RINGKASAN MATERI KALOR DAN SUHU (Bagian 2) Kelas X SMA
B. KALOR
- Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan temperatur.
- Satuan kalor adalah joule (J) yangm diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika, yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori.
Perubahan Wujud
- Kalor laten Banyaknya kalor untuk mengubah wujud 1 gr zat. Kalor laten ada dua jenis,
- Kalor Peleburan: untuk mengubah dari padat ke cair. Kalor lebur zat sama dengan kalor bekunya. kalor yang dibutuhkan zat bermassa m untuk mengubah wujudnya yaitu sebagai berikut:
Q=mL
dengan:
Q=kalor yang diperlukan untuk melebur (J)
m=massa benda (kg)
L=kalor laten (kalor lebur)(J/kg)
Soal
- Berapakah besarnya kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es sebanyak 500 gram pada temperatur 00C menjadi cair seluruhnya yang memiliki temperatur 100C ? Diketahui kalor laten peleburan es menjadi air sebesar 80 kal/g.
- Untuk meleburkan es sebesar 100 kg dibutuhkan kalor sebesar 5000 J. Berapakah kalor lebur es tersebut ?
- Kalor Uap: kalor untuk mengubah dari cair menjadi gas. Kalor uap zat sama dengan kalor embun kalor yang dibutuhkan zat bermassa m untuk mengubah wujudnya yaitu sebagai berikut:
Q=mU
dengan:
Q=kalor yang diperlukan untuk melebur (J)
m=massa benda (kg)
U=kalor laten (kalor lebur)(J/kg)
Soal
- Berapakah kalor yang dibutuhkan air sebesar 50 kg untuk menguap. Jika kalor uapnya sebesar 1500 J/kg.
Kalor Pengubah Suhu Zat
- Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat ini dipengaruhi oleh massa benda m, kenaikan suhu Δt dan jenis zat.
- Jenis zat diukur dengan besaran yang dinamakan kalor jenis dan disimbulkan c.
- Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap zat bermassa 1 gr untuk menaikkan suhu sebesar 10C.
- Hubungan besaran-besaran ini dapat dituliskan sebagai berikut.
Q=mc∆T
dengan:
Q=kalor yang diserap benda (J)
m=massa benda (kg)
∆T=perubahan suhu atau T_2-T_1 (℃)
c=kalor jenis (J/(kg℃)
Soal
- Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20° C menjadi 100° C, jika kalor jenis besi 450 J/kg?
- Berapa banyak kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 gram es pada suhu 0° C menjadi uap air pada suhu 100° C? (cair = 4.200 J/kg °C, L = 336 J/g, dan U = 2.260 J/g)
Kapasitas Kalor
- kapasitas kalor adalah Kalor yang dibutuhkan 1 panci air agar suhunya naik 1° C .
Q=C∆T
dengan:
Q=kalor yang diserap benda (J)
C=kapasitas kalor (J/℃)
∆T=perubahan suhu atau T_2-T_1 (℃)
- Jika persamaan kapasitas kalor dibandingkan dengan persamaan kalor jenis, maka Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.
C=mc
dengan:
c=kalor kalor jenis (J/kg℃)
C=kapasitas kalor (J/℃)
m=massa benda (kg)
Soal
- Sepotong besi yang memiliki massa 3 kg, dipanaskan dari suhu 20° C hingga 120° C. Jika kalor yang diserap besi sebesar 135 kJ. Tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis besi?
Asas Black
- Kalor adalah energi yang dipindahkan dari benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berhubungan dengan perpindahan energi.
- Energi adalah kekal sehingga benda yang memiliki temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki temperature lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
Q_(L )= Q_(T )
- Persamaan di atas menyatakan hukum kekekalan energi pada pertukaran kalor yang disebut sebagai Asas Black.
- Nama hukum ini diambil dari nama seorang ilmuwan Inggris sebagai penghargaan atas jasa-jasanya, yakni Joseph Black (1728–1799).
Soal
- Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100° C di tuangkan ke dalam bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. Jika suhu awal bejana sebesar 25° C, kalor jenis aluminium 900 J/kg °C, dan kalor jenis air 4.200 J/kg °C, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)
Perpindahan Kalor
- Konduksi: Peristiwa perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.
- Kalor yang mengalir dalam batang per satuan waktu dapat dinyatakan dalam hubungan:
H=KA ∆T/L
dengan:
T1 = ujung batang logam bersuhu tinggi, (K)
T2 = ujung batang logam bersuhu rendah, (K)
A = luas penampang hantaran kalor dan batang logam, (m^2)
L = panjang batang,(m)
K = koefisien konduksi termal, (J/ms K)
H = jumlah kalor yang merambat pada batang per satuan waktu per satuan luas. (J/s)
Soal
- Diketahui suhu permukaan bagian dalam dan luar sebuah kaca jendela yang memiliki Panjang 2 m dan lebar 1,5 m berturut turut 27° C dan 26° C. Jika tebal kaca tersebut 3,2 mm dan konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 W/m °C, maka tentukan laju aliran kalor yang lewat jendela tersebut!
- Konveksi: perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat.
- Perpindahan kalor secara konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas. Besarnya energi (kalor) yang dipindahkan memenuhi persamaan berikut.
H=hA∆T
dengan:
H = jumlah kalor yang berpindah tiap satuan waktu,
A = luas penampang aliran,
∆T = perbedaan temperatur antara kedua tempat fluida mengalir, dan
h = koefisien konveksi termal.
Soal
- Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal/ms°C memiliki luas penampang aliran 20 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu 100°C ke dinding lainnya yang bersuhu 20°C, kedua dinding sejajar. Berapakah besarnya kalor yang dirambatkan?
- Radiasi: perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara (medium). Dalam eksperimennya Stefan Boltzman menemukan hubungan daya radiasi dengan suhunya, yaitu memenuhi persamaan berikut
H=AeσT^4
Keterangan:
H : laju radiasi (W)
A : luas penampang benda (m2)
T : suhu mutlak (K)
e : emisitas bahan
σ: tetapan Stefan-Boltzmann (5,6705119 × 10-8 W/mK4)
Soal
- Sebuah plat tipis memiliki total luas permukaan 0,02 m2. Plat tersebut di panaskan dengan sebuah tungku hingga suhunya mencapai 1.000 K. Jika emisitas plat 0,6, maka tentukan laju radiasi yang dipancarkan plat tersebut!
0 komentar:
Posting Komentar