materi pembelajaran kalor

MATERI PEMBELAJARAN SMP KELAS VII SEMESTER 2

Bab 8 Energi Panas ( Kalor ) dan Perpindahannya

OLEH :

IGNATIUS SUTARJA

NIM : 14708259006

KOMPETENSI DASAR

KD 3.7

Memahami konsep suhu, pemuaian, kalor, perpindahan kalor, dan penerapannya dalam mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh pada manusia dan hewan serta dalam kehidupan sehari-hari.

TUJUAN PEMBELAJARAN

Memahami pengertian kalor. Menentukan besarnya kalor yang diperlukan

untuk menaikkan suhu. Memahami konsep perubahan wujud zat. Menentukan besarnya kalor yang diperlukan

untuk mengubah wujud zat. Memahami konsep perpindahan kalor.

A. PENGERTIAN KALOR

Apakah kalor itu ?

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai peristiwa benda dingin menjadi panas dan benda panas menjadi dingin.

Perubahan panas dinginnya suatu benda berhubungan dengan apa yang disebut kalor.

Kalor (energi panas) diperlukan dalam kehidupan sehari-hari

Sumber : PK. Barus, FISIKA 2 SLTP Kelas 2 hal 5

Misalnya ketika kita memasak air dan menyetrika. Sesuatu yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air menjadi naik. Dari manakah sesuatu itu ? Sesuatu itu berasal dari bahan bakar minyak. Kita tahu bahwa dalam hal ini terjadi perubahan bentuk energi yaitu dari energi kimia. Ketika menyetrika sesuatu itu berasal dari aliran listrik. Jadi sesuatu itu tentunya adalah energi. Kalor adalah bentuk energi yaitu energi panas.

Ahli yang menyelidiki bahwa kalor merupakan bentuk energi adalah James Prescott Joule. Ia menyatakan adanya kesetaraan antara kalor dengan energi mekanik. Bilangan yang menyatakan kesetaraan antara satuan kalor dengan satuan energi mekanik disebut dengan tara kalor mekanik.

Tara kalor mekanik

Karena kalor merupakan bentuk energi, maka satuan kalor dapat dinyatakan dengan joule ( J ). Satuan kalor dalam SI adalah J. Satuan kalor yang lain dapat dinyatakan dengan kalori, disingkat kal.

1 kal = 4,2 J 1 kilokalori ( 1 kkal ) = 1000 kal = 4,2 x 103 kJ 1 J = 0,24 kal Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor

yang diperlukan untuk memanaskan 1 g air sehingga suhunya naik 1 oC

Kalor zat alir? Pendapat ahli sebelumnya, Antoine Laurent Lavoisier

mengatakan bahwa kalor adalah zat yang dapat mengalir sehingga disebut dengan zat alir ( kalorik ). Lavoisier menyatakan kalori sebagai satuan kalor. Kemudian para ahli membuktikan secara eksperimen bahwa kalor bukan suatu zat. Kalor tidak mempunyai massa karena tidak dapat ditimbang. Menurut para ahli kalor bukanlah zat yang dapat mengalir.

Kalor disimpulkan sebagai salah satu bentuk energi. Kalor disebut juga sebagai energi panas. Kalor dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu. Secara alami kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.

Apakah pengaruh kalor pada zat?

Karena adanya perbedaan suhu, suatu zat dapat menerima atau melepaskan kalor. Ada dua hal kemungkinan jika benda menerima atau melepaskan kalor yaitu terjadinya perubahan suhu zat atau terjadinya perubahan wujud zat.

Pada saat terjadi perubahan wujud zat, suhu zat tetap. Sedangkan pada saat terjadi perubahan suhu, wujud zat tetap. Pengaruh kalor terhadap suhu benda adalah apabila benda menerima/menyerap kalor maka suhu benda akan naik, sedangkan apabila benda melepaskan kalor maka suhu benda akan turun.

B. PERBEDAAN SUHU DAN KALOR

Meskipun kalor berkaitan erat dengan suhu benda, tetapi kalor berbeda dengan suhu. Suhu menyatakan derajat panas dinginnya suatu benda. Kalor merupakan bentuk energi.

Kalor merupakan suatu energi yang dapat menyebabkan perubahan suhu, sedangkan perbedaan suhu menyebabkan perpindahan kalor. Permasalahan mana yang timbul terlebih dahulu kalor atau suhu, sama halnya menjawab pertanyaan klasik “mana yang lebih dulu telur atau ayam”.

