Sabtu, 23 Februari 2013

jurnal kalor



KALOR

Maman hermansyah
UIN Sunan Gunung Djati Bandung
Jl. A.H Nasution NO. 104 Bandung
 089654696714 Email : mamanhermansyah11@yahoo.co.id

ABSTRAK
Tulisan ini bertujuan untuk memahami bagaimana suatu kalor dapat berpindah dari suatau zat ke zat yang lain lalu beberapa zat yang ada di alam mempunyai kalor jenis tertentu. Metode penelitian yang digunakan adalah metode teoretis yang berdasarkan hasil rujukan. Hasil penemuan menunjukan bahwa kalor mempunyai satuan, kalor dapat mempengaruhi suhu benda, dan didalam suatu zat terdapat kalor jenis dan kapasitas kalor. Berarti kalor merupakan suatu energi yang dapat berpindah dari suatu zat ke zat lain. Dengan zat tersebut memiliki suatu kalor jenis, suatu kalor jenis itu hanya di miliki oleh  zat-zat tertentu dan salah satunya ialah air yang memiliki kalor jenis sebesar 4180 J/kg  
Kata Kunci: Kalor, Kalor Jenis, Kapasitas Kalor, asas black, dan perpindahan kalor.
PENDAHULUAN
            Ketika satu ketel air dingin diletakan diatas kompor, temperatur air akan naik. Kita katakan bahwa kalor mengalir dari kompor ke air yang dingin. Ketika dua benda yang temperaturnya berbeda diletakan saling bersentuhan, kalor akan mengalir seketika dari yang panas ke yang dingin. Aliran seketika ini selalu dalam arah yang cenderung menyamakan temperatur. Jika kedua benda tersebut disentuhkan cukup lama sehingga temperatur keduanya sama, keduanya dikatakan dalam kesetimbangan termal, dan tidak ada lagi kalor yang mengalir diantaranya. Sebagai contoh, ketika termometer demam pertama kali dimasukan ke dalam mulut pasien, kalor mengalir dari mulut pasien tersebut ke termometer; ketika pembacaan temperatur berhenti naik, termometer setimbang dengan mulut orang tersebut, dan temperaturnya sama.
            Kita gunakan istilah “kalor” pada kehidupan sehari-hari seakan-akan kita tahu apa yang dimaksud. Tetapi istilah tersebut sering digunakan secara tidak konsisten, sehingga penting bagi kita untuk mendefinisikan kalor dengan jelas, dan untuk memperjelas fenomena dan konsep yang berhubungan dengan kalor.
            Secara umum  kita membicarakan “aliran/” kalor-kalor mengalir dari kompor ke ketel kopi, dari matahari ke bumi, dari mulut seseorang ke termometer meter demam. Kalor mengalir dengan sendirinya dari suatu benda yang temperaturnya ke benda dengan temperatur yang lebih rendah. Dan memang, model abad kedelapan belas dari kalor menggambarkan aliran kalor sebagai gerakan zat fluida yang disebut kalori. Bagaimana fluida kalori tidak pernah di deteksi. Di abad kesimbalan belas, ditemukan berbagai fenomena yang berhubunga dengan kalor dapat dideskripsikan secara konsisten tanpa perlu menggunakan model fluida. Model yang baru ini memandang kalor berhubungan dengan kerja dan energi, sebagaimana akan kita bahas sebentar lagi. Pertama kita lihat bahwa suatu satuan yang umum untuk kalor, yang masih digunakan sampai sekarang, dinamakan kalori. Satuan ini disebut kalori (kal) dan didefinisikan sebagai kalor yang di butuhkan untuk menaikan temperatur 1 gram air sebesar 1 derajat celcius. [tepatnya, kisaran temperatur khusus dari 14,5  sampai 15,5  ditentukan karena kalor yang sedikit berbeda pada temperatur yang berbeda. Perbedaaanynya kurang dari satu persen jangkauan 1 sampai 100  dan kita akan mengabaikan pada sebagian besar kasus]. Yang sering digunakan dari kalori adalah kilokalori(kkal), yang besarnya 1000 kalori. Dengan demikian 1 kkal adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur 1 kg air sebesar 1 . Kadang 1 kilokalori disebut kalori (dengan hurup K besar), dan dengan satuan inilah nilai energi makanan ditentukan (kita mungkin juga menamakannya “kalori makanan”). Pada sistem satuan british, kalor diukur dalam satuan termal british (british thermal unit/btu). Satu btu didefenisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikan temperatur air 1 lb sebesar 1 . dapat ditunjukan bahwa 1 btu = 0,255 kkal = 1055 J.
            Gagasan bahwa kalor berhubungan dengan energi di kerjakan lebih lanjut oleh sekimlah ilmuwan pada tahun 1800-an, terutama oleh seorang pembuat minuman dari inggris, james prescott joule (1818-1889). Joule melakukan sejumlah percobaan yang penting untuk menetapkan pandangan kita saat ini bahwa kalor, seperti kerja, merepresentasikan transfer energi. Salah satu bentuk dari percobaan joule di tunjukan (disederhanakan), yaiut beban yang jatuh menyebabkan roda pedal berputar. Gesekan antara air dan roda pedal menyebabkan temperatur air naik sedikit (sebenarnya, hampir tidak terukur oleh joule). Tentu saja, kenaikan temperatur yang sama juga bisa didapat dengan memanaskan air diatas kompor. Pada percobaan ini, dan banyak percobaan penting lainnya(beberapa diantaranya melibatkan energi listrik), joule menetukan bahwa sejumlah kerja tertentu dilakukan selalu ekivalen dengan sejumlah masukan kalor tertentu. Secara kuantitatif, kerja 4,186 J ternyata ekivalen dengan satu kalori (kal) kalor. Nilai ini dikenal sebagai tara kalor mekanik.
Tara kalor mekanik                                         4,186 = 1 kal
                                                            4,186 x 103 = ­1 kkal
Sebagai hasil dari percobaan ini dan yang lainnya, para ilmuwan kemudian menginterpretasikan kalor bukan senagai zat, dan bahkan bukan sebagai bentuk energi. Melainkan, kalor merupakan transfer energi : ketika kalor mengalir dari benda panas ke benda yang lebih dingin, energi lah yang di transfer dari yang panas ke yang dingin. Denhan demikian kalor merupakan energi yang di transfer dari satu benda ke yang lainnya karena adanya perbedaan temperatur, dalam satuan SI, satuan untuk kalor, sebagaimana untuk bentuk energi lain, adlah joule. Bagaimanapun, kalori Dan kkal kadang kala tetap digunakan. Sekarang kalori di definisikan dalam joule (melalui tara kalor di atas), dan bukan dalam sifat air, seperti sebelumnya. Yang terakhir ini tetap pantas diingat : 1 kal menaikan temperatur 1 gram air sebesar 1 0C, atau 1 kkal menaikan temperatur 1 kg air sebesar 1 oC.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kembali ke kalor ;  kalor merupakan energi yang berpindah dari suatu tempat ke tempat lain karena perbedaan suhu ( efrizon umar ; 2007 ; h 143).
            Kalor dapat mempengaruhi suatu benda, contohnya ketika air mulai dipanaskan dipanaskan didalam panci, kalor yang diterimanya sedikit. Setelah diberikan kalor terus menerus, ternyata suhu air bertambah sampai air mencapai titik didihnya. Hal ini menunjukan bahwa kalor mempengaruhi suhu air. Apakah kalor hanya mempengaruhi suhu benda saja.? Pembahsan dibawah ini akan membantu kita menemukan pertanyaan tersebut.
a.       Kalor dan kenaikan suhu benda
Peristiwa perpindahan energi dalam bentuk kalor memberikan gambaran bahwa kalor mengubah suhu suatu benda. Untuk kenaikan suhu yang besar, dibuthkan jumlah kalor yang lebih banyak. Jadi, Q (kalor yang diberikan) sebanding dengan kenaikan suhu ). Semakin besar kenaikan suhu benda, semakin besar pula kalor yang dibutuhkan. Pernyataan ini dapat dituliskan dalam bentuk persamaan berikit.
                                                                                   
