Halaman
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
135
Pada pembahasan terdahulu, tentang suhu dan
pemuaian telah disampaikan bahwa kalor bukan
merupakan sebuah zat karena tidak mempunyai
massa, tetapi merupakan bentuk dari suatu energi.
Sanggahan-sanggahan bahwa kalor bukan
merupakan zat cair dimulai ketika
Count Rumford
mengebor laras meriam. Ketika Count Rumford
mengebor laras meriam, serpihan besi hasil
pengeboran sangat panas. Hal tersebut
menunjukkan bahwa ada perubahan energi dari
energi gerak (mata bor) dengan energi panas (kalor).
Sumber:
COREL PHOTO GALLERY
BAB 8
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari kalor dan perpindahan kalor,
peserta didik mampu mendeskripsikan peran kalor
dalam mengubah wujud zat dan suhu sesuatu benda
ser ta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
KALOR DAN
PERPINDAHAN KALOR
Peta Konsep
Yang berpengaruh:
Massa benda (m)
Kalor Lebur (L)
Yang berpengaruh:
Massa benda (m)
Kalor Uap (U)
Rumus:
Q = m . L
Rumus:
Q = m . U
Rumus:
Q = m .
'
t
Yang berpengaruh:
Massa benda (m)
Kalor jenis (c)
Perubahan suhu (
'
t)
Radiasi
Pancaran kalor
Konveksi
Aliran kalor
Konduksi
Rambatan kalor
Perubahan wujud
Perubahan suhu
Perpindahan kalor
K A L O R
Wujud gas
Wujud cair
Wujud padat
dipengaruhi oleh
berat jenis medium
dapat menyebabkan
136
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Penelitian kesetaraan energi mekanik dengan energi kalor dilakukan
pertama kali oleh
Mayer
tetapi hasilnya belum memuaskan. Kemudian
Joule
melakukan percobaan dengan berbagai alat untuk mendapatkan hasil yang
lebih teliti.
Salah satu alat yang digunakan oleh Joule adalah alat yang dapat
mengubah
energi potensial (Ep=m.g.h)
menjadi
energi kalor
. Besaran
m
merupakan massa beban,
h merupakan ketinggian beban dan
g percepatan
grafitasi bumi.
Prinsip kerja alat Joule sebagai berikut:
Bejana berisi air di dalamnya terdapat pengaduk yang terhubung
dengan pemutar. Untuk memutar pengaduk dilakukan oleh beban yang
dihubungkan dengan tali ke roda pemutar.
Ketika beban bergerak turun maka terjadi pengurangan energi potensial
yang berubah menjadi energi gerak pada pengaduk, gerakan pengaduk
tersebut akan mengubah suhu air dalam bejana.
Satuan kalor pada awalnya adalah
kalori.
Satu kalori ditetapkan
sebagai banyakny
a kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air
sebesar 1
0
C. Tetapi hasil percobaan yang dilakukan oleh Joule menunjukkan
bahwa untuk suhu air yang berbeda membutuhkan kalor yang berbeda pula,
maksudnya adalah untuk menaikkan suhu air sebesar 1
0
C pada air yang
bersuhu 0
0
C berbeda dengan air yang bersuhu 15
0
C.
Pada penelitian diperoleh hasil :
1 kalori
adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan
suhu 1 gram air sebesar 1
0
C yaitu 14,5
0
C - 15,5
0
C pada tekanan 1 atm
(76 cmHg).
Di tingkat SMP, pemahamannya disederhanakan seperti pemahaman awal
yaitu:
1 kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1
gram air sebesar 1
0
C.
Kesetaraan tara kalor mekanik oleh joule ditetapkan:
1 kalori = 4,186 joule
1 kalori =
4,2 joule
1 Joule = 0,239 kalori
1 Joule = 0,24 kalori
atau
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
137
Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan diketahui bahwa kalor
bukan merupakan zat alir tetapi merupakan bentuk dari sebuah energi. Maka
satuan kalor
dalam Sistem Internasional (SI) sama dengan
satuan energi
yaitu
joule
. Nama satuan energi diambil dari ahli fisika Inggris,
James
Prescott Joule
(1818-1889).
Sedangkan satuan yang lebih kecil senti gram skon (cgs) digunakan satuan
kalori (k). Satuan yang lebih besar adalah kilo kalori (kkal ).
