BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda

untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule. Energi yang kita

butuhkan tidak hanya berasal dari tubuh kita tetapi juga berasal dari alam,

misalnya energi panas, energi gerak/kinetic dan energi bunyi. Kalor adalah

suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda

tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Panas atau kalor adalah energi

yang berpindah karena adnya perbedaan suhu. Satuan panas dalam SI adalah

Joule.

Panas bergerak dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang

bersuhu rendah.Jumlah energi yang disalurkan adalh energi yang tertukar. Jika

kalor diberikan pada suatu zat, maka ada tiga kemungkinan zat tersebut yaitu

zat emengalami perubahan suhu, zat mengalami perubahan wujud, dan zat

mengalami pemuaian.

Energi panas tidak dapat kita lihat bentuknya tetapi pengaruhnya dapat

kita rasakan. Sumber energi panas terbesar di bumi adalah matahari. Manusia

memanfaatkan energi panas yang berasal dari matahari untuk Menguapkan air,

penjemuran pakaian, pengeringan pakaian/ikan asin/bahan makanan, proses

pembuatan garam, Menghangatkan ruangan dan memanaskan air,

Mengeringkan bahan makanan, kayu bakar dan proses pembuatan garam.

Prinsip kerja alat rumah tangga dan industry juga banyak

menggunakan manfaat dari kalor. Kalor dapat mengalami perubahan bentuk

dan memberikan pengaruh terhadap benda disekitarnya. Benda-benda

disekitar kita juga tidak hanya menerima kalor namun juga dapat melepaskan

kalor. Hal ini lah yang banyak dimanfaatkan dalam pengembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi.

Dari pemaparan diatas maka penulis menyusun makalah ini dengan

judul “ENERGI PANAS DAN PEMANFAATANNYA DALAM

KEHIDUPAN”. Dengan penyusunan makalah ini diharapkan akan

1

mnyumbangkan manfaat yang besar bagi kita dan juga bagi pengembangan

ilmu pengetahuan.

B. Rumusan masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah yang kami susun adalah :

1. Bagaimana yang dimaksud dengan energy, panas dan energy panas?

2. Bagaimana prinsip Asas Black dan penerapannya dalam kehidupan?

3. Bagaimana perubahan dan perpindahan energy panas itu?

4. Bagaimana penerapan atau aplikasi manfaat energy panas dalam

kehidupan sehari-hari?

C. Tujuan Penulisan

Penulis menyusun makalah ini dengan tujuan untuk :

1. Untuk mengetahui tentang konsep dari energi, panas dan energy panas.

2. Untuk mengkaji tentang asas black dan pemanfaatannya dalam kehidupan.

3. Untuk mengetahui tentang bentuk perubahan dan perpindahan energy

panas.

4. Untuk mengetahui pemanfaatan energy panas dalam kehidupan sehari-

hari.

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. Energi Panas

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda

untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule.

1 joule = 0,24 kalori

1 kalori = 4,2 joule (4,18)

Energi merupakan sesuatu yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan

tetapi dapat dirasakan adanya. Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak

dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang

lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi yang dapat

dilihat dengan persamaan berikut :

Kalor yang dilepas  =  kalor yang diserap              

QL  =  QS

Pada umumnya, manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk

menjadi energi yang lain. Misalnya, energi listrik akan bermanfaat ketika

berubah bentuk menjadi energi cahaya atau panas. Dalam ilmu fisika energi

terbagi dalam berbagai macam jenisnya, namun disini kita akan membahas

mengenai energy kalor/ energy panas.

Panas atau kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu

benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya.

Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat

panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap

maupun dilepaskan oleh suatu benda. Kalor berpindah dari benda bersuhu

lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Misalnya pada air sumur

mengalami kenaikan suhu dan air panas mengalami penurunan suhu. Hal ini

menunjukan terjadi perpindahan energi dan benda yang mempunyai suhu

tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah, energi yang berpindah

pada peristiwa di atas adalah kalor.

Jadi kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih

tinggi ke benda yang suhunya rendah ketika kedua benda bersentuhan.

Selanjutnya, apabila kita menuangkan air panas dalam es batu maka kalor

3

akan mengalir dari air panas menuju es. Selanjutnya suhu es akan meningkat

dan melebur berubah wujud menjadi air sampai suhunya setimbang.

Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli

kimia perancis yang bernama Antonnie energy lavoiser (1743 – 1794). Kalor

memiliki satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah

panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius.

Teori Kalor Dasar dapat dituliskan sebagai berikut :

1. Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas

Ini merupakan bunyi dari asas Black. Penemu asas Black adalah Joseph

Black (1720 – 1799) dari Inggris.

2. Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan

Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 – 1814) dari Amerika

Serikat.

3. Kalor adalah salah satu bentuk energy

Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 – 1878)

4. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energy disebut kalor mekanik.

Digagas oleh James Prescott (1818 – 1889)

Dari pengertian energy dan kalor di atas, maka energy kalor dapat

didefinisikan sebagai energy yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-

partikel dalam suatu zat. contoh : apabila kedua tanganmu digosok-gosokkan

selama beberapa detik maka tanganmu akan terasa panas. Hal ini menunjukkan

bahwa pada telapak tanganmu telah terjadi perubahan energi dari energi gerak

menjadi energi panas. Umumnya energy kalor dihasilkan dari gesekan. Energi

kalor menyebabkan perubahan suhu dan perubahan wujud. Sumber energi

panas yang sangat besar berasal dari matahari. Sinar matahari dengan panasnya

yang tepat dapat membantu manusia dan makhluk hidup lainnya untuk hidup

dan berkembang biak. Energi panas pun merupakan hasil perubahan energi

yang lain, seperti dari energi listrik, energi gerak, dan energi kimia. Energi

panas dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukan usaha seperti

menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.

4

B. Pengaruh Kalor Terhadap Benda

Besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan oleh sebuah benda

bergantung pada beberapa factor. Antara lain massa benda, jenis benda, dan

perubahan suhu pada benda tersebut. Hubungan kalor dengan ketiga factor

tersebut adalah :

1. Kalor yang diperlukan sebanding dengan massa benda.

Semakin besar massa benda semakin besar kalor yang diperlukan.

2. Kalor yang diperlukan sebanding dengan kalor jenis benda.

Untuk jenis benda yang berbeda tetapi massanya sama, kalor yang

diperlukan untuk menaikkan suhu yang sama ternyata besarnya berbeda

bergantung pada jenis bendanya.

3. Kalor yang diberikan sebanding dengan kenaikan suhu benda.

Untuk jenis dan massa benda yang sama, jumlah kalor yang diberikan

besarnya mempengaruhi kenaikan suhu benda. Makin banyak kalor yang

diberikan kepada benda, semakin besar kenaikan suhu benda.

Jadi, banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu

benda bergantung pada massa benda(m), kalor jenis benda ( c ), dan

perubahan suhu ( T). dapat dirumuskan :

Q= m. c. ΔT

Keterangan:

Q = kalor yang diperlukan, satuannya Joule (J)

m = massa benda, satuannya Kg

C = kalor jenis benda, satuannya J/Kg°C atau J/KgK

Δt = perubahan suhu, satuannya °C atau K

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu 1Kg benda sebesar 1°C atau 1K. Sedangkan kapasitas

kalor suatu benda adalah kemampuan suatu benda untuk menerima atau

menurunkan suhu benda sebesar 1@C dan dapat dirumuskan :

5

C = Q atau C = m.c

ΔT

Keterangan:

C = kapasitas kalor daam satuan J/K atau J/0C

c = kalor jenis, dalam satuan J/kg K atau J/Kg 0C

m = massa benda, dalam satu kg.

C. Perubahan Wujud Zat

Kalor yang diserap atau dilepaskan suatu zat tidak hanya menyebabkan

perubahan suhu zat itu. Ternyata, kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu

zat dapat menyebabkan perubahan wujud zat dari satu wujud menjadi wujud

yang lain.

Perubahan wujud tersebut dapat ditunjukkan dalam diagram di bawah:

Menyublim

Mencair menguap

Membeku mengembun

Menyublim

1. Menguap dan mengembun

Pada saat menguap, zat memerlukan sejumlah kalor. Akan tetapi,

proses penguapan tidak selalu melalui pemanasan.

Factor yang dapat mempercepat proses penguapan adalah :

pemanasan, tiupan udara di atas permukaan, memperluas permukaan,

mengurangi tekanan di permukaan.

