Download - Referensi Tara Kalor
an oleh Fadly Fadillah di 00:56 on Kamis, 13 Oktober 2011
Tara Kalor Listrik
Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap
panas yang di hasilkan
J = W/H [Joule/kalori]
teori yang melandasi tentang tara kalor listrik:
hukum joule dan azas black
Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada
peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas
diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi
panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan
energi mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka
kesetaraan panas-energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energi
mekanik pertama kali diukur oleh Joule dengan mengambil energi mekanik benda
jatuh untuk
mengaduk air dalam kalorimeter sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat
diubah menjadi
panas dengan cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup
dalam air
yang berada dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan
besarnya adalah:
W = V.i.t [joule]
dimana :
V = beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]
i = kuat arus listrik [ampere]
t = lamanya mengalirkan arus listrik [detik]
Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari
elektron-elektron
yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial
tinggi.
Energi ini berubah menjadi panas. Jika tak ada panas yang keluar dari kalorimeter
maka panas yang timbul besarnya:
H = (M + Na).(ta – tm) [kalori]
dimana: M = m air.c air
Na = Nilai air kalorimeter (kal/g oC)
ta = suhu akhir air
tm = suhu mula-mula air
Banyak panas yang dihasilkan dari kalorimeter dapat dikompensasi dengan
memulai percobaan pada suhu di bawah suhu kamar, dan mengakhirinya pada suhu
di atas suhu kamar.
Energi kalor : (energi panas)
● dirumuskan : Q = m.c.∆t
● dimana :
Q = energi kalor (kal) ;
m = massa (kg) ; c = kalor jenis (kal/gr.ºC) ;
∆t = perubahan suhu (ºC)
Energi Listrik :
● dirumuskan : W = P.t = V.I.t
● dimana :
W = energi listrik (Joule)
P = daya listrik (watt) ; V = tegangan (volt) ;
I = arus listrik (amp) ; dan t = waktu (s)
Tara kalor listrik :
● energi kalor (Q) biasanya dinyatakan dalam satuan kalori
● energi listrik (W) biasanya dinyatakan dalam satuan Joule
● maka agar W dan Q dapat menjadi “setara” (sama nilainya), maka nilai W yang
masih dalam Joule, harus diubah kedalam kalori, dimana nilai energi : 1 kal =
4,186 Joule
● nilai “4,186″ dikenal dengan nama “tara kalor-mekanik”
● Pada rumusan yang saudara tuliskan : Q = a. W
=> konstanta “a” adalah faktor pengali untuk mengubah satuan W (Joule) menjadi
dalam satuan kalori, agar kedua ruas mempunyai satuan yang sama.
=> Jadi : a = 1/(4,186) = 0,239 → inilah “tara kalor-listrik”
=> artinya : 1 Joule = 0,239 kal
● Jika ternyata energi kalor (Q) sudah ndalam satuan Joule, maka kita tidak perlu
lagi memakai “nilai kesetaraan” tsb, jadi boleh langsung kita tulis : Q = W
(kedua ruas sudah dalam satuan Joule)
Tara Kalor Mekanik
Pengertian Kalor
Pada permulaan abad 19 orang percaya bahwa kalor merupakan suatu zat yang
dapat mengalir. Zat ini dinamakan kalorik d, terdapat dalam benda apa pun.
Kalorik dapat berpindah ketil benda bersuhu tinggi bersentuhan dengan benda
bersuhu renda
Namun, konsep kalor sebagai suatu zat tidak didukung oleh hasil eksperimen.
Benjamin Thompson (1753-1814) adalah orang pertama yang menolak konsep
kalorik. Ia melakukan eksperimen ketika sedang memimpin pembuatan meriam unt
Jerman. la mendapati bahwa panas yang timbul karena gesek antara alat bor
dengan meriam sebanding dengan kerja ya dilakukan oleh alat bor. Di Kelas VII
telah dipelajari bahwa kerja (usaha) merupakan ukuran energi yang dimiliki suatu
benda. Berarti, kalor merupakan suatu bentuk energi, bukan suatu zat.
Masalah yang timbul bagaimana menentukan hubung antara kalor dengan energi.
