Suhu kalor

1
http://atophysics.wordpress.com
BAB
SUHU DAN KALOR
7.1 Suhu dan Termometer
Suhu didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panas dinginnya suatu benda atau
sistem.
Pada hakikatnya suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki oleh molekul-
molekul suatu benda. Dengan demikian suhu menggambarkan bagaimana gerakan molekul-
molekul benda.
Sebagai contoh ketika kita memanaskan sebatang besi, besi akan memuai, dan beberapa sifat
fisik benda tersebut akan berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan
suhu disebut sifat termometrik.
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur sebuah benda. Dari sifat termometrik
tersebut, termometer dibuat.
7.1.1 Beberapa Jenis Termometer
Termometer
Jangkauan ukur
(0C)
Karakteristik
Air raksa dalam pipa -39 s/d 500 Sederhana, murah, portabel, langsung bisa dibaca.
Gas volume konstan -270 s/d 1500
Jangkauan sangat lebar, sangat teliti, sangat peka
tetapi berukuran cukup besar, lambat reaksinya
dan tidak bisa langsung dibaca, digunakan untuk
mengkalibrasi termometer-termometer yang lain.
Hambatan platina -200 s/d 1200
Jangkauan lebar, sangat akurat tetapi tidak cocok
untuk perubahan suhu yang tiba-tiba karena
kapasitas panasnya yang sangat besar. Cocok
untuk suhu rendah yang konstan.
Termokopel -250 s/d 1500
Jangkauan sangat lebar, cukup akurat, kuat, dan
kompak, banyak digunakan dalam industri untuk
perubahan suhu yang cepat.
Pyrometer di atas 1000
Tanpa kontak langsung dengan benda yang
diukur, cocok digunakan untuk mengukur suhu
benda yang sangat tinggi.

2
7.1.2 Skala-skala Termometer
Pembuatan skala termometer memerlukan dua
titik referensi, yaitu titik beku dan titik didih atau
sering disebut titik tetap atas dan titik tetap
bawah.
Terdapat tiga macam skala yang biasa digunakan
dalam pengukuran suhu, yaitu skala Celsius,
skala Fahrenheit, dan skala Kelvin.
Skala Fahrenheit didasarkan pada titik beku 320
F
dan titik didih 2120
F. Satu derajat Fahrenheit
menunjukkan 1
/180 kali perubahan suhu antara
titik beku dan titik didih.
Skala Celsius didasarkan pada titik beku 00
C dan
titik didih 1000
C. Satu derajat Celsius
menunjukkan 1
/100 kali perubahan suhu antara
titik beku dan titik didih.
Skala Kelvin didasarkan pada suhu terendah
yang mungkin -2730
C. Biasanya skala Kelvin
disebut skala mutlak (absolut) atau skala
termodinamik. Satuan ini digunakan sebagai
satuan SI.
Mengubah satuan suhu dari skala Celsius ke skala Kelvin .....(7.1)
10
C : 10
F = 1
/100 : 1
/180 atau 10
C :10
F = 9:5
Berdasarkan perbandingan di atas dilakukan rumus konversi Celsius dan Fahrenheit.
....(7.2)
....(7.3)
Di samping tiga skala suhu di atas, ada skala lain yang masih juga digunakan, yaitu
skala Reamur (0
R). Pada skala ini air membeku 00
R dan mendidih pada 800
R. Konversi dari
Celsius dan Fahrenheit ke Reamur adalah
C = 5
/4R dan F = 9
/4R + 32
7.2 Pemuaian
Ketika suatu benda dipanaskan, gerakan molekulnya
semakin cepat, yang menyebabkan pergeserannya semakin besar,
jarak antarmolekul menjadi bertambah sehingga terjadilah
peristiwa yang disebut pemuaian.
K= C + 273
C = 5
/9(F – 32)
F = 9
/5C + 32

