Suhu dan Kalor - Blog Ilmu Pengetahuan

Suhu & Kalor – Pengantar

Suhu yakni ukuran yg menyatakan energi panas tersimpan dlm sebuah benda. Benda bersuhu tinggi bermakna memiliki energi panas yg tinggi, begitu juga sebaliknya. Kalor yaitu perpindahan energi panas yg terjadi dr benda bersuhu yg lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah.

Lihat pula materi Wargamasyarakat.org lainnya:

Dioda

GLBB & Gerak Jatuh Bebas

Daftar Isi

Skala Termometer

Termometer adalah alat yg dipakai untuk mengukur suhu benda. Terdapat 4 skala biasa yg dipakai untuk termometer

Celcius (^oC)

Reamur (^oR)

Fahrenheit (^oF)

Kelvin (K)

Konversi antar 4 skala tersebut ditunjukkan oleh tabel berikut.

	Celcius	Reamur	Fahrenheit	Kelvin
Celcius	T	$\frac 5 4$ T	$\frac 9 5$ T + 32	T + 273
Reamur	$\frac 5 4$ T	1	$\frac 9 4$ T + 32	$\frac 4 5$ T + 273
Fahrenheit	$\frac 5 9$ (T-32)	$\frac 4 9$ (T-32)	1	$\frac 5 9$ (T-32) + 273
Kelvin	T-273	$\frac 4 5$ (T-273)	$\frac 9 5$ T (T-273)+32	1

Skala Celcius & Fahrenheit umum digunakan pada pengukuran suhu di kehidupan sehari-hari, sedangkan skala suhu yg ditetapkan sebagai Satuan Internasional yakni skala Kelvin.

Perhitungan Kalor Perubahan Zat

Kalor dapat berakibat pada pergeseran suhu atau wujud suatu zat. Penerimaan kalor akan memajukan suhu & mampu mengganti zat padat menjadi cair atau zat cair menjadi gas, sedangkan pelepasan kalor akan menurunkan suhu & mampu mengubah zat cair menjadi padat atau zat gas menjadi zat cair. Kalor yg diterima atau dilepas oleh sebuah benda mampu dijumlah dgn rumus berikut.

$Q = m \cdot c \cdot \Delta T + m \cdot L$

Dimana Q adalah banyak kalor (J), m yakni massa benda (Kg), c ialah kalor jenis (J/Kg^oC) & ialah pergantian suhu (^oC). Apabila benda mengalami perubahan wujud, maka jumlah energi yg dipakai tersebut dihitung dgn rumus m.L, dimana L yakni kalor jenis pergantian wujud zat. Satuan ukur kalor yaitu kalori, dimana satu kalori adalah jumlah energi panas yg diperlukan untuk memaksimalkan suhu 1 gram air sebesar 1^oC. 1 Kalori disetarakan dgn 4.2 Joule.

Perpindahan Panas

Perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga jenis menurut medium perantaranya. Tiga jenis perpindahan panas tersebut ialah konduksi, konveksi, & radiasi.

1. Konduksi

Konduksi bermakna energi panas bergerak tanpa dibarengi pergerakan permanen medium yg menjadi penghantar panas. Contoh konduksi yakni rambatan panas pada material logam seperti besi, kawat, & alumunium. Pada level molekuler, konduksi terjadi karena adanya tubrukan antara molekul berkecapatan lebih tinggi dgn molekul berkecepatan lebih rendah. Hal ini menghasilkan kenaikan energi kinetik molekular yg selanjutnya memajukan suhu.

2. Konveksi

Konveksi ialah perpindahan panas yg terjadi seiring dgn perpindahan zat mediator atau medum. Contoh dr konveksi adalah pendinginan ruangan dgn AC & pemanasan air. Pada level molekular, kenaikan suhu akan kuat pada peningkatan volume & pula kerapatan medium. Medium yg lebih renggang akan bergerak ke bawah, & medium yg rapat bergerak ke atas. Medium yg lebih renggang yaitu medium yg bersuhu lebih rendah, sebaliknya medium lebih rapat memiliki arti suhu lebih tinggi. Pergerakan antar medium inilah yg menjadikan perpindahan panas.

