KALOR DAN SUHU (tugas)

A.suhu

a. Pengertian Suhu
            Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda.
Benda yang panas eememiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah. Perlu diketahui bahwa suhu merupakan besaran, maka yang memiliki suhu tentu benda. Misalnya suhu es yang sedang mencair, suhu air yang mendidih dan seterusnya. Jadi tidak ada suhu tempat atau ruangan, yang ada adalah suhu udara di tempat atau ruangan.

Kita  menyadari  bahwa  setiap  benda  pada  umumnya  dapat  mengalami  perubahan,  baik  itu sifatnya  maupun  wujudnya.  Misalnya  perubahan  wujud  yang  terjadi  pada  air,  dimana  air  dapat berubah  wujud  menjadi  es  (membeku)  atau  berubah  wujud  menjadi  uap  (menguap).  Tentu  saja perubahan  itu  tidak  serta  merta  terjadi,  tetapi  ada  beberapa  faktor  yang  dapat  menyebabkan perubahan  wujudnya.  Penyebab  perubahan  wujud  pada  air  umumnya  disebabkan  oleh  panas  atau dingin (meskipun panas atau dingin bukanlah satu-satunya penyebab air berubah wujud).

Berbicara  mengenai  panas  atau  dingin,  maka  sesungguhnya  kita  berbicara  keberadaan sebuah besaran  yang dapat mengkuantitaskan keadaan panas dan dingin suatu benda,  yaitu suhu. Timbul  sebuah  pertanyaan:  mengapa  ilmuwan  menggunakan  istilah  suhu  (atau  temperatur)  untuk menjelaskan keadaan suatu benda ditinjau dari sifat panas dan dinginnya? Hal ini didasari adanya perbedaan pengertian atau persepsi orang mengenai sifat panas dan dingin suatu benda. Misalnya, ketika  seseorang  mendapatkan  sengatan  matahari  menjelang  siang  hari,  mungkin  ia  merasakan panas yang luar biasa pada permukaan tubuhnya. Akan tetapi bagi seseorang yang lainnya, mungkin saja  ia  hanya  merasakan  hangat  pada  permukaan  tubuhnya.  Mengapa  ini  bisa  terjadi?  Hal  ini berkaitan dengan standar panas atau dingin yang berbeda-beda bagi setiap orang. Oleh karena itu, keadaan  panas  dan  dingin  suatu  benda  dikuantitaskan  dalam  bentuk  angka-angka  melalui  suatu besaran, yakni suhu.

Alat Ukur Suhu Ketika kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda sampai pada suhu tertentu, bebrapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang akibat berubah adanya perubahan suhu di sebut sifat termometrik. Sifat termometrik suatu zat dapat di manfaatkan sebagai suatu alat pengukur suhu.
Thermometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur suhu atau benda. Berbagai jenis thermometer di buat berdasarkan beberapa sifat termometrik zat, seperti pemuain zat padat, pemuain zat cair, pemuain gas, tekanan zat cair, teknan udara, regangan zat padat, hambatan zat terhadap arus listrik, dan intensitas cahaya (radiasi benda).

Berdasarkan sifat termomatrik zat, jenis-jenis thermometer antara lain sebagai berikut.

  1. Thermometer Zat Cair
Alat ni bekerja berdasarkan prinsip bahwazat cair akan memuai (bertamba volumenya jika di panaskan).

 2. Thermometer Bimetal
Alat ini bekerja berdasarkan prinsip bahwa logam akan memuai (bertambah panjang) jika di panaskan.

 3. Thermometer Hambatan
Alat ini bekerja berdasar prinsi bahwa seutas kawat logam di panaskan, hambatan listriknya akan bertambah. Perubahan hambatan listrik ini kemudian di ubah ke dalam pulsa-pulsa listrik. Pulsa listrik inilah yang menunjukan suhu saat itu.
 

 4. Temokopel
Perbedaan pemuain antara dua logam yang ke dua ujungnya di sentuhkan di manfaatkan pada termokopel. Pada prinsipnya, pemuaian yang berbeda antara dua logam yang ujungnya di sentuhkan akan menghasilkan gaya gerak listrik (GGL). Besar GGL inilah yang di manfaatkan oleh termokopeluntuk menunjukan suhu.