3
7.2.1 Pemuaian Zat Padat
Jika kita melakukan sebuah percobaan memanaskan sebuah kawat yang panjangnya Lo,
akan dapatkan bahwa pertambahan panjang akibat pemuaian L berbanding lurus dengan
pertambahan suhu T. Sudah barang tentu juga pertambahan ini berbanding lurus dengan
panjang Lo. Yang artinya untuk pertambahan suhu yang sama, sebuah batang besi 6 m akan
bertambah panjang 3 kali dari pertambahan panjang batang besi 2 m. Secara matematis kita bisa
menuliskan (..... 7.4)
dimana merupakan suatu konstanta yang disebut koefisien muai panjang. Tabel 7.2 berikut
menunjukkan koefisien muai panjang beberapa bahan.
Bahan Koefesien muai panjang (K-1
)
Besi
Tembaga
Alumunium
Timah Hitam
Platina
Kuningan
Seng
Intan
Kaca
Beton
0,000 012
0,000 017
0,000 023
0,000 029
0,000 009
0,000 018
0,000 030
0,000 001
0,000 0085
0,000 012
Jika batang besi yang kita panaskan memiliki luas penampang A0, dimana
luas penampang ini berubah setelah adanya perubahan suhu T. Kita
misalkan jari-jari awal penampang kawat sama dengan R0. sesuai dengan
persamaan (7.14), panjang R dapat dihitung sebagai
R = R0 + R
= R0 + R0 T
R = R0(1 + T)
Luas penampang mula-mula adalah A0 = R2
, sedangkan luas penampang setelah memuai sama
dengan:
A = R2
= R (1 + T)2
= A0 (1 + T)2
= A0 (1 + 2 T + 2
T2
)
Karena nilai relatif kecil, maka nilai 2
T2
dapat kita abaikan, sehingga diperoleh pendekatan
Kita lihat disini bahwa pertambahan luas A adalah sebesar
A = 2A0 T
Bila 2 kita sebut sebagai , yaitu koefesien muai luas bahan, akan didapatkan (…..7.6)
di mana = 2 .
L = L0 T
A = A0 (1 + 2 T)
A = A0 T

4
Sekarang kita tinjau bagaimana pertambahan volume suatu benda
akibat pemuaian. Pada contoh batang besi yang kita analisis, batang
besi yang panjang mula-mulanya Lo menjadi L = Lo (1 + 2 T). Kita
tahu bahwa volume V sama dengan panjang kali luas penampang.
Dengan demikian
V = A L
= A0 (1 + 2 T) Lo (1 + T)
= A0 Lo (1 + 2 T) (1 + T)
Volume awal V0 sama dengan A0 Lo, sehingga
V = V0 (1 + T + 2 T + 2 2
T2
)
Jika kita mengabaikan suku 2 2
T2
karena nilai yang kecil, akan kita peroleh (....7.7)
Kita lihat disini bahwa pertambahan volume V adalah sebesar
V= 3 V0 T
Bila 3 kita sebut sebagai , yaitu koefisien muai volume bahan, akan kita dapatkan (....7.8)
Di mana = 3 .
Dari uraian tentang pemuaian ini, dapat kita rangkum persamaan-persamaan untuk pemuaian
panjang, luas, dan volume, sebagai berikut
Pemuaian yang merugikan dan cara mengatasinya
Pemuaian yang merugikan karena perubahan suhu akibat
panas sinar matahari dan dinginnya udara di malam hari
memungkinkan para perancang konstruksi untuk memberi
ruang muai lebih yang sebelumnya harus benar-benar
diperhitungkan.
Pada gambar 7.6, pemuaian pada sebuah jalan raya dimana
beton pembatas jalan memuai dan retak ketika temperatur
udara sangat tinggi. Ini sebabnya lebih baik untuk
menggunakan pembatas jalan yang terputus-putus.
V = V0 (1 + 3 T)
V= V0 T
Pemuaian Panjang : L = L0 (1+ T) di mana = konstanta
Pemuaian Luas : A = A0 (1 + T) di mana = 2
Pemuaian Volume : V = V0 (1 + T)di mana = 3