1 kilo kalori (kkal) = 1.000 kalori (kal)
Karena kalor merupakan sebuah energi maka kalor dapat diperoleh dari
mengubah bentuk energi lain menjadi energi kalor dengan bantuan alat
tertentu. Kalor juga dapat diperoleh langsung tanpa menggunakan bantuan
alat, misalnya energi radiasi kalor dari matahari.
Kuis!
Amatilah perubahan energi yang menghasilkan energi kalor dalam
kehidupan sehari-hari!
a
. Sebutkan sumber energi lain yang dapat diubah menjadi energi
kalor!
b. Sebutkan pula nama alatnya (yang digunakan untuk mengubah
energi tersebut menjadi energi kalor)!
138
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Kita telah mempelajari pengaruh kalor terhadap perubahan panjang
zat, yang disebut dengan pemuaian panjang. Mengapa zat yang diberi
kalor panjangnya dapat bertambah? Tentunya tidak lepas dari gerak
(getaran) partikel yang ada di dalam zat tersebut. Benda yang bersuhu
rendah jarak antar partikelnya relatif dekat, ketika diberi kalor getaran
partikelnya semakin kuat dan menumbuk partikel di dekatnya, sehingga
jarak antar partikelnya menjadi relatif menjauh akibatnya adalah
panjangnya bertambah.
A
Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Suhu
Misalnya benda mula-mula panjang-
nya Lo ketika
dipanaskan (diberi
kalor)
ternyata mendapat pertam-
bahan panjang
'
L dan panjangnya
menjadi L
t
.
Tinjauan di atas berdasarkan
pengaruh kalor terhadap perubahan
panjang.
Bagaimana hubungan antara pembe-
rian kalor terhadap suhu benda?
Tinjauan kalor yang diberikan terhadap suatu zat tidak dapat kita
lihat secara terpisah-pisah karena saling berkaitan. Apabila kalian
perhatikan hasil pengamatan pemuaian volume (dari percobaan) atau dari
perumusan pertambahan volume, yaitu:
'
V = Vo.
J
.
'
.t
Terlihat bahwa pertambahan volume benda ketika diberi kalor (
'
V)
sangat tergantung pada perubahan suhu (
'
t).
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
139
Pernahkan kalian perhatikan apa yang dilakukan ibu kalian di dapur
ketika menginginkan air panas? Tentunya akan memanaskan air tersebut
menggunakan kompor. Hal ini dapat digunakan kompor minyak, kompor
listrik maupun kompor gas. Yang pasti adalah ibu akan menggunakan sumber
energi yang menghasilkan energi kalor.
Apabila pembakar spiritus merupakan sumber kalor, semakin lama
dinyalakan dan digunakan maka kalor yang diberikan semakin besar.
Bagaimana pengaruh pemberian kalor terhadap suhu suatu zat?
Kalian dapat melakukan kegiatan secara sederhana untuk mengetahui
hubungan antara pemberian kalor dengan perubahan suhu sebagai berikut:
Uji Kerativitas 8.1
Tujuan: Mengamati pengaruh kalor terhadap suhu suatu zat.
1. Alat dan bahan
a. gelas kimia
b
. pembakar spiritus
c. termometer
d. stopwatch
e. statif
f.
a i r
2. Kegiatan
a. Isilah gelas kimia dengan
100 ml air
. Catat suhu mula-
mula air tersebut. Letakkan
di atas pembakar spiritus.
b. Nyalakan pembakar spiritus. Amati dan catat perubahan suhu yang terjadi pada
termometer tiap 1 menit.
c. Masukkan hasil pengamatan pada tabel berikut ini:
Waktu (menit)
permulaan
1 2 3 4 5 6 7 8
Suhu (°C)
140
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
d. Buatlah grafik hubungan antara waktu pemberian kalor dengan kenaikan suhu
(t
waktu
– t
suhu
)
e. Interpretasikan grafik hubungan antara waktu pemberian kalor (banyaknya kalor yang
diberikan) dengan suhu air di atas.
