MAKALAH IPA
“KALOR”
Disusun guna memenuhi tugas mata
kuliah Ilmu Pengetahuan Alam
Dosen pembimbimbing: Ibu Desi
Wulandari
Disusun
oleh:
1.
Nur
Larasati 1401414 (6.1)
2.
Nani
Fitrianingsih 1401414 (6.2)
3.
Riska
Aprilia Dewi 1401414220 (6.3)
4.
Zulianingsih 1401414236 (6.4)
Rombel
D
PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR
FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2014
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
B.
Rumusan
Masalah
1.
Apa pengertian dari suhu?
2.
Apa pengertian kalor?
3.
Bagaimana bunyi asas black?
4.
Bagaimana cara perpindahan kalor?
C.
Tujuan
1.
Untuk mengetahui pengertian dari suhu.
2.
Untuk mengetahui pengertian dari kalor.
3.
Untuk mengetahui bunyi dari asas black.
4.
Untuk mengetahui cara perpindahan kalor.
BAB
II
PEMBAHASAN
1. Suhu
1.1. Pengertian
Suhu
Suhu
didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panas dinginnya suatu benda atau
system. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi,sedangkan benda yang dingin
memiliki suhu yang rendah. Pada hakikatnya,suhu adalah ukuran energy kinetic
rata-rata yang dimiliki oleh molekul-molekul suatu benda. Dengan demikian suhu
menggambarkan bagaimana gerakan molekul-molekul benda. Pada saat kita
memanaskan atau mendinginkan suatu benda pada suhu tertentu,beberapa sifat fisik
benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya
perubahan suhu disebut sifat termometrik. Contoh sifat termometrik
tersebut antara lain panjang logam,volume zat cair,hambatan listrik suatu
kawat,tekanan dan volume gas,serta warna filament lampu pijar. Dengan demikian,
perubahan suatu sifat termoterik menunjukkan adanya suatu perubahan suhu suatu
benda. Berdasarkan sifat perubahan termometrik tesebut kita dapat membuat alat
yang digunakan untuk mengukur suhu sebuah benda,yang disebut thermometer.
Pembuatan
termometer didasarkan pada beberapa sifat termometrik zat seperti pemuaian zat
padat, pemuaian zat cair,pemuaian gas,tekanan zat cair,tekanan udara,regangan
zat padat,hambatan zat terhadap arus listrik,dan intensitas cahaya (radiasi
benda). Beberapa jenis thermometer yang biasa digunakan untuk pengukuran suhu
diantaranya,yaitu thermometer raksa,thermometer alcohol,thermometer gas,thermometer
bimetal,thermometer hambatan,termokopel dan pyrometer.
Kalau kita
ingin menentukan suhu sejumlah system,prosedur yang paling sederhana ialah
memilih salah satu system itu sebagai indikator (penunjuk) keseimbangan termal
antara system ini dengan sistem-sistem lainnya. Sistem yang dipilih demikian
dinamakan thermometer. Yang khas pada thermometer adalah kepekaannya (perubahan
kordinat-keadaan akibat sedikit saja perubahan suhu,dapat
terukur),ketelitiannya dalam mengukur kordinat-keadaan dan reproduksibilitasnya
(dapat diperbanyak). Satu lagi sifat yang dikehendaki thermometer iaah
kecepatannya mencapai keseimbangan termal dengan system lainnya.
Termometer
yang paling sering digunakan dalam laboratorium adalah termokopel,berupa
hubungan (junction) dua jenis logam atau logam campuran. Hubungan ini
dituliskan “hubungan uji” dan jenis logam ditulis A dan B. Hubungan patokan
terdiri atas dua hubungan : yang satu menghubungkan dengan A dengan tembaga dan
yang satu lagi menghubungkan B dengan tembaga kedua hubungan ini dibuat tetap
konstan pada suhu sekehendak.
Kalibrasi
thermometer adalah penetapan tanda-tanda untuk pembagian skala pada suatu
thermometer. Adapun langkah-langkah kalibrasi thermometer adalah sebagai
berikut :
1.
Menentukan titik tetap bawah (Tb),
2.
Menentukan titik tetap atas (Ta),
3.
Menentukan jumlah skala diantara titik-titik tetap,
4.
Memperluas skala di luar titik tetap.
Kita dapat
melakukan konversi skala dari satu thermometer ke thermometer yang lain.
Sebagai contoh, suhu suatu benda menunjukkan skala X ketika diukur dengan
thermometer X yang meiliki Tb = Xb dan Ta = Xa.