5
Pada gambar 7.7(a) ditunjukkan terbengkoknya rel kereta api akibat pemuaian yang sangat
merugikan dan membahayakan. Maka untuk mengatasinya, pada sambungan dua buah rel
tersebut harus diberikan celah untuk memuai pada siang hari yang terik. (7.7 (b)).
Jembatan-jembatan yang rangkanya terbuat dari baja , juga bisa memuai bila hari panas , dan ini
bisa menyebabkan runtuh. Untuk menghindarinya kedua ujung jembatan diberikan ruang untuk
mengantisipasi pemuaian, seperti gambar 7.8.
Pada gambar 7.9 ditunjukkan model sambungan pada sebuah trotoar yang memungkinkan
trotoar tersebut memuai dengan bebas tanpa merusakkannya.
Pemuaian yang menguntungkan
Pemuaian bisa dimanfaatkan misalnya untuk memasang roda logam (besi) pada sebuah
lokomotif. Untuk menghasilkan suatu ”ban baja” yang bisa menempel kuat pada roda, diameter
dalam ban baja dibuat sedikit lebih kecil daripada diameter luar roda. Ban baja kemudian
dipanaskan sehingga memuai dan diameternya menjadi lebih besar dari diameter roda. Dengan
demikian, ban baja bisa dipasang pada roda. Ketika ban baja ini dingin, ia mengerut sehingga
pasangan ban baja ini sangat kuat.
Pada pengelingan logam atau papan besar yang terdapat pada kapal-kapal kontainer yang besar,
kuatnya pengelingan sangat diperlukan. Paku keling, sebelum digunakan dipanaskan dulu
sampai membara. Selanjutnya, paku keling ini dipukul dengan kuat hingga rata dengan
permukaan papan. Ketika mendingin, paku keling menyusut dan menarik dengan kuat
sambungan dua papan yang disambung.

6
Ketika dua lempeng logam yang berbeda, misalnya besi dan kuningan, digabungkan
dengan menempelkannya dengan kuat, kemudian dipanaskan, akan kita dapatkan bahwa
gabungan ini melengkung. Ini terjadi karena salah satu logam memuai lebih besar dibandingkan
yang lain. Gabungan dua logam seperti ini disebut lempeng bimetalik.
Cukup banyak peralatan di sekitar kita yang menggunakan lempeng bimetalik, seperti
termostat listrik, sakelar otomatis (digunakan pada alarm kebakaran), dan termometer bimetal,
seperti yang ditunjukkan pada gambar 7.13.
7.2.2 Pemuaian Zat Cair
Pada zat cair kita hanya mengenal pemuaian volume yang
umumnya bertambah ketika suhunya dinaikkan. Karena molekulnya
lebih bebas dibandingkan zat padat maka pemuaian zat cair juga
lebih besar dibandingkan zat padat.
Perhatikan gambar 7.14 yang menunjukkan sebuah bejana
berisi zat cair. Mula –mula ketinggian zat cair adalah A. Jika kita
panaskan ketinggian permukaan zat cair akan turun ke B, kemudian
naik ke C. Penurunan permukaan dari A ke B bukan disebabkan oleh
penyusutan zat cair,tetapi akibat pemuaian yang dialami bejana
sehingga volumenya bertambah. Ketika zat cair telah menjadi panas,
permukaan zat cair akan naik ke C akibat pemuaian zat cair yang
lebih besar dari pemuaian yang tampak adalah kenaikan ketinggian
permukaan dari A ke C.
Pemuaian nyata = pemuaian tampak + pemuaian bejana.
Dengan demikian, bila tampak adalah koefisien muai volume tampak dari zat cair. Dan bejana
adalah koefisien muai volume bejana, dapat kita tuliskan koefisien muai nyata sebagai
= bejana + tampak