Bagaimanakah skala yang ditunjukkan kedua termometer ? Samakah atau berbedakah ? Berilah kesimpulannya !

Latihan dan Pengayaan 11. Apa perbedaan antara kalor dengan suhu ?

2. 1 J = … … … . kal

3. 3000 kal = ... ... ... . J

4. 500 kJ = ... ... ... . J

5. 1 kal = … … … . J

6. 9800 kal = … … … . J

7. 7,5 kkal = … … … . kal

8. Sebutkan 2 hal kemungkinan yang dapat diakibatkan oleh pengaruh kalor terhadap benda !

9. Sebutkan 5 peristiwa tentang proses perubahan energi yang menghasilkan energi panas ( kalor ) yang bermanfaat bagi kita dalam kehidupan sehari-hari !

10. Jelaskan singkat keterkaitan antara kalor dengan suhu !

D. KALOR UNTUK MENAIKKAN SUHU

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat bergantung pada 3 hal yaitu : massa zat (m), jenis zat (c), dan kenaikkan suhu (∆t)

Rumus kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat adalah Q = m . c . tΔ

Dari rumus Q = m . c . t dapat disimpulkan Δbahwa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat :1. sebanding dengan massa zat

2. sebanding dengan kalor jenis zat

3. sebanding dengan kenaikkan suhu Artinya jika semakin besar massa zat, dan

semakin besar kalor jenis zat, dan semakin besar kenaikkan suhunya, maka ketiga besaran itu menyebabkan kalor yang diperlukan semakin besar pula.

Bagan Rumus

Tabel kalor jenis berbagai zatKalor jenis adalah bilangan yang menyatakan banyaknya kalor

yang diperlukan oleh zat yang massanya 1 kg untuk menaikkan suhunya sebesar 1 oC.

Contoh soal

1. Air yang massanya 1,5 kg mula-mula suhunya 20 oC. Jika kalor sebesar 472500 J diberikan pada sejumlah air tersebut, berapakah suhunya sekarang ?

2. Kalor sebesar 40320 J diberikan pada alkohol yang suhunya mula-mula 20 oC sehingga suhunya naik menjadi 60 oC. Jika kalor jenis alkohol 2400 J/kgoC, berapakah massanya ?

Latihan dan Pengayaan 2

1. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat bergantung pada 3 hal yaitu … … … … … .

2. Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan jika 1,5 kg air dipanaskan dari suhu 25 0C menjadi 90 0C ?

3. Berapakah kenaikkan suhunya jika 500 g air dipanaskan memerlukan kalor 157,5 kJ ?

4. Kalor sebesar 4400 J digunakan untuk menaikkan suhu parafin dari 25 0C menjadi 35 0C. Jika kalor jenis parafin 2200 J/kg 0C, tentukan massa parafin ?

5. Untuk memanaskan 250 kg suatu zat dari suhu –10 0C menjadi 0 0C diperlukan kalor 4200 J. Tentukan kalor jenis zat itu !

…. Lanjutan Latihan dan Pengayaan 26. Ketika 159600 J kalor diberikan pada 500 g air sehingga

suhunya mencapai titik didihnya 100 0C. Tentukan suhu mula-mula !

7. Sepotong tembaga yang massanya 4 kg dan suhunya 25 0C menyerap kalor 144000 J. Jika kalor jenis 400 J/kg 0C, tentukan suhu akhirnya !

8. 4 g besi dipanaskan dari suhu 25 0C menjadi 75 0C. Jika kalor jenis besi 0,11 kal/g, tentukan kalor yang diperlukan !

9. 3 g suatu zat yang suhunya 5 0C dipanaskan hingga suhunya menjadi 30 0C. Jika kalor jenis zat itu 0,11 kal/g 0C, berapakah kalor yang diperlukan ?

10. 100 g air yang suhunya 20 0C dipanaskan hingga suhunya mencapai 100 0C. Jika kalor jenis air 1 kal/g 0C, berapakah kalor yang diperlukan ?

C. KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR

Kalor jenis (c) menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 oC. Kalor jenis menunjukkan ciri khas suatu zat. Suatu zat yang mempunyai kalor jenis kecil berarti zat itu memerlukan kalor yang lebih sedikit untuk menaikkan suhunya apabila dibandingkan dengan zat yang mempunyai kalor jenis yang besar. Dengan kata lain suatu zat yang kalor jenisnya kecil lebih cepat panas apabila dibandingkan dengan zat yang kalor jenisnya besar.

