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.