7
Variasi masa jenis terhadap suhu
Sesuai dengan persamaan (7.8), bila volume zat cair adalah V0, volume akhirnya V, maka
perubahan suhu sebesar T menyebabkan perubahan volume : V = V - V0 yang sama dengan
V = V - V0 = V0 T
V = V0 (1 + T)
Kita tahu bahwa ketika suhunya naik, volume zat cair bertambah, sementara massanya tetap.
Akibatnya, ketika suhu zat cair bertambah, massa zat cair berkurang. Bila massa jenis zat cair
mula-mula 0, maka
m
0 = V0
dimana m adalah massa zat cair. Ketika volumenya berubah menjadi V, massa jenis zat cair
juga berubah menjadi , di mana (...7.10)
m m
= V = V0 (1 + T)
Anomali air
Air memiliki suatu keistimewaan, ketika didinginkan, air menyusut sampai 40
C,jika
didinginkan lagi, air justru memuai, sampai suhunya mencapai 00
C. Pada suhu 00
C, air
berubah bentuk menjadi es, yang volumenya lebih besar. Jika es ini didinginkan lagi, ia
akan menyusut seperti layaknya zat-zat lain. Sifat air ini yang disebut anomali air.
Aplikasi anomali air di dasar danau
Suhu turun, permukaan air pada sebuah danau menjadi lebih dingin, akibatnya air
permukaan ini tenggelam karena massa jenisnya lebih besar. Secara perlahan-lahan, air
yang turun ini akan mencapai suhu 40
C. Ketika permukaan air didinginkan kembali, ia
tetap berada di permukaan air karena massa jenisnya lebih kecil daripada air yang
dibawahnya. Akibatnya, air di permukaan ini membeku, dan terbentuklah lapisan es di
permukaan danau, sementara air di bawahnya tetap cair. Inilah sebabnya tanaman dan
hewan air tetap bisa hidup dalam kondisi ini. Jika air berperilaku seperti zat-zat lain,
maka yang pertama kali membeku adalah dasar danau, dan ini menutup kemungkinan
bagi hewan air untuk hidup.
)1(
0
T∆+
=
γ
ρ
ρ

8
7.2.3 Pemuaian Zat Gas
Seperti halnya zat padat dan zat cair, gas juga memuai jika dipanaskan dan menyusut ketika
didinginkan. Namun, volume gas bertambah lebih banyak yang dipengaruhi oleh tekanannya.
Ada 3 hukum tentang gas yang berkaitan dengan pemuaian gas, yaitu hukum Boyle, hukum
Charles atau hukum Gay-Lussac, dan hukum tekanan.
Hukum Boyle
Hukum Boyle merupakan hukum yang menghubungkan volume dengan tekanan gas
pada suhu yang konstan. Meskipun suhunya konstan, volume gas bisa berubah karena adanya
perubahan tekanan. Perhatikan gambar 7.17(a) yang menunjukkan percobaan yang dilakukan
Boyle.
Ketika ujung terbuka kita set berada di atas tabung tertutup, selisih ketinggian
permukaan raksa kita sebut sebaga h. Ketika tabung terbuka kita turunkan sampai di bawah
tabung tertutup, nilai h negatif. Jika tekanan atmosfer kita sebut sebagai gh, besar tekanan
udara pada tabung tertutup sama dengan
p = g(H + h)
di mana g adalah percepatan gravitasi dan adalah massa jenis raksa.
Jika A adalah luas penampang tabung, volume udara yang ada dalam tabung tertutup adalah
V = lA
Dari hasil percobaan Boyle, didapatkan bahwa grafik (H + h) versus 1
/l merupakan suatu garis
lurus sehingga
(H + h) l = konstan
Karena g, , dan A memiliki nilai konstan, maka
p 1
/V
atau
Persamaan (7.11) inilah yang disebut hukum Boyle, yang jika dinyatakan dengan kata-kata
adalah : tekanan suatu massa tertentu gas pada suhu konstan berbanding terbalik dengan
pV = konstan

