111

Bab 6 Kalor

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, kamu

diharapkan dapat

mendeskripsikan peran kalor dalam

mengubah wujud zat dan suhu serta

penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari

KALOR

Peta Konsep

BAB 6

Pengaruh Kalor

KALOR

Perubahan

Wujud Zat

Kalor yang Dibutuhkan

untuk Perubahan Wujud

Membeku

Menguap

Melebur

Menyublim

Mengembun

Mengkristal

Perpindahan Kalor

Kalor dalam Kehidupan

Sehari-hari

Perubahan

Suhu Benda

007 bab 6.indd 111

7/18/2008 7:32:40 PM

112

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Pernahkah kamu mengikuti kegiatan perkemahan di sekolahmu? Pada kegiatan tersebut

adakah acara api unggun? Apa yang kamu rasakan sewaktu berada di dekat api unggun?

Tentu kamu akan merasa hangat bahkan dapat juga sampai merasakan kepanasan.

Panas yang dihasilkan dari api unggun merupakan suatu bentuk kalor.

Apakah kalor itu? Bagaimanakah kalor dari api unggun dapat sampai ke tubuh kita?

Pertanyaan tersebut dapat kamu jawab dengan mempelajari bab ini.

Gambar 6.1 Api Unggun

Sumber Gambar:

upload.wikimedia.com

007 bab 6.indd 112

7/18/2008 7:32:40 PM

113

Bab 6 Kalor

Kata-Kata Kunci

(Key Words)

kalor

perubahan suhu

perubahan wujud

konduksi

konveksi

radiasi

menguap

mendidih

membeku

menyublim

melebur

menguap

kalor embun

kalor uap

kalor beku

kalor lebur

kalorimeter

A. Pengertian Kalor

Peristiwa yang melibatkan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan

sehari-hari. Misalnya, pada waktu memasak air dengan menggunakan

kompor. Air yang semula dingin lama kelamaan menjadi panas.

Mengapa air menjadi panas? Air menjadi panas karena mendapat

kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air naik.

Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini

terjadi perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi

energi panas atau kalor yang dapat memanaskan air.

Gambar 6.2 Memasak Air

Foto: Dokumentasi Penerbit

Sebelum abad ke-17, orang berpendapat bahwa kalor me-

rupakan zat yang mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih

tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda tersebut

bersentuhan atau bercampur.

Jika kalor merupakan suatu zat tentunya akan memiliki massa

dan ternyata benda yang dipanaskan massanya tidak bertambah.

Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan

merupakan suatu besaran yang dilambangkan

Q

dengan satuan

joule (J), sedang satuan lainnya adalah kalori (kal). Hubungan satuan

joule dan kalori adalah

1 kalori = 4,2 joule

1 joule = 0,24 kalori

1.

Apa yang dimaksud dengan kalor?

2.

Mengapa pendapat yang menyatakan bahwa kalor merupakan zat alir dianggap salah?

3.

Jelaskan bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energi!

Asah Kemampuan 6 .1

007 bab 6.indd 113

7/18/2008 7:32:42 PM

114

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

B. Kalor dapat Mengubah Suhu Benda

Apa yang terjadi apabila dua zat cair yang berbeda suhunya dicampur

menjadi satu? Bagaimana hubungan antara kalor terhadap perubahan

suhu suatu zat? Adakah hubungan antara kalor yang diterima dan

kalor yang dilepaskan oleh suatu zat? Lakukan kegiatan berikut ini.

Kegiatan Ilmiah 6.1

Pengamatan Perpindahan Kalor

Tujuan

Mengamati perpindahan kalor dan benda yang dapat melepas dan menerima kalor

Alat dan Bahan

1. Gelas

2. Termometer

3.

Wadah air

4. Air

Petunjuk Kerja

1.

Siapkanlah segelas air dingin, segelas air panas, termometer, dan sebuah wadah plastik.

2.

Ukurlah suhu air pada masing-masing kedua gelas.

3.

Campurkan air dari dari kedua gelas tersebut ke dalam wadah air (lihat gambar)

4.

Selang beberapa saat, ukurlah suhu air campuran tersebut.

Pertanyaan

1.

Berapakah suhu air dingin dan suhu air panas dari hasil pengukuranmu?

2.

Berapakah suhu air campuran?

3.

Samakah suhu air antara sebelum dicampur dan sesudah dicampur?

4.

Apa yang dapat kamu simpulkan dari kegiatan tersebut?

Suhu air yang sebelumnya panas sekarang menjadi lebih dingin

dan suhu air yang sebelumnya dingin menjadi lebih panas. Hal ini

menunjukkan bahwa air panas melepaskan kalor dan air dingin

menerima kalor dari air panas untuk menaikkan suhunya.

Gambar 6.3 Pencampuran Air Dingin dan Air Panas

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Air dingin

Air panas

007 bab 6.indd 114

7/18/2008 7:32:43 PM

115

Bab 6 Kalor

Tokoh IPA

James Prescott Joule

James Prescott Joule, ilmuwan yang namanya diabadikan menjadi satuan

energi Joule ini lahir di Salford, Lancashire, Inggris pada 24 Desember 1818.

Setelah berusia 17 tahun Joule baru bersekolah dan masuk ke Universitas

Manchester dengan bimbingan John Dalton. Joule dikenal sebagai siswa yang

rajin belajar, bereksperimen, dan menulis buku. Bukunya tentang panas yang

dihasilkan oleh listrik terbit pada tahun 1840. Pada tahun 1843 bukunya me-

ngenai ekuivalen mekanik panas terbit. Lalu, empat tahun berikutnya (1847)

ia juga menerbitkan buku mengenai hubungan dan kekekalan energi.

Joule bekerja sama dengan Thomson dan menemukan efek Joule-

Thomson. Efek tersebut merupakan prinsip yang kemudian dikembangkan

dalam pembuatan lemari es. Efek tersebut menyatakan bahwa apabila gas

dibiarkan berkembang tanpa melakukan kerja ke luar, maka suhu gas itu akan

turun. Selain itu, Joule juga menemukan hukum kekekalan energi bersama

dengan dua orang ahli

fi

sika dari Jerman, yaitu Hermann von Helmholtz dan

Julius Von Mayer. Hukum kekekalan energi yang mereka temukan menyatakan

bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat

berubah bentuk menjadi energi listrik, mekanik, atau kalor.

Kegiatan Ilmiah 6.2

Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi banyaknya kalor

untuk mengubah suhu suatu zat? Untuk mengetahuinya lakukan

kegiatan berikut ini.

Semua benda dapat melepas dan menerima kalor. Benda-

benda yang bersuhu lebih tinggi dari lingkungannya akan cenderung

melepaskan kalor. Demikian juga sebaliknya benda-benda yang

bersuhu lebih rendah dari lingkungannya akan cenderung menerima

kalor untuk menstabilkan kondisi dengan lingkungan di sekitarnya.

Suhu zat akan berubah ketika zat tersebut melepas atau

menerima kalor. Dengan demikian, dapat diambil kesimpulan bahwa

kalor dapat mengubah suhu suatu benda.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kalor Suatu Zat

Tujuan

Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi kalor pada suatu zat

Alat dan Bahan

1.

Gelas beker

4.

Termometer

2.

Kasa dan kaki tiga

5.

Air

3.

Pembakar spritus dan korek api

Gambar 6.4 James

Prescott Joule

Sumber Gambar:

http://

en.wikipedia.org

007 bab 6.indd 115

7/18/2008 7:32:44 PM

116

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Petunjuk Kerja

Bagian Satu

1.

