Rabu, 07 Desember 2011

Kalor

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Oleh karena kalor merupakan salah satu bentuk energi,maka satuan kalor adalah joule.  Pada kehidupan sehari-hari kalor sering juga dinyatakan dalam satuan kalori. Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air hingga suhunya naik 1 °C. Hubungan antara joule dan kalori dinyatakan sebagai berikut.

1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori

Kalor berperan dalam perubahan wujud zat.  Perubahan wujud zat yang memerlukan kalor adalah terjadinya kenaikan suhu. Sedangkan ciri dari perubahan wujud yang melepaskan kalor adalah terjadinya penurunan suhu.

Secara matematis, kalor ditulis dengan persamaan :



Keterangan:
Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis zat (J kg-1 °C-1)
ΔT = kenaikan suhu (°C)

Kalor jenis berbagai zat
Nama Zat
Koefisien jenis
(J Kg-1 oC-1)
timah hitam
raksa
perak
tembaga
besi
kaca
aluminium
udara
kayu
es
alkohol
air
130
140
230
390
450
670
900
1.000
1.700
2.100
2.400
4.200

Kapasitas kalor
Kapasitas kalor didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 °C atau 1 K. Secara matematis kapasitas kalor dirumuskan:

Keterangan:
Q = jumlah kalor yang diserap atau dilepas (J)
C = kapasitas kalor (J °C-1 atau J K-1)
ΔT = kenaikan suhu (°C atau K)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis (J kg-1 °C-1)


Kalor Uap

Untuk menguapkan 1 kg air pada suhu 100 °C diperlukan kalor sebanyak 2.260.000 J. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya dinamakan kalor uap (U). Satuan kalor uap adalah Joule per kg. Secara matematis banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan zat cair pada titik didihnya dituliskan sebagai berikut.

Q = m · U

Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan (J)
m = massa zat (kg)
U = kalor uap (J kg-1)

Besarnya kalor uap setiap zat berbeda. Perbedaan kalor uap tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Nama Zat
Titik Didih (°C)
Kalor Uap
(J kg-1)
alkohol
air
raksa
tembaga
timah hitam
perak
emas
besi
78
100
357
1.187
1.750
2.193
2.660
3.023
1.100.000
2.260.000
272.000
5.069.000
871.000
2.336.000
1.578.000
6.340.000


Kalor Lebur dan Kalor Beku

Kalor yang diperlukan untuk mencairkan 1 kg zat padat menjadi 1 kg zat cair pada titik leburnya dinamakan kalor lebur. Sebaliknya, kalor yang dilepaskan pada saat 1 kg zat cair membeku menjadi 1 kg zat padat pada titik bekunya dinamakan kalor beku. Berdasarkan penelitian, bahwa kalor lebur dan kalor beku suatu zat yang sejenis adalah sama, begitu juga halnya dengan titik lebur dan titik beku suatu zat sejenis adalah sama. 
Secara matematis, banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan zat padat pada titik leburnya adalah sebagai berikut.

Q = m · L

Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan (J)
m = massa zat (kg)
L = kalor lebur atau kalor beku (J kg-1)

Setiap benda memiliki titik lebur dan kalor lebur yang berbeda. Hal tersebut terlihat pada tabel di bawah ini:

Nama Zat
Titik Lebur (°C)
Kalor Lebur
(J kg-1)
alkohol
raksa
air
timah hitam
aluminium
perak
tembaga
platina
besi
-97
-39
0
327
660
961
1.083
1.769
1.808
69.000
20.000
336.000
25.000
403.000
88.000
206.000
113.000
289.000