Q
                                                            Notasi ini “  dibaca sebanding.
b.      Kalor dan massa benda
Sekarang kita akn membahas hubungan kalor dan massa benda. Berdasarkan hasil percobaan saya menemukan bahwa untuk kenaikan suhu yang sama, dibutuhkan jumlah kalor yang lebih besar bila massa zat yang di panaskan lebih banyak’

                                                           
Pengaruh massa benda terhadap jumlah kalor yang di berikan dapat diketahui dengan melakukan variasi jumlah air yang di panaskan untuk kenaikan suhu air yang tetap.

c.       Kalor dan jenis zat
Apakah jumlah kalor yang diterima atau diberikan tiap benda itu sama ? mari kita bahas bersama-sama. Setiap zat membutuhkan kalor yang berbeda untuk menaikan suhunya. Besaran yang mempengaruhi suatu zat dalam menerima kalor untuk menaikan suhunya ini dikenal dengan nama kalor jenis dengan lambang c dan satuannya J/kg.
           
                       
Jadi, berdasarkan persamaan  sampai persamaan . Dapat dikatakan bahwa jumlah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan zat sebanding dengan kenaikan suhu, jumlah zat, dan jenis zat yang digunakan. Jika di tuliskan dalam bentuk persamaan, akan di peroleh persamaan  berikut.