Maka,ketika suhu benda tersebut diukur dengan menggunakan thermometer Y yang
memiliki Tb = Yb dan Ta = Ya,skala
akan menunjukkan angka yang dapat dihitung dengan rumus :
X – Xb = Y - Yb
Xa – Xb Ya
- Yb
1.2. Skala
Suhu
Suhu itu bukan hanya panas,hangat,dan dingin saja,tapi ada juga skala
khusus sebagai berikut :
a. Skala
Celcius
Andrea Celcius seorang sarjana
kebangsaan swedia yang menemukan system skala suhu celcius. Skala celcius
dibuat berdasarkan pada titik beku air pada 0o C dan titik didih air
100o C.
b. Skala Kelvin
Skala Kelvin ditemukan oleh Lord
William Thompson Kelvin, ia menetapkan apa yang disbut 0o mutlak (0o
Kelvin). Nol mutlak ini adalah suhu ketika partikel berhenti bergerak
sehingga tidak ada panas yang terdeteksi karena kalor yang ada sebanding dengan
energi kinetic yang diperlukan partikel. Suhu mutlak (0oK) kalau
dikonveksi ke celcius menjadi -273,15oC. Titik beku air 273oK
dan titk beku air 373oK.
c.
Skala Reamur
Nama reamur diambil dari nama René Antoine Ferchault
de Reaumur. Reamur mengusulkan suhu titik beku air pada suhu 0oC dan
titik didihnya 80oC.
d. Skala
Fahrenheit
Skala Fahrenheit
banyakdigunakan diamerikaserikat. Skala ini ditemukan oleh ilmuan Jerman
Bernama Gabriel Fahrenheit. Skala Fahrenheit menggunakan campuran antara es dan
garam dengan titik beku air bernilai 32oF dan titik didihnya 212oF.
Mengubah
Skala Suhu
Pada skala Celcius
terdapat 100 skala, pada skala Farenheit terdapat 180 skala, dan pada skala
Reamur terdapat 80 skala. Perbandingan skala tersebut adalah
oC : oF : oR = 5 : 9 : 4.
Untuk mengubah derajat satu skala menjadi derajat skala yang lain digunakan rumus:
|
Suhu Diketahui
|
Diubah Ke
|
Rumus Yang Digunakan
|
|
oC
|
oF
|
oF = oC + 32
|
|
oF
|
oC
|
oC = (oF
– 32)
|
|
oC
|
oR
|
oR = oC
|
|
oR
|
oC
|
oC = oR
|
|
oR
|
oF
|
oF = oR + 32
|
|
oF
|
oR
|
oR = (oF
– 32)
|
|
oK
|
oC
|
oC = oK – 273
|
|
oC
|
oK
|
oK = oC + 273
|
2.
Pengertian
Kalor
A. Kalor
Jika dua
buah benda,yang salah satu benda mula-mula lebih panas dari pada benda yang
lain,saling bersentuhan,maka suhu kedua benda tersebut akan sama setelah waktu
yang cukup lama. Benda yang bersuhu tinggi member energi ke benda yang bersuhu
rendah. Energi yang diberikan karena perbedaan suhu antara dua buah benda
disebut kalor. Jadi, kalor merupakan bentuk energi yang berpindah dari
benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika benda
bersentuhan.
Satuan
kalor menurut SI atau MKS yaitu joule ( J ) sedang menurut cgs yaitu erg
adapun untuk jenis makanan yaitu kalori.
1 kalori =
4,2 joule ; 1 joule = 0,24 kalori
1 kkal
(kilokalori) = 1000 kal ( kalori ) = 4200 joule = 4,2 kj (kilojoule)
B. Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Jika kita memanaskan suatu zat maka jumlah kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu zat tersebut tergantung berapa jumlah massa air,zat,dan nilai
kenaikan suhu zat tersebut. Secara umum jika kita memanaskan suatu zat
tertentu maka jumlah kalor yang diperlukan akan sebanding dengan massa dan
kenaikan suhunya. bahwa jenis zat sangat menentukan jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut. Ketergantungan jumlah yang
diperlukan untuk menaikkan suhu terhadap jenis zat disebut dengan istilah kalor
jenis yang diberi simbol dengan c.
Kalor jenis (c) adalah jumlah panas yang harus
ditambahkan atau dihilangkan pada satu satuan massa zat itu untuk mengubah
temperature 1
.
.