3. Kesimpulan
Dari percobaan diperoleh data, semakin lama pemberian kalor
(semakin banyak kalor yang diberikan) semakin tinggi kenaikan suhunya.
sebaliknya pengurangan energi kalor yang dimiliki benda maka suhu
benda akan turun. Apabila kalor diberi simbul Q dan perubahan suhu
diberi simbul
'
t maka:
Q
|
'
t
(kalor berbanding lurus dengan perubahan suhu)
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
141
Air suhu 0
0
C pada tekanan 1
atm (76 cmHg) apabila dipanas-
kan secara terus menerus suhu-
nya akan naik hingga 100
0
C.
Bagaimana hubungan antara
jumlah kalor yang diberikan de-
ngan massa benda? Apakah ber-
beda kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu yang sama antara
zat satu dengan zat yang lain?
Untuk menjawabnya lakukan kegiatan berikut:
Uji Kerativitas 8.2
Tujuan: Mengamati pengaruh kalor terhadap massa benda untuk kenaikan suhu yang sama.
1. Alat dan bahan
a. gelas kimia 2 buah
b
. pembakar spiritus
c. termometer
d. stopwatch
e. statif
f.
termometer
2. Kegiatan
a. Isilah gelas kimia per-
tama dengan 200 ml air
(masa kecil). Catat suhu
m
ula-mula air tersebut
(waktu 0 menit). Letak-
kan diatas pem-bakar
spiritus.
b. Nyalakan pembakar spiritus. Selama 10 menit. Amati dan catat perubahan suhu yang
terjadi pada termometer tiap 1 menit.
c. Lakukan hal yang sama dengan gelas kimia kedua yang berisi 400 ml air (massa
besar).
t adalah waktu
pemberian
kalor
142
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
d. Masukkan hasil pengamatan pada tabel berikut ini:
1
0
2
1
3
2
4
3
5
4
6
5
7
6
8
7
9
8
10
9
11
10
e. Buatlah grafik hubungan antara waktu pemberian kalor dengan kenaikan suhu (t
waktu
–
t
suhu
) untuk dua percobaan di atas, yaitu air yang massa kecil (volume 200 ml) dan air
dengan massa besar (volume 400 ml).
f.
Interpretasikan grafik hubungan antara waktu pemberian kalor (banyaknya kalor yang
diberikan) dengan massa benda .
3. Kesimpulan
No.
P
erubahan suhu
pada air 400 ml
Perubahan suhu
pada air 200 ml
Waktu
menit
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
143
Perhatikan ilustrasi grafik
di samping. Untuk memperoleh
kenaikan suhu yang sama (suhu
x) pada jenis zat yang sama,
ternyata semakin besar massa
zat, banyaknya kalor yang
dibutuhkan juga semakin besar
(semakin lama waktunya). Dapat
dikatakan banyaknya kalor (Q)
yang diberikan pada suatu
benda sebanding dengan massa
zat (m).
Q
|
m
Bagaimana pengaruh banyaknya kalor yang diberikan terhadap zat-zat
yang berbeda untuk menaikkan suhu yang sama? Untuk zat yang berbeda
apakah waktu yang dibutuhkan juga berbeda? Untuk mengetahuinya
lakukan kegiatan sebagai berikut:
Uji Kerativitas 8.3
Tujuan: Mengamati pengaruh kalor terhadap jenis zat.
1. Alat dan bahan
a. gelas kimia 2 buah
b
. pembakar spiritus
c. termometer
d. stopwatch
e. termometer
f.
a i r
g. minyak goreng
2. Kegiatan
a. Isilah gelas kimia dengan
100 ml air
. Catat suhu
mula-mula air tersebut.
Letakkan di atas pemba-
kar spiritus.
b. Nyalakan pembakar spiritus. Amati dan catat waktu yang dibutuhkan untuk tercapai
kenaikan suhu sebesar 10°C.
144
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
c. Lakukan kegiatan yang sama pada gelas kimia kedua yang berisi minyak goreng.
d. Masukkan hasil pengamatan pada tabel berikut ini :
1
Air
10°C
2
Minyak goreng
10°C
e. Perhatikan tabel di atas, hubungan antara jenis zat dengan waktu yang diperlukan
untuk menaikkan suhu yang sama. Interpretasikan data di atas.
3. Kesimpulan
No.
