Penjelasan Kalor dalam Fisika
Kalor adalah energi yang jika diterima atau dilepas oleh suatu benda yang dapat menyebabkan perubahan suhu atau perubahan wujud. Karena kalor merupakan bentuk energi, maka satuan kalor yang tepat menurut Sistem Internasional, yaitu Joule (J).
Percobaan yang dilakukan oleh James Presscott Joule dapat mengetahui adanya kesetaraan antara satuan joule dengan satuan kalori yang dikenal dengan tara kalor mekanik
- 1 Kilokalori = 4200 Joule
- 1 Kalori = 4,2 Joule
- 1 Joule = 0,24 kalori
- 1 kalori = energi yang diperlukan untuk 1 gram air murni menaikan suhunya 1 °C.
Secara alamiah kalor dapat berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Hukum kekekalan energi yang dikenal dengan Azaz Black menyatakan :
“Kalor yang dilepas jumlahnya sama dengan kalor yang diterima”
Hukum kekekalan energi untuk kalor menyatakan: Kalor yang dilepas oleh air panas jumlahnya sama dengan kalor yang diterima air dingin.
A. Fenomena yang Terjadi Akibat Kalor
Ketika benda menyerap kalor maka getaran atom dalam benda tersebut akan meningkat. Getaran makin kencang jika kalor yang diserap makin besar. Ini akan menimbulkan sejumlah fenomena yang dapat kita amati, baik secara langsung menggunakan indera, maupun dengan menggunakan alat ukur.
Benda yang kalornya lebih besar maka akan memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang kalornya kecil maka akan memiliki suhu yang rendah. Ketika benda yang kalornya lebih kecil di temukan dengan benda yang kalornya lebih besar, maka benda yang kalornya lebih besar kalornya akan berpindah ke benda yang kalornya lebih kecil.
Kejadian seperti ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari, seperti waktu memanaskan air di ketel menggunakan kompor.
II. Kalor dapat mengubah wujud zat
Seperti yang kita ketahui jika benda dapat berubah menjadi gas, padat, maupun cair. Salah satu pengaruh terbesar dari perubahan benda tersebut adalah suhu.
Contoh yang dapat kita amati dalam kehidupan sehari-hari adalah perubahan wujud yang terjadi pada air. Jika suhu air di bawah 0 °C maka akan berwujud beku atau es, sedangkan jika berada di antara suhu 0 °C sampai dengan suhu 100 °C, maka akan berwujud cair. Namun, jika suhu air berada di atas 100 °C maka akan berwujud gas atau uap air.
B. Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor dapat diartikan sebagai kemampuan benda untuk meneriama energi kalor. Kapasitas kalor pada setiap benda berbeda, seperti besi, alumunium, dan logam lainnya. Jika dipanaskan maka akan cepat mengalami perubahan suhu. Namun, berbeda jika air dipanaskan maka perubahan suhunya akan lama.
Untuk menghitung kapasitas kalor dapat menggunakan rumus:
Keterangan:
- C = Kapasitas kalor (kkal/°C atau J/°C)
- Q = energi kalor atau jumlah kalor (kkal atau J)
- ΔT = Perubahan suhu benda (°C atau K)
Dengan begitu, dapat disimpulkan:
- Sebuah benda yang memiliki kapasitas kalor yang besar maka diperlukan energi kalor yang banyak untuk mengubah suhu benda.
- Sebuah benda yang memiliki kapasitas kalor yang kecil maka diperlukan energi kalor yang sedikit untuk mengubah suhu benda.
Baca Juga: Pemuaian Zat Padat, Cair, dan Gas
C. Kalor Jenis
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan sebuah zat untuk menaikan suhu 1 gram zat tersebut sebesar 1 °C. Satuan kalor jenis adalah kkal/kg °C, atau kkal/kg K, atau J/kg °C.
Di bawah ini adalah contoh dari beberapa kalor jenis pada 1 atm dan 20° C.
Kalor jenis dapat juga dihitung menggunakan rumus di bawah ini:
Keterangan:
- c = kalor jenis (kkal/kg °C atau J/kg °C)
- C = Kapasitas kalor (kkal/°C atau J/°C)
- m = massa zat (kg)
untuk menghitung besarnya kemampuan benda untuk menyerap atau melepaskan kalor, dapat dihitung menggunakan rumus:
Keterangan:
- Q = energi kalor atau Jumlah kalor (J atau kkal)
- m = massa zat (kg)
- c = kalor jenis zat (kkal/°C atau J/°C)
- ΔT = kenaikan suhu (°C)
D. Kalor Lebur dan Kalor Beku
Kalor lebur adalah banyaknya energi kalor yang digunakan untuk mengubah zat padat menjadi zat cair, sedangkan kalor beku adalah banyaknya energi kalor yang dilepaskan untuk mengubah zat cair menjadi zat padat atau beku.
Untuk menghitungnya dapat menggunakan rumus berikut:
Keterangan:
- Q = energi kalor atau jumlah kalor (kkal atau J)
- m = massa zat (kg)
- L = kalor lebur atau kalor laten (kkal/kg atau J/kg)
E. Kalor Uap dan Kalor Embun
Kalor uap adalah jumlah kalor yang digunakan oleh satu satuan zat massa untuk menguap pada titik didihnya, sedangkan kalor embun adalah jumlah kalor yang dilepaskan oleh satu satuan massa zat untuk mengembun pada titik embunnya.
Rumus yang digunakan sebagai berikut:
Keterangan:
- Q = energi kalor atau jumlah kalor (kkal atau J)
- m = massa zat (kg)
- L = kalor lebur atau kalor laten (kkal/kg atau J/kg)