                                    Dimana Q = kalor jenis yang diberikan (J)
                                                m = massa benda (kg)
                                                c = kalor jenis benda (J/kg. )
                                                (
            Kalor jenis dan kapasitas kalor
                        Kalor jenis adalah sifat khas suatu zat yang menggambarkan jumlah kalor yang di butuhkan untuk menaikan suhu 1 kg zat sebesar 1 . Secara matematis, kalor jenis dapat di tuliskan sebagai berikut.

c=



Nama zat

    Kalor jenis
(J/kg
Air
Alkohol
Alumunium
Besi
Timah hutam
Tembaga
Raksa
Perak
Kayu
Es (-5
Protein
Tubuh manusia
4180
2400
900
450
130
390
140
230
1700
2100
1700
3470

Setiap zat mempunyai harga kalor jenisnya masing. Seperti pada tabel di samping menunjukan harga kalor jenis beberapa zat pada suhu yang sama, air mampu menyerap kalor dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan dengan zat lainnya.Hal ini menyebabkan air sering digunakan sebagai zat penyimpan energi termal yang berasal dari matahari seperti pada panel energi surya. Air juga sering digunakan sebagai cairan pendingin pada berbagai jenis mesin atau sostem  pembangkit energi
Kalor sebesar Q joule diperlukan untuk menaikan suhu zat sebesar . Jadi, kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu 1  ialah
            Sementara itu, apakah yang dimaksud dengan kapsitas kalor ?  kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu zat sebesar 1

Di mana Q = jumlah kalor ( joule), C= kapasitas kalor ( J/  ), dan , (
Jika kalor diberikan pada suatu benda, temperaturnya naik. Tetapi seberapa besar temperatur naik ? hal ini bergantung. Pada abad kedelapan belas, orang-orang yang melakukan percobaan telah melihat bahwa besar kalor Q yang dibutuhkan untuk merubah temperatur zat tertentu sebanding dengan massa m zat tersebut dan dengan perubahan temperatur

Asas black
            Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi bersifat kekal. Joseph Black (1720-1799), seorang ilmuwan inggris telah melakukan perhitungan mengenai pertukaran kalor pada suatu zat akan sama dengan kalor yang diterima oleh zat lainnya. Hukum kekalan energi inilah yang dikenal sebagai asas black.
Q­­­­lepas = Qterima
          Pada bagian ini kita akan membahas beberapa kasus dengan analisis kuantitatif asas black.
a.       Pencampuran Dua Cairan
Jika kamu ingin meminum segelas air dan ternyata air tersebut masih panas, secara naluri kamu akan menambah air yang lebih dingin secukupnya kedalam gelas tersebut sehingga air menjadi hangat dan dapat diminum. Sebenarnya berapakah jumlah kalor yang dilepaskan air panas atau kalor yang diterima air dingin ?
Misalkan suhu air panas adalah T1, massanya  m1, sedangkan air dingin memiliki suhu T2 dan massanya m2. Suhu akhir campuran adalah x dan kalor jenis zat diasumsikan tidak berubah terhadap suhu. Dengan mengabaikan kalor yang diserap oleh wadah dan kalor yang terbuang ke lingkungan, dapat di tuliskan persamaan jumlah kalor yang berpindah sebagai berikut.
Kalor yang dilepas :
Q1 = m1c
Q1 = m1c(T1 – x)
kalor yang dilepas :
Q2 = m2­c
Q2 = m2c(x- T)
b.      Cairan dengan wadahnya
Dalam proses pencampuran dua zat akan ada kalor yang hilang kelingkungan misalnya ke udara dan ke wadah. Jika proses pencampuran terjadi dalam wadah tertutup, kamu dapat mengabaikan kalor yang hilang ke lingkungan karena sangat kecil. Tetapi tidak demikian halnya dengan penyerapan oleh wadah.
Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan (t­1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