9
volumenya, atau pV = konstan. Misalkan pada suhu konstan, sejumlah gas memiliki volume V1
dan tekanan p1. Jika kita panaskan gas ini hingga tekanannya menjadi p2, maka berlaku hukum
Boyle
p1V1 = p2V2
Dimana V2 adalah volume akhirnya.
Hukum Charles atau Hukum Gay Lussac
Seorang fisikawan Prancis Jacques Charles menemukan persamaan yang menghubungkan
antara volume dan suhu gas pada tekanan konstan yang dikenal sebagai hukum Charles atau
hukum Gay Lussac, dituliskan
V T
Yang artinya pada tekanan konstan, volume gas V sebanding dengan suhu T. (....7.12)
Misalkan pada tekanan konstan, sejumlah gas memiliki volume V1 dan suhu T1. jika kita
panaskan gas ini hingga suhunya menjadi T2, sementara tekanannya kita pertahankan tetap,
berlaku hukum Charles:
V1 V2
T1 = T2
di mana V2 adalah volume akhirnya.
Hukum Tekanan
Jika volume gas kita pertahankan tetap, sementara suhu dan tekanan gas dibiarkan berubah,
maka pada volume konstan diperoleh hubungan yang mirip dengan kasus pada hukum Charles.
Pada suhu konstan, tekanan suatu massa gas tertentu sebanding dengan suhunya.
P T
atau (....7.13)
Persamaan ini disebut sebagai hukum tekanan. Misalkan pada volume konstan, sejumlah gas
memiliki tekanan p1 dan suhu T1. Jika kita panaskan gas ini sampai suhunya menjadi T2 dan
volumenya dijaga tetap, berlaku hukum tekanan
P1 P2
T1 = T2
Di mana P2 adalah tekanan akhirnya.
tankons
T
V
=
tankons
T
P
=

10
Persamaan Gas Ideal
Gas ideal adalah gas yang tidak memiliki kecenderungan mencair, bagaimanapun rendahnya
suhu gas. Gas ideal merupakan suatu model untuk memudahkan kita memahami sifat-sifat gas.
Gas ideal memenuhi hukum-hukum gas yang telah dibahas, yaitu:
Hukum Boyle : pV = konstan atau p1V1 = p2V2
V V1 V2
Hukum Charles : T = konstan atau T1 = T2
p p1 p2
Hukum tekanan : T = konstan atau T1 = T2
Jika ketiga persamaan di atas kita gabung, akan kita peroleh suatu persamaan umum, yang
disebut persamaan gas. Dengan mengalikan ketiga persamaan di atas diperoleh:
V1 p1 V2 p2
(p1 V1) T1 T1 = (p2 V2) T2 T2
p1
2
V1
2
p2
2
V2
2
T12 = T2
Akhirnya dapat kita tuliskan (....7.14)
Yang disebut persamaan gas ideal dan dinyatakan dalam suhu absolut (Kelvin).
7.3 Kalor
Pada abad 18 sampai 19, kalor diyakini sebagai suatu fluida yang disebut kalorik, yang bisa
berpindah dari satu benda ke benda lain, yaitu dari panas ke dingin.dua buah benda yang
suhunya berbeda disentuhkan satu sama lain, maka kedua benda akan mencapai suhu yang
sama. Keadaan ini dinamakan kesetimbangan termal.
Pada tahun 1760, Joseph Black membedakan pengertian kalor dan suhu dimana suhu adalah
sesuatu yang diukur pada termometer, dan kalor adalah sesuatu yang mengalir (fluida) dari
benda panas ke benda yang dingin dalam rangka mencapai kesetimbangan termal.
Tahun 1798 seorang ilmuwan Amerika, Benjamin Thompson menyangsikan definisi kalor
sebagai fluida kalorik. Ia mengamati kalor yang dihasilkan pada meriam. Ia menyimpulkan,
kalor bukanlah fluida tetapi kalor dihasilkan oleh usaha yang dilakukan oleh kerja mekanis
(misal gesekan). Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu air sebesar 10
C.
Percobaan Joule
Melanjuti dari percobaan Thompson, James Prescot Joule melakukan percobaan menghitung
jumlah energi mekanik yang ekivalen dengan kalor sebanyak 1 kalori. Tampak pada gambar
7.18.
tan
2
22
1
11
kons
T
PV
atau
T
VP
T
VP
==