Suhu
akhir
Suhu
mula-mula
Jenis zat
Kenaikan
suhu
Waktu yang dibutuhkan
(menit)
Pada jenis zat yang berbeda banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu yang sama kalor yang dibutuhkan juga berbeda. Artinya
kalor yang diberikan pada sebuah zat (Q) sebanding dengan jenis zatnya
(tergantung jenis zatnya). Karena setiap zat yang massanya sama dan diberi
kalor sama akan menunjukkan kenaikan suhu yang berbeda maka setiap zat
mempunyai
kalor jenis
yang berbeda.
Dapat dikatakan bahwa banyaknya kalor (Q) yang diberikan pada suatu
zat sebanding dengan kalor jenisnya (c).
Q
|
c
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
145
Dari ketiga percobaan di atas dapat disimpulkan,
banyaknya kalor
yang
diberikan pada suatu zat tergantung pada tiga hal, yaitu:
a.
Massa zat:
untuk jenis zat dan perubahan suhu yang sama semakin
besar massanya kalor yang dibutuhkan semakin besar.
b.
Kalor jenis atau jenis zat:
untuk massa dan perubahan suhu yang sama
zat yang berbeda membutuhkan kalor yang berbeda.
c.
Perubahan suhu:
untuk massa dan jenis zat yang sama, semakin besar
kenaikan suhu kalor yang dibutuhkan semakin besar.
Persamaan hubungan antara kalor yang diberikan (Q) dengan massa zat (m),
jenis zat atau kalor jenis (c) dan kenaikan suhu (
'
t), adalah :
Keterangan:
Q
= kalor yang diberikan ( joule )
Q = m.c.
'
t
m
= massa zat ( kg )
c
= kalor jenis zat ( joule / kg.
0
C )
'
t
= perubahan suhu (
0
C)
Kalor jenis (c)
suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya kalor
yang diperlukan suatu benda dengan massa 1 kilogram untuk menaikkan
suhu sebesar 1
0
C.
Dirumuskan:
Keterangan:
c
= kalor jenis zat (joule/kg.
0
C)
Q
Q
= kalor yang diberikan (joule)
c = ———
m
= massa zat (kg)
m .
'
t
'
t
= perubahan suhu (
0
C)
Alat yang digunakan untuk mengetahui kalor jenis suatu zat
disebut
dengan
kalorimeter.
Harga kalor jenis beberapa zat sebagai berikut:
No
Nama Zat
Kalor jenis (J/kg°C)
1
Air
4200
2
Alkohol
2300
3
Air laut
3900
4
Minyak tanah
2200
5
Raksa
139
6
Besi
460
146
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
No
Nama Zat
Kalor jenis (J/kg°C)
7
Alumunium
900
8
Tembaga
3900
9
Kaca
670
10
Kuningan
370
11
Timbal
130
12
Perak
234
Perkalian antara massa (m) dengan kalor jenis (c) disebut dengan
kapasitas
kalor (C).
Karena C = m . c , maka persamaan kalor dapat ditulis:
Q = C .
'
t
Sehingga besarnya kapasitas kalor dapat ditulis:
Keterangan:
Q
Q
= kalor (joule atau J)
C = ———
C
= kapasitas kalor benda (joule/
0
C)
'
t
'
t
= kenaikan suhu (
0
C)
Dari persamaan di atas dapat dikatakan:
Kapasitas kalor (C)
adalah banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat
untuk manaikkan suhu sebesar 1
0
C.
Kapasitas kalor menunjukkan kemampuan zat dalam menerima
energi kalor. Semakin besar harga kapasitas kalor jika zat tersebut diberi
kalor kenaikan suhunya hanya sedikit. Sedangkan benda yang kapasitas
kalornya kecil akan cepat panas atau kenaikan suhunya lebih besar.
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
147
Contoh:
1 ) Batang besi massanya 10 kg mula-mula mempunyai suhu 20
0
C dipanaskan
hingga suhunya mencapai 40
0
C. Apabila kalor jenis besi 460 joule/kg.
0
C.
Hitunglah kalor yang diperlukan untuk pemanasan tersebut!
Diketahui :
m
= 10 kg
'
t=40
0
- 20
0
= 20
0
C
c
= 460 J/kg
0
C
Ditanya
:
Q = .... ?
Jawab
:
Q = m.c.