Perpindahan kalor
Kalor berpindah dari satu tempat atau benda ke yang lainnya dengan tiga cara : dengan  konduksi, konveksi, dan radiasi. Sekarang akan dibahas satu persatu dari ketiga cara ini secara bergantian; tetapi dalam situasi praktis, dua atau tiga dari cara-cara ini bisa bekerja pada saat yang sama. Kita mulai dengan konduksi.
Ketika sebuah tongkat logam dipakai untuk mengatur kayu di perapian, atau sebuah sendok perak diletakan kedalam semangkuk sop, ujung yang kita pegang akan segera menjadi panas juga, walaupun tidak bersentuhan langsung dengan sumber panas. Kita katakan bahwa kalor dialirkan dari ujung yang panas ke ujung yang lain.
            Konduksi kalor pada banyak materi dapat digambarkan sebagai hasil tumbukan molekul-molekul. Sementara satu ujung benda di panaskan, molekul-molekul ditempat itu bergerak lebih cepat dan lebih cepat. Sementara bertumbukan dengan tetanggga mereka yang bergerak lebih lambat, mereka mentransfer sebagian dari energi ke molekul-molekul lain, yang lajunya kemudian bertambah. Molekul-molekul ini kemudian juga mentransfer sebagian energi mereka dengan molekul-molekul lain sepanjang benda tersebut. Dengan demikian energi gerakan termal di transfer oleh tumbukan molekul sepanjang benda. Pada logam, menurut teori modern, tumbukan antara elektron-elektron bebas di dalam logam dan dengan atom logam tersebut terutama mengakibatkan untuk terjadinya konduksi.
            Konduksi kalor hanya terjadi jika ada perbedaan temperatur. Dan memang, ditemukan pada percobaan bahwa kecepatan aliran kalor melalui benda sebanding dengan perbedaan temperatur antara ujung-ujungnya. Kecepatan aliran kalor juga tergantung pada ukuran dan bentuk benda, dan untuk menyelediki hal ini secara kuantitatif, mari kita lihat aliran kalor melalui benda yang uniform, di temukan dari percobaan bahwa aliran kalor  perselang waktu  dinyatakan oleh hubungan.

Di mana A adalah luas penampang lintang benda, I adalah jarak antara kedua ujung, yang mempunyai temperatur T1 dan T2, dan dan k adalah konstanta pembanding yang disebut konduktivitas termal, yang merupakan karekteristik materi tersebut. Dari persamaan di atas kita lihat bahwa kecepatan aliran kalor (satuan J/s) berbanding lurus dengan luas penampang lintang dan dengan gradien temperatur (T1-T2)/l
            Konduktivitas termal k,untuk berbagai zat diberikan tabel. Zat-zat diamana k besar, menghantarkan kalor dengan cepat dan dinamakan konduktor yang baik. Sebagian besar logam masuk kedalam kategori ini, walaupun ada variasi yang besar antar logam-logam tersebut sebagaimana bisa anda lihat dengan memegang ujung-ujung sendok perak dan sendok stainles-teel yang dimasukan ke mangkuk sop yang sama. Zat-zat yang memiliki k kecil, seperti wol, fiberglass, polyurethane, dan bulu, merupakan penghantar kalor yang buruk dan dengan demikian dinamakan isolator.besar relatif k dapat menjelaskan fenomena sederhana seperti mengapa lantai ubin lebih dingin di kaki dari pada lantai yang dilapisi karpet pada temperatur yang sama. Ubin merupakan penghantar kalor yang lebih baik dari karpet; kalor yang ditransfer dari kaki anda ke karpet tidak dihantarkan kembali dengan cepat terpanaskan ke temperatur kaki anda. Tetapi ubin menghantarkan kalor kembali dengan cepat  dan dengan demikian dapat menerima lebih banyak kalor dari kaki anda, sehingga temperatur permukaan kaki anda menurun.( giacoli;2001.h 501)

Perpindahan secara konveksi
            konveksi adalah proses dimana kalor di transfer dengan pengerakan molekul dari satu tempat ke tempat lain. Konsep konveksi ini melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar.
            Tungku dengan udara yang di paksa, di mana udara di panaskan dan kemudian oleh kipas angin ke dalam ruangan, merupakan satu contoh konveksi yang dipanaskan. Konveksi alami juga terjadi dan satu contoh yang banyak dikenal adalah bahwa udara panas akan naik. Misalnya udara diatas radiator ( atau pemanas jenis lainnya) memuai pada saat di panaskan, dan kerapatannya akan berkurang; karena kerapatan menurun, udara tersebut naik, sama seperti sebatang kaya yang dicelupkan kedalam air akan terapung ke atas karena massa jenisnya lebih kecil massa jenis air.( giancoli;2001.h 504)

Perpindahan kalor secara radiasi
            Merupakan perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sebagai contoh perpindalah kalor dari matahari kepermukaan bumi. (ahmad zailani dkk; 2006.h 232)

Kesimpulan
            Bahwa kalor dapat berpinadah dari suhu yang tinggi ke suhu yang lebih rendah, dengan tiga cara yaitu ;konduksi,konveksi dan radiasi.

daftar pustaka
 giancoli.2001.fisika.Jakarta ; erlangga
efrizon umar.2006.fisika dan kecakapan hidup.Jakarta;ganeca exact
ahmad zaelani dkk. 2006.fisika. Bandung; yrama widya
           





Tidak ada komentar:

Poskan Komentar