2. Mendidih

Mendidih terjadi pada saat keseluruhan zat cair menguap dan pada

suhu tertentu saja. Suhu zat cair mendidih pada tekanan 1 atm disebut titik

6

PADAT CAIR GAS

didih yaitu titik dimana terjadi kesetimbangan fase cair dan uap. Pada saat

mendidih suhu zat cair tetap meskipun terus diberikan kalor.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1Kg zat cair

pada titik didihnya disebut kalor uap (U) satuannya adalah J/Kg. untuk

menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya diperlukan kalor sebesar

Q=m.U

Titik didih zat cairdipengaruhi oleh tekanan udara di atas

permukaan zat cair. Makin kecil tekanan udara di atas zat cair, makin

rendah titik didih zat cair. Titik didh normal air pada tekanan 76cmHg

adalah 100 @C. bila tekanan tersebut dikurangi maka air akan mendidih

pada suhu dibawah 100 @C. titik didih akan mengalami pengurangan 1 @C

setiap kenaikan 300m dari permukaan air laut. Titik didih di daerah

pegunungan atau dataran tinggi kurang dari 100@C disebabkan tekanan

udara yang semakin renggang atau kecil.

Kalor uap suatu zat adalah banyaknya kalor per satuan massa yang

harus diberikan pada suatu zat pada titik didihnya agar menjadi gas

seluruhnya.

3. Melebur dan membeku

Banyaknya kalor per satuan massa yang dilepaskan oleh zat cair

supaya menjadi zat padat seluruhnya disebut kalor beku. Pada suhu 0@C

Kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk melebur atau membeku

bergantung pada jenis zat dan dapat dirumuskan dengan :

Q = m.L , dengan L= kalor lebur, satuannya J/Kg

Tekanan 1atm disebut dengan titik beku air, yaitu titik dimana

terjadi kesetimbangan fase cair dan padat, perubahan dari fase cair

menjadi fase padat.

7

Dibawah ditunjukan daftar Kalor Lebur, Titik Lebur, Kalor Uap

dan Titik didih berbagai Zat

NO.ZAT Kalor Lebur

(J/Kg)

Titik Lebur

( 1C)

Kalor Uap

(J/Kg)

Titik Didih

(1C)

1. Air 336.000 0 2,27x 106 100

2. Alkohol 69.000 -97 1,1x106 65

3. Raksa 120.000 -39 2,98x105 357

4. Alumunium 403.000 660 1,05x107 2.450

5. Tembaga 206.000 1.083 7,35x106 2.300

Konsep perubahan wujud zat dapat dicontohkan (1kg es) dipanaskan

secara tetap sebesar 100 kkal/menit dapat ditunjukan dalam grafik dibawah ini :

200-

150-

100- air mendidih uap

50- air

0- es melebur

-50 es ɪ1 ɪ2 ɪ3 ɪ4 ɪ5 ɪ6 ɪ7 ɪ8

Waktu dalam menit

Grafik diatas menunjukan grafik 1kg es yang dipanaskan secara

tetap sebesar 100kkal/menit. Pada awalnya suhu es adalah -50 @ C.

sedangkan kalor jenis es adalah 0,5kkal kg @C.

Untuk menaikan suhu es dari -50 @C menjadi 0 @C diperlukan kalor

yang dapat dihitung dengan rumus

Q1= m.c . t , dengan c kalor jenis es (0,5 kkal/kg @C).

8

Pada suhu 0 @ C es mulai melebur menjadi air. Selama proses

peleburan suhu tidak berubah, karena kalor diperlukan untuk meleburkan

es dengan suhu 0 @ C menjadi air seluruhnya dengan suhu yang sama.

Setelah es melebur seluruhnya dan terus dipanaskan maka air akan

meningkat suhunya mencapai 100 @C dan peningkatan suhu baru terhenti.

Apabila dipanaskan terus air akan mendidih pada suhu 100 @C dan selama

mendidih suhu air tetap dan terjadilah penguapan air. Unutk jumlah kalor

yang diperlukan secara keseluruhan dapat dihitung dengan

Q2 = m. Lf (kalor lebur es adalah 80kkal/kg)

kalor yang diperlukan untuk meningkatlkan suhu 1 kg air pada 0 @C

menjadi 1 kgair pada suhu 100 @C adalah

Q3 = m.c.Δt

Untuk mengubah wujud 1 kg air pada suhu 100 @C menjadi uap

seluruhnya diperlukan kalor

Q4 = m. kalor uap air

Q4 = m. Lv (kalor uap air 540kkal/kg)