3. Radiasi

Radiasi adalah pengiriman energi panas tanpa diperlukan penghantar. Panas ditransmisikan dgn emisi gelombang elektromagnetik. Pada level molekular, radiasi panas terjadi sebab pergerakan acak saat-saat & atom akibat radiasi elektromagnetik. Setiap benda akan mengeluarkan radiasi termal, bergantung dr panas yg dimiliki. Semakin panas objek tersebut makan semakin besar radiasinya. Salah satu contoh radiasi panas ialah perpindahan energi panas dr matahari ke bumi & benda-benda antariksa yang lain.

Ketiga jenis perpindahan panas tersebut dapat terjadi sekaligus pada suatu proses pemanasan. Contohnya yakni proses memanaskan panci berisi air di atas kompor seperti pada gambar berikut. Rambatan panas api dr kompor ke panci ialah proses radiasi, kemudian air yg panas di kepingan bawah panci akan bergerak ke atas bertukar posisi dgn air di pecahan atas menciptakan transfer panas lewat konveksi, & panas yg terdapat di pemegang panci yg yang dibuat dr logam mampu dihantarkan ke tangan lewat proses konduksi.

suhu & kalor - konduksi konveksi radiasi

Sumber gambar: machinedesign.org

Asas Black

Asas Black adalah hukum yg menyatakan bahwa untuk semua pertukaran energi panas (kalor), maka kalor yg diterima materi bersuhu lebih rendah akan sama besar dgn kalor yg dilepas oleh materi bersuhu lebih tinggi. Secara matematis, Asas Black dinyatakan sebagai berikut.

$Q_ lepas = Q_ terima$

Jika terdapat dua materi dgn suhu berbeda dicampurkan menjadi satu, asas black mampu dipakai untuk mengetahui suhu simpulan gabungan. Penerapannya dengan-cara matematis yaitu selaku berikut.

$Q_ lepas = Q_ terima$

$m_1 \cdot c_1 \cdot (T_1 - T_m) = m_2 \cdot c_2 \cdot (T_m - T_2)$

Keterangan:

m₁ = Massa materi bersuhu lebih tinggi

c₁ = Kalor jenis materi bersuhu lebih tinggi

T₁ = Suhu materi bersuhu lebih tinggi

m₂ = Massa materi bersuhu lebih rendah

c₂= Kalor jenis materi bersuhu lebih rendah

T₂= Suhu materi bersuhu lebih rendah

T_m= Suhu simpulan campuran

Contoh Soal Suhu & Kalor + Pembahasan

Soal Suhu & Kalor 1

Kratos mencampur 4 kg air bersuhu 100^oC dgn 8 kg air bersuhu 50^oC. Berapa suhu final adonan?

Jawab

Diketahui:

m₁ = 4 Kg

m₂ = 8 Kg

c₁ = c₂= c

T₁ =100 ^oC

T₂= 50 ^oC

Ditanyakan: T_m?

$Q_ lepas = Q_ terima$

$m_1 \cdot c_1 \cdot (T_1 - T_m) = m_2 \cdot c_2 \cdot (T_m - T_2)$

$4 \cdot c \cdot (100 - T_m) = 8 \cdot c \cdot (T_m - 50)$

$(100 - T_m) = 2(T_m - 50)$

$200 = 3T_m \Longrightarrow T_m = \frac 200 3 = 66,67 ^circ C$

Soal Suhu & Kalor 2

Perhatikan grafik pemanasan 1 Kg es berikut ini!

contoh soal suhu & kalor jenis

Jika kalor jenis es 2.100 J/Kg^oC, kalor lebur es 336.000 J/Kg^oC, & kalor jenis air yaitu 4.200 J/Kg^oC, maka kalor yg dibutuhkan dlm proses dr P-Q-R yakni …. (UN Fisika Sekolah Menengah Pertama/MTs 2015)

Jawab

Diketahui:

c_es = 2.100 J/Kg^oC

c_air = 4.200 J/Kg^oC

m = 1 Kg

$\Delta T_ PQ 0 - (-5) = 5 ^circ C$