Persamaan kalor yaitu : Q = m c ∆T
Keterangan
:
Q =
banyaknya kalor satuan joule (J)
c = kalor
jenis zat satuan J / kg °C
m = massa
zat satuan kg
∆ T =
perubahan suhu satuan °C
Contoh dan Soal :
1.
Satu kg Air dipanaskan dari 30 °C menjadi 80 °C. Jika
kalor jenis air 4,2 x 103 J/kg°C, berapakah banyaknya kalor yang
dibutuhkan ?
Penyelesaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
m = 1 kg
Q
= ?
T1
= 30 °C
Dijawab :
T2
= 80 °C
ΔT = T2
– T1
Q =
m c ΔT
= 80 °C – 30
°C
= 1 kg x 4200 J/kg°C x 50 °C
= 50 °C
= 210 000 J
c = 4,2 x103
J/kg°C
= 4200
J/kg°C
Satu Kilokalori
(1 kkal) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 Kg air sebesar 1oC.
Zat yang berbeda (dengan massa zat yang sama, misalnya 1 Kg) memerlukan
kuantitas kalor yang berbeda untuk menaikkan suhunya sebesar 1oC .
Secara umum,kalor jenis zat merupakan fungsi suhu zat tersebut meskipun
variasinya cukup kecil terhadap variasi suhu. Sebagai contoh, dalam rentang
suhu 0oC – 100oC, kalor jenis air berubah kurang dari 1%
dari nilainya sebesar 1,00 cal/groC pada 15oC.
Jumlah kalor
yang diperlukan untuk menaikkan suhu yang sama dari suatu benda tentu
saja berada dibandingkan dengan benda lain. Perbandingan antara jumlah kalor
yang diberikan dengan kenaikan suhu suatu benda disebut dengan kapasitas kalor
dan diberi simbol dengan C.
Kapasitas kalor ( C ) adalah
kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar satu derajat.
Kapasitas kalor dinyatakan dalam J K-1 atau J (oC)-1.
Rumus :
Q = C ∆T
Keterangan :
C =
kapasitas kalor zat, (J/K atau J/oC atau kal/oC)
Q =
jumlah kalor yang diberikan pada zat (joule (J) atau kal)
∆T =
perubahan suhu zat, (K atau oC)
Untuk menentukan kalor jenis zat dapat digunakan alat yang
disebut kalorimeter.
Hubungan antara kapasitas kalor C dengan kalor jenis c suatu zat dapat
diperoleh dengan
Rumus :
Keterangan :
C = kapasitas kalor zat, (J/K atau J/oC atau kal/oC)
c = kalor
jenis zat satuan J / kg °C
m = massa
zat satuan kg
C.
Kalor Laten dan Perubahan Wujud
Sebuah benda
dapat berubah wujud ketika suhunya dinaikkan atau diturunkan. Apabila
suatu zat padat,misalnya es,dipanaskan,ia akan menyerap kalor dan berubah wujud
menjadi zat cair. Perubahan wujud zat dari padat menjadi cair ini disebut melebur. Suhu zat yang mengalami peleburan disebut titik lebur zat. Kejadian yang sebaliknya
adalah membeku,yaitu perubahan wujud
zat dari cair menjadi padat. Suhu di mana zat mengalami pembekuan disebut titik
beku.
Jika zat
cair ini kita panaskan terus akan menguap dan berubah wujud menjadi gas.
Perubahan wujud zat dari cair menjadi uap (gas) disebut menguap. Pada peristiwa penguapan dibutuhkan kalor. Hal ini dapat
kita buktikan, ketika kita mencelupkan jari tangan kita ke dalam cairan
spiritus atau alcohol. Spiritus atau alcohol adalah zat cair yang mudah
menguap, untuk melakukan penguapan ini,spiritus atau alcohol menyerap panas
dari jari kita,sehingga jari tangan kita terasa dingin. Peristiwa lain yang
memperlihatkan bahwa proses penguapan membutuhkan kalor adalah mendidih.
Menguap hanya terjadi pada permukaan zat cair dan dapat terjadi pada sembarang
suhu,sedangkan mendidih terjadi pada seluruh bagian zat cair dan hanya terjadi
pada suhu tertentu yang disebut titik
didih. Proses kebalikan dari menguap
adalah mengembun, yaitu perubahan wujud dari uap menjadi cair.