Apabila suhu dari dua benda yang berbeda dinaikkan, ternyata untuk setiap kenaikkan suhu yang sama diperlukan jumlah kalor yang berbeda. Hal ini terjadi karena kapasitas kalor antara benda yang satu dengan benda yang lain berbeda. Kapasitas kalor (C) adalah besarnya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu 1 oC. Jika air dipanaskan, maka air akan menyerap banyak energi kalor. Air juga dapat menyimpan energi kalor itu untuk waktu yang relatif lama. Maka dikatakan air mempunyai kapasitas kalor yang besar.

Rumus kapasitas kalor :

Contoh soal

100 g benda yang kalor jenisnya 3600 J/kgoC dipanaskan sehingga suhunya naik dari 25 oC menjadi 100 oC. Tentukan kapasitas kalornya !

PENYELESAIAN

Diketahui :m = 100 g = 0,1 kg

c = 3600 J/kgoC

Ditanyakan : C = … ?Jawab :C = m . c

= 0,1 . 3600

= 360 J/oCJadi C – nya = 360 J/oC

Latihan dan Pengayaan 31. Kalor jenis adalah … … … … … .

2. Satuan kalor jenis dalam SI adalah … … … … … .

3. Kapasitas kalor adalah … … … … .

4. Satuan kapasitas kalor dalam SI adalah … … … … .

5. Simpulkan cepat/lambat panasnya suatu zat berdasarkan kalor jenis !

6. Manakah yang lebih cepat panas air, aluminium, besi, ataukah tembaga ?

7. Sebuah panci aluminium yang massanya 2 kg dipanaskan dari suhu 32 0C sampai 90 0C. Jika kapasitas kalor panci itu 900 J/0C, tentukan kalor yang diperlukan !

8. Kalor jenis timbal 0,03 kal/g 0C, berapakah kalor jenis itu jika dinyatakan dalam satuan SI ?

9. 0,11 kal/g 0C = ... kkal/kg 0C

10. 1 kal/kg0C = ... kkal/kg 0C

E. HUBUNGAN ANTARA ENERGI LISTRIK DENGAN KALOR

Dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai alat-alat rumah tangga yang prinsip kerjanya mengubah energi listrik menjadi energi panas ( kalor ), misalnya kompor listrik, solder, seterika listrik, dan ketel listrik. Sejumlah massa air dapat dipanaskan dengan menggunakan pemanas listrik atau ketel listrik sehingga terjadi kenaikkan suhu.

Rumus energi listrik adalah :

W = P . t = V . I . t

Rumus energi listrik adalah :

W = P . t = V . I . t

Keterangan :W = energi listrik (J)

P = daya (W)

t = waktu (s)

V = tegangan listrik (V), dan

I = arus listrik (A)

Sedangkan energi kalor yang dihasilkan untuk menaikkan suhu adalah :

Q = m . c . TΔ Catatan : dalam rumus semula Q = m . c . t Δ

menjadi Q = m . c . T, t diganti dengan T hanya Δ Δ Δdengan maksud untuk membedakan t-waktu dengan t-suhu saja.

Jika tidak ada energi hilang ( hukum kekekalan energi ), maka energi listrik yang berubah menjadi kalor besarnya tidak berubah. Energi listrik yang dikeluarkan = energi kalor yang dihasilkan.

W = Q P . t = m . c . ΔT

Contoh soal

X


1. Setrika listrik bertuliskan 350 W 220 V. Apakah artinya ?

2. Suatu pemanas air berdaya 500 W digunakan untuk memanaskan 400 g air selama 2,8 menit. Berapakah kenaikkan suhunya ?

3. 4 kg air dipanaskan dengan alat pemanas selama 1 menit sehingga suhunya naik sebesar 10 0C. Berapa daya alat itu ?

4. Sejumlah air dapat dipanaskan dari suhu 20 0C menjadi 70 0C dengan ketel listrik 200 W selama 35 menit. Berapa massa air itu ?

5. Suatu alat pemanas air dalam sebuah rumah tangga digunakan untuk memanaskan air setiap harinya 20 kg dengan rata-rata kenaikkan suhu 30 0C – 80 0C. Tentukan biaya yang harus dikeluarkan untuk alat ini selama satu bulan, jika harga setiap kWh – nya Rp 900 ? ( 1 bulan = 30 hari, 1 kWh = 3,6 . 106 J ).