Siapkanlah dua buah gelas beker dan isilah dengan air masing-masing 100 ml dan

50 ml.

2.

Catat suhu air mula-mula dan usahakan suhunya sama.

3.

Panaskan 50 ml air dan 100 ml air tersebut dengan nyala api yang sama sampai suhu

50

o

C.

4.

Catatlah waktu yang diperlukan untuk memanaskan keduanya ke dalam tabel.

Tabel 6.1 Pengamatan pada Zat yang Sama Dengan Volume Berbeda

No

Zat

Suhu Awal (

o

C)

Suhu Akhir (

o

C)

Waktu (menit)

1.

Air 50 ml

2.

Ar 100 ml

Bagian Dua

1.

Sediakan dua gelas beker dan isilah masing-masing dengan 100 ml air dan 100 ml

minyak goreng.

2.

Catat suhu mula-mula kedua zat cair itu.

3.

Panaskan 100 ml air dan 100 ml minyak goreng tersebut secara bersamaan dengan

nyala api yang sama.

4.

Catat waktu yang diperlukan oleh kedua zat dengan kenaikan suhu yang sama, misalnya

25

o

C.

Gambar 6.6 Pengaruh Kalor pada Volume Zat Cair yang Berbeda

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Termometer

Air 100 ml

Minyak 100 ml

Termometer

Minyak 100 ml

Gambar 6.5 Pengaruh Kalor pada Volume Zat Cair yang Berbeda

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Termometer

Air 50 ml

Termometer

Air 100 ml

5.

Masukkan hasilnya dalam tabel pengamatan.

007 bab 6.indd 116

7/18/2008 7:32:46 PM

117

Bab 6 Kalor

Tabel 6.2 Pengamatan pada Zat yang Berbeda

No

Zat

Suhu Awal (

o

C)

Suhu Akhir (

o

C)

Waktu (menit)

1.

Air

2.

Minyak Goreng

Bagian Tiga

1.

Sediakan gelas beker dan isilah dengan 100 ml air.

2.

Panaskan air tersebut dalam nyala api.

3.

Catat suhu mula-mula dan kenaikkan suhunya setiap 1 menit selama 5 menit.

4.

Masukkan hasilnya dalam tabel pengamatan.

Tabel 6.3 Pengamatan pada Zat yang Sama dengan Volume Sama

No

Waktu (menit)

Suhu (

o

C)

1.

2.

3.

4.

5.

Pertanyaan

1.

Seandainya banyaknya kalor yang diberikan untuk memanaskan air sebanding dengan

waktu pemanasan, makin besar kalor yang diperlukan untuk memanaskan 100 ml air

lebih lama dibandingkan dengan memanaskan 50 ml air pada suhu yang sama. Volume

air sebanding dengan massa air, semakin besar volumenya semakin besar pula mas-

sanya. Adakah hubungan antara banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan

suhu benda dengan massa benda?

2.

Dari hasil kegiatan dua, samakah waktu yang diperlukan untuk memanaskan dua jenis

zat berbeda dengan volume sama? Apakah jenis benda juga mempengaruhi banyaknya

kalor yang diperlukan?

Gambar 6.7 Pengaruh Kalor pada Zat

dengan Jenis dan Volume Sama

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Termometer

Air 100 ml

007 bab 6.indd 117

7/18/2008 7:32:46 PM

118

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

3.

Berdasarkan tabel hasil pengamatan kegiatan tiga dapat diketahui bahwa dalam waktu

yang berbeda suhu air akan berbeda pula. Jadi, adakah hubungan antara banyaknya kalor

yang diperlukan dengan kenaikan suhu benda? Apakah kesimpulan yang kamu peroleh?

Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang yang di-

perlukan oleh suatu zat bermassa 1 kg untuk menaikkan suhu 1

o

C.

Sebagai contoh, kalor jenis air 4.200 J/kg °C, artinya kalor yang diper-

lukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1 °C adalah 4.200 J.

Kalor jenis suatu zat dapat diukur dengan alat kalorimeter.

Tabel 6.4 Kalor Jenis Beberapa Zat

No

Jenis Zat

Kalor Jenis Zat ( Joule/kg °C)

1.

Air

4200

2.

Alkohol

2300

3.

Aluminium

900

4.

Baja

450

5.

Besi

460

6.

Emas

130

7.

E s

2 1 0 0

8.

Gliserin

2400

9.

Kaca

670

10.

Kayu

1700

11.

Kuningan

370

12.

Marmer

860

13.

Minyak tanah

2200

14.

Perak

234

15.

Raksa

140

16.

Seng 390

17.

Tembaga

390

18.

Timah hitam

130

19.

Timbal

130

20.

Udara

1000

Sumber:

Fisika 1

(1998)

Berdasarkan hasil ketiga kegiatan tersebut di atas dapat di-

simpulkan bahwa banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan

atau menurunkan suhu suatu benda bergantung pada:

007 bab 6.indd 118

7/18/2008 7:32:47 PM

119

Bab 6 Kalor

a.

massa benda (m)

b.

jenis benda / kalor jenis benda (c)

c.

perubahan suhu (

Δ

t )

Oleh karena itu, hubungan banyaknya kalor, massa zat, kalor jenis

zat, dan perubahan suhu zat dapat dinyatakan dalam persamaan.

Keterangan

Q

= Banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan (joule)

m

= Massa zat (kg)

c

= Kalor jenis zat (joule/kg

o

C)

∆

t

= Perubahan suhu (

o

C)

Contoh Soal 6.1

C

Soal

Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg air yang suhunya 30

o

C menjadi 100

o

C,

jika kalor jenis air 4.200 j/kg

o

C?

Pembahasan

Diketahui :

m

= 2 kg

c

= 42.00 J/kg

o

C

∆

t

= 100

o

C — 30

o

C = 70

o

C

Ditanya :

Q

Jawab :

Q

= m

∙

c

∙

∆

t

= 2 kg

×

4.200 j/kg

o

C

×

70

o

C

= 588.000 joule

Q

= 588 kJ

Warta IPA

W

W

Pemanfaatan Tenaga Surya

Pernahkah kamu duduk di mobil pada siang hari yang panas? Tahukah kamu bahwa energi matahari

dapat terperangkap sebagai panas? Dalam panel surya, di bawah selembar kaca terdapat pipa-pipa yang

terpasang pada selembar pelat pelat hitam. Matahari memanaskan cairan dalam pipa dan cairan lalu

memanaskan tangki air.

Q = m

∙

c

∙

∆

t

007 bab 6.indd 119

7/18/2008 7:32:47 PM

120

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Tanur surya raksasa memakai panas matahari untuk menghasilkan listrik. Sebuah ladang cermin

mengumpulkan cahaya matahari dan memfokuskannya ke dalam sebuah tanur sehingga panas itu

mendidihkan air sampai menjadi uap. Uap ini menjalankan sebuah turbin untuk menghasilkan listrik

dengan cara sama seperti sebuah pusat tenaga biasa. Sementara matahari bersinar, tidak tersedia

panas ekstra atau listrik yang dihasilkan disimpan untuk dapat digunakan di malam hari saat energi

matahari tidak tersedia.

Gambar 6.8 Tanur Surya untuk Menghasilkan Energi Listrik

Sumber Gambar:

Oxford Ensiklopedi Pelajar Jilid 8

(1995 : 96)

1.

Apakah yang dimaksud dengan kalor?

2.

Sebutkan tiga faktor yang mempengaruhi kalor dapat mengubah suhu zat!

