Kompetensi Dasar :
Pengetahuan
3.4 Memahami konsep suhu, pemuaian, kalor, perpindahan kalor, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari termasuk mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh pada manusia dan hewan.
Keterampilan
4.4 Melakukan percobaan untuk menyelidiki pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda serta perpindahan kalor.
Tujuan Pembelajaran :
Setelah mengikuti proses pembelajaran daring, peserta didik dapat :
1. Menjelaskan pengertian kalor dengan benar.
2. Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi kalor dengan benar.
3. Melakukan perhitungan jumlah kalor pada kenaikan suhu zat dengan benar.
Assalamualaikum Wr. Wb
Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.
Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.
PETA KONSEP
APERSEPSI
Sebelum melanjutkan membaca ringkasan materi, silakan disimak dulu video berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai materi yang akan kita pelajari.
RINGKASAN MATERI
A. Pengertian Kalor
Keterangan :
Q : kalor (J) atau (kal)
b. Kalor Jenis Benda
c. Kapasitas kalor
- Kalor merupakan bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.
- Kalor merupakan jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.
- Secara alami, kalor selalu berpindah/mengalir dari benda yang besuhu tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah (dingin).
- Kalor yang diterima oleh suatu benda menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau berubah wujudnya.
B. Satuan Kalor
- Satuan kalor dalam SI adalah Joule (J). Satuan lain dari kalor adalah kalori. Kalori dan joule apabila dikonversikan perhitungannya seperti berikut.
- 1 kalori = 4,2 joule
- 1 joule = 0,24 kalori
- 1 kilo kalori = 4.200 joule
- Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1oC. Sementara itu, kalor jenis atau zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk menaikan suhu 1 kg zat sebesar 1oC.
C. Kalor dan Perubahan Suhu Benda
Jika suatu benda mendapatkan kalor (dipanasi) maka suhu benda tersebut akan semakin tinggi, sebaliknya jika suatu benda kehilangan kalor (didinginkan) maka suhu benda tersebut akan semakin rendah.
a. Kalor untuk mengubah suhu benda
- Besarnya kalor yang digunakan untuk mengubah suhu suatu benda ini dipengaruhi sebanding dengan massa benda, kalor jenis benda, dan perubahan suhu benda tersebut.
- Secara matematis dapat ditulis:
Jurus jitu :
Agar lebih mudah di hafal, dapat dibuat sebuat kata yakni “Q=MaCeT”
Keterangan :
Q : kalor (J) atau (kal)
m : massa (kg) atau (g)
c : kalor jenis benda (J/kgoC) atau
ΔT : perubahan suhu (oC)
Perubahan suhu ini, dapat ditentukan dengan cara suhu akhir dikurangi suhu awal
- Kalor jenis benda didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1 oC. Berikut tabel kalor jenis untuk beberapa benda :
Kalor jenis benda pada suhu 25oC dan tekanan atmosfer
| ||
Jenis benda
|
Kalor jenis (c)
| |
J/kg oC
|
kal/g oC
| |
Logam
| ||
Aluminum
|
900
|
0,215
|
Berilium
|
1830
|
0,436
|
Cadmium
|
230
|
0,055
|
Tembaga
|
387
|
0,0924
|
Germanium
|
322
|
0,077
|
Emas
|
129
|
0,0308
|
Besi
|
448
|
0,107
|
Timah
|
128
|
0,0305
|
Silikon
|
703
|
0,168
|
Perak
|
234
|
0,056
|
Kuningan
|
380
|
0,092
|
Non logam
| ||
Kaca
|
837
|
0,200
|
Es (-5oC)
|
2090
|
0,50
|
Marmer
|
860
|
0,21
|
Kayu
|
1700
|
0,41
|
Zat cair
| ||
Alkohol
|
2400
|
0,58
|
Merkuri
|
140
|
0,033
|
Air (15oC)
|
4186
|
1,00
|
Sumber : fundamentals of physics
- Berdasarkan tabel di atas, maka kita dapat mengetahui bahwa tiap benda memiliki nilai kalor jenis yang berbeda-beda.
- Sebagai contoh aluminium memiliki kalor jenis sebesar 900 J/kgoC hal ini memiliki penjelasan bahwa dibutuhkan energi kalor sebesar 900 J untuk menaikkan suhu 1 kg aluminium sebesar 1oC. Emas yang memiliki kalor jenis sebesar 129 J/kgoC artinya dibutuhkan energi kalor sebesar 129 J untuk menaikkan suhu 1 kg emas sebesar 1oC.
Catatan:
- Semakin besar kalor jenis suatu benda, maka benda semakin susah dipanasi (butuh kalor yang lebih besar).
- Hal ini berarti benda tersebut semakin bersifat isolator. Begitu pula sebaliknya semakin kecil kalor jenis suatu benda, maka benda semakin mudah dipanasi (butuh kalor yang lebih kecil). Hal ini berarti benda tersebut semakin bersifat konduktor.