Upaya untuk memecahkan masal ini dirintis oleh James Joule (1818-1889) dari
Inggris. Ia melakukan eksperimen yang sangat terkenal (Gambar 3.1). Ia
menyiapkan kalorimeter (A) yang didalamnya terdapat air. Kemudian, didalam
kalorimeterjuga terdapa poros (B) yang dilengkapi dengan beberapa sudu (D).
Poros bagian atas dilengkapi jentera (E) yang dibelit dengan sepotong tali melalui
dua katrol (C). Pada masing-masing ujung tali digantungkan beban (m). Poros
beserta sudu-sudu diputar dengan cara menjatuhkan beban (m) berulang kali dari
ketinggian kira-kira 5 meter.
Usaha yang dilakukan oleh beban (m) dapat dihitung. Demikian pula kalor yang
dihasilkan dalam kalorimeter. Kemudia, perbandingan antara usaha dengan kalor
dapat diketahui. Ternyata, perbandingan antara usaha dengan kalor selalu tetap,
yaitu 4,2 joule/kalori. Bilangan ini dinamakan tara kalor mekanik.
Satuan kalor
Perhatikan kembali satuan yang digunakan pada tara kalor mekanik, yaitu
joule/kalori. Joule menyatakan satuan usaha,
Sedangkan kalori menyatakan satuan kalor. Kalori (kal) merupakan satuan kalor
yang biasa digunakan untuk menyatakan kandungan energi alam bahan makanan.
Contohnya: sepotong roti memiliki kandungan energi 200 kalori dan sepotong
daging memiliki kandungan energi 600 kalori.
[IPA-Fisika] BAB 7 KAlOR(1) - Thread Not Solved Yet
KALOR
Kalor menyatakan bentuk energi. Pernyataan ini pertama kali dibuktikan oleh
Robert Von Mayer melalui percobaan berikut ini : Botol diisi dengan air dingin,
kemudian digonoang-goncangkan selama beberapa menit, Apa yang dapat anda
rasakan pada air tersebut?
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang lebih tinggi ke benda
yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Hasul percobaan
menunjukkan bahwa air terasa hangat.
Hangatnya air dalam botol karena memperoleh kalor (panas) yang berasal dari
perubahan energi kinetik (gerak) air tersebut. Energ kalor dapat ditimbulkan dari
berbagai bentuk energi, seperti energi kimia, energi listrik, energi kinetik, energi
nuklir dan sebagainya.
Satuan kalor dalam sistem Internasional (SI) dinyatakan dalam Joule (J). Satuan
kalor lainnya adalah kalori.
1 kilo kalori = 1000 kalori = 10 kubik kalori.
Menurut James Prescott Joule:
1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori
1 Kkal = 4,2 x 10 joule, angka ini disebut tara kalor mekanik.
Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menyatakan kesetaran antara satu kalor
dan satuan energi. “Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang
diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 10 C."
Kalor Dapat Mengubah Suhu Benda
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena adanya
perbedaan suhu. Kalor dapat menyebabkan perubahan suhu suatu bënda.
Dalam Fisika, pengertian kalor berbeda dengan suhu. Kalor sebagai bentuk energi
menyatakan jumlah (kuantitas) panas, sedangkan suhu menyatakan ukuran derajat
panas. Secara ilmiah, kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju
benda yang suhunya rendah bila kedua benda dicampur.
Karena kalor sebagai bentuk energi, maka berlaku hukum kekekalan energi untuk
kalor. Menurut Joseph Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas.
Pernyataan ini disebut Asas Black.
Kalor yang diterima = kalor yang dilepaskan
Qterima = Qlepas
(m . c. At)terima = (m . c. At)lepas
Kalor yang diterima/dilepaskan sebanding dengan massa zat, penurunan/kenaikan
suhu dan kabr jenis zat.
