Kalor: Pengertian, Satuan, Persamaan, Pengaruh dan Peralatan

Kopi merupakan minuman yang nikmat. Apalagi saat musim hujan seperti ini enaknya ditemani dengan segelas kopi yang panas. Kalau udah menikah kopi biasanya dibuatkan oleh istri, tapi kalau masih jomblo harus buat sendiri tentu saja. Saat kamu membuat kopi, bubuk dituangkan dan dikasih sedikit gula kemudian dituang air panas. Aduk hingga merata lalu jadilah kopi buat sendiri. 

Pernahkah kamu sadari, ketika kamu menganduk segelas kopi panas, sendok yang kamu buat mengaduk itu terasa panas, kenapa demikian, ini berhubungan dengan apa yang dimaksud kalor. Apa itu kalor? Apa satuan kalor dan bagaiman pengaruh kalor terhadap benda? Bagaimana persamaan kalor dan alat-alat apa saja yang berhubungan dengan kalor? Untuk menjawab pertanyaan yang berhubungan dengan kalor, mari kita simak penjelasan berikut ini.

A. PENGERTIAN KALOR

Kalor merupakan bentuk energi yang pindah karena adanya perbedaan suhu. Secara alamiah, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Kalor dapat berpindah dari suatu zat ke zat lainnya melalui perantara (medium). Kalor merupakan bentuk energi yang mana kita tidak bisa melihatnya.

Sebelum abad ke-17, orang beranggapan bahwa kalor merupakan zat yang pindah daribenda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Jika kalor merupakan zat, tentu mempunyai massa. Ternyata benda yang suhunya naik, massanya tidak berubah, jadi kalor bukan zat.

B. SATUAN KALOR

Satuan untuk menyatakan kalor adalah Joule (J) atau Kalori (kal). Joule menyatakan satuan usaha atau energi. Satuan Joule merupakan satuan kalor yang umum digunakan dalam fisika. Sedangkan Kalori menyatakan satuan kalor. Kalori (kal) merupakan satuan kalor yang biasa digunakan untuk menyatakan kandungan energi dalam bahan makanan. Contohnya: sepotong roti memiliki kandungan energi kandungan energi 200 kalori dan sepotong daging memiliki kandungan energi 600 kalori. Nilai 1 kalori (1 kal) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg air agar suhunya naik 1⁰C. Hubungan satuan kalori dengan joule adalah 1 kal =4,2 J atau 1 J =0,24 kal.

C. PENGARUH KALOR TERHADAP BENDA

Secara garis besar, kalor dibagi menjadi dua macam, yaitu pengaruh kalor terhadap suhu benda dan  pengaruh kalor terhadap wujud benda. Adapun penjelasan dari kedua pengaruh kalor tersebut adalah sebagai berikut:

1.Pengaruh Kalor Terhadap Suhu Benda

Kalor merupakan energi yang diterima atau dilepaskan suatu benda. Kalor yang diterima suatu benda bisa berasal dari matahari, api, atau benda lain. Kalor yang diterima oleh benda dapat mengubah suhu benda. Ketika kalor diberikan kepada air, maka suhu air bertambah. Makin banyak kalor yang diberikan makin banyak pula perubahan pada suhu air. Bila kalor terus diberikan, lama kelamaan air akan mendidih. Ketika air sudah mendidih suhu air tidak akan bertambah melainkan tetap. Dapat disimpulkan bahwa kalor mengubah suhu benda.

Benda yang melepaskan kalor seperti air panas dalam gelas. Air panas yang kita letakkan diatas meja akan melepaskan kalor keudara titik karena air panas melepaskan kalor, maka suhu air panas makin lama makin turun. Air panas berubah menjadi air dingin. Hal ini menunjukkan bahwa kalor merubah suhu benda.

2. Pengaruh Kalor Terhadap Wujud Benda

Kalor menyebabkan perubahan wujud pada benda-benda, seperti coklat dan es batu. Coklat yang kita genggam dengan tangan dapat meleleh. Hal ini terjadi karena cokelat mendapat kalor dari tangan kita dan udara. Demikian juga dengan es batu yang diletakkan dalam piring diatas meja. Lama-kelamaan es batu mencair karena pengaruh kalor dari udara. Ketika es batu dipanaskan maka lama-kelamaan es batu berubah menjadi air. Berarti es batu berubah wujud dari padat menjadi cair. Logam seperti besi dan emas juga dapat berubah wujud bila mendapatkan panas. Hal ini terjadi misalnya ditempat peleburan logam.

Pada fenomena lain bila pemanasan berlangsung terus maka suatu saat air mendidih. Setelah mendidih cukup lama air seakan-akan lenyap. Disekitar panci banyak terdapat uap berarti air telah berubah wujud dari air menjadi gas. Dapat disimpulkan bahwa kalor dapat merubah wujud gas.

Baca Juga : Perpindahan Kalor, Konduksi, Konveksi, dan Radiasi

D. PERSAMAAN KALOR

Kalor menyatakan banyaknya panas, sedangkan suhu menyatakan derajat panas suatu benda. Misalnya kita memiliki dua panic yang identik. Panic pertama berisi 100 g air, sedangkan panic kedua  berisi 50 g air. Suhu air dalam kedua panic tersebut sama. Bila kedua air ini dipanaskan, maka air 100 g memerlukan kalor lebih banyak dibandingkan air 50 g. Itu berarti kalor sebanding dengan massa.