3.

Air dengan massa 1,50 kg pada suhu 30

0

C dipanaskan sampai dengan suhu 100

0

C.

Berapakah kalor yang diperlukan jika kalor jenis air 4.200 J/kg

0

C?

Asah Kemampuan 6.2

Radiasi panas

dari matahari

Pompa

Lembar tembaga

yang digelapkan

mengabsorbsi

radiasi panas

Air hangat

terkumpul

di tangki

penyimpanan

Air dalam

kumparan

menghangatkan

air dalam tangki

penyimpanan

Tangki penyimpanan

Air dalam

pipa

mengalirkan

panas

007 bab 6.indd 120

7/18/2008 7:32:48 PM

121

Bab 6 Kalor

C. Kalor dapat Mengubah Wujud Zat

Suatu zat apabila diberi kalor terus-menerus dan mencapai suhu

maksimum, maka zat akan mengalami perubahan wujud. Peristiwa

ini juga berlaku jika suatu zat melepaskan kalor terus-menerus dan

mencapai suhu minimumnya. Oleh karena itu, selain kalor dapat

digunakan untuk mengubah suhu zat, juga dapat digunakan untuk

mengubah wujud zat.

Lakukanlah kegiatan berikut ini. untuk memahami hubungan

antara kalor dan perubahan wujud zat,

Kegiatan Ilmiah 6.3

Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Wujud Zat

Tujuan

Menyelidiki hubungan antara kalor dan perubahan wujud zat

Alat dan Bahan

1.

Gelas beker

2.

Kasa dan kaki tiga

3.

Pembakar spiritus dan korek api

4. Termometer

5.

Es batu

Petunjuk Kerja

1.

Masukkan es batu ke dalam gelas beker dan ukurlah suhunya dengan termometer

2.

Panaskan gelas beker yang berisi es tersebut di atas nyala api pemanas spiritus sampai

es mencair. Catat suhu dan lama pemanasannya.

3.

Panaskan terus sampai air mendidih. Catat suhunya ketika air mendidih dan lama pema-

nasannya.

4.

Lanjutkan pemanasan sampai 5 menit dan catat suhunya.

5.

Catat hasil pengamatan dalam tabel.

Gambar 6.9 Rangkaian Alat Percobaan untuk Menyelidiki

Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Wujud Zat

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Potongan es

Termometer

007 bab 6.indd 121

7/18/2008 7:32:49 PM

122

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Tabel 6.5 Pengamatan Hubungan antara Kalor dan Perubahan Wujud Zat

No

Wujud Zat

Suhu (

o

C)

Lama Pemanasan (menit)

Keterangan

1.

Es

Keadaan mula-mula

2.

Es dalam air

Es mulai mencair

3.

Air

Es telah mencair

4.

...

Mendidih

5.

...

Air menjadi uap

Pertanyaan

1.

Untuk mengubah wujud es menjadi wujudnya yang lain apakah diperlukan waktu yang

sama? Bagaimana dengan suhunya?

2.

Buatlah gra

fi

k hubungan antara lama pemanasan dengan suhu!

3.

Berdasarkan hasil kegiatan kamu, apa yang dapat kamu simpulkan?

Suhu

Waktu

Perubahan wujud suatu zat akibat pengaruh kalor dapat digam-

barkan dalam skema berikut.

Gambar 6.10 Rancangan

Grafik Hubungan antara Lama

Pemanasan dengan Suhu

Gambar 6.11 Skema Perubahan Wujud Zat

Keterangan:

1 = mencair/melebur

4 = mengembun

2 = membeku

5 = menyublim

3 = menguap

6 = mengkristal

GAS

PADAT

CAIR

1

2

5

6

4

3

007 bab 6.indd 122

7/18/2008 7:32:49 PM

123

Bab 6 Kalor

1. Menguap

Apakah pada waktu zat menguap memerlukan kalor? Dari manakah

kalor itu diperoleh? Untuk membuktikan proses penguapan, lakukan

kegiatan berikut ini.

Kegiatan Ilmiah 6.4

Pengamatan pada Proses Penguapan

Tujuan

Mengamati proses penguapan

Alat dan Bahan

1. Gelas beker

2. Kasa dan kaki tiga

3. Pembakar spiritus dan korek api

4. Air

Petunjuk Kerja

1.

Ambillah gelas beker, tuangkan 50 ml air ke dalamnya.

2.

Panaskan di atas nyala api pembakar spiritus.

3.

Amatilah apa yang terjadi?

Pertanyaan

Jelaskan peristiwa apa yang terjadi ketika air dipanaskan secara terus menerus!

Berdasarkan kegiatan di atas, pada waktu air dipanaskan akan

tampak uap keluar dari permukaan air. Kenyataan ini menunjukkan

bahwa pada waktu menguap zat memerlukan kalor. Jika air dipanas-

kan terus-menerus, lama-kelamaan air tersebut akan habis. Habisnya

air akibat berubah wujud menjadi uap atau gas. Peristiwa ini disebut

menguap, yaitu perubahan wujud dari cair ke gas, karena molekul-

molekul zat cair bergerak meninggalkan permukaan zat cairnya.

Apakah air dapat menguap jika tidak dipanaskan?

Air yang kita tuangkan dalam piring bila dibiarkan lama-kela-

maan akan berkurang volumenya. Hal ini menunjukkan bahwa

air menguap karena menerima kalor dari sekelilingnya. Air dapat

menguap walaupun tidak dipanaskan, tetapi selama menguap zat

memerlukan kalor.

Mengapa tangki bensin pada kendaraan bermotor perlu ditutup

rapat? Tangki bensin perlu ditutup untuk menghindari penguapan,

karena bensin mudah menguap.

Pada waktu menguap zat cair memerlukan kalor, kalor yang

diberikan pada zat cair akan mempercepat gerak molekul-molekul-

nya sehingga banyak molekul zat air yang meninggalkan zat cair

itu menjadi uap. Penguapan zat cair dapat dipercepat dengan cara

sebagai berikut

007 bab 6.indd 123

7/18/2008 7:32:49 PM

124

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

a.

Memanaskan Zat Cair

Pemanasan pada zat cair dapat meningkatkan volume ruang

gerak zat cair sehingga ikatan-ikatan antara molekul zat cair

menjadi tidak kuat dan akan mengakibatkan semakin mudah-

nya molekul zat cair tersebut melepaskan diri dari kelompoknya

yang terdeteksi sebagai penguapan. Contohnya pakaian basah

dijemur di tempat yang mendapat sinar matahari lebih cepat

kering dari pada dijemur di tempat yang teduh.

b.

Memperluas Permukaan Zat Cair

Peristiwa lepasnya molekul zat cair tidak dapat berlangsung

secara serentak akan tetapi bergiliran dimulai dari permukaan

zat cair yang punya kesempatan terbesar untuk melakukan peng-

uapan. Dengan demikian untuk mempercepat penguapan kita

juga bisa melakukannya dengan memperluas permukaan zat

cair tersebut. Contohnya air teh panas dalam gelas akan lebih

cepat dingin jika dituangkan ke dalam cawan atau piring.

c.

Mengurangi Tekanan pada Permukaan Zat Cair

Pengurangan tekanan udara pada permukaan zat cair berarti

jarak antar partikel udara di atas zat cair tersebut menjadi lebih

renggang. Akibatnya molekul air lebih mudah terlepas dari ke-

lompoknya dan mengisi ruang kosong antara partikel-partikel

udara tersebut. Hal yang sering terjadi di sekitar kita adalah jika

kita memasak air di dataran tinggi akan lebih cepat mendidih

daripada ketika kita memasak di dataran rendah.

d.