F. KALOR UNTUK PERUBAHAN WUJUD

Wujud zat, perubahan, dan fase zat Zat dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan

wujudnya yaitu zat padat, zat cair, dan gas. Air dapat berwujud zat padat, zat cair, atau gas tergantung pada suhu air itu. Aluminium biasanya dapat kita temui dalam bentuk padat. Akan tetapi apabila aluminium dipanaskan, aluminium dapat mencair/melebur pada titik leburnya sekitar 660 oC. Apabila dipanaskan sampai suhu yang tinggi, aluminium dapat menguap pada titik didihnya sekitar 2450 oC.

Demikian juga halnya dengan banyak zat lainnya tembaga, raksa, dan parafin. Zat ini masing-masing dapat berwujud padat, cair, atau gas sehingga dapat dikatakan bahwa zat itu masing-masing mempunyai tiga tingkat wujud ( 3 fase ).

Kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat tidak hanya menyebabkan perubahan suhu zat. Ternyata kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat dapat menyebabkan perubahan wujud zat dari satu wujud menjadi wujud yang lain.

Diagram perubahan wujud zat

Coba kalian sebutkan nama perubahan wujud sesuai nomor pada diagram berikut

Kalor laten

Pada saat terjadi perubahan wujud zat, suhu zat tetap. Pada waktu es mencair, suhunya tidak naik meskipun terus dipanaskan. Demikian pula halnya pada waktu air mendidih. Kalor yang diberikan oleh api tidak digunakan untuk menaikkan suhu. Kalor itu digunakan untuk mengubah wujud zat itu dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi uap. Kalor yang diterima zat itu seakan-akan tersembunyi. Oleh karena itu kalor yang digunakan untuk mengubah wujud disebut kalor laten.

Kalor untuk penguapan zat cair pada titik didihnya

Rumus untuk menentukan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya adalah : Q = m . U

Kalor uap (U) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair seluruhnya menjadi gas pada titik didihnya. Kalor uap disebut juga kalor laten penguapan.

Bagan rumus

x

Kalor uap beberapa jenis zat

x

Kalor untuk peleburan zat padat pada titik leburnya

Rumus untuk menentukan banyaknya kalor yang diperlukan untuk melebur sejumlah zat pada titik leburnya adalah : Q = m . L

Kalor lebur (L) adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat padat pada waktu zat itu melebur pada titik leburnya sehingga seluruhnya berubah wujud menjadi zat cair.

Bagan Rumus

x

Kalor lebur beberapa jenis zat

x

Contoh soal1. Tentukan banyaknya kalor yang diperlukan untuk

menguapkan 5 kg air pada titik didihnya 100 oC !

PENYELESAIAN

Diketahui : m = 5 kg

U = 2270000 J/kg

Ditanyakan : Q = … ?Jawab :Q = m . U

= 5 x 2270000

= 11350000 JJadi kalor yang diperlukan = 11350000 J

2. Berapa joule kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg air dalam keadaan beku pada titik leburnya ?

PENYELESAIAN

Diketahui :m = 5 kg

L = 336000 J

Ditanyakan : Q = … ?Jawab :Q = m . L

= 5 . 336000

= 1680000 JJadi kalor yang diperlukan adalah = 1680000 J.

Latihan dan Pengayaan 51. Apakah yang dimaksud dengan kalor laten ?

2. Ada zat-zat yang mudah menguap, seperti misalnya bensin dan spiritus. Apabila zat itu diteteskan pada kulit telapak tangan kita akan terasa dingin. Mengapa ?

3. Berapa kalor yang diperlikan untuk melebur 25 kg es 0 0C menjadi 25 kg air 0 0C ? Kalor lebur es 80 kkal/kg.

4. Jika 4,5 kJ energi kalor diperlukan untuk menguapkan 5 g zat cair pada titik didihnya, tentukan kalor uapnya !

5. Jika kalor uap air 2 300 000 J/kg, berapa massa air yang dapat diuapkan pada titik didihnya menggunakan kalor sebesar 11,5 kJ ?

6. Tentukan besarnya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 2 kg air pada titik didihnya 100 0C, jika kalor uapnya 2 260 000 J/kg !