Dirumuskan:
Q = m . c. At
Keterangan:
Q = kalor, satuannya Joule (J)
m = massa, satuannya kg
c = kalorjenis, satuannya J/kg°C
At = selisih suhu, satuannya °C
Kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan banyak kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C dan 1 kg zat. Bila dinyatakan dengan
rumus:
C= Q/ m. At
Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor suatu zat adlah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan
suhu zat itu sebesar 1°C. Jika dinyatakan dengan rumus dapat di tulis:
H = Q/At
Keterangan:
H = Kapasitas kalor, satuan Joule/°C
Hubungan antara kapasitas kalor dan kalorjenis zat dapat ditulis:
H = Q/At = mxcxt/At = m xc
C = H/m
Untuk menentukan kalorjenis zat dapat digunakan alat yang disebut kalorimeter.
Contoh Soal:
1. Berapa energi kalor yang diperlukan oleh 1,5 kg alumunium jika dipanaskan dan
20°C sampai 60°C dan kalorjenis alumunium 9 x 10 J/kg°C?
Penyelesaian :
Diketahui :
m = 1,5 kg
c = 9 x 10kuadrat J/kg°C = 900 J/kg°C
At = 60°C - 20°C = 40°C
Ditanya •: Q=....?
Jawab :
Q = m.c.At
Q = 1,5x900x40
Q =d54.000 Joule
Tanda + berarti memerlukan kalor.
2. Berapa kalor yang dilepaskan oleh Alkohol jika suhunya turun dan 75° menjadi
25°C. Massa alkohol 8
kg dan kalor alkohol 2300 J/kg°C.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 8 kg
c = 2300 J/kg°C
At 25° - 75° = -50°C
Ditanya Q =....?
Jawab
0 = m . c. At
= 8.2300 x -50
= -920.000 Joule
Tanda-berarti melepaskan kalor.
3. Untuk menaikkan suhu benda dan 30°C menjadi 80°C diperlukan kalor
sebanyak 80.000 Joule. Bila massa benda yang dipanaskan 5 kg.
a) Berapa kapasitas kalor benda itu?
b) Berapakah kalor jenisnya?
Penyelesaian:
Diketahui :
Q = 80000 Joule
m = 5kg
Dt = 80°C - 30°C = 50°C
Ditanya
a) H = ........?
b) c = ........?
Jawab :
a) H = Q/At = 80.000 = 1600 J/°C
L’t 50
b) c = c/m = 1600/5 = 320 J/kg°C
4. Pada 0,5 kg panci alumunium yang bersuhu 15°C diberikan kalor sebesar 22.500
J. Berapakah suhu akhir panci alumunium tersebut? (Kalorjenis alumunium = 900
KIkg°C)
Penyelesaian:
Diketahui :
Massa panci alumunium m = 0,5 k9
Suhu awal = 15°C
Kalor yang diberikan Q = 22.500 J
Kalorjenis alumunium c = 900 J/kg°C
Ditanya : Suhu akhir panci
Jawab Oleh karena panci alumunium menerima kalor, maka suhunya akan naik.
Kenaikan suhu (At) dapat dihitung dengan persarnaan
Q = m.c.At
At = Q/mxc = 22.500J/(0,5 kg) (900 JIkg°C) = 50°C
Suhu akhir = suhu awal + kenaikan suhu At
= 15°C + 50°C = 65°C
Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Kita telah mengetahui bahwa zat terdiri atas tiga tingkat wujud zat, yaitu padat,
cair dan gas. Akibat perubahan energi kalor yang terjadi pada zat itu, zat dapat
mengalami perubahan wujud. Misalnya sepotong es jika dipanaskan akan berubah
menjadi air dan jika dipanaskan terus air berubah menjadi uap. Pada peristiwa ini
terjadi perubahan wujud dari cair yang disebut melebur dan perubahan wujud dari
cair menjadi gas yang disebut menguap. Perubahan-perubahan wujud zat ini ada
yang memerlukan kalor dan ada yang membebaskan kalor. Perubahan wujud suatu
zat tidak selalu mengikuti kaidah tersebut, tetapi ada zat tertentu yang langsung
mengalami perubahan wujud dan padat langsung menjadi gas tanpa melalui wujud
cair, yang disebut menyublim. Contoh: kapur barus, yodium dan naftalena.