Meniupkan Udara di Atas Zat Cair

Pada saat pakaian basah dijemur, proses pengeringan tidak

sepenuhnya dilakukan oleh panas sinar matahari, akan tetapi

juga dibantu oleh adanya angin yang meniup pakaian sehingga

angin tersebut membawa molekul-molekul air keluar dari pa-

kaian dan pakaian menjadi cepat kering.

Gambar 6.12 Cara Mempercepat Proses Penguapan

Foto: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 124

7/18/2008 7:32:55 PM

125

Bab 6 Kalor

Zat apa sajakah yang mudah menguap? Beberapa zat yang

mudah menguap, misalnya bensin dan spiritus. Apakah yang terjadi

jika bensin kita teteskan pada kulit? Ternyata bensin akan menguap

dan kulit kita terasa dingin. Pada peristiwa ini kalor yang diperlukan

untuk menguap diambil dari kulit tangan, sehingga suhu turun dan

kulit tangan kita terasa dingin. Proses penguapan yang mengambil

kalor di sekitarnya, seperti bensin tadi digunakan dalam prinsip kerja

lemari es dan pendingin ruangan (

Air Conditioner

).

Zat cair yang digunakan pada lemari es adalah freon, yaitu zat

cair yang mudah menguap, cairan freon dipompa menuju ruangan

lemari es melalui pipa. Setelah itu, cairan freon diuapkan dalam ruang

pembeku pada tekanan rendah. Untuk menguapkan diperlukan kalor

dan kalornya diambil dari ruangan lemari es, sehingga ruangan bagian

dalam lemari es menjadi dingin atau suhunya turun.

2. Mendidih

Mendidih adalah peristiwa penguapan zat cair yang terjadi di seluruh

bagian zat cair tersebut. Peristiwa ini dapat dilihat dengan munculnya

gelembung-gelembung yang berisi uap air dan bergerak dari bawah

ke atas dalam zat cair. Lakukan kegiatan berikut untuk memahami

proses pendidihan.

Gambar 6.13 Penguapan Freon pada Lemari Es

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Kegiatan Ilmiah 6.5

Pendidihan dan Penurunan Titik Didih

Tujuan

Memahami proses pendidihan dan cara penurunan titik didih

Alat dan Bahan

1.

Gelas beker

5. Statif dan klem

2.

Kasa dan kaki tiga

6. Air

3.

Pembakar spiritus dan korek api

7. Termometer

4. Labu

Bagian belakang lemari es

ruang beku

gas freon diuapkan

freon cair

gas freon dimampatkan

pompa

007 bab 6.indd 125

7/18/2008 7:32:56 PM

126

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Petunjuk Kerja

Bagian Satu

1.

Tuangkanlah 100 ml air ke dalam gelas beker, dan masukkan

termometer, catat suhunya.

2.

Panaskan gelas beker berisi air tadi sampai mendidih, catat

suhunya.

3.

Lakukanlah pemanasan terus-menerus sampai 5 menit berikut-

nya. Catat suhunya.

Bagian Dua

1.

Ambillah labu didih dan isilah dengan air hingga setengahnya.

2.

Panaskan sampai mendidih dan catat suhunya.

3.

Baliklah labu didih dan pasangkan pada statif dan klem

seperti tampak pada Gambar 6.14.

4.

Setelah beberapa saat suhu turun dan air tidak

mendidih lagi siramlah labu tersebut dengan air dingin.

Pertanyaan

1.

Bagaimanakah suhu air sewaktu mendidih? tetap ataukah berubah?

2.

Suhu di mana zat cair mendidih disebut titik didih. Titik didih terjadi pada suhu tertentu.

Dapatkah zat cair mendidih di bawah atau di atas titik didih normalnya?

3.

Pada waktu air di dalam labu didih sudah tidak mendidih kemudian disiram dengan air

dingin, apa yang terjadi? Mengapa demikian?

Berdasarkan kegiatan di atas, dapat diketahui bahwa pada wak-

tu air di dalam labu didih sudah tidak mendidih kemudian disiram

dengan air dingin, air dalam labu tampak mendidih lagi. Berarti air

dapat mendidih di bawah titik didih normalnya. Karena disiram de-

ngan air dingin, maka tekanan di atas permukaan air di dalam labu

berkurang akibat sebagian uap mengembun.

Prinsip menaikkan titik didih suatu zat dengan memperbesar

tekanan digunakan untuk pembuatan panci

pressure cooker

(panci

tekan). Dengan ditutup rapat, air dalam panci tekan dapat mendidih di

atas 100

o

C. Hal ini disebabkan tekanan udara dalam panci tekan men-

jadi lebih besar. Oleh karena itu, makanan yang dimasak dalam panci

tekan akan lebih cepat masak dan duri ikan akan menjadi lunak.

Gambar 6.15 Bagian-Bagian Panci

Pressure Cooker

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Gambar 6.14 Rangkaian

Alat untuk Menyelidiki

Pendidikan dan

Penurunan Titik Didih

Sumber Gambar:

Dokumentasi Penerbit

uap

pengaman

gelang karet

air mendidih pada 120

o

C

007 bab 6.indd 126

7/18/2008 7:32:57 PM

127

Bab 6 Kalor

Zat cair yang mendidih jika dipanaskan terus-menerus akan

berubah menjadi uap. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk meng-

ubah 1 kg zat cair menjadi uap seluruhnya pada titik didihnya disebut

kalor uap (

U

). Besarnya kalor uap dapat dirumuskan:

Keterangan

Q

= kalor yang diserap/dilepaskan (joule)

m

= massa zat (kg)

U

= kalor uap (joule/kg)

Jika uap didinginkan akan berubah bentuk menjadi zat cair,

yang disebut mengembun. Pada waktu mengembun zat melepaskan

kalor, banyaknya kalor yang dilepaskan pada waktu mengembun

sama dengan banyaknya kalor yang diperlukan waktu menguap dan

suhu di mana zat mulai mengembun sama dengan suhu di mana zat

mulai menguap.

kalor uap = kalor embun

titik didih = titik embun

Tabel 6.6 Titik Didih dan Kalor Uap Beberapa Zat

No

Jenis Zat

Titik Didih Normal (

o

C)

Kalor Uap(J / kg)

1

Air

100

2260000

2.

Alkohol

78

1100000

3.

Emas

2660

1578000

4.

Perak

2190

2336000

5.

Raksa

357

298000

6.

Tembaga

2300

7350000

7.

Timbal

1620

7350000

Sumber:

Fisika untuk Sains dan Teknik

(1998)

Diskusikan 6.1

Apakah tekanan udara mempengaruhi titik didih suatu zat? Mengapa di daerah pegunungan air

lebih cepat mendidih dibandingkan di daerah dataran rendah?

Q = m . u

atau

Q

u

m

007 bab 6.indd 127

7/18/2008 7:32:57 PM

128

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Soal

Hitunglah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 2 kg air suhu 100

o

C jika kalor

uap 2.260.000 j/kg?

Pembahasan

Diketahui :

m

= 2 kg

U

= 2.260.000 J/kg

Ditanyakan :

Q

Penyelesaian :

Q

= m . U

= 2 kg

×

2.260.000 J/kg

= 4.520.000 joule

Q

= 4.520 kilojoule

Contoh Soal 6.2

3. Melebur

Melebur adalah peristiwa perubahan wujud zat padat menjadi zat

cair. Apakah pada waktu melebur terjadi perubahan suhu? Untuk

memahaminya lakukanlah kegiatan berikut.