Ketika
sedang berubah wujud,baik melebur, membeku, menguap dan mengembun, suhu tetap,
walaupun ada pelepasan atau penyerapan kalor. Dengan demikian, ada sejumlah
kalor yang dilepaskan atau diserap pada saat perubahaan wujud zat, tetapi tidak
digunakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu. Kalor semacan ini disebut kalor
laten dan disimbolkan dengan huruf L. Besar kalor ini ternyata
bergantung juga pada jumlah zat yang mengalami perubahan wujud (massa
benda). Jadi,kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk
mengubah wujudnya per satuan massa. Dengan demikian, dapat dirumuskan bahwa :
Q = mL
Kalor laten
beku besarnya sama dengan kalor laten lebur dan biasanya disebut dengan kalor
lebur. Kalor lebur es Lf
pada suhu dan tekanan normal sebesar 334 kJ/kg. Kalor laten uap besarnya
sama dengan kalor laten embun dan biasanya disebut dengan kalor uap.
Kalor uap air Lv, pada suhu dan tekanan normal sebesar 2256
kJ/kg.
2.
Asas Black
Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian
disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu
tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai
terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
Q lepas = Q
terima
Yang melepas
kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda
yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :
Q lepas = Q
terima
m1.c1.(t1 –
ta) = m2.c2.(ta-t2)
jika menggunakan asas Black pada benda yang bersuhu tinggi digunakan
(t1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus
kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang
dikerjakan.
3. Perpindahan
Kalor
Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke
benda yang suhunya rendah. Ada 3 cara perpindahan kalor : 1. Konveksi (aliran),
2. Konduksi (hantaran), 3. Radiasi (pancaran).
1. Konveksi (aliran)
Adalah
proses dimana panas dipindahkan oleh gerak masa molekul – molekul dari suatu
tempat ke tempat yang lain. Konveksi hanya terjadi pada zat yang dapat mengalir
(fluida) yaitu zat cair dan gas. Ada 2 jenis konveksi, yaitu konveksi alami dan
konveksi paksa.
Pada
konveksi alami, pergerakan fluida terjadi akibat perbedaan massa jenis. Pada
konveksi paksa, fluida yang telah dipanaskan langsung diarahkan ke tujuannya
oleh sebuah peniup (blower) atau pompa. Konveksi alami terjadi misalnya pada
system ventilasi rumah, terjadinya angin darat dan angin laut, dan aliran asap
pada cerobong asap pabrik. Konveksi paksa misalnya terjadi pada system
pendingin mesin pada mobil, alat pengering rambut, dan pada reactor pembangkit
tenaga nuklir.
Sedangkan contoh konveksi secara
umum yaitu es batu yang mencair dalam air panas. Panas dari air panas
berpindah ke es batu. Panas berpindah bersama mengalirnya air panas ke es
batu. Panas tersebut menyebabkan es batu meleleh.
Laju
perpindahan kalor secara konveksi bergantung pada luas permukaan benda (A) yang bersentuhan, koefisien konveksi (h), waktu (t), dan beda suhu (∆T) antara benda dengan fluida. Banyaknya kalor yang dihantarkan secara
konveksi dapat dihitung dengan persamaan berikut :
P
= Q / t atau P = h A ∆T
Nilai h
adalah koefisien konveksi yang diperoleh secara percobaan dan tergantung pada
bentuk dan arah benda.
2. Konduksi (hantaran)
Konduksi ialah pemindahan panas yang dihasilkan dari
kontak langsung antara permukaan-permukaan benda. Konduksi terjadi hanya dengan
menyentuh atau menghubungkan permukaan-permukaan yang mengandung panas. Setiap benda mempunyai konduktivitas termal (kemampuan
mengalirkan panas) tertentu yang akan mempengaruhi panas yang dihantarkan dari
sisi yang panas ke sisi yang lebih dingin. Semakin tinggi nilai konduktivitas
termal suatu benda, semakin cepat ia mengalirkan panas yang diterima dari satu
sisi ke sisi yang lain.Misalnya perpindahan kalor dari bagian sendok yang
terendam dalam air panas ke ujung sendok yang di pegang tanpa disertai
perpindahan partikel
v Konduktor
1. Konduktor adalah benda-benda yang dapat menghantarkan panas.
2. Bahan yang dapat digunakan untuk penghantar panas adalah logam dan kaca.
3. Macam-macam logam antara lain aluminium, besi, baja, perak dan kuningan.
Sedangkan kaca yang tahan panas adalah pyrex.
4. Aluminium adalah jenis logam penghantar yang paling cocok untuk bahan
membuat alat masak seperti penggorengan, panci dst.
v Isolator
1.