11
Ketika massa m bergerak turun dengan kecepatan konstan, kawat yang ditariknya menyebabkan
pengaduk berputar. Karena massa bergerak dengan kecepatan konstan, berarti tidak ada
perubahan energi kinetik, tetapi terjadi penurunan energi potensial. Penurunan ini menghasilkan
energi kalor pada air, yang diukur berdasarkan kenaikan suhu air. Berdasarkan teori bahwa
energi potensial yang hilang sama dengan energi kalor yang muncul, diperoleh nilai tara
mekanik kalor, yaitu ekivaslensi energi mekanik dengan energi kalor.
7.3.2 Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Jika sejumlah kalor Q menghasilkan perubahan suhu sebesar T, kapasitas kalor C
didefinisikan sebagai (...7.15)
Dalam satuan SI, satuan kapasitas kalor adalah J/K.
Banyaknya kalor yang diperlkan untuk menghasilkan perubahan suhu T ternyata sebanding
dengan massa benda m dan perubahan suhunya. Disamping itu, banyaknya kalor juga
tergantung pada jenis benda yang dipanaskan atau didinginkan.(....7.16)
Dimana besaran c disebut kalor jenis benda. Kalor jenis benda merupakan karakteristik termal
suatu benda. Berdasarkan persamaan (7.16), tampak bahwa kalor jenis sama dengan kapasitas
kalor per satuan massa, sehingga satuan SI-nya adalah J/kg.K. (....7.17)
Jika banyaknya massa benda tidak dinyatakan dalam kilogram, tetapi dalam satuan molar n,
kalor jenis yang dihitung disebut kalor jenis molar cm, sehingga berlaku
1 kalori = 4,184 joule
T
Q
C
∆
∆
=
Q = mc T
M
C
c =
Q = ncm T

12
Kalor jenis molar dinyatakan dalam satuan J/mol.K.
Tabel 7.3 Kalor jenis bahan (pada 200C.1 atm)
Bahan c (J/kg.k) cm (J/mol.K)
Alumunium
Tembaga
Emas
Baja/besi
Timah
Raksa
Air
Es (-100
C)
900
385
130
450
130
140
4190
2100
24,3
24,4
25,6
25,0
26,8
28,0
75,4
38,0
Hukum Kekekalan Energi Kalor
Misalkan benda yang akan diukur kalor jenisnya bermassa m1, dan memiliki suhu awal T1. suatu
zat cair yang bermassa m2 yang suhu awalnya T2 ditempatkan dalam sebuah gelas, dan
ditempatkan dalam suatu sistem tertutup, yang disebut kalorimeter. Benda m1 dicelupkan ke
dalam zat cair, dan suhu campuran Tf keduanya dicatat. Karena kalorimeter merupakan suatu
sistem yang tertutup, tidak ada kalor yang keluar dan masuk dari yang ke dalam sistem ini.
Banyaknya kalor yang diserap oleh benda yang dingin (dalam hal ini benda m1) Q1 sama
dengan banyaknya kalor yang dilepas oleh benda yang panas (zat cair) Q2. dengan demikian
diperoleh bahwa : (....7.19)
Persamaan ini disebut hukum kekekalan energi kalor, atau asas Black yang menyatakan
bahwa kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan. Bila dinyatakan dalam
massa m, kalor jenis c, dan perubahan suhu T , Persamaan (7.19) bisa ditulis sebagai
m2c2 T2 = m1c1 T1
m2c2(T2 – T1) = m1c1(Tf-T1)
7.4 Kalor Laten dan Perubahan Wujud
Melebur adalah perubahan wujud dari padat menjadi cair. Suhu di mana zat mengalami
peleburan disebut titik lebur.
Membeku adalah perubahan wujud dari cair menjadi padat. Suhu di mana zat mengalami
pembekuan disebut titik beku.
Sejumlah kalor yang dilepaskan atau diserap pada saat melebur atau membeku, tetapi tidak
digunakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu disebut kalor laten (L).
Q lepas = Q terima atau = Q1= Q2