Kegiatan Ilmiah 6.6

Peleburan Para

fi

n

Tujuan

Mengamati proses peleburan pada para

fi

n

Alat dan Bahan

1.

Gelas beker

2.

Kasa dan kaki tiga

3.

Pembakar spiritus dan korek api

4. Termometer

5. Para

fi

n/ lilin

Petunjuk Kerja

1.

Siapkan gelas beker dan tuangkan 100 gram para

fi

n murni. Catat suhu mula-mula.

2.

Panaskan gelas beker tersebut dengan nyala api kecil sambil diaduk terus.

3.

Catat suhu para

fi

n setiap 0,5 menit sampai 5 menit sesudah semua para

fi

n mencair dan

suhunya naik.

4.

Biarkan para

fi

n mendingin sambil dicatat suhunya setiap 0,5 menit, sampai kira-kira 5

menit sesudah para

fi

n membeku kembali.

007 bab 6.indd 128

7/18/2008 7:32:57 PM

129

Bab 6 Kalor

5.

Catat hasilnya dalam tabel pengamatan.

6.

Ulangi kegiatan tersebut di atas dengan mengganti 100 gram para

fi

n dengan 50 gram

para

fi

n.

Tabel 6.7 Pengamatan Proses Peleburan pada Parafin

Tabel 6.7.1 Pemanasan Parafin

No

Waktu (menit)

Suhu Para

fi

n (

o

C)

100 gram

50 gram

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Gambar 6.16 Rangkaian Alat untuk

Menyelidiki Peleburan pada Para

fi

n

007 bab 6.indd 129

7/18/2008 7:32:58 PM

130

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan

massa zat padat menjadi cair pada titik leburnya disebut kalor lebur

(

L)

. Besarnya kalor lebur dapat dirumuskan sebagai berikut.

Tabel 6.7.2 Pendinginan Parafin

No

Waktu (menit)

Suhu Para

fi

n (

o

C)

100 gram

50 gram

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Pertanyaan

1.

Dari tabel di atas, buatlah gra

fi

k hubungan antara suhu dan waktu untuk pemanasan

para

fi

n dan pendinginan para

fi

n!

2.

Berdasarkan hasil kegiatan di atas, samakah waktu yang diperlukan untuk melebur?

3.

Apa yang mempengaruhi lama proses peleburan?

Gambar 6.17 Rancangan Grafik Hasil Olah Data Percobaan dengan Parafin

Suhu

Waktu

100 g parafin

a) Pemanasan parafin

b) Pendinginan parafin

Suhu

Waktu

Suhu

Waktu

Suhu

Waktu

50 g parafin

100 g parafin

50 g parafin

007 bab 6.indd 130

7/18/2008 7:32:58 PM

131

Bab 6 Kalor

Keterangan

Q

= kalor yang diserap/dilepas (joule)

m = massa zat (kg).

L

= kalor lebur (joule / kilogram)

Jika zat cair didinginkan akan membeku, pada saat membeku

zat melepaskan kalor. Banyaknya kalor yang dilepaskan oleh satu

satuan massa zat cair menjadi padat disebut kalor beku.

kalor lebur = kalor beku

titik lebur

= titik beku

Tabel 6.8 Titik Lebur dan Kalor Lebur dari Beberapa Zat

No.

Jenis Zat

Titik Lebur(

o

C )

Kalor Lebur

(Joule/kg)

1.

Alkohol

-97

69000

2.

Aluminium

660

403000

3.

Amoniak

-75

452500

4.

Es

0

336000

5.

Platina

1769

113000

6.

Raksa

-39

120000

7.

Tembaga

1083

206000

8.

Timbal

327

25000

Sumber:

Fisika untuk Sains dan Teknik

(1998)

Contoh Soal 6.3

Soal

Hitunglah banyaknya kalor yang diperlukan untuk melebur 2 kg es 0

o

C pada titik leburnya jika

kalor lebur es 336.000 J/kg!

Pembahasan

Diketahui :

m

= 2 kg

L

= 336.000 J/kg

Ditanyakan : Q

Jawab :

Q

= m . L

= 2 kg

×

336.000 J/kg

= 672.000 J

Q

= 672 kJ

Jadi, banyaknya kalor yang diperlukan adalah 672 kJ.

Q = m . L

Q

L

m

atau

007 bab 6.indd 131

7/18/2008 7:32:59 PM

132

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Telah dijelaskan bahwa melebur adalah salah satu perubahan

wujud yang memerlukan kalor dan tidak mengalami perubahan suhu.

Apakah besar tekanan juga mempengaruhi besar titik lebur suatu zat?

Untuk mengetahui pengaruh tekanan terhadap titik lebur, lakukanlah

kegiatan berikut ini!

Kegiatan Ilmiah 6.7

Pengaruh Tekanan pada Titik Lebur

Tujuan

Mengetahui pengaruh tekanan pada titik lebur

Alat dan Bahan

1.

Piring 2 buah

2.

Bongkahan es batu

Petunjuk Kerja

1.

Sediakan dua bongkahan es batu yang ukurannya hampir sama.

2.

Letakkan masing-masing bongkahan di atas piring.

3.

Tekan salah satu bongkahan es batu dengan ibu jari.

4. Amatilah apa yang terjadi

Pertanyaan

Manakah bongkahan es yang lebih cepat melebur?

Gambar 6.18 Rangkaian Alat Percobaan

untuk Menyelidiki Pengaruh Tekanan

pada Titik Lebur

Foto: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 132

7/18/2008 7:33:02 PM

133

Bab 6 Kalor

D. Perpindahan Kalor

Beras yang dimasukkan ke dalam panci berisi air dan diletakkan di atas

kompor menyala, lama-kelamaan akan menjadi nasi. Api kompor me-

ngeluarkan kalor yang berpindah dari panci ke air kemudian air menjadi

panas dan memanaskan beras sehingga beras menjadi nasi.

Kamu telah mengetahui bahwa kalor merupakan salah satu

bentuk energi dan dapat berpindah apabila terdapat perbedaan suhu.

Secara alami kalor berpindah dari zat yang suhunya tinggi ke zat yang

suhunya rendah. Bagaimana kalor dapat berpindah? Apabila ditinjau

dari cara perpindahannya, ada tiga cara dalam perpindahan kalor

yaitu:

1.

konduksi (hantaran),

2.

konveksi (aliran), dan

3.

radiasi (pancaran).

1. Perpindahan Kalor secara Konduksi

Ketika kamu sedang duduk di kursi paling belakang dan ingin mem-

berikan buku kepada temanmu yang duduk di kursi paling depan,

apa yang akan kamu lakukan? Kamu dapat memberikan buku

itu kepada temanmu yang duduk di depanmu, lalu temanmu itu

memberikannya kepada temanmu yang duduk di depannya lagi.

Demikian seterusnya sampai buku itu itu diterima oleh teman yang

kamu tuju. Buku dapat sampai ke teman yang kamu tuju karena

adanya perpindahan buku dari tangan ke tangan yang lainnya.

Apakah temanmu yang memberikan buku ikut berpindah? Jelaslah

buku dapat berpindah tetapi teman-temanmu tidak ikut berpindah.

Demikian pula hantaran kalor secara konduksi. Untuk lebih jelasnya

lakukanlah kegiatan berikut ini.

1.

Sebutkan dua faktor yang mempengaruhi perubahan wujud zat!