Untuk memahami peristiwa perubahan wujud, perhatikan diagram perubahan
wujud zat di bawah ini:
Ketika zat sedang mengalami perubahan wujud, suhu zat tetap meskipun terus
diberi kalor. Kalor yang diserap itu tidak dipakai untuk menaikkan suhu, tetapi
dipakai untuk mengubah wujud zat, Kalor yang dipakai untuk mengubah wujud zat
disebut kalor laten (tersembunyi).
Pada zat padat molekul-mo)ekulnya sangat rapat dan mempunyai gaya tarik-
menarik antar molekul yang cukup besar. Ketika jumlah kalor diberikan pada
balok es, energi getaran molekul-molekul bertambah dan rnengakibatkan molekul-
molekul itu lepas dan ikatannya. Pada akhirnya es (zat padat) berubah menjadi air
(zat cair).
Pada Waktu Menguap Zt Memerlukan Kalor
Menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi gas. Bila zat dipanaskan,
molekul-molekul zat cair itu bergerak makin cepat dan bebas, sehingga dapat
meninggalkan permukaan zat cair tersebut. Penistiwa ini disebut penguapan. Pada
saat menguap memerlukan kalor. Penguapan dapat terjadi pada berbagai suhu
Untuk mempercepat proses penguapan dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu:
a. Pemanasan/diberi kalor
b. Memperluas permukaan zat cair
c. Mengalirkan (meniupkan) udara ke permukaan zat cair.
d. Mengurangi tekanan uap di atas permukaan zat cair.
Pengembunan adalah proses kebalikan dan penguapan yaltu perubahan wujud dari
cair ke gas. Bila ke dalam gelas yang berisi air kita masukkan sepotong es, maka
pada dinding luar gelas terjadi pengembunan (terdapat butir-butir air). Butir-butir
air terjadi dan uap di udara mengenai dinding gelas sehingga mengalami
pendinginan. Uap air ini melepaskan kalor dan terjadilah pengembunan pada
dindin gelas. Jadi saat mengembun zat melepaskan kalor.
Zat Mendidih Dengan Suhu Tetap Asalkan Tekanan Tidak Berubah
Mendidih adalah peristiwä penguapan di seluruh bagian zat cair dan terjadi pada
titik didih. Suhu zat cair saat mendidih disebut titik didih. Titik didih normal
adalah suhu zat cair yang mendidih pada tekanan 76 cmHg (1 atmosfer). Misalnya
titik didih normal air adalah 100°C.
Bilã tekanan udara kurang dari 1 atmosfer, maka zat cair dapat mendidih di bawah
titik didih normalnya dan kenaikan tekanan pada permukaan air akan menaikkan
titik didihnya. Jadi titik didih zat bergantung pada tekanan udara di atas permukaan
zat itu. Banyaknya kalor yang diperlukan selama mendidih sebanding dengan
massa zat dan kalor uapnya.
Persamaannya dapat ditulis:
Q = m x U
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuannya joule
m = massa zat, satuannya kg
U = kalor uap, satuannya joule/kg
Kalor uap adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menguap
pada titik didihnya. Kalor embun adalah banyaknya kalor yang dilepaskan pada zat
berubah dan wujud uap menjadi cair pada titik didihnya.
Kalor uap = kalor embun
Contoh Soal:
Hitunglah banyak kalor yang diperlukan untuk menguapkan 3 kg air pada suhu
100°C. Dimana kalor uap air adalah 2260 KJ/kg.
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 3 kg
U = 2260 KJ/kg
Ditanya Q = .....?
Jawab :
Q = m.U
= 3x2260
= 6780 KJ = 6780000 Joule
Pada Waktu Zat Melebur Diperlukan Kalor dan Suhunya Tetap
Melebur adalah peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi cair dan terjadi pada
titik leburnya. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk melebur sebanding dengan
massa zat dan bergantung pada jenis zatnya.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur dapat ditulis dengan persamaan:
Q = mxL
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuan JOule
m = massa zat, satuan kg
L = kalor lebur, satuan J/kg
Contoh soal:
Berapa banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan es 2 kg dan suhu 0°C
menjadi air pada suhu 0°C?
Penyelesaian:
Diketahui :
m = 2 kg
L = 336000 J/kg
Ditanya Q = ........?