13
Sesuai dengan teori kinetik, saat melebur kecepatan getaran molekul bernilai maksimum
sehingga molekul dapat melepakan diri dari ikatannya dan zat padat berubah menjadi zat cair.
Gambar 7.19 menunjukkan grafik dari sebongkah es pada suhu -500
C yang dipanaskan pada
daerah II dan IV pada grafik. Kalor yang ditambahkan tidak diikuti dengan kenaikkan suhu.
Pada daerah II, energi kalor digunakan untuk memutuskan ikatan antar molekul es sehingga es
melebur. Pada daerah IV, kalor yang ditambahkan diserap oleh molekul air yang sedang
menguap. Dalam kedua daerah ini sejumlah kalor laten diperlukan. Kalor laten untuk melebur
disebut kalor lebur Ll, sedangkan kalor laten untuk menguap disebut kalor uap Lu. Pada
peristiwa membeku dan mengembun, kalor laten yang diperlukan disebut kalor beku Lb dan
kalor embun Le.
Secara umum, kalor laten adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk berubah
wujud per satuan massa zat. Misalnya kalor lebur es 80 kal/g berarti bahwa untuk melebur 8 g
es menjadi air seluruhnya diperlukan kalor sebanyak 80 kalori. Banyaknya kalor yang
diperlukan dalam proses perubahan wujud Q , sama dengan massa zat dikalikan kalor
latennya. (...7.20)
Sebagai contoh, untuk melebur 5 kg es menjadi air seluruhnya diperlukan kalor sebanyak
Q = mLb
= (5000 g) (80 kal/g)
Q = 400 000 kal = 400 kal.
Pada proses sebaliknya, untuk mengubah air menjadi es dilepaskan kalor sebanyak 400 kkal.
Menyublim
Menyublim yaitu suatu peristiwaa perubahan wujud dari zat padat langsung menjadi uap tanpa
melalui wujud cair. Es dipanaskan pada tekanan atmosfer yang rendah, yaitu dibawah 0,006 02
atm.
Peristiwa menyublim ini dimanfaatkan dalam proses beku (freeze drying). Makanan dengan
kandungan gizinya tetap, rasanya tetap dan tidak mudah membusuk karena kandungan airnya
sudah ditiadakan.
7.5 Perpindahan Kalor
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu benda akibat
interaksi molekular.
Gambar 7.20 menunjukkan logam pada keadaan kontak termal
sebuah reservoir panas T panas (tandon kalor) dan sebuah reservoir
dingin T dingin, yang dibalut dengan suatu bahan islator.
Molekul-molekul dipindahkan melalui tumbukan kepada atom-atom
pada ujung batang logam yang bersinggungan. Kemudian energi
kalor berpindah ke reservoir dingin, dan berhenti sampai mencapai
kesetimbangan termal.
Kelajuan kalor berpindah secara konduksi sebanding dengan luas penampang batang atau
medianya, selisih suhu antara kedua benda berbanding terbalik dengan panjang batang.
Q = mL