Sehingga kalor total yang digunakan adalah :

Qtotal = Q1+Q2+Q3+Q4

D. Asas Black

1) Asas Black

Untuk mengetahui besarnya kalor dapat menggunakan alat

calorimeter. Calorimeter adalah wadah yang dapat menyekat kalor sehingga

kalor tidak dapat berpindah. Prinsip kerja alat ini menerapkan hukum

kekekalan energy. Apabila dua buah benda bersuhu berbeda dicampur,

maka benda yang bersuhu tinggi akan memberikan kalornya kepada benda

yang bersuhu rendah, sampai suatu saat suhu kedua benda itu bersuhu

sama. Kalor yang diberikan oleh benda yang bersuhu tinggi akan sama

dengan kalor yang diterima oleh benda yang suhunya rendah. Prinsip ini

disebut dengan asas Black.

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda

kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari

benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini

9

akan berhenti sampai terjadi keseimbangantermal (suhu kedua benda

sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang

menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan

tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

Q lepas = Q terima

m1.c1.(t1 - ta) = m2.c2.(ta-t2)

Prinsip menggunakan asas 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.

Dapat disimpulkan , Asas ini menjabarkan tentang :

a. Jika dua buah benda yang berbeda suhunya dicampurkan, benda yang

panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya

sama.

b. Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang

dilepas benda panas.

c. Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor

yang diserap bila dipanaskan.

2) Pemanfaatan Prinsip kerja Asas black

Asas Black dalam kehidupan sehari-hari dapat dimanfaatkan dalam

pembuatan es puter atau es putar. Prinsip kerja dalam pembuatannya yaitu

dengan memanfaatkan aliran energy dengan menggunakan campuran

pendingin. Cairan pendingin yaitu larutan berair yang memiliki titik beku

jauh dibawah 0 @C. Cairan pendingin dibuat dengan melarutkan berbagai

jenis garam ke dalam air. Dalam pembuatan es putar, cairan pendingin

dibuat dengan mencampurkan garam kedalam kepingan es batu dalam

sebuah bejana berlapis kayu. Pada percampurannya, es batu akan mencair

sementara suhu campuran akan menurun.

10

Pembuatan es puter dapat dilakukan denagn mencampurkan gula,

santan, susu dan essen/panili dalam panci, es batu dan garam dimasukan

kedalam baskom besar lalu memasukkan panci yang berisi adonan kedalam

baskom besar yang berisi es dan garam. Kemudian panci yang berada

didalam baskom besar tadi diputar terus menerus hingga adonan tersebut

mengkristal.

Lalu prinsip kerja dalam pembuatannya dapat dijelaskan sebagai

berikut. Nancy Johnson dari Philadelphia adalah orang yang pertama

menciptakan alat pembuat es krim/ es puter. Alat yang ia ciptakan adalah

ember dari kayu yang di dalamnya ada wadah lebih kecil dari logam.

Wadah logam ini dapat diputar dengan menggunakan pedal. Ruang di

antara wadah kecil dan ember kayu diisi dengan campuran es dan garam.

Alat-alat yang modern saat ini pun masih menggunakan prinsip yang sama.

Pembuatan es putar sebenarnya sederhana saja, yakni

mencampurkan bahan-bahan dan kemudian mendinginkannya. Air murni

pada tekanan 1 atmosfer akan membeku pada suhu 0@C. Namun, bila ke

dalam air dilarutkan zat lain, titik beku air akan menurun. Jadi, untuk

membekukan adonan es pun memerlukan suhu di bawah 0@C . Misalkan

adonan es dimasukkan dalam wadah logam, kemudian di ruang antara

ember kayu dan wadah logam dimasukkan es.

Awalnya, suhu es itu akan kurang dari 0@C ( cek hal ini dengan

mengukur suhu es yang keluar dari lemari pendingin). Namun, permukaan

es yang berkontak langsung dengan udara akan segera naik suhunya

mencapai 0@C dan sebagiannya akan mencair. Suhu campuran es dan air tadi

akan tetap 0@C selama es-nya belum semuanya mencair. Seperti disebut di

atas, jelas campuran es krim tidak membeku pada suhu 0@C akibat sifat

koligatif penurunan titik beku.