  5. Thermometer Gas
Bila sejumlah gas yang di panaskan volumenya di jaga tetap, tekanannya akan bertambah. Sifat termometrik inilah yang di manfaatkan untuk mengukut suhu pada thermometer gas

 6. Pyrometer
Pyrometer bekerja dengan mengukur intensitas radiasi yang di pancarkan oleh benda yang sangat panas. Instrument pyrometer tidak menyentuh benda panas sehingga pyrometer dapat di gunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 5000C – 30000C) yang dapat membakar habis thermometer jenis lainnya.

Secara umum untuk menuntukan suhu thermometer X dibandingkan dengan thermometer celcius, reamur dan Fahrenheit di nyatakan dengan:
 Keterangan :
TX = suhu di ukur dengan thermometer X
TXa = titik atas thermometer X
TXb = titik bawah thermometer X
TC = suhu dalam derajat celcius
TR = suhu dalam derajat reamur
TF = suhu dalam derajat Fahrenheit
T = suhu dalam derajat Kelvin
TRa = suhu dalam derajat rankine.

B. KALOR

Berbicara mengenai kalor, maka sesungguhnya kita sedang berbicara mengenai

energi, karena kalor itu sendiri merupakan salah satu bentuk energi. Sebagai energi, kalor

dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya, dari satu keadaan ke keadaan lainnya.

Kita tentu masih ingat bahwa energi bersifat kekal; energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah bentuk atau berpindah dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi.

Pada Kegiatan Belajar sebelumnya kita membicarakan pengaruh panas terhadap

perubahan wujud benda atau zat. Pada dasarnya setiap benda atau zat dapat berubah dari satu wujud (padat, cair, dan gas) ke wujud lain dan perubahan ini terjadi karena adanya peranan kalor. Proses perubahan wujud pada suatu benda dapat digambarkan pada diagram berikut:

Pada proses mencair (melebur), menguap, dan menyublim, zat membutuhkan

sejumlah kalor, yang artinya ada perpindahan kalor dari lingkungan kepada zat dan kalor itu sendiri digunakan untuk merubah wujud dari padat menjadi cair, atau dari cair menjadi gas, atau dari padat menjadi gas. Pada proses membeku, mengembun, dan mendeposit, zat melepaskan sejumlah kalor, yang artinya ada perpindahan kalor dari zat kepada lingkungan pada saat terjadinya perubahan wujud.

Definisi kalor adalah energi yang berpinda dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya rendah ketika kedua benda bersentuhan

A. garuh Perubahan Suhu Terhadap Besarannya Kalor

Besarnya kalor yang di perlukan untuk menaikan suhu suatu zat sebanding dengan:
a. Massa zat itu
b. Kenaikan suhunya
Jika besarnya kalor yang di butuhkan suatu zat yang bermassa m untuk kenaikan suhu T sebesar Q, maka:

B. kalor Jenis Dan Kapasitas Kalor Suatu Benda

Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang di perlukan untuk menaikan atau melepaskan suhu tiap satu kilogram massa suatu zat sebesar 1C0 atau satu Kelvin.
Kapasitas kalor suatu benda adalah kemampuan suatu benda untuk menerima atau menurunkan suhu benda sebesar 10C

1.Kalor dan Perubahan Wujud

Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Suhu adalah ukuran rata -rata energi kinetik partikel dalam suatu benda. Kalor yang diberikan dalam sebuah benda dapat digunakan untuk 2 cara, yaitu untuk merubah wujud benda atau untuk menaikkan suhu benda itu. Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu tergantung pada :

· massa benda

· kalor jenis benda

·  perbedaan suhu kedua benda

Secara matematis persamaan dapat ditulis dengan :Q = m.c.Δt Sedangkan bila kalor yang diberikan digunakan untuk merubah wujud zat/benda, maka kalor yang diberikan tergantung pada massa benda saja, sesuai dengan per samaan : Q = m. L.

Setiap benda pada umumnya mempunyai 3 bentuk/fase, yaitu padat, cair dan gas. Perubahan wujud yang terjadi pad ketiga bentuk benda itu adalah : membeku, melebur, mencair, mengembun, menyublim, deposisi dan menguap seperti gambar di bawa h ini. Sedangkan di bawah digambarkan diagram fase pada air.