7. Tentukan kalor yang diperlukan untuk melebur 100 g es !

8. Kalor sebesar 1 670 000 J dapat digunakan untuk meleburkan suatu zat. Jika kalor lebur zat itu 334000 J/kg, berapa massa zat itu ?

G. PROSES GABUNGAN ( KALOR UNTUK MENAIKKAN SUHU DAN KALOR UNTUK

MENGUBAH WUJUD ) Pada saat terjadi perubahan wujud zat, suhu zat

tetap, sedangkan pada saat terjadi perubahan suhu, wujud zat tidak berubah. Kenaikkan suhu akibat pengaruh kalor berkaitan dengan kalor jenis zat, sedangkan perubahan wujud akibat pengaruh kalor berkaitan dengan kalor laten. Tiga konsep penting yang perlu diingat adalah :

Kalor untuk menaikkan suhu Q = m . c . tΔ Kalor untuk melebur Q = m . L Kalor untuk menguap Q = m . U

Contoh soalSejumlah massa 2 kg es yang suhunya –10 oC akan

dipanaskan sehingga akan diperoleh perubahan wujud es seluruhnya menjadi uap pada suhu 105 oC. Bagaimanakah prosesnya dan berapakah besarnya kalor yang diperlukan untuk seluruh proses itu ? Beberapa tetapan yang perlu diketahui untuk menentukan besar kalor yang diperlukan adalah kalor jenis es = 2100 J/kg oC, kalor lebur es = 336000 J/kg, kalor jenis air = 4200 J/kg oC, kalor uap air = 2270000 J/kg, dan kalor jenis uap air = 2000 J/kg oC. Proses perubahan wujud es menjadi uap air dapat digambarkan dengan grafik sederhana berikut ini :

Grafik proses

Penyelesaian

Latihan dan Pengayaan 61. Ali mempunyai 800 g es yang suhunya –5 0C. Ia ingin menjadikan es itu uap seluruhnya pada

suhu 110 0C. Berapa kalor yang diperlukan ? (Gambarlah grafiknya dahulu) !

2. Ali mempunyai 500 g air yang suhunya 20 0C yang akan dijadikan uap seluruhnya pada titik didih air. Berapakah kalor yang diperlukan (Gambarlah grafiknya dahulu) !

3. Ali mempunyai 1 kg balok es yang suhunya –2 0C. Ia ingin menjadikan es itu menjadi air seluruhnya pada suhu 30 0C. Berapakah kalor yang diperlukan (Gambarlah grafiknya) !

4. Ali mempunyai 1 kg balok es yang suhunya 0 0C. Ia ingin menjadikan es itu menjadi air seluruhnya pada suhu 36 0C. Berapakah kalor yang diperlukan (Gambarlah grafiknya) !

5. Berapa kalor yang diperlukan untuk melebur 5 kg es –9 0C menjadi 5 kg air 7 0C ? Kalor lebur es 80 kkal/kg, kalor jenis air 1 kkal/kg 0C, dan kalor jenis es 0,5 kkal/kg 0C.

6. Berapakah kalor yang diperlukan untuk melebur 5 kg timbal padat yang suhunya 20 0C menjadi 5 kg timbal cair pada suhu 400 0C ? Kalor lebur timbal 5,5 kkal/kg, kalor jenis timbal padat 0,03 kkal/kg 0C, kalor jenis timbal cair 0,04 kkal/kg 0C, dan titik lebur timbal 327 0C.

7. Berapakah kalor yang diperlukan untuk melebur 1 kg besi 10 0C ? Titik lebur besi 1300 0C, kalor jenis besi 0,1 kkal/kg 0C, dan kalor lebur besi 30 kkal/kg.

8. Tentukan kalor yang diperlukan untuk mengubah 3 kg es yang suhunya –20 0C menjadi 3 kg uap yang suhunya 100 0C ! Kalor penguapan air 539 kkal/kg, kalor lebur es 80 kkal/kg, kalor jenis es 0,5 kkal/kg 0C, dan kalor jenis air 1 kkal/kg 0C.

H. PROSES YANG MELEPASKAN KALOR

Pada saat zat membebaskan kalor, maka zat itu akan kehilangan energi ( energi kalornya berkurang ). Kalor yang dilepaskan diberi tanda negatif. Proses yang melepaskan kalor adalah :

1. proses yang suhunya berubah yaitu suhu zat turun ( menjadi lebih dingin ).

2. proses yang suhunya tetap ( pada proses perubahan wujud ) yaitu membeku, mengembun, dan menyublim ( gas ke padat ).