Bila ditaburkan sedikit garam ke campuran es dan air tadi, kita

mendapatkan hal yang berbeda. Air lelehan es dengan segera akan

melarutkan garam yang kita taburkan. Dengan demikian, kristal es akan

terapung di larutan garam. Karena larutan garam akan mempunyai titik

beku yang lebih rendah dari 0@C, es akan turun suhunya sampai titik beku

11

air garam tercapai. Dengan kata lain, campuran es krim tadi dikelilingi oleh

larutan garam yang temperaturnya lebih rendah dari 0@C sehingga adonan es

krim itu akan dapat membeku. Tetapi jika campuran itu hanya dibiarkan

saja mendingin tidak akan dihasilkan es krim, melainkan gumpalan padat

dan rapat berisi kristal-kristal es. Selama proses pembekuan tadi adonan

harus diguncang-guncang. Pengocokan atau pengadukan campuran selama

proses pembekuan merupakan kunci dalam pembuatan es puter.

Proses pengguncangan ini bertujuan ganda. Pertama, untuk

mengecilkan ukuran kristal es yang terbentuk; semakin kecil ukuran kristal

esnya, semakin lembut es krim yang terbentuk. Kedua, dengan proses ini

akan terjadi pencampuran udara ke dalam adonan es krim. Gelembung-

gelembung udara yang tercampur ke dalam adonan inilah yang

menghasilkan busa yang seragam (homogen).

Berikut dapat digambarkan pencapaian kesetimbangan.

X (adonan es puter)

Ts Suhu Setimbang

Y (campuran es dengan larutan garam)

Keterkaitan prinsip pembuatan es puter dengan asaa black dapat

dijelaskan sebagai berikut. Apabila dua zat cair yang suhunya berbeda

dicampur, maka zat cair yang suhunya lebih tinggi memiliki energy yang

lebih besar, sedangkan zat cair yang suhunya rendah memiliki energy yang

lebih kecil. Apabila dua zat yang bebeda suhu ini dicampur, maka kalor

yang yang dimiliki oleh benda yang suhunya lebih tinggi akan mengalir ke

zat yang kalornya lebih rendah sehingga terjadi keseimbangan. Dalam

pembuatan es tadi, terjadi perpindahan energy dari adonan yang memiliki

suhu lebih tinggi terhadap larutan garam sehingga terjadi kesetimbangan.

12

E. Perpindahan kalor

1) Konduksi

Perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan

partikel-pertikel zat tersebut dinamakan konduksi. Zat yang dapat

menghantarkan kalor dengan baik disebut konduktor. Sedangkan

penghantar kalor yang buruk disebut isolator. Pada umumnya, benda

logam seperti besi, alujmunium, tembaga dan kuningan merupakan

konduktor. Sedangkan benda selain logam seperti kaca, kayu, plastic,

udara dan air merupakan isolator.

2) Konveksi

Konveksi atau aliran adalah perpindahan kalor disertai dengan

perpindahan partikel-pertikel zat tersebut karena perbedaan massa

jenis zat.

a. Konveksi pada zat cair

Konveksi dalam zat cair dapat diperlihatkan dalam

pemanasan air. Air dipanaskan akan memuai sehingga massa

jenisnya akan berkurang. Karena massa jenisnya berkurang, air

bergerak naik. Tempatnya digantikan oleh air yang suhunya lebih

rendah, bergerak turun karena massa jenisnya lebih besar.

b. Konveksi pada gas

Terjadi ketika udara yang panas naik dan udara yang lebih

dingin turun. Konveksi pada udara dapat dilakukan dengan

percobaan lilin yang dinyalakan di dalam kotak . udara di sekitar

lilin terpanasi sehingga naik melalui salah satu cerobong.

Tempatnya diganti oleh udara dingin yang masuk melalui cerobong

yang satunya lagi. Keadaan tersebut selalu tyerjadi sehingga

menimbulkan aliran udara. Aliran udara tersebut terlihat apabila

kamu membakar kertas cerobong tempat masuknya udara karena

asap dari kertas akan terbawa aliran udara.

13

c. Radiasi

Perpindahan kalor tenpa melalui zat perantara disebut

radiasi. Banyaknya radiasi kalor yang dipancarkan ataupun yang

diserap oleh suatu benda bergantung pada warna benda.