Beberapa zat tidak selalu memuai ketika dipanaskan, contohnya air pada suhu 0ºC - 4ºC. Pada suhu tersebut air akan menyusut ketika dipanaskan dan men capai volume minimum pada suhu 4ºC. Sehingga pada suhu tersebut es mencapai massa jenis maksimum. Di atas 4ºC, air akan memuai lagi bila dipanaskan. Peristiwa sifat pemauaian air yang tidak teratur ini disebut dengan peristiwa anomali air.  Zat lain yang mempunyai sifat seperti ini adalah parafin dan bismuth.  Padat Gas Cair mengembun menguap

2.  Pemuaian

Jika sebuah benda dipanaskan/diberikan kalor, maka partikel  partikel dalam benda itu akan bergetar lebih kuat sehingga saling menjauh. Sehingga ukuran benda akan menjadi lebih besar. Kita katakan bahwa benda itu memuai. Pemuaian dapat terjadi baik pada benda padat, cair maupun gas.

2.1  Pemuaian Panjang

Pada pemuaian panjang dianggap bahwa benda mempunyai luas penampang yang kecil, sehingga ketika dipanaskan hanya memuai pada arah panjangnya saja. Besarnya pertambahan panjang sebuah benda yang dipanaskan adalah berbanding lurus dengan :

  panjang mula-mula benda

kenaikan suhu

Secara matematis dituliskan :

2.2 Pemuaian Luas

Pada pemuaian luas, pemuaian terjadi pada arah melebar pada sisi panjang dan lebar benda. Analog dengan pemuaian panjang, pada pemuaian luas berlaku persamaan :

2.3 Pemuaian Volume

Pemuaian volume biasanya terjadi pada zat cair dan gas. Pemuaian ini terjadi pada arah memanjang, melebar dan meninggi. Analog dengan pemuaian panjang, persamaan pada pemuaian volume adalah :

V = Vo. . Δt dimana berlaku hubungan :  =

Vt = Vo + V

#, Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

1. konduksi,

2. konveksi dan

3. radiasi

1. Konduksi

Adalah proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa disertai dengan perpin dahan, partikel-partikel dalam zat itu, contoh : zat padat (logam) yang dipanaskan.

Berdasarkan kemampuan kemudahannya menghantarkan kalor, zat dapat dibagi menjadi : konduktor yang mudah dalam menghantarkan kalor dan isolator yang lebih sulit dalam menghan tarkan kalor. Contoh konduktor adalah aluminium, logam besi, dsb, sedangkan contoh isolator adalah plastik, kayu, kain, dll.

Besar kalor yang mengalir per satuan waktu pada proses konduksi ini tergantung pada :

 Berbanding lurus deng an luas penampang batang

 Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan

Berbanding terbalik dengan panjang batang

2. Konveksi

Adalah proses perpindahan kalor yang terjadi yang disertai dengan perpindahan pergerakan fluida itu sendiri. Ada 2 jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah pergerakan fluida terjadi karena perbedaan massa jenis, sedangkan pada konveksi paksa terjadinya pergerakan fluida karena ada paksaan dari luar. Contoh konveksi alamiah : nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin darat, dsb. Contoh konveksi paksa : sistim pendingin mobil, pengering rambut, kipas angin, dsb. panas dingin Besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluida di sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan perbedaan suhu antara benda dengan fluida.

3. Radiasi

Adalah perpindahan kalor dala m bentuk gelombang elektromagnetik, contoh : cahaya matahari, gelombang radio, gelombang TV, dsb.

Berdasarkan hasil eksperimen besarnya laju kalor radiasi tergantung pada : luas permukaan benda dan suhu mutlak benda seperti dinyatakan dalam hukum Stefan- Boltzman berikut ini : Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan benda (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan benda itu.

4.  Efek Rumah Kaca

Efek rumah kaca, pertama kali ditemukan oleh Joseph Fourier pada 1824, merupakan sebuah proses di mana atmosfer memanaskan sebuah planet. Mars, Venus, dan benda langit beratmosfer lainnya (seperti satelit alami Saturnus, Titan) memiliki efek rumah kaca, tapi artikel ini hanya membahas pengaruh di Bumi.