Contoh soal1. Berapakah kalor yang dilepaskan oleh 10 kg minyak tanah jika suhunya

turun dari 80 oC menjadi 20 oC ? Kalor jenis minyak tanah adalah 2200 J/kgoC.

PENYELESAIAN

Diketahui :m = 10 kg

c = 2200 J/kgoC

t1 = 80 oC

t2 = 40 oC

t = 40 Δ oC – 80 oC = –40 oC

Ditanyakan : Q = … ?Jawab :Q = m . c . tΔ = 10 . 2200 . –40

= –880000 JJadi kalor yang dilepaskan sebesar 880000 J ( tanda negatif berarti melepaskan

kalor ).

…. Lanjutan Contoh soal

2. Berapakah kalor yang dilepaskan 100 kg air selama membeku ?

PENYELESAIAN

Diketahui :m = 100 kg

L = 336000 J/kg

Ditanyakan : Q = … ?Jawab :Q = – m . L

= – 100 . 336000

= –33600000 J = –3,36 x 107 JJadi kalor yang dilepaskan sebesar 3,36 x 107 J ( tanda negatif

berarti melepaskan kalor ).


1. Kapan suatu zat melepaskan kalor ?

2. Jelaskan dengan teori partikel, mengapa pada proses membeku suatu zat melepaskan kalor !

3. Tentukan kalor yang dilepaskan apabila 50 g besi yang suhunya mula-mula 80 0C turun menjadi 20 0C dan kalor jenis besinya 460 J/kg 0C !

4. Berapa kalor yang dibebaskan jika 500 g air yang suhunya 30 0C membeku seluruhnya menjadi es 0 0C !

5. Berapa kalor yang dibebaskan jika 800 g air yang suhunya 90 0C membeku seluruhnya menjadi es –5 0C !

I. AZAS BLACK Jika dua zat yang suhunya berbeda dicampur,

maka kalor akan mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya rendah sehingga terjadi keseimbangan termal. Keseimbangan termal terjadi jika suhu kedua zat sama.

Zat yang suhunya lebih tinggi akan melepaskan/membebaskan kalor (sehingga suhunya turun), sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima/menyerap kalor (sehingga suhunya menjadi naik).

Menurut Joseph Black, kalor yang dilepaskan oleh zat yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diserap/diterima oleh zat yang bersuhu rendah ( Qlepas = Qserap/terima ). Pernyataan itu dikenal dengan azas Black.

Rumus azas Black adalah :

Qlepas = Qterima

Contoh soal

Jika 75 g air yang suhunya 0 oC dicampur dengan 50 g air yang suhunya 100 oC, berapakah suhu akhir campuran air itu ?

PENYELESAIAN

Diketahui :m1 = 75 g

c1 = 4200 J/kgoC

t1 = 0 oC

m2 = 50 g

c2 = 4200 J/kgoC

t2 = 100 oC

Ditanya : suhu akhir campuran = t = … ?

…. Lanjutan Contoh soalJawab :jumlah kalor yang dilepas = jumlah kalor yang diterima

yang melepaskan kalor adalah air yang suhunya lebih tinggi = t2 = 100 oC

yang menerima kalor adalah air yang suhunya lebih rendah = t1 = 0 oC

yang melepaskan kalor suhunya akan turun, yang menerima kalor suhunya akan naik, sehingga dua massa air yang suhunya berbeda akan mencapai suhu yang sama ( kesetimbangan termal ) = t

Qlepas = Qterima

Q2 = Q1

m2 . c2 . (100 – t) = m1 . c1 . (t – 0)

50 g . 4200 J/kgoC . (100 – t) = 75 g . 4200 J/kgoC . (t – 0)

50 . (100 – t) = 75 . (t – 0)

2 . (100 – t) = 3 . (t – 0)

200 – 2t = 3t

200 = 3t + 2t

200 = 5t

t = t = 40 oCJadi suhu akhir campuran adalah 40 oC.

Latihan dan Pengayaan 8 1. Apakah yang dimaksud dengan keseimbangan termal ?

2. 250 g air yang suhunya 10 0C dicampur dengan 200 g air yang suhunya 100 0C. Tentukan suhu akhir campuran !

3. 150 kg air panas yang suhunya 90 0C dicampur dengan air dingin yang suhunya 10 0C sehingga suhu air campuran itu 40 0C. Berapakah massa air dingin ?