F. Perubahan Energi Panas

Panas adalah suatu bentuk energi yang fenomenal. Setiap proses

pengubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lain baik yang tidak

disengaja maupun yang direkayasa ternyata menghasilkan panas. Misalnya

kipas angin listrik mengubah energi listrik menjadi energi gerak,

menghasilkan panas pada motornya. Battery mengubah energi kimia

menjadi litrik, menghasilkan panas saat digunakan. Buah durian jatuh dari

pohon, menghasilkan panas saat bergesekan dengan udara dan saat

menumbuk tanah. Aktifitas kita sehari-hari juga menghasilkan panas, kita

berjalan, makan, minum, berkendara segalanya menghasilkan panas.

Bahkan AC sekalipun ternyata menghasilkan panas, sebab AC hanya

memindahkan panas dari dalam ruangan ke luar ruangan sementara

kompresor dan komponen lainnya bertambah panas. Jadi bisa dikatakan

panas adalah muaranya energi.

Panas dapat dirubah dalam bentuk energi yang lain namun proses

pengubahan energi panas ke bentuk energi lain tetap saja akan

menghasilkan panas. Misalnya mengubah energi panas bumi menjadi

energi listrik dengan cara memanaskan air dengan menggunakan panas

dari bumi, air menguap dan terjadi arus konveksi, arus konveksi ini

digunakan untuk menggerakkan baling-baling turbin. Sudah tentu turbin

yang bekerja akan menghasilkan panas terutama karena gesekan antar

komponen di dalamnya.

Semua aktifitas di bumi tempat tinggal kita hampir selalu bermuara

pada terbentuknya panas. Jadi berhati-hatilah sebab panas yang ada di

bumi dan lapisan atmosfirnya tidak akan bisa keluar ke angkasa raya

dengan cara konveksi dan konduksi karena di luar atmosfir sana adalah

14

ruang hampa. Dan juga perlu diingat setiap detik bumi menyerap energi

dari radiasi matahari dan mengubahnya menjadi panas.

G. Pemanfaatan Energi Panas Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Energi panas tidak dapat kita lihat bentuknya tetapi pengaruhnya

dapat kita rasakan. Sumber energi panas terbesar di bumi adalah matahari.

Manusia memanfaatkan energy panas yang berasal dari matahari untuk :

1. Menguapkan air (penjemuran pakaian, pengeringan pakaian/ikan

asin/bahan makanan, proses pembuatan garam)

2. Menghangatkan ruangan dan memanaskan air

3. Mengeringkan bahan makanan, kayu bakar dan proses pembuatan

garam.

Selain itu kalor atau energy panas juga dimanfaatkan dalam prisip

kerja alat-alat yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari, antara

lain ditunjukan pada; 

1) Prinsip Kerja Mobil

Prinsip kerja pada mobil yaitu memanfaatkan perubahan bentuk

energy yaitu energy kimia menjadi energy panas dan kemudian

menghasilkan energy gerak. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan

dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol

menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak balik

(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi

oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol

juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Kendaraan yang melaju di jalanan pada umumnya terbagi menjadi dua

bagian besar, yaitu yang berbahan bakar bensin, dan berbahan bakar solar .

Perbedaan mendasar dari kedua jenis mesin itu adalah, kalau mesin bensin

atau disebut juga mesin Otto (motor ledak), di dalam ruang mesin nya

terdapat lecutan listrik atau api dari busi untuk menyalakan campuran

bensin dan udara (oksigen). Sementara pada mesin Diesel, tidak

diperlukan nyala listrik/api dari busi.

15

Dalam hukum Fisika Thermodinamika, terdapat salah satu hukum

yang menyatakan : ”jika volume di kecilkan (di kompresi / di mampatkan)

tekanan udara akan bertambah disertai dengan bertambahnya Temperatur”.

Sebagai ilustrasi pompa ban sepeda, saat digunakan batang pompa nya

akan menjadi panas karena udara yang di mampatkan pada saat memompa

ban membuat tekanan udara menjadi tinggi dan juga suhu nya.

Pada mesin Diesel, dibuat ruangan sedemikian rupa sehigga pada

ruang itu akan terjadi peningkata suhu hingga mencapai titik nyala yang

sanggup membakar minyak bahan bakar. Pemampatan yang biasanya

digunakan hingga mencapai kondisi terbakar itu biasanya 18 hingga 25

kali dari volume ruangan normal. Sementara suhunya bisa naik mencapai

500 @C .

