda yang menerima kalor suhunya akan naik, sedangkan benda yang melepaskan kalor suhunya akan turun.

C. KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR

Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg massa benda sebesar  derajat tertentu (misalnya 1 derajat kelvin). Satuan Internasional untuk kalor jenis adalah Joule/kg^oK. Simbol yang sering digunakan untuk melambangkan kalor jenis adalah c (huruf kecil).

Kapasitas Kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut sebanyak derajat tertentu (misalnya 1 derajat kelvin). Satuan Internasional dari kapasitas kalor adalah Joule (J). Simbol yang digunakan untuk melambangkan kapasitas kalor adalah C (huruf kapital).

Berikut adalah persamaan, rumus dan satuan Kalor Jenis serta Kapasitas Kalor

KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR

D. PERSAMAAN, RUMUS DAN SATUAN KALOR (ENERGI PANAS)

RUMUS KALOR

Note : Skala suhu atau derajat suhu yang dipakai sebaiknya Kelvin, untuk mengkonversi skala suhu Celsius, Fahrenheit, Reamur atau lainnya ke dalam Kelvin silahkan kunjungi artikel penunjang di bawah ini.

Artikel Penunjang : Skala Suhu

E. PERPINDAHAN KALOR (PANAS)

Seperti yang telah kami jelaskan diatas, kalor merupakan bentuk energi yang dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya. Nah perpindahan kalor ini umumnya dapat terjadi melalui 3 cara, yaitu :

1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat penghantar tanpa disertai perpindahan partikel partikel dari zat penghantar tersebut. Zat penghantar pada perpindahan kalor secara konduksi biasanya merupakan benda padat. Contohnya adalah ketika anda memanaskan sebuah logam, kemudian menempelkan logam tersebut dengan logam lainnya, maka logam yang lain itu akan ikut panas tetapi tidak ada bagian logam pertama yang kemudian menyatu dengan bagian logam kedua, nah hal ini terjadi karena adanya proses konduksi, yaitu pemindahan kalor oleh logam yang satu ke logam lainnya tanpa adanya pemindahan partikel keduanya secara permanen. Tidak semua benda merupakan penghantar kalor yang baik, benda-benda yang dapat menghantarkan kalor dengan baik disebut konduktor, contohnya adalah logam, besi, emas, dll. Sedangkan benda kurang baik dalam menghantarkan panas disebut isolator, contohnya adalah kayu, plastik, karet, dll.

2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor atau panas dari suatu zat dengan disertai perpindahan partikel-partikel penyusun zat tersebut. Perpindahan kalor secara konveksi hanya terjadi melalui perantara zat yang mengalir oleh karena itu biasanya terjadi pada zat cair atau zat gas. Secara umum terdapat dua jenis Perpindahan kalor secara konveksi, yaitu :

a. Konveksi Alamiah

Konveksi alamiah terjadi tanpa ada pengaruh dari faktor luar. Konveksi alamiah terjadi karena adanya perbedaan massa jenis benda yang dipanaskan. Pada prinsipnya benda yang dipanaskan atau diberikan kalor, maka partikel-partikel benda tersebut akan bergerak lebih cepat dan gaya tarik antar partikelnya melemah sehingga massa jenisnya berubah. Hal inilah yang menjadi dasar terjadinya perpindahan kalor pada konveksi alamiah. Contohnya adalah ketika anda memanaskan air, kelompok air yang pertama mengalami perubahan suhu (menjadi tambah panas) adalah air yang dekat dengan api, nah kemudian karena kelompok air yang dekat dengan api ini massa jenisnya akan berubah dan kemudian menjauh dari api, kemudian kelompok yang lebih dingin akan mendekat ke api, proses ini terus berlanjut sampai seluruh air suhunya sama.

b. Konveksi Paksa / Konveksi Buatan

Konveksi buatan adalah konveksi yang terjadi karena adanya pengaruh faktor luar (contohnya tekanan) pada saat proses perpindahan kalor terjadi. Agar aliran kalor menuju tempat yang diinginkan ada faktor lain yang dilibatkan, contohnya adalah kipas angin yang membawa udara dingin ke tempat yang panas.