4. 200 g potongan aluminium yang suhunya 80 0C diceburkan ke 100 g air yang suhunya 20 0C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg0C dan kalor jenis aluminium 900 J/kg0C, tentukan suhu akhirnya !

5. Sepotong es yang massanya 0,050 kg dan suhunya –20 0C dimasukkan ke dalam 0,20 kg air yang suhunya 15 0C. Berapakah suhu akhirnya, jika kalor jenis es 0,5 kkal/kg0C dan kalor lebur es 80 kkal/kg ?

J. MELEBUR DAN MEMBEKU Suhu mencairnya suatu zat padat disebut titik lebur. Titik lebur besi = 1549 oC Titik lebur parafin = 54 oC Kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat

padat menjadi zat cair pada titik leburnya disebut kalor laten peleburan atau kalor lebur (L).

Banyaknya kalor yang dilepaskan oleh 1 kg massa zat untuk berubah dari wujud cair menjadi wujud padat pada titik bekunya disebut kalor laten pembekuan atau disebut kalor beku.

Kalor beku = kalor lebur, dan titik beku = titik lebur. Titik lebur zat dapat berubah. Faktor yang

mempengaruhi titik lebur suatu zat adalah tekanan dan ketidakmurnian zat. Penambahan tekanan pada suatu zat dapat menurunkan titik leburnya. Titik lebur es pada tekanan normal ( 76 cmHg ) adalah 0 oC.

Penambahan zat lain pada suatu zat dapat menurunkan titik lebur zat itu. Titik lebur es yang telah dicampuri garam lebih rendah daripada titik lebur es murni.

Karena tekanan, titik lebur es turun

K. MENGUAP-MENDIDIH, DAN MENGEMBUN

Menguap adalah peristiwa perubahan wujud cair menjadi gas yang terjadi pada permukaan zat cair dan dapat terjadi pada sembarang suhu.

Mendidih adalah peristiwa penguapan yang terjadi di seluruh bagian zat cair dan terjadi pada suhu tertentu yang disebut titik didih.

Ada empat ( 4 ) cara mempercepat penguapan yaitu pemanasan, meniupkan udara di atas permukaan zat cair, memperluas permukaan, dan mengurangi tekanan.

…. lanjutan

Kalor uap ( U ) adalah besarnya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat cair seluruhnya menjadi gas pada titik didihnya.

Kalor embun adalah besarnya kalor yang dilepaskan oleh 1 kg zat untuk berubah dari wujud gas menjadi wujud cair pada titik embunnya.

Kalor embun = kalor uap, dan titik embun = titik didih.

Titik didih air pada tekanan 76 cmHg adalah 100 oC, sedangkan titik didih alkohol 78 oC. Titik didih suatu zat cair dapat berubah.

…. lanjutan

Faktor yang mempengaruhi titik didih suatu zat cair adalah tekanan dan ketidakmurnian zat.

Semakin kecil tekanan udara di atas permukaan zat cair, semakin rendah titik didih zat cair itu.

Ketidakmurnian zat atau adanya pencampuran zat lain dapat menaikkan titik didih. Merebus singkong dengan air yang ditambahkan garam atau gula, maka lebih cepat masak karena air itu akan medidih pada suhu yang lebih tinggi daripada memasak dengan air murni. Titik didih pada suhu yang lebih tinggi ini menyebabkan makanan lebih cepat masak.

L. PERPINDAHAN KALOR Ada tiga ( 3 ) cara perpindahan kalor yaitu

konduksi, konveksi, dan radiasi. 1. Konduksi (hantaran) adalah perpindahan kalor

tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat. Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi pada zat padat, terutama pada logam.

2. Konveksi (aliran) adalah perpindahan kalor yang terjadi karena adanya perbedaan massa jenis zat. Cara perpindahan kalor secara konveksi dapat terjadi dalam zat cair dan gas.

Aliran udara pada alat konveksi

Angin darat dan angin laut terjadi karena adanya aliran udara panas.

3. Radiasi atau pancaran adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara ( medium ). Sebagai contohnya adalah pancaran sinar matahari sampai ke bumi. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor yang baik sekaligus pemancar kalor yang baik. Permukaan putih dan mengkilat adalah penyerap sekaligus pemancar kalor yang buruk.


1. 4 cara mempercepat penguapan yaitu … … … … … .