- Berdasarkan hal tersebut maka dapat dikatakan bahwa emas (cemas 129 J/kgoC) lebih bersifat konduktor daripada aluminium (caluminium = 900 J/kgoC)
c. Kapasitas kalor
- Kapasitas kalor suatu zat didefinisikan sebagai jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 1 oC.
- Berdasarkan definisi tersebut maka persamaan kapasitas kalor dapat ditulis sebagai berikut:
Keterangan :
Q : kalor (J) atau (kal)
m : massa (kg) atau (g)
C : kapasitas kalor (J/oC) atau (kal/oC)
c : kalor jenis benda (J/kgoC) atau
c : kalor jenis benda (J/kgoC) atau
ΔT : perubahan suhu (oC)
Perubahan suhu ini, dapat ditentukan dengan cara suhu akhir dikurangi suhu awal
Tips:
- Perhatikan satuan dari kalor jenis yang digunakan dalam soal. Jika dalam J/kgoC maka massa benda juga harus dalam kg, dan jika satuan kalor jenis benda dalam kal/goC maka massa benda dalam gram.
- Semakin besar kalor jenis suatu benda, maka benda tersebut semakin susah untuk dipanaskan.
D. Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor dapat terjadi karena adanya perbedaan suhu. Berdasarkan mediumnya perpindahan kalor dapat dibedakan menjadi tiga yakni: konduksi, konveksi, dan radiasi.
1. Konduksi (hantaran)
- Konduksi merupakan perpindahan kalor tanpa disertai dengan perpindahan mediumnya dan biasanya terjadi pada zat padat.
- Contoh peristiwa konduksi:
- Salah satu ujung sendok terasa panas, ketika ujung lainnya dipanaskan.
- Panci bagian atas terasa panas, ketika diletakkan diatas kompos yang menyala
2. Konveksi (aliran)
- Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan mediumnya dan biasanya terjadi pada zat cair dan zat gas.
- Contoh peristiwa konveksi:
- Angin darat adalah angin yang bergerak dari darat ke laut, terjadi pada waktu malam hari (udara didarat lebih cepat dingin daripada dilaut). Angin ini digunakan oleh nelayan untuk berangkat melaut.
- Angin laut adalah angin yang bergerak dari laut ke darat, terjadi pada waktu siang hari (udara didarat lebih cepat panas daripada dipermukaan laut). Angin ini biasanya digunakan oleh nelayan untuk pulang.
- Udara yang dipanaskan
- Air yang dipanaskan
3. Radiasi (pancaran)
- Radiasi merupakan perpindahan kalor tanpa memerlukan medium (kalor dipindahkan sebagai gelombang elektromagnetik).
- Contoh peristiwa radiasi adalah panas matahari sampai ke bumi (panas matahari melewati ruang hampa udara).
Penerapan Perpindahan Kalor
Bagaimana termos dapat mencegah perpindahan kalor baik secara konduksi, konveksi, maupun radiasi?
CONTOH SOAL
1. Air sebanyak 3 kg bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kalor jenis air 4.200 J/kgoC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
c = 4.200 J/kgoC
∆T = T2 – T1 = 35 – 10 = 25oC
Ditanyakan: Q = …?
Jawab:
Q = m c ∆T
Q = 3 . 4.200 . 25
Q = 315.000 J
2. Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan kalor sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 100 gram
T1 = 25oC
cair = 1 kal/goC
Q = 1.000 kal
Ditanyakan : T2 = …?
Jawab:
Jawab:
Q = m c ∆T
Perubahan suhu memiliki arti selisih antara suhu akhir air setelah pemanasan dengan suhu awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
ΔT = T2 – T1
10 = T2 – 25
T2 = 35°C
Jadi, suhu akhir air setelah pemanasan adalah 35oC.
3. Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20oC menjadi 100oC, jika kalor jenis besi 450 J/kgoC?
Penyelesaian:
Diketahui:
Diketahui:
m = 10 kg
T1 = 20oC
T2 = 100oC
∆T = T2 – T1= 100 – 20 = 80oC
c = 450 J/kg oC
Ditanyakan: Q = ?
Ditanyakan: Q = ?
Jawab:
Q = m c ∆T
Q = 10 . 450 . 80
Jadi, kalor yang dibutuhkan sebatang besi tersebut sebesar 360 kJ.
4. Zat cair yang massanya 2 kg dipanaskan dari suhu 20oC menjadi 80oC, memerlukan kalor sebesar 6 × 105 Joule. Tentukan kalor jenis zat cair tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
Diketahui:
m = 2 kg
T1 = 20oC
T2 = 100oC
∆T = T2 – T1= 80 – 20 = 60oC
Q = 6 × 105 J = 600.000 J
Ditanyakan: c = ?
Ditanyakan: c = ?
Jawab:
Q = m c ∆T
Tidak ada komentar:
Posting Komentar