2.

Apakah yang dimaksud dengan:

a. menguap

b. mengembun

c. melebur

d. membeku

3.

Berapa kalor yang diperlukan untuk melebur 1,50 kg es 0

o

C menjadi 1,50 kg air 0

o

C, jika

kalor lebur es 336.000 J/kg?

4.

Berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah 2,0 kg es suhu -5

o

C menjadi uap air seluruh-

nya pada suhu 100

o

C, jika kalor jenis es 2.100 J/kg

o

C, kalor jenis air 4.200 J/kg

o

C, kalor

lebur es 336.000 J/kg dan kalor uap 2.260.000 J/kg?

5.

Sebutkan empat cara untuk mempercepat proses penguapan! Berilah masing-masing satu

contoh!

Asah Kemampuan 6.3

007 bab 6.indd 133

7/18/2008 7:33:03 PM

134

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Hantaran Kalor secara Konduksi

Tujuan

Mempelajari hantaran kalor secara konduksi

Alat dan Bahan

1.

Pembakar spritus dan korek api

2. Besi

Petunjuk Kerja

1.

Nyalakanlah api pada pembakar spritus

2.

Ambillah sepotong besi, kemudian panaskan salah satu ujungnya sedang ujung yang

lainnya kamu pegang.

Kegiatan Ilmiah 6.8

Berdasarkan kegiatan di atas, ternyata ujung besi yang kamu

pegang lama kelamaan terasa semakin panas. Hal ini disebabkan

adanya perpindahan kalor yang melalui besi. Peristiwa perpindahan

dari ujung besi kalor yang dipanaskan ke ujung besi yang kamu pe-

gang mirip dengan perpindahan buku yang kamu lakukan, di mana

molekul-molekul besi yang menghantarkan kalor tidak ikut berpindah.

Perpindahan kalor seperti ini dinamakan perpindahan kalor secara

hantaran atau konduksi.

Apakah setiap zat dapat menghantarkan kalor secara konduksi?

Ambillah sepotong kayu, kemudian ujung yang satu dipanaskan se-

dang ujung kayu yang lainnya kamu pegang. Apakah ujung yang kamu

pegang terasa panas? Ternyata tidak panas. Hal ini berarti bahwa

pada kayu tidak terjadi perpindahan kalor secara konduksi. Untuk

lebih memahami perpindahan kalor secara konduksi pada berbagai

jenis logam, lakukanlah kegiatan berikut ini.

Pertanyaan

Ketika sepotong besi sudah dipanaskan agak lama apa yang kamu rasakan? Mengapa hal itu

dapat terjadi?

Gambar 6.19 Percobaan Hantaran Kalor secara Konduksi

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 134

7/18/2008 7:33:03 PM

135

Bab 6 Kalor

Perpindahan Kalor secara Konduksi pada Berbagai Jenis Logam

Tujuan

Menyelidiki perpindahan kalor secara konduksi pada berbagai jenis logam

Alat dan Bahan

1.

Batang seng, besi, kaca, dan tembaga

2.

Kaki tiga

3.

Pembakar spiritus dan korek api

4. Lilin

Petunjuk Kerja

1.

Letakkan empat buah batang masing-masing: seng, besi, kaca, dan tembaga di atas tripot

(kaki tiga).

2.

Teteskan lilin pada ujung keempat bahan tersebut.

3.

Panaskan ujung yang lain keempat bahan tersebut dalam pemanas spiritus (perhatikan

Gambar 6.20).

Kegiatan Ilmiah 6.9

4.

Amatilah tetesan lilin yang cepat mencair dari keempat bahan tersebut.

Pertanyaan

Bahan manakah yang tetesan lilinnya cepat mencair? Mengapa? Apakah semua benda dapat

menghantarkan kalor?

Bahan yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor

kalor, misalnya besi, baja, tembaga, seng, dan aluminium (jenis lo-

gam). Adapun penghantar yang kurang baik/penghantar yang buruk

disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan plastik

(jenis bukan logam).

Bagaimana halnya dengan air? Termasuk konduktor atau

isolatorkah air itu? Untuk lebih jelasnya lakukanlah kegiatan berikut.

Gambar 6.20 Percobaan untuk Menyelidiki Perpindahan

Kalor pada Berbagai Jenis Logam

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

besi

seng

kaca

tembaga

tetesan lilin

007 bab 6.indd 135

7/18/2008 7:33:04 PM

136

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Perpindahan Kalor dengan Penghantar Air

Tujuan

Menyelidiki perpindahan kalor dengan penghantar air

Alat dan Bahan

1.

Statif lengkap

4.

Air

2.

Tabung ukur

5. Potongan es

3.

Sumber api

6. Kerikil

Petunjuk Kerja

1.

Ambillah tabung reaksi, isilah dengan air tiga perempat bagian.

2.

Masukkan sepotong es dan sebagai pemberat ke dalam tabung reaksi sehingga es ter-

benam di dasar tabung reaksi.

3.

Miringkan tabung reaksi dan panaskan bagian panas dekat permukaan air sampai air

mendidih.

Kegiatan Ilmiah 6.10

Pertanyaan

1.

Apakah yang terjadi dengan es yang berada di dasar tabung reaksi?

2.

Dari hasil kegiatan tersebut dapatkah air dikatakan sebagai konduktor yang baik?

Peristiwa konduksi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya terjadi

pada peralatan dapur dan menyeterika pakaian. Adapun kegunaan

isolator dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk pegangan panci,

pegangan seterika, dan pegangan alat-alat pengorengan. Demikian

juga kalau kita tidur di lantai menggunakan alas tikar atau kasur tipis.

Hal ini bertujuan menghalangi perpindahan kalor secara konduksi.

Gambar 6.21 Rangkaian Alat Percobaan

untuk menyelidiki Perpindahan Kalor

dengan Penghantar Air.

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 136

7/18/2008 7:33:05 PM

137

Bab 6 Kalor

2. Perpindahan Kalor secara Konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas.

Untuk memahami perpindahan kalor secara konveksi/aliran,

lakukanlah kegiatan berikut ini.

Perpindahan Kalor secara Konveksi dalam Zat Cair dan Udara

Tujuan

Menyelidiki perpindahan kalor secara konveksi dalam zat cair dan udara

Alat dan Bahan

1.

Gelas beker

5. Satu set alat konveksi udara

2.

Pembakar spritus dan korek api

6. Kertas

3.

Kasa dan kaki tiga

7. Lilin

4.

Serbuk gergaji

8. Air

Petunjuk Kerja

Bagian satu

1.

Ambillah gelas beker, isilah dengan air sampai hampir penuh.

2.

Masukkan serbuk gergaji.

3.

Panaskan air dalam gelas beker tersebut tepat pada bagian kanan bawah dengan meng-

gunakan pemanas spiritus.

Kegiatan Ilmiah 6.11

4.

Amati apa yang terjadi.

Bagian dua

1.

Sediakan alat konveksi dalam udara seperti tampak pada Gambar 6.23 (halaman 138).

2.

Letakkan sebuah lilin menyala di bawah salah satu cerobong (cerobong A).

3.

Letakkan kertas berasap di atas cerobong yang di bawahnya tidak ada lilinnya

(cerobong B). Amati aliran asap yang terjadi.

Gambar 6.22. Percobaan untuk

Menyelidiki Perpindahan Kalor secara

Konveksi dalam Zat Cair

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 137

7/18/2008 7:33:05 PM

138

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Pertanyaan

1.