Pemberian kalor menyebabkan suhu benda berubah. Makin banyak kalor yang diberikan pada suatu benda, maka suhu benda tersebut kain tinggi. Berati kalor sebanding dengan perubahan suhu. Selain bergantung pada massa dan perubahan suhu, kalor yang diperlukan agar suhu benda naik juga bergantung pada jenis zat. Bila kita merangkum semua faktor tersebut, maka kalor yang diperlukan agar suhu benda naik adalah:

Q = m . c . ∆T

Dimana:

Q = banyaknya kalor (J)

m = Massa (kg)

C = kalor jenis benda (J/kg ⁰C)

∆T = perubahan suhu (⁰C)

Rumus Kalor Jenis

c = Q / m . ∆T

Di mana:

c = Kalor yang diserap/dilepas (J) atau (K)

m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)

Q = banyaknya kalor yang diterima atau dilepas benda (Joule)

∆T = perubahan suhu (⁰C)

Rumus Kapasitor Kalor

C = Q / ∆T

Di mana:

C = Kapasitor Kalor (J/K)

Q = banyaknya kalor (J)

∆T = perubahan suhu (K)

Selain menggunakan rumus diatas, bisa juga menggunakan rumus untuk menentukan kapasitor kalor seperti berikut ini

C = m.c

Di mana:

C = kapasitor kalor (J/K)

m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)

c= kalor jenis zat (J/kg.K)

E. CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN

Berapa yang dibutuhkan untuk memanaskan 4 kg air yang bersuhu 26⁰C menjadi 100⁰C jika diketahui kalor jenis air 1000 J/kg⁰C?

Diketahui :

m = 4 kg

c = 1000 J/kg⁰C

∆T = 100⁰C - 26⁰C = 74⁰C

Ditanya Q ?

Jawab :

Q = m . c . ∆T

Q = 4 . 1000 . 74

Q = 296.000 J

Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah 296.000 J

F. PERALATAN YANG MEMANFAATKAN SIFAT KALOR

Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai peralatan yang memanfaatkan sifat kalor, yaitu seperi kulkas, otoklaf, alat penyuling air. Adapun penjelasan dari masing-masing peralatan adalah sebagai berikut.

1.Kulkas

Kulkas dimanfatkan untuk mendinginkan atau mengawetkan makanan dan minuman. Daging, ikan, buah-buahan, dan coklat sebaiknya disimpan dikulkas agar lebih bertahan lama. Sementara air dan minuman disimpan dalam kulkas agar terasa segar saat diminum.

Didalam ruang pembeku kulkas terdapat rangkaian pipa. Pipa ini tersambung dengan pipa diseluruh ruang pada kulkas. Dalam pipa terdapat Freon (zat yang mudah menguap). Freon cair dialirkan kedalam ruang pembeku dimana tekanan udara ditempat itu rendah. Karena tekanan udara rendah maka Freon akan mudah menguap. Ketika menguap, freon mengambil kalor dalam makanan yang disimpan dalam ruang pembeku. Karna melepaskan kalor maka ruang pembeku menjadi dingin. Hal ini mirip dengan menetesnya spritus atau alcohol pada kulit kita. Alkohol dengan cepat menguap sambil mengambil kalor dari tangan kita, akibatnya tangan menjadi dingin.

2. Otoklaf

Beberapa jenis pekerjaan membutuhkan pemanasan hingga suhu melebihi 100⁰C. Untuk mendapatkan suhu ini orang memanfaatkan uap yang berasal dari air mendidih pada tekanan diatas 1 atm. Contohnya, pada proses vulkanisasi karet. Untuk membunuh bakteri pada peralatan kedokteran digunakan otoklaf. Dengan menggunakan alat ini maka dapat dicapai suhu diatas 100⁰C sehingga bakteri pun mati.

3. Alat Penyulingan Air

Benda lain yang memanfaatkan sifat kalor adalah alat penyuling air. Alat penyulingan air dilengkapi dengan alat pendingin yang disebut kondensor. Didalam kondensor dialiri air dingin secara terus menerus menyelubingi pipa. Sementara pipa sendiri mengaliri uap-uap panas dari labu didih kebotol Erlemeyer.

Cara kerja alat penyulingan air dapat digambarkan sebagai berikut: mula-mula air dalam labu dipanaskan hingga mendidih. Leher labu ditutup dengan abur yang dilengkapi dengan termometer. Uap panas yang terbentuk kemudian mengalir melalui pipa yang dilingkupi oleh alat pendingin uap panas berubah menjadi tetes-tetes embun. Tetes-tetes embun ini kemudian mengalir kedalam botol Erlemenyer. Dengan demikian kita mendapat air suling yang dapat diminum.

Itu tadi sedikit artikel tentang Pengertian Kalor, Satuan, Persamaan, Pengaruh Kalor, dan Peralatan yang Memanfaatkan Sifat Kalor. Semoga dapat bermanfaat dan menambah wawasan teman-teman sekitar fisika. Sekian dan sampai jumpa pada artikel selanjutnya. Terimakasih atas kunjuangannya dan jangan lupa untuk dishare.

Sumber: Herlambang, Ananda Bagas. 2017. Perubahan Fisika. Yogyakarta: Penerbit Istana Merdeka.