Efek rumah kaca dapat digunakan untuk menunjuk dua hal berbeda: efek rumah kaca alami yang terjadi secara alami di bumi, dan efek rumah kaca ditingkatkan yang terjadi akibat aktivitas manusia (lihat juga pemanasan global). Yang belakang diterima oleh semua; yang pertama diterima kebanyakan oleh ilmuwan, meskipun ada beberapa perbedaan pendapat.

Penyebab. Efek rumah kaca disebabkan karena naiknya konsentrasi gas karbondioksida (CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfe r. Kenaikan konsentrasi gas CO 2 ini disebabkan oleh kenaikan pembakaran bahan bakar minyak (BBM), batu bara dan bahan bakar organik lainnya yang melampaui kemampuan tumbuhan -tumbuhan dan laut untuk mengabsorbsinya.

Energi yang masuk ke bumi mengalami : 25% dipantulkan oleh awan atau partikel lain di atmosfer 25% diserap awan 45% diadsorpsi permukaan bu mi 5% dipantulkan kembali oleh permukaan bumi.

Energi yang diadsoprsi dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi infra merah oleh awan dan permukaan bumi. Namun sebagian besar infra merah yang dipancarkan bumi tertahan oleh awan dan gas CO 2 dan gas lainnya, untuk dikembalikan ke permukaan bumi. Dalam keadaan normal, efek rumah kaca diperlukan, dengan adanya efek rumah kaca perbedaan suhu antara siang dan malam di bumi tidak terlalu jauh berbeda. Selain gas CO 2, yang dapat menimbulkan efek rumah kaca adalah su lfur dioksida (SO2), nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) serta beberapa senyawa organik seperti gas metana (CH 4) dan khloro fluoro karbon (CFC).

 Gas -gas tersebut memegang peranan penting dalam meningkatkan efek rumah kaca. Gas Kontribusi Sumber emisi global % CO2 45-50% Batu bara 29 Minyak Bumi 29 Gas alam 11 Penggundulan hutan 20 lainnya 10 CH4 10-20%

Menurut perkiraan, efek rumah kaca telah meningkatkan suhu bumi rata-rata 1-5°C. Bila kecenderungan peningkatan gas rumah kaca tetap seperti sekarang akan menyebabkan peningkatan pemanasan global antara 1,5-4,5°C sekitar tahun 2030 .

Dengan meningkatnya konsentrasi gas CO 2 di atmosfer, maka akan semakin banyak gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap atmosfer. Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat. Mekanisme terjadinya efek rumah kaca adalah sebagai berikut (gambar 1). Bumi secara konstan menerima energi, kebanyakan dari sinar matahari tetapi sebagian juga diperoleh dari bumi itu sendiri, yakni melalui energi yang dibebaskan dari proses radioaktif (Holum, 1998:237). Sinar

tampak dan sinar ultraviolet yang dipancarkan dari matahari. Radiasi sinar tersebut sebagian dipantulkan oleh atmosfer dan sebagian sampai di permukaan bumi. Di permukaan bumi sebagian radiasi sinar tersebut ada yang dipantulkan dan ada yang

diserap oleh permukaan bumi dan menghangatkannya. Akibat meningkatnya suhu permukaan bumi akan mengakibatkan adanya perubahan iklim yang sangat ekstrim di bumi. Hal ini dapat mengakibatkan terganggunya hutan dan ekosistem lainnya, sehingga mengurangi kemampuannya untuk menyerap karbon di oksida di atmosfer. Pemanasan global mengakibatkan mencairnya gunung -gunung es di daerah kutub yang

dapat menimbulkan naiknya permukaan air laut. Efek rumah kaca juga akan mengakibatkan meningkatnya suhu air laut sehingga air laut mengembang dan terjadi kenaikan permukaan laut yang mengakibatkan negara kepulauan akan mendapatkan pengaruh yang sangat besar.

Teori kalorik menyatakan bahwa setiap benda mengandung sejenis zat alir (kalorik) yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Teori ini diperkena lkan oleh Antoine Lavoiser. Teori ini juga menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi mengandung lebih banyak kalor dari pada benda yang suhunya rendah. Ketika kedua benda disentuhkan, benda yang suhunya tinggi akan kehilangan sebagian kalor yang diberikan kepada benda bersuhu rendah. Akhirnya para ilmuwan mengetahui bahwa kalor sebenarnya merupakan ssalah satu bentuk energi.