Apa yang terjadi pada serbuk gergaji

waktu air dipanaskan? Mengapa bisa

demikian?

2.

Jelaskan jalannya konveksi kalor dari

percobaanmu dengan menggunakan

cerobong asap!

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya

perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan kalor yang

diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi/

aliran. Selain perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat

cair, ternyata konveksi juga dapat terjadi pada gas/udara. Peristiwa

konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor

melaui penghantar air.

Kegiatan tersebut juga dapat digunakan untuk menjelaskan

prinsip terjadinya angin darat dan angin laut.

a.

Angin Darat

Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat

ke laut. Hal ini terjadi karena pada malam hari udara di atas laut

lebih panas dari udara di atas darat, sehingga udara di atas laut

naik diganti udara di atas darat. Maka terjadilah aliran udara

dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan

menuju ke laut untuk menangkap ikan.

Gambar 6.24 Terjadinya Angin Darat

Sumber Gambar:

Introduction to Geography (2000 : 110)

Gambar 6.23. Percobaan untuk Menyelidki

Perpindahan Kalor secara Konveksi pada Udara

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

AB

Kertas Berasap

Lilin menyala

Tekanan tinggi

Malam

Daratan lebih panas

daripada Laut

Tekanan udara

rendah

Laut

007 bab 6.indd 138

7/18/2008 7:33:07 PM

139

Bab 6 Kalor

b.

Angin Laut

Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke

darat. Hal ini terjadi karena pada siang hari udara di atas darat

lebih panas dari udara di atas laut, sehingga udara di atas darat

naik diganti udara di atas laut. Maka terjadilah aliran udara

dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk

kembali ke darat atau pantai setelah menangkap ikan.

Pemanfaatan konveksi dalam kehidupan sehari-hari, antara

lain: pada sistem pendinginan mobil (radiator), pembuatan cerobong

asap, dan lemari es.

3. Perpindahan Kalor secara Radiasi

Bagaimanakah energi kalor matahari dapat sampai ke bumi? Telah

kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang

hampa udara, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa

melalui zat perantara. Perpindahan kalor tanpa melalui zat peran-

tara atau medium ini disebut radiasi/hantaran. Contoh perpindahan

kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita mengadakan kegiatan

perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api ung-

gun. Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat

karena adanya perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita

secara radiasi. Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat

memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan peng-

hantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan

kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api

unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini berarti tidak ada kalor

yang sampai ke tubuh kita, karena terhalang oleh penyekat itu. Dari

peristiwa api unggun dapat disimpulkan bahwa

a.

dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya,

karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka

kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa;

Gambar 6.25 Terjadinya Angin Laut

Sumber Gambar:

Introduction to Geography (2000 : 110)

Tekanan udara rendah

Siang

Daratan lebih cepat

dingin

Tekanan tinggi

Laut

007 bab 6.indd 139

7/18/2008 7:33:07 PM

140

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

b.

radiasi kalor dapat dihalangi dengan cara memberikan tabir/

penutup yang dapat menghalangi cahaya yang dipancarkan dari

sumber cahaya.

1.

Apakah yang dimaksud dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi?

serta berikan masing-masing dua contoh?

2. Apakah yang dimaksud dengan konduktor dan isolator, berilah masing-masing dua

contoh?

Asah Kemampuan 6.4

1. Termos

Termos berfungsi untuk menyimpan zat cair yang berada di dalamnya

agar tetap panas dalam jangka waktu tertentu. Termos dibuat untuk

mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, maupun

radiasi.

Dinding termos dibuat sedemikian rupa, untuk menghambat

perpindahan kalor pada termos, yaitu dengan cara:

a.

permukaan tabung kaca bagian dalam dibuat mengkilap de-

ngan lapisan perak yang berfungsi mencegah perpindahan

kalor secara radiasi dan memantulkan radiasi kembali ke dalam

termos,

b.

dinding kaca sebagai konduktor yang jelek, tidak dapat memin-

dahkan kalor secara konduksi, dan

c.

ruang hampa di antara dua dinding kaca, untuk mencegah

kalor secara konduksi dan agar konveksi dengan udara luar

tidak terjadi.

2. Seterika

Seterika terbuat dari logam yang bersifat konduktor yang dapat

memindahkan kalor secara konduksi ke pakaian yang sedang

diseterika. Adapun, pegangan seterika terbuat dari bahan yang

bersifat isolator.

3. Panci Masak

Panci masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya

mengkilap. Hal ini untuk mengurangi pancaran kalor. Adapun

pegangan panci terbuat dari bahan yang bersifat isolator untuk

menahan panas.

Gambar 6.26 Termos

Foto: Dokumentasi Penerbit

Gambar 6.27 Seterika

Foto: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 140

7/18/2008 7:33:14 PM

141

Bab 6 Kalor

1.

Bagaimanakah cara kerja termos sehingga air yang tersimpan dalam termos tetap panas?

2.

Seterika terbuat dari dua bahan yang berbeda, yaitu konduktor dan isolator. Sebutkan

bagian-bagian seterika yang terbuat dari kedua bahan tersebut! Jelaskan!

Asah Kemampuan 6.5

Kamu dapat belajar materi ini dengan mengakses website:

www.edukasi.net/mapok/mp.full.php?.id=213

Belajar IPA melalui Internet

Rangkuman

Kalor adalah salah satu bentuk energi maka satuan kalor pun sama dengan satuan

energi, yaitu joule atau kalori. Kalor dapat menaikkan suhu suatu zat dan dapat mengubah

wujud zat. Benda yang mendapat kalor suhunya naik, sedang yang melepas kalor suhunya

turun. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat dipengaruhi oleh

massa zat, kenaikan suhu, dan jenis zat. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud

zat dinamakan kalor laten. Menguap dan melebur adalah peristiwa perubahan wujud yang

membutuhkan kalor, sedang mengembun dan membeku adalah peristiwa perubahan wujud

yang melepaskan kalor. Kalor berpindah dari suhu tinggi menuju ke suhu rendah secara

konduksi, konveksi, dan radiasi. Pemanfaatan kalor dalam kehidupan sehari-hari antara

lain pada termos, seterika, panci, dan alat-alat dapur lainnya.

Gambar 6.28 Panci Masak

Foto: Dokumentasi Penerbit

007 bab 6.indd 141

7/18/2008 7:33:21 PM

142

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

I. Pilihlah salah satu jawaban yang tepat!

1.

Salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena ada perbedaan suhu disebut ....

a. kalorimeter

c. kalori

b. kalor

d. penguapan

2.

Satu kalori ialah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan ....

a. 1 gram air

b. 1 gram air sehingga suhunya naik 1

o

C dengan tekanan udara luar 76 cmHg

c. 1 kg air sehingga suhunya naik 1

o

C dengan tekanan udara luar 76 cmHg

d. 1 g air sehingga suhunya naik 14, 5

o

C—15,5

o

C dengan tekanan udara luar 76 cmHg

3.

Benda yang diberi kalor akan mengalami ....

a. pasti perubahan suhu dan wujud zat

b. perubahan suhu saja

c. perubahan wujud saja

d. bisa perubahan wujud atau perubahan suhu

4.

Pernyataan berikut yang tepat adalah ....

a. kalor yang diperlukan air dan minyak goreng sama banyaknya untuk kenaikan suhu

yang berbeda

b. kalor yang diperlukan air lebih banyak dibandingkan dengan minyak goreng pada

kenaikan suhu yang sama

c. kalor yang diperlukan air lebih banyak dibandingkan dengan minyak goreng pada

kenaikan suhu yang berbeda

d. kalor yang diperlukan minyak goreng lebih banyak daripada air pada kenaikan suhu

yang sama

5.