Jawab
Q = mxL
= 2 x 336000 = 672000 Joule
Kalor lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan
massa zat padat menjadi zat cair pada titik leburnya. Titik lebur adalah suhu zat
ketika melebur.
Pada waktu membeku, zat melepaskan kalor dan terjadi pada titik bekunya.
Banyak kalor yang dilepaskan oleh satu satuan massa zat cair menjadi titik
bekunya disebut kalor beku. Titik beku adalah suhu zat ketika membeku. Titik
lebur zat sama dengan titik bekunya.
Tabel Nilai Kalor Lebur Berbagai Zat
Pemanfaatan Sifat Kalor
Manfaat sifat kalor dalam kehidupan sehari-hari antara lain : untuk memasak
makanan atau air, membuat es, penyulingan air dan mensterilkan alat-alat
kedokteran (otokiaf). Peralatan yang memanfaatkan prinsip kerja kalor, antara lain
alat penyulingan air, alat canting untuk membatik, panci tekan (pressure cooker),
lemari es. Cara kerja alat penyulingan yaitu air tak murni dalam labu didih
dipanaskan sampai titik didihnya sehingga menjadi uap.
Kemudian uap air murni hasil penguapan tersebut dialirkan melalui pipa yang
diselubungi oleh kondesor yang secara terus-menerus dialiri air dingin, sehingga
uap air murni dalam pipa ni mengembun menghasilkan air murni dan ditampung
dalam gelas.
Contoh soal:
1. 0,2 kg tembaga yang suhunya 100° C dimasukkan ke dalam 0,256 kg air yang
suhunya 31°C, sehingga suhu air naik menjadi 36°C. Berapa kalorjenis tembaga,
bila kalor jenis air 4200 J/Kg°C?
Penyelesaian:
Diketahui :
mt 0,2 kg
t = 100°C
ma = 0,256kg
ta = 31°C
tc = 36°C
Ca = 4200 J/kg°C
Ditanya : c =....?
Jawab :
Q yang dilepas tembaga = Q yang diterima air
mt x ct x (tt-tc) = ma x ca x (tc-ta)
O,2 x Ct x (lOO-36) = 0,256 x 4200 x (36-31)
12,8 x ct = 5376
ct = 5376/12,8
Ct = 420 J/kg°C
Jadi, kalorjenis tembaga adalah 420 J/kg°C
2. Sejumlah 50 gram suatu zat padat dipanaskan sehingga menghasilkan grafik
seperti gambar berikut.
Berapakah:
a. titik lebur benda
b. kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan zat c. kalor lebur (L)
Jawab:
a. Titik lebur dapat diperoleh dengan mengamati grafik garis lurus mendatar yang
menunjukkan terjadinya pencairan pada benda. Jadi titik lebur benda 250°C.
b. Kalor yang diperlukan agar terjadi pencairan diperoleh dan selisih kalor pada
garis mendatar pada grafik.
Q = 1000 joule - 500 joule = 500 joule
c. Kalor lebur L = Q/m
Massa zat 50 gram = 50/100 kg = 0,05 kilogram
L = 500 j/0,05 kg = 10.000 J/kg
3. Berapa banyaknya energi kalor yang di perlukan untuk mengubah 5 kg es dan
suhu -5°C menjadi air pada suhu 40°C? kalor lebur es = 336.000 J/kg, kalor jenis
air = 4.200 J/kg°C, dan kalor jenis es = 2100 J/kg°C.
Penyelesaian:
Diketahui
m = 5kg
tes = -5°C
ta = 40°C
L = 336.000 J/kg
Ca = 4200 J/kg°C
Ces 2100 J/kg°C
Jawab
Q1 = Mes x Ces x At
= 5x2100x(0-(-5))
= 5x2100x5=52500Joule
Q2 = Mes x L
5x336000
= 1680000 Joule
Q3 = Ma x Ca x At
5x4200x(40-0)
= 840000 Joule
Qt = Q1 + Q2 + Q3
= 52500 + 1680000 + 840000
= 2572500 Joule
Jadi, kalor yang diperlukan sebanyak 2572500 Joule.