Cara kerjanya mudah, minyak solar yang sudah dicampur udara

(seperti yang keluar dari semprotan obat nyamuk) disemprotkan ke dalam

ruangan yang telah mampat dan bersuhu tinggi, sehingga dapat langsung

membuat kabut solar tadi meledak dan mendorong piston yang kemudian

akan menggerakkan poros-poros roda, singkatnya menjadi tenaga.

Kejadian ini berulang-ulang dan tenaga yang muncul pun dapat

dimanfaatkan untuk menggerakkan mobil. Pembuat mesin diesel yang

lebih maju tentu menambah di sana sini untuk memberi peningkatan

kinerja dan tenaga. Walau cara kerjanya menjadi lebih rumit, tapi dasarnya

tetap tidak berubah.

Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti

dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini

untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin

diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari

rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada

posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center),

bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi

melalui nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan

tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.

Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston

16

mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi.

Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston

dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan

bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan

ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung

(indirect injection).

Dibawah ini ditunjukan skema bagian mesin pada mobil :

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran

mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan

menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod)

menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear

tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros

crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Untuk meningkatkan

kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan komponen :

Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume udara yang

masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh

turbin pada turbo/supercharger. Intercooler untuk mendinginkan udara

17

yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan

mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan

supaya udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak. Mesin diesel

sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin

menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi menyala

(spark/glow plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar

sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid"

dalam "intake manifold" untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin

mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar

dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan

meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat

mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle, membuat

penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum yang

dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan

bakar secara elektronik.

2) Penerapan Kalor Pada prinsip kerja Penyulingan Air

Untuk memperoleh air murni dari air tidak murni maka kita bisa

peroleh dengan melakukan proses penyulingan atau destilasi. Penyulingan

merupakan suatu proses untuk mendapatkan zat cair tidak murni kemudian

uap air yang terbentuk diembunkan hingga diperoleh zat cair murni.

Prinsip kerja dari penyulingan adalah memanfaatkan perbedaan titik didih

zat cair.

Cara kerja dari alat penyulingan adalah air murni dimasukan ke

dalam labu tahan panas kemudian labu dipanaskan hingga air dalam labu

mendidih dan menguap. Uap air yang terbentuk kemudian dialirkan

melalui pipa. Di dalam pipa dipasang kondensor (pendingin) yang berisi

air mengalir dengan arah aliran yang berlawanan dengan arah aliran uap

air.

Akibatnya, uap air murni yang mengalami kontak dengan air dingin

mengalami pengembunan dan terbentuk titik-titik air murni yang semakin

lama semakin banyak. Air murni tersebut kemudian ditampung dalam gelas

18

atau tabung. Alat penyulingan air juga digunakan untuk mendapatkan alcohol

murni dari percampuran air dan alcohol. Karena titik didih alcohol lebih

rendah dari titik didih air, uap yang terbentuk lebih banyak mengandung

alcohol sehingga hasil sulingan merupakan alcohol.

3) Aplikasi Konsep Perpindahan Kalor Pada Termos dan Setrika

Seperti pemaparan sebelumnya, kalor dapat berpindah dari satu benda

ke benda yang lain melalui konduksi, konveksi dan radiasi. Dalam kehidupan

sehari-hari perpindahan kalor dapat dimanfaatkan dalam alat-alat seperti

termos, setrika dan lain-lain. Termos merupakan salah satu alat pengurung

panas. Pada termos terdapat dinding kaca dengan bagian dalam dan luarnya

dibuat mengkilap. Bagian dalam kaca di buat mengkilap agar kalor dari air

panas tidak diserap dinding sehingga air tetap panas. Sementara dinding

bagian luar dibuat mengkilap berlapis perak agar tidak terjadi perpindahan

kalor secara radiasi. Ruang hampa berfungsi untuk mencegah perpindahan

kalor secara konveksi.

Tutup termos terbuat dari bahan isolator, seperti gabus, untuk

mencegah perpindahan kalor secara konduksi karena gabus merupakan

konduktor yang buruk, sehingga air tetap panas.

Setrika juga dibuat dengan memanfaatkan konsep perpindahan kalor.

Prinsip kerja dari setrika adalah dengan mengubah energy listrik menjadi

energy kalor. Panas yang dihasilkan kemudian dikonduksikan pada lempeng

besi pada bagian alas setrika karena besi merupakan konduktor yang baik.