14
Misalkan jika jumlah kalor yang berpindah adalah Q, selang waktu t, luas batang A, dan
panjang batang l, maka kelajuan perpindahan kalor Q / t dapat dituliskan sebagai (....7.21)
Di mana k adalah suatu kontanta yang disenut konduktivitas termal.
Tabel 7.4 Konduktivitas termal bahan (W/m.K)
Bahan k
Alumunium
Tembaga
Emas
Besi
Timah
Kaca
Kayu
Beton
Air
Udara
Oksigen
Hidrogen
240
400
300
80
35
0,9
0,1 – 0,2
0,9
0,6
0,024
0,024
0,17
Konduktor adalah bahan yang mudah menghantarkan kalor sedangkan isolator adalah bahan
yang sukar menghantarkan kalor.
Konveksi
Pada proses konveksi, molekul-molekul benda yang dipanaskan berpindah dari bagian fluida
yang panas ke bagian yang dingin dan molekul-molekulnya tidak berpindah.
Gambar 7.21 menunjukkan bejana yang diisi dengan air, ditaburkan dua atau tiga kristal
potasium permangnat. Saat dipanaskan kristal natrium permangnat akan menimbulkan warna
yang bergerak ke atas kemudian berputar kembali ke bawah.
Suatu fluida sebanding dengan luas permukaan A benda yang bersentuhan dengan fluida dan
selisih suhu antara fluida dengan benda T, dituliskan (.....7.22)
Q (Tpanas – T dingin)
t = kA l
ThA
t
Q
∆=
∆
∆

15
Di mana h disebut koefisien konveksi. Contoh konveksi lain seperti terjadinya angin darat dan
angin laut dan ruangan dengan sebuah kipas angin. Pada angin laut terjadi karena udara panas di
atas daratan naik karena massa jenisnya berkurang, dan udara dingin dari laut bertiup ke
daratan. Demikian sebaliknya.
Radiasi
Radiasi merupakan suatu peristiwa di mana benda memancarkan panas dalam bentuk
gelombang elekromagnetik.
Benda yang secara sempurna mampu menyerap dan memancarkan semua radiasi gelombang
elektromagnetik disebut benda hitam.
Rumusan matematis kelajuan kalor yang diradiasikan dituliskan (.... 7.23)
Dimana disebut konstanta Stefan-Boltzmann dan A adalah luas permukaan. Persamaan (7.23)
tersebut dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann. Nilai konstanta Stefan-Boltzmann adalah
= 5,67 x 10-8
W/m2
K4
Untuk sembarang benda yang bukan merupakan benda hitam, persamaan (7.23) dituliskan
sebagai (....7.24)
Konstanta e disebut emisivitas benda, yang bernilai antara 0 sampai dengan 1. sebagai contoh
aplikasi persamaan (7.24), seseorang yang memiliki suhu badab T1, duduk di sebuah ruangan
yang suhunya T2. Energi kalor yang mengalir dapat dituliskan sebagai
Q
t = e (T2
4
– T1
4
)
Contoh radiasi seperti api unggun, pendiangan rumah, termos dan rumah kaca.
Gambar 7.25 menunjukkan termos yang terdiri dari sebuah tabung kaca ganda dimana ruang
vakum di antara kedua dinding tabung mengurangi kehilangan atau mencegah masuknya kalor
melalui konduksi dan konveksi. Untuk menghindari perpindahan kalor secara radiasi, dinding-
dinding termos tersebut dilapisi bahan berwarna putih keperak-perakan, sehingga dinding tidak
banyak memancarkan dan menyerap kalor.
Q
t = AT4
Q
t = e AT4

16
Sinar inframerah yang dipancarkan matahari dapat melewati kaca mobil sehingga kalor yang
dibawanya memanaskan benda-benda yang berada di dalam mobil yang memancarkan kembali
kalor tersebut dengan panjang radiasi yang lebih panjang. Akibatnya udara di dalam mobil
menjadi panas. Inilah yang disebut efek rumah kaca.

Suhu kalor

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Similar to Suhu kalor

Similar to Suhu kalor (20)

Suhu kalor