Transcript Kalor Jenis - WordPress.com

kalor
Tujuan mempelajari bab ini
Siswa diharapkan dapat:
1. Menyelidiki banyaknya kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu
2. Menyelidiki kalor yang dibutuhkan pada
saat mendidih dan melebur
3. Menerapkan hubungan Q = m.c.ΔT; Q = m.U;
Q = m.L untuk memecahkan masalah
sederhana
Apa itu kalor . . .?
Pengertian kalor berbeda dengan pengertian suhu. Suhu adalah
derajat panas atau dinginnya suatu benda, sedangkan kalor
adalah energi yang dipindahkandari suatu benda ke benda
lainnya kerena perbedaan suhu/temperatur. Kalor memiliki dua
macam satuan, yaitu joule dan kalori. Mengenai konversi kedua
besaran tersebut, adalah seperti berikut
Faktor-faktor yang mempengaruhi banyaknya kalor
yang diperlukan atau mungkin dilepaskan oleh suatu
zat adalah sebagai berikut:
1. Massa benda
2. kenaikan suhu
3. Kalor jenis
Massa benda
semakin banyak massa suatu zat maka kalor
yang diperkukan juga semakin banyak. Contoh
apabila kita memanaskan air sebesar 1 kg
dengan 10 kg, dengan pemanas yang sama,
maka waktu yang diperlukan untuk mendidihkan
kedua air tersebut berbeda
Kenaikan suhu
semakin besar kenaikan suhunya maka semakin
besar pula kalor yang diperlukan oleh sebuah zat.
Contoh apabila kita memanaskan air selama 5
menit dengan 10 menit dengan pemanas yang
sama, maka kenaikan suhunya lebih besar dengan
waktu 10 menit
Kalor Jenis
kalor jenis benda adalah banyaknya kalor yang
diperlukan diperlukan atau dilepaskan oleh suatu
benda yang massa 1 kg untuk menaikkan suhu 1oC,
contoh kalor jenis air sebesar 4200 J/kgoC ini berarti
bahwa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu
1 kg sebesar 1oC sebesar 4200 J
Tabel. kalor jenis zat
No
Jenis zat
Kalor jenis
zat
(J/kgoC)
No
Jenis zat
Kalor jenis
zat
(J/kgoC)
1
Air
4200
11
Kuningan
370
2
Alkohol
2300
12
Marmer
860
3
Alumunium
900
13
Minyak tanah
2200
4
Baja
450
14
Perak
234
5
Besi
460
15
Raksa
140
6
Ema
130
16
Seng
390
7
Es
2100
17
Tembaga
390
8
Gliserin
2400
18
Timah hitam
130
9
Kaca
670
19
Timbal
130
10
Kayu
1700
20
Udara
1000
Secara matematis kalor jenis adalah
Contoh soal
Berapakah
kalor
yang
diperlukan
untuk
memanaskan 2 kg air yang suhunya 20oC menjadi
70oC, jika kalor jenis air 4200 J/kgoC
m = 2 kg
T1 = 20oC
T2 = 70oC
c = 4200 J/kgoC
Jawab
Q = m . C . ΔT
Q = 2 . 4200 . (70 – 20)
Q = 8400 . 50
Q = 420.000 J = 420 KJ
Soal
1. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk
memanaskan sebatang besi yang massanya 5 kg
dari suhu 50oC menjadi 120oC jika kalor jenis 460
J/kgoC?
2. Kalor yang diperlukan untuk merebus air
sehingga suhunya naik 30oC adalah 630 KJ. Jika
kalor jenis air 4200 J/kgoC, berapakah massa air?
3. Suhu mula-mula dari 5 kg air adalah 15oC
dipanaskan dengan membutuhkan kalor 735 KJ.
Dan kalor jenis air 4200 J/kgoC, berapakah suhu
akhir air tersebut?
Kapasitas kalor
Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor
yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan
suhu 1 oC. Dari definisi tersebut dapat
dituliskan dengan persamaan matematis, yaitu:
Dimana Q →→→
sehingga
H = kapasitas kalor (J/oC)
Contoh soal
Untuk menaikkan suhu air sebesar 50oC diperlukan
kalor 16.800 Joule. Berapakah kapasitas kalornya?
Penyelesaian
Diketahui:
ΔT = 50oC
Q = 16.800 Joule
Ditanya
H . . .?
Jawab
Soal
1. Sebatang besi masanya 20 kg, jika kalor
jenisnya 460 J/kgoC, berapakah kapasitas
kalornya?
2. Kapasitas kalor suatu zat 2000 J/oC, jika zat
tersebut dipanaskan hingga suhunya naik
40oC, berapakah kalor yang dibutuhkan?
3. Massa sebuah tembaga 40 kg, dipanaskan
dari suhu 40oC sampai 90oC, jika kalor jenis
tembaga 390 J/kgoC, berapakah besar
kapasitas tembaga?
Kalor digunakan untuk mengubah wujud zat
•
•
•
•
•
•
Melebur : Perubahan wujud dari padat menjadi cair
Membeku : perubahan wujud dari cair menjadi padat
Menguap : perubahan wujud dari cair menjadi gas
Mengembun : perubahan wujud dari gas menjadi cair
Menyublim : perubahan wujud dari padat menjadi gas
Desposisi : perubahan wujud dari gas menjadi padat
Pada era modern ini ditemukan lagi
zat baru yang bernama plasma
Kalor uap (didih)
Kalor uap adalah banyaknya kalor yang
digunakan untuk menguapkan 1 kg zat cair
pada titik didih
Penguapan dapat dipercepat dengan cara:
1. Memanaskan atau memberikan kalor
2. Memperluas permukaan bidang
3. Meniupkan udara disekitar permukaan
4. Mengurangi tekanan pada permukaan
Secara matematis kalor uap adalah:
Contoh soal
Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk
menguapkan 5 kg air pada titik didihnya,
jika kalor uap air 2.260.000 J/kg?
penyelesaian
Diketahui:
Jawab:
m = 5 kg
U = 2.2600.000 J/kg Q = m . U
Ditanya
Q...?