2. Apa perbedaan menguap dan mendidih ?

3. Apakah yang dimaksud dengan titik lebur ?

4. Apakah yang dimaksud dengan titik beku ?

5. Berapakah titik beku air ?

6. Pada tekanan udara berapakah titik didih air 100 0C ?

7. Apakah yang dimaksud dengan titik didih ?

8. Mengapa merebus air di pegunungan lebih cepat daripada di daerah pantai ?

9. Apakah yang dimaksud dengan kalor laten pengembunan ?

10. Apakah yang dimaksud dengan kalor beku ?

…. lanjutanLatihan dan Pengayaan 9

11. Bagaimana pengaruh tekanan terhadap titik lebur zat ?

12. Bagaimana pengaruh ketidakmurnian zat terhadap titik leburnya ?

13. Bagaimana pengaruh tekanan terhadap titik didih zat ?

14. Bagaimana pengaruh ketidakmurnian zat terhadap titik didih zat ?

11. Sebutkan 3 cara perpindahan kalor, jelaskan singkat !

12. Konduktor panas adalah … … … … … .

13. Isolator panas adalah … … … … … .

14. Sebutkan contoh konduktor !

15. Sebutkan contoh isolator !

16. Sebutkan nama alat laboratorium yang digunakan untuk menyelidiki radiasi kalor !

17. Bagaimana terjadinya angin darat ?

18. Bagaimana terjadinya angin laut ?

19. Mengapa memakai baju warna hitam pada siang hari tidak nyaman ?

20. Sebutkan 4 cara menahan/mengisolasi panas air pada termos ?

M. EVALUASI

1. Besarnya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 900 g air dari suhu mula-mula 25 oC menjadi 95 oC ( kalor jenis air = 4200 J/kg 0C) adalah … .

A. 368600 J

B. 264600 J

C. 386400 J

D. 364800 J

3. Kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1,5 kg air yang suhunya 30 0C ( kalor jenis air = 4200 J/kg 0C, kalor uap air = 2260000 J/kg, dan titik didih air 100 0C ) adalah … .

A. 3390000 J

B. 4410000 J

C. 3495000 J

D. 3832000 J

4. Perubahan wujud dari padat menjadi gas tanpa melalui fase cair disebut ... .

A. menguap

B. mencair

C. melebur

D. menyublim

5. Kalor adalah … .

A. suatu zat

B. salah satu bentuk energi

C. derajat panas suatu zat

D. perpindahan suhu

6. Energi kalor 1135000 J diberikan pada 5 kg air yang suhunya 100 oC. Massa air yang menguap sebesar … . (kalor uap air 2270000 J/kg)

A. 2,5 kg

B. 2,0 kg

C. 1,5 kg

D. 0,5 kg

7. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya … .

A. perbedaan suhu zat cair

B. perbedaan massa zat cair

C. perbedaan massa jenis zat cair

D. perbedaan kalor jenis zat cair

8. Jika kalor lebur es 80 kkal/kg, maka kalor yang diperlukan untuk melebur 5 kg es pada suhu 00 C adalah … .

A. 400 kkal

B. 600 kkal

C. 800 kkal

D. 1600 kkal

9. Perhatikan grafik kenaikan suhu es terhadap kalor berikut ini !

Dari grafik di atas besarnya kalor untuk meleburkan sejumlah es adalah ….

A. 2000 joule

B. 10200 joule

C. 12200 joule

D. 24800 joule

10. Perhatikan grafik hasil percobaan berikut ini !

Air sebanyak 2 kg yang suhu awalnya 60 ºC diuapkan. Jika kalor uap air 2,27 x 106 J/kg, kalor jenis air 4200 J/kg ºC, maka kalor yang diperlukan untuk proses A – C adalah ....

A. 3360 kilojoule

B. 4540 kilojoule

C. 4876 kilojoule

D. 5212 kilojoule

L. DAFTAR PUSTAKA

Giancoli. 2001. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Marthen Kanginan. 2000. Fisika Jilid 1C Untuk

SMU. Jakarta : Erlangga. PK. Barus, dkk. 1995. Fisika 2 Untuk SLTP Kelas 2.

Jakarta : Depdikbud Wahono Widodo, dkk. 2014. Ilmu Pengetahuan

Alam SMP Kelas VII Semester 1. Jakarta : Pusat Kurikulum dan Perbukuan Kemendikbud.

materi pembelajaran kalor

Education