Karena merupakan energi maka berlaku prinsip kekekalan energi yaitu bahwa semua bentuk energi adalah ekivalen (setara) dan ketika sej umlah energi hilang, proses selalu disertai dengan munculnya sejumlah energi yang sama dalam bentuk lainnya.

Kekekalan energi pada pertukaran kalor pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Inggris Joseph Black dengan pernyataan : kalor yang dilepaskan o leh air panas (Qlepas) sama dengan kalor yang diterima air dingin (Q terima). Secara matematis pernyataan tersebut dapat ditulis dengan : Qlepas = Qterima

Kalorimeter Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter yang paling banyak digunakan adalah kalorimeter aluminium. Alat ini dirancang sehingga pertukaran kalor tidak terjadi diluar bejana. Untuk mengurangi radiasi kalor dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana, maka kedua dinding bejana bagian dalam dan luar dibuat mengkilap.

Cincin serat fiber yang memisahkan kedua bejana  Suhu  tutup kayu adalah penghantar panas yang jelak. Ruang antara kedua dinding bejana berisi udara yang berfungsi sebagai isolator kalor sebab udara adalah penghantar kalor yang jelek.

Sebuah bahan contoh panas yang kalor jenisnya diketahui dicelupkan ke dalam air dingin yang terdapat dalam bejana bagian dalam. Kalor jenis zat dapat dihitung dengan mengukur massa air dingin, massa bahan contoh, massa kalorimeter (bejana dalam) dan mengukur suhu air dan bahan contoh sebelum dan sesuah pencampuran.

C. PERBEDAAN SUHU DAN KALOR

Kalor merupakan suatu bentuk energi yang besarannya dapat diukur menggunakan suatu pengukur suhu. Terdapat 4 jenis satuan suhu yang dipakai di seluruh dunia, Celcius, Reamur, Farenheit, dan Kelvin. Satuan Internasional untuk satuan suhu adalah Kelvin.

Suhu sendiri merupakan suatu pengukuran yang digunakan untuk menunjukan seberapa banyak energi panas yang ada pada suatu tempat. Ingat !! yang diukur adalah seberapa panas tempat tersebut bukannya seberapa dingin. Panas dapat diukur tetapi dingin tidak dapat diukur.

Sebagaimana halnya Energi pada umumnya, maka energi kalor atau energi panas dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lain. Contohnya terjadi pada pembangkit listrik tenaga panas bumi, yang mengubah energi panas menjadi energi listrik.

Dengan energi kalor kita bahkan dapat mengubah wujud suatu zat. Seperti contohnya, lilin yang dipanasi lama kelamaan akan meleleh, hal ini berarti panas mengubah wujud lilin yang tadinya padat menjadi cair. Contoh lain terjadi ketika kita merebus air, jika air kita panaskan secara terus menerus maka lama kelamaan air akan menguap menjadi uap air, hal ini mengubah bentuk air yang berbentuk cairan menjadi uap air yang berbentuk gas.

                                                           

Apa dengan perpindahan Kalor ??

Seperti yang kita ketahui bersama, bahwa yang namanya Kalor itu adalah berupa suatu energi. Dimana berdasar hukum kekekalan energi, energi dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain dan dapat pula berubah bentuk, dari bentuk energi satu ke energi lain Sekarang kita bahas tentang energi kalor atau energi panas. Perpindahan Kalor adalah suatu proses perpindahan energi panas pada suatu zat atau dari satu zat ke zat lain. Kalor dapat berpindah dapat melalui suatu zat perantara maupun tanpa zat perantara, zat perantara yang dapat menghantarkan kalor disebut dengan konduktor, sedangkan yang tidak dapat menghantarkan panas disebut dengan isolator.

Perpindahan kalor dapat melalui tiga cara :

1.Konduksi.

2.Konveksi

3.Radiasi

Sekarang mari kita lihat penjelasan dari ketiga cara tersebut.

1. Konduksi : Merupakan perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalornya berpindah sedangkan zat perantaranya tidak bergerak

2. Konveksi : Merupakan perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalornya berpindah dan zat perantaranya juga bergerak.

Radiasi : Merupakan perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalornya berpindah dari satu tempat ke tampat