Q = 5 . 2.2600.000
Q = 1.130.000 J
Q = 1.130 KJ
Soal
1. Berapakah kalor yang digunakan untuk
menguapkan 0,5 kg raksa, jika kalor uap raksa
272.000 J/kg
2. Untuk menguapkan sejumlah alkohol di
perlukan kalor 4.400 KJ. Berapakah massa
alkohol jika kalor uap alkohol 1.100.000 J/kg?
Kalor Lebur
Kalor Lebur adalah kalor yang digunakan
untuk meleburkan 1 kg zat padat pada titik
lebur
Secara matematis dapat dirumuskan
Contoh soal
Berapa besar kalor yang dilepaskan jika 5
kg air dileburkan, dan kalor lebur air
336.000 J/kg
Penyelesaian
Diketahui:
m = 5 kg
L = 336.000 J/kg
Ditanya:
Q . . .?
Jawab:
Q=m.L
Q = 5 . 336.000
Q = 1.680.000 J
Q = 1.160 KJ
soal
Berapa besar kalor total, jika 2 kg es pada suhu
-10oC di panaskan sampai mendidih pada suhu
100oC, jika kalor jenis es 2100 J/kgoC, kalor
lebur es 336.000 J/kg, kalor jenis air 4200
J/kgoC, dan kalor uap air 2.260.000 J/kg
Soal seperti diatas dapat dihitung menggunakan
grafik di bawah ini.
Penyelesaian
Yang pertama kita hitung
Qtotal = Qab + Qbc + Qcd + Qde
Perlu diketahui bahwa
Qab = m . c. ΔT
Qbc = m . L
Qcd = m . c. ΔT
Qde = m . U
Jawab
Qab = m . ces . ΔT = 2 x 2100 x ( 0 – (-10))
Qab = 4200 x 10 = 42.000 J = 42 KJ
Qbc = m . L = 2 x 336.000 = 672.000 J
Qbc = 672 KJ
Qcd = m . ces . ΔT = 2 x 4200 x (100 – 0)
Qab = 8400 . 100 = 840.000 J = 840 KJ
Qde = m . U = 2 x 2.260.000 = 4.520.000
Qde = 4.520 KJ
Qtotal = Qab + Qbc + Qcd + Qde
Qtotal = 42 + 672 + 840 + 4.520 = 6.074 KJ
Soal
1. 4 kg es suhunya -5oC di panaskan hingga
menjadi air yang mendidih seluruhnya jika
kalor jenis es 2100 J/kgoC, kalor lebur es
336.000 J/kg, kalor jenis air 4200 J/kgoC,
berapakah kalor yang diperlukan?
2. Perhatikan gambar di bawah
Berapa besar kalor
yang dibutuhkan?
Asas Black
Jika ada dua buah zat cair yang memiliki suhu berbeda
(panas dan dingin) bila dicampurkan menjadi satu dalam
sebuah wadah maka air akan menjadi hangat.
Besaranya kalor yang dilepaskan oleh air yang suhunya
tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh air yang
suhunya rendah. (Teori Josep Black yang kemudia
disebut sebagai Asas Balck)
Secara matematis Asas Black.
Contoh soal
Sebuah logam yang massanya 100 g
dipanaskan sampai suhunya 30oC kemudian
dimasukkan ke dalam air yang massanya 200 g
pada suhu 90oC. Berapakah suhu akhir
campuran apabila kalor dari bejana dan
lingkungan sekitar tidak mempengaruhinya
(clogam = 0,2 kal/goc dan cair = 1 kal/goc )
Penyelesaian
Diketahui:
mlogam = 100 g
mair = 200 g
ΔTlogam = 90oC
ΔTair = 30oC
clogam = 0,2 kal/goc
cair = 1 kal/goc
Jawab
Soal
1. Sepotong besi mempunyai massa 200 g dipanaskan
hingga 80oC, dimasukkan ke dalam air yang massanya
200 g dengan suhunya 40oC apabila tidak ada kalor
yang mempengaruhi dari luar, berapa suhu akhir
campuran? (cbesi = 460 J/kgoC dan cair = 4200 J/kgoC)
2. Sebongkah es yang suhunya -4oC massanya 2 kg
dicampur dengan air yang massanya 10 g dengan
suhu 40oC sehingga es melebur keseluruhannya
dengan kalor jenis air 1 kal/goC, kalor jenis es 0,5
kal/goC, dan kalor lebur es 80 kal/g. berapa suhu akhir
campurannya?
Perpindahan kalor
Kalor dapat berpindah dengan tiga cara, yaitu
1.
2.
3.
Konduksi (hantaran)
perpindahan kalor yang merambat pada medium perantara
Konveksi (aliran)
perpindahan kalor secara aliran dengan diikuti molekul-molekul
yang berpindah tempat
Radiasi (pancaran)
perpindahan kalor secara pancaran tanpa zat perantara
Materi semester 1 telah selesai
Selamat menempuh ujian
semester
Semoga sukses
Sampai ketemu di semester 2