Air bermassa 100 gram suhu mula-mula 30

o

C dipanasi hingga suhunya 100

o

C. Jika

kalor jenis air 1 kal/g

o

C maka besarnya kalor yang diperlukan adalah ... kal.

a. 3000

c. 10000

b. 7000

d. 13000

6.

Alkohol sebanyak 1 kg bersuhu 10

o

C diberi kalor sebesar 24 kJ. Jika kalor jenis alkohol

sebesar 2400 J/kg

o

C. Maka suhu akhir alkohol adalah ...

o

C

a. 10

c. 30

b. 20

d. 40

7.

Pinsip kerja lemari es yaitu ....

a. pengambilan kalor dari benda secara terus menerus dengan bantuan freon

b. pengambilan kalor dari benda sampai freon habis

c. penambahan kalor benda secara terus menerus dengan bantuan freon

d. penambahan kalor ke benda melalui freon dari suhu 0

o

C—40

o

C air membeku menjadi

es

8.

Sepotong es akan dipanaskan sampai menimbulkan uap untuk membuktikan ....

a. adanya kalor pada benda

c. kalor dapat pindah ke benda

b. kalor dapat mengubah wujud zat d. adanya perpindahan kalor pada setiap zat

9.

Air dimasukkan ke lemari es untuk diambil kalornya hingga terbentuk es yang padat

disebut ....

a. mengembun

c. menyublim

b. menguap

d. membeku

Uji Kompetensi 6

007 bab 6.indd 142

7/18/2008 7:33:22 PM

143

Bab 6 Kalor

10. Air diberi kalor sehingga air itu menampakkan gelembung-gelembung air. Peristiwa itu

disebut ....

a. memanas

c. menguap

b. mendidih

d. mencair

11. Titik didih suatu zat akan sama dengan ....

a. titik uap zat lain

c. titik embun zat lain

b. titik uap zat itu sendiri

d. titik embun zat itu sendiri

12. Banyaknya kalor yang diperlukan selama mendidih bergantung pada ....

a. berat zat dan kalor uap

c. massa zat dan kalor uap

b. berat jenis zat dan kalor embun d. massa jenis zat dan kalor embun

13. Sepotong es dimasukkan ke dalam bejana, kemudian dipanaskan. Es berubah menjadi

air. Apabila terus-menerus dipanaskan, air mendidih, dan menguap. Kesimpulan yang

benar adalah ....

a. melebur dan menguap memerlukan kalor

b. menguap dan mengembun memerlukan kalor

c. membeku dan melebur memerlukan kalor

d. melebur dan mengembun melepaskan kalor

14. Alkohol atau spiritus yang diteteskan ke kulit menyebabkan kulit terasa dingin. Peristiwa

itu termasuk ....

a. penguapan

c. mencair

b. pengembunan

d. mengkristal

15. Ada beberapa cara mempercepat penguapan seperti berikut,

kecuali

....

a. pemanasan atau menaikkan suhu

b. memperluas permukaan atau bidang penguapan

c. meniupkan udara di atas permukaan

d. menambah tekanan di atas permukaan

16. Kalor uap adalah kalor yang diperlukan oleh ....

a. 1 kg zat cair untuk menguap

c. 1

o

C zat cair untuk menguap

b. 1 g zat cair untuk menguap

d. 1 K zat cair untuk menguap

17. Kalor uap sama dengan ...

a. kalor embun

c. kalor embun

b. kalor didih

d. kalor beku

18. Banyaknya kalor yang diperlukan oleh zat untuk menguap dapat dicari dengan

persamaan ....

a.

Q = t . U

c.

m

Q

u

b.

Q = m . U

d .

U

Q

m

19. Air 5 kg dipanaskan dari 0

o

C menjadi 100

o

C sehingga mendidih dan menguap. Apabila

kalor uap air 2,3

×

10

6

J/kg, maka kalor yang dibutuhkan untuk menguap adalah ....

a. 1,15

×

10

9

joule

c. 1,15

×

10

7

joule

b. 1,15

×

10

8

joule

d. 1,15

×

10

6

joule

20. Kalor lebur adalah kalor yang diperlukan oleh ....

a. 1 kg zat padat untuk melebur

c. 1 kg zat cair untuk melebur

b. 1 kg zat cair untuk melebur

d. 1 kg zat padat yang mencapai suhu 0

o

C

007 bab 6.indd 143

7/18/2008 7:33:22 PM

144

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

21. Kalor lebur timbal 25.000 J/kg setelah diberi kalor sebesar 5

×

10

4

J timbal itu melebur.

Maka massa timbal itu adalah ....

a. 0,2 kg

b. 0,5 kg

c. 2 kg

d. 5 kg

22. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diserap atau dilepas oleh benda pada

saat ....

a. suhunya naik atau turun 1

o

C

c. suhunya berubah-ubah tiap 1

o

C

b. suhunya tetap pada 1

o

C

d. suhunya akan menaik ke 1

o

C

23. Kapasitas kalor secara matematis dirumuskan sebagai ....

a.

Q

H

m

c.

H = Q . m

b.

Q

H

t

$

d.

H = Q . C

24. Alat yang dapat mengubah wujud zat dari zat cair menjadi gas dan kembali menjadi zat

cair adalah ....

a. lemari es

c.

Air Conditioner

b. kulkas

d. penyulingan

25. Kalor dapat berpindah dengan cara ....

a. konduksi, induksi, dan radiasi

c. konduksi, induksi, dan konveksi

b. konduksi, konveksi, dan radiasi

d. konveksi, induksi, dan radiasi

II.

Jawablah dengan singkat dan jelas!

1.

Sebutkan faktor-faktor yang dapat mempercepat penguapan?

2.

Tentukan besarnya kalor yang diperlukan untuk mengubah 100 g es bersuhu -10

o

C

menjadi uap pada suhu 100

o

C. (kalor jenis es 0,5 kal/g

o

C, kalor lebur es 80 kal/g, kalor

jenis air 1 kal/g

0

C, dan kalor uap air 542 kal/g).

3.

Apakah yang dimaksud dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

Berikan masing-masing dua contoh!

4.

Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 50 kg es bersuhu -5°C menjadi uap

seluruhnya bersuhu 120 °C jika kalor jenis es 0,55 kal/g °C, kalor jenis air 1 kal/g °C,

kalor lebur es 80 kal/g dan kalor uap air 540 kal/g?

5.

Berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah 100 gram es bersuhu -2 °C menjadi uap

bersuhu 150 °C?

Asah Jiwa Kewirausahaan

Buatlah suatu karya dalam bentuk puisi, pantun, cerpen, gambar karikatur, ataupun

bentuk karya sastra yang lain dengan mengambil tema kalor dan perpindahan kalor. Kon-

sultasikan dengan gurumu mengenai karya yang telah kamu buat, kemudian kirimkan ke

salah satu rubrik media massa yang ada di daerahmu. Selamat berkarya!

Refleksi Diri

Setelah kamu mempelajari materi ini,

1.

manfaat apa yang kamu peroleh?

2.

kesulitan apa yang kamu temui saat mempelajarinya?

3.

persoalan baru apa yang muncul di benakmu setelah mempelajari materi ini?

Konsultasikan kesulitan dan permasalahan yang kamu temui dengan gurumu.

007 bab 6.indd 144

7/18/2008 7:33:23 PM