Isolator adalah benda-benda yang tidak dapat
menghantarkan panas.
2.
Macam-macam
isolator yaitu:
Ø Kayu, dimanfaatkan untuk membuat peralatan dapur misalnya sendok nasi.
Ø Plastik, dimanfaatkan untuk membuat
peralatan dapur misalnya gelas dan piring
Ø Kain, digunakan untuk bahan alat atau serbet
Ø Styrofom, digunakan untuk mengemas
makan dan minuman hangat.
Ø Ebonit, digunakan untuk pegangan agar tidak cepat panas, misalnya pegangan
ceret dan pamci.
Ø Karet, biasanya dicampur dengan bahan plastik, misalnya pada pegangan seterika.
ü Laju kalor
konduksi
Laju kalor konduksi sebanding dengan luas permukaan
benda, sebanding dengan beda suhu antara kedua ujung benda dan berbanding
terbalik dengan ketebalan dinding. Dapat ditulis dengan rumus:
Dengan k adalah konduktivitas termal zat.
3. Radiasi
Merupakan
proses terjadinya perpindahan panas (kalor) tanpa menggunakan zat perantara.
Perpindahan kalor secara radiasi tidak membutuhkan zat perantara, contohnya
anda bisa melihat bagaimana matahari memancarkan panas ke bumi dan api yang
memancarkan hangat ke tubuh anda. Kalor dapat di radiasikan melalui bentuk
gelombang cahaya, gelombang radio dan gelombang elektromagnetik. Radiasi juga
dapat dikatakan sebagai perpindahan kalor melalui media atau ruang yang akhirnya
diserap oleh benda lain. Contoh radiasi dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat
saat anda menyalakan api unggun, anda berada di dekat api unggun tersebut dan
anda akan merasakan hangat. Satu lagi, pernahkah anda berjalan di atas aspal
tanpa menggunakan alas kaki di siang hari? Menurut anda apa yang membuat
aspal tersebut terasa panas saat siang hari? karena mendapat radiasi panas dari
matahari dan Permukaan hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar radiasi
yang baik,
Laju pemancaran kalor
oleh permukaan hitam, menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut.
Energi total yang dipancarkan oleh
suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu,
tiap satuan luas permukaan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan
itu.
Secara matematis, laju
kalor radiasi ditulis dengan persamaan :
Dengan σ adalah konstanta. Stefan Boltzmann dengan nilai 5,67 x
10-8 W/m2K4. Persamaan tersebut
berlaku untuk benda dengan permukaan hitam sempurna. Untuk setiap permukaan
dengan emisivitas e = (0 ≤ e ≤ 1)
memiliki nilai diantara 0 dan 1. Sedangkan
benda penyerap sempurna sekaligus pemancar sempurna, yaitu benda hitam sempurna
nilai e = 1. dan Untuk benda pemantul sempurna atau benda putih
(penyerap paling buruk) nilai e = 0.
BAB III
PENUTUP
Suhu didefinisikan sebagai ukuran
atau derajat panas dinginnya suatu benda atau system. Dan kalor
merupakan bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke
benda yang suhunya lebih rendah ketika benda bersentuhan. Kalor jenis (c) adalah jumlah panas yang
harus ditambahkan atau dihilangkan pada satu satuan massa zat itu untuk
mengubah temperature 1. Kapasitas
kalor ( C ) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda
sebesar satu derajat. Kapasitas kalor dinyatakan dalam J K-1 atau J
(oC)-1. kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh
suatu benda untuk mengubah wujudnya per satuan massa. Menurut asas Black
apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur
maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang
bersuhu rendah. Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang
suhunya rendah. Ada 3 cara perpindahan kalor : 1. Konveksi (aliran), 2.
Konduksi (hantaran), 3. Radiasi (pancaran).
. Kapasitas
kalor ( C ) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda
sebesar satu derajat. Kapasitas kalor dinyatakan dalam J K-1 atau J
(oC)-1. kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh
suatu benda untuk mengubah wujudnya per satuan massa. Menurut asas Black
apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur
maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang
bersuhu rendah. Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang
suhunya rendah. Ada 3 cara perpindahan kalor : 1. Konveksi (aliran), 2.
Konduksi (hantaran), 3. Radiasi (pancaran).
DAFTAR PUSTAKA
Kanginan,
Marthen.2008.Fisika.Jakarta :
Penerbit Erlangga
Sumardi,
Yosaphat, dkk. 2009.konsep dasar IPA SD.Jakarta:
Universitas Terbuka.