Bagian pegangan setrika dibuat dari bahan isolator, misalnya plastic atau

kayu, agar tidak terjadi perpindahan kalor pada pegangan sehingga pegangan

tetap dingin.

19

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda

untuk melakukan suatu usaha. Panas atau kalor adalah suatu bentuk energi

yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah

suhu atau wujud bentuknya. energy kalor dapat didefinisikan sebagai energy

yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat.

Jika kalor diberikan pada suatu zat, maka ada tiga kemungkinan zat

tersebut yaitu zat emengalami perubahan suhu, zat mengalami perubahan

wujud, dan zat mengalami pemuaian.Kalor dapat menyebabkan suatu benda

berubah wujud. Perubahan wujudnya meliputi mengembun, mencair,

membeku, menguap, dan menyublim. Untuk mengetahui besarnya kalor dapat

menggunakan alat calorimeter. Kalor yang diberikan oleh benda yang bersuhu

tinggi akan sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang suhunya

rendah. Prinsip ini disebut dengan asaa Black.

Setiap proses pengubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lain baik

yang tidak disengaja maupun yang direkayasa ternyata menghasilkan panas.

Energy panas banyak dimanfaatkan dalam berbagai macam alat rumah tangga.

Prinsip-prinsip kerja yang memanfaatkan energy panas antara lain adalah

dalam prinsip kerja mobil, proses penyulingan air, termos dan prinsip kerja

setrika serta masih banyak yang lainnya.

B. Saran

Walaupun energy bersifat kekal atau tidak dapat diciptakan dan

dimusnahkan kita tetap harus berhemat energy, termasuk juga energy panas

karena untuk memperoleh energy yang sama bisa digunakan kembali

diperlukan sebuah proses atau siklus yang cukup lama. Selan itu karena

energy panas yang tersedia di alam dapat kita manfaatkan secara maksimal

seiring perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

20

Rumus-Rumus Fisika Lengkap/Mekanika fluidaDari Wikibooks Indonesia, sumber buku teks bebas berbahasa Indonesia

< Rumus-Rumus Fisika Lengkap

Langsung ke: navigasi, cari

Daftar isi

1 Tekanan 2 Tekanan hidrostatis

o 2.1 Tekanan mutlak dan tekanan gauge

2.1.1 Tekanan mutlak pada kedalaman zat cair

3 Hukum Pascal

4 Gaya apung (Hukum Archimedes)

o 4.1 Mengapung, tenggelam, dan melayang

5 Sumber

Tekanan

Keterangan:

p: Tekanan (N/m² atau dn/cm²) F: Gaya (N atau dn)

A: Luas alas/penampang (m² atau cm²)

Satuan:

1 Pa = 1 N/m² = 10-5 bar = 0,99 x 10-5 atm = 0,752 x 10-2 mmHg atau torr = 0,145 x 10-3 lb/in² (psi)

1 torr= 1 mmHg

Tekanan hidrostatis

21

Keterangan:

ph: Tekanan hidrostatis (N/m² atau dn/cm²) h: jarak ke permukaan zat cair (m atau cm)

s: berat jenis zat cair (N/m³ atau dn/cm³)

ρ: massa jenis zat cair (kg/m³ atau g/cm³)

g: gravitasi (m/s² atau cm/s²)

Tekanan mutlak dan tekanan gauge

Tekanan gauge: selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan udara luar.

Tekanan mutlak = tekanan gauge + tekanan atmosfer

Tekanan mutlak pada kedalaman zat cair

Keterangan:

p0: tekanan udara luar (1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 105 Pa)

Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah.

Keterangan:

F1: Gaya tekan pada pengisap 1 F2: Gaya tekan pada pengisap 2

A1: Luas penampang pada pengisap 1

A2: Luas penampang pada pengisap 2

Jika yang diketahui adalah besar diameternya, maka:

22

Gaya apung (Hukum Archimedes)

Gaya apung adalah selisih antara berat benda di udara dengan berat benda dalam zat cair.

Keterangan:

Fa: gaya apung Mf: massa zat cair yang dipindahkan oleh benda

g: gravitasi bumi

ρf: massa jenis zat cair

Vbf: volume benda yang tercelup dalam zat cair

Mengapung, tenggelam, dan melayang

Syarat benda mengapung:

Syarat benda melayang:

Syarat benda tenggelam:

23