3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Perpindahan Kalor Secara Radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak menggunakan zat perantara tertentu. Berbeda dengan konduksi dan konveksi, pada radiasi, kedua benda tidak harus bersentuhan untuk melakukan penerimaan atau pelepasan kalor satu sama lain. Hal ini dapat terjadi karena kalor dipancarkan ke seluruh arah oleh sumber kalor sehingga benda yang ada disekelilingnya menerima kalor yang ada. Contohnya adalah ketika kita duduk di dekat api unggun, maka panas dari api disebarkan ke segala arah dan kita tidak harus menyentuh api untuk merasakan kehangatan.

F. KALOR DAN PERUBAHAN PADA BENDA

1. Kalor dapat Mengubah Suhu Benda

Hakikatnya setiap benda memiliki kalor karena tidak ada benda yang suhunya 0 mutlak. Kandungan kalor inilah yang menentukan berapa suhu dari objek atau benda tersebut. Apabila kalor ditambahkan kepada benda tersebut maka suhunya akan meningkat, sedangkan apabila kalor dilepaskan dari benda tersebut maka suhunya menurun. Oleh karena itu kalor dapat mengubah suhu suatu benda atau objek.

2. Kalor dapat Mengubah bentuk Benda

Benda atau Zat adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Zat terbentuk dari susunan partikel-partikel yang sangat kecil, sangking kecilnya, penyusun zat ini tidak dapat dilihat dengan mata. Berdasarkan wujud dan partikel penyusunnya zat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu zat padat, zat cair dan zat gas. Pada suhu ruang tertentu, masing-masing zat ini memiliki sifat dan bentuknya masing-masing. Nah apabila terjadi perubahan suhu (penambahan atau pelepasan kalor) atau tekanan yang mempengaruhi zat tersebut, maka dapat terjadi perubahan pada masing-masing zat itu.

a. Membeku (Pembekuan)

Pembekuan adalah proses perubahan bentuk wujud zat cair menjadi zat padat karena terjadinya pelepasan kalor (pendinginan) pada zat cair tersebut. Proses pembekuan terjadi ketika suhu mencapai titik beku airatau titik leleh yaitu pada 0^oCelsius atau 273^oK atau 32^oFahrenheit. Contohnya perubahan air menjadi es ketika dimasukkan ke kulkas.

b. Mencair (Pencairan)

Pencairan adalah proses perubahan bentuk wujud zat padat menjadi zat cair karena terjadinya penerimaan kalor. Jadi pencairan adalah kebalikan dari pembekuan yang terjadi ketika suhu mencapai titik didih atau titik lebur es yaitu pada 100^oCelsius atau 212^oFahrenheit atau 373^oKelvin. Contohnya perubahan es menjadi air ketika didiamkan pada suhu ruangan.

c. Menyublim (Penyubliman)

Penyubliman adalah perubahan bentuk wujud zat padat menjadi zat gas karena terjadinya penerimaan kalor (pemanasan). Contohnya adalah kapur barus yang didiamkan pada suhu ruangan yang lama kelamaan akan habis.

d. Mengkristal (Pengkristalan)

Pengkristalan adalah perubahan bentuk wujud zat gas menjadi zat padat karena terjadinya pelepasan kalor (pendinginan). Jadi pengkristalan merupakan kebalikan dari proses penyubliman. Contohnya adalah perubahan uap menjadi salju.

e. Menguap (Penguapan)

Penguapan adalah perubahan bentuk wujud zat cair menjadi zat gas karena terjadinya penerimaan kalor. Contohnya adalah perubahan embun menjadi uap ketika pagi hari.

f. Mengembun (Pengembunan)

Pengembunan adalah perubahan bentuk wujud zat gas menjadi zat cair karena terjadinya pendinginan (pelepasan kalor) atau karena peningkatan tekanan. Pengembunan merupakan kebalikan dari peristiwa penguapan. Penguapan juga sering disebut dengan peristiwa kondensasi. Contohnya adalah terbentuknya titik titik air pada dedaunan yang biasa kita sebut dengan embun.