'
t
Q = 10. 460 . 20
Q = 92000 J
2) Zat cair ditimbang menggunakan neraca ohauss mempunyai massa 2 kg.
mula-mula suhunya 25
0
C. Ketika dipanaskan dengan kalor sebanyak
126000 joule ternyata suhunya menjadi 40
0
C.
a . Hitunglah kalor jenis zat tersebut!
b. Berdasarkan tabel harga kalor jenis, apakah nama zat cair tersebut?
Diketahui :
m
= 2 kg
'
t=40
0
- 25
0
= 15
0
C
Q
= 126000 joule
Ditanya
:
a . c = .... ?
b. Nama zat cair ?
Jawab
:
a.
Kalor jenis (c)
b. Zat-nya ad
alah
air
.
Q
= m.c.
'
t
126000 = 2. c. 15
126000 = 30.c
maka :
c = 126000/30
c = 4200 J/kg
0
C
148
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
3) Sebuah benda dengan kapasitas panas 4000 joule/kg. mula-mula
mempunyai suhu 10
0
C. Jika dipanaskan dengan kalor sebanyak 20 K
joule. Berapakah suhu akhir benda tersebut?
Diketahui :
C = 4000 J/kg
t
o
=10
0
C
Q = 20.000 joule
Ditanya
:
t
1
= .... ?
Jawab
:
Q
= C.
'
t
20.000 =
400 .
'
t
'
t
= 20.000 / 400
'
t=50
0
C
'
t=t
1
- to
maka :
t
1
=
'
t + to
= 50 + 10
=60
0
C
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
149
Keterangan:
1) mencair
perubahan dari wujud padat men-
jadi wujud cair
2) membeku
perubahan dari wujud cair menjadi
wujud padat
3) menguap
perubahan dari wujud cair menjadi
wujud gas
4) mengembun
perubahan dari wujud gas menjadi
wujud cair
5) menyublim
perubahan dari wujud gas menjadi
wujud padat
B
Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Wujud
Telah kita ketahui bersama, bahwa wujud zat ada tiga jenis, masing-
masing mempunyai dua proses perubahan yang digambarkan sebagai
berikut:
6) menyublim/melenyap:
perubahan dari wujud padat menjadi wujud gas
Dari keenam proses diatas, proses yang memerlukan kalor adalah:
1. mencair
2. menguap
3 . menyublim padat ke gas.
Sedangkan yang mengeluarkan kalor adalah:
1. mengembun
2. membeku
3. menyublim dari gas ke padat.
Kita juga telah mengetahui bahwa pemberian kalor pada suatu zat
dapat menaikkan suhu zat tersebut. Apabila kita memanaskan air dengan
kompor, lama-kelamaan air tersebut suhunya akan naik. Pada suatu saat
air akan mendidih (jika tekanan udara 1 atm maka air akan mendidih
pada suhu 100
0
C).
150
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Yakinkah kalian dengan jawaban (c) dan (d) dari kuiz di atas? Untuk
membuktikan/ mengetahuinya jawab kalian benar atau salah lakukan
kegiatan sebagai berikut:
Kuis!
a ) Apabila tekanan udara kurang dari 1 atm, pada suhu berapakah air
mendidih? (lebih dari 100°C atau kurang dari 100°C)
b
) Apabila tekanan udara lebih dari 1 atm, pada suhu berapakah air
mendidih? (lebih dari 100°C atau kurang dari 100°C)
c) Bagaimana akibatnya apabila air yang sudah mendidih kita
panaskan terus menerus?
d) Apakah kalor yang diberikan pada suatu zat secara terus akan
menaikkan suhunya secara terus menerus?
Uji Kerativitas 8.4
Tujuan: Mengamati pengaruh kalor terhadap perubahan wujud zat.
1. Alat dan bahan
a. gelas kimia
b
. pembakar spiritus
c. termometer
d. stopwatch
e. statif
f.
es batu
2. Kegiatan
a. Isilah gelas kimia dengan es
batu hingga ¼ bagian gelas.
Catat suhu mula-mula es
ba
tu tersebut. Letakkan di
atas pembakar spiritus.
b. Nyalakan pembakar spiritus. Amati dan catat perubahan suhu yang terjadi pada
termometer tiap 1 menit.
c. Lakukan pengamatan terus hingga seluruh es menjadi air, air mendidih kemudian
semua air menguap.
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
151
Grafik waktu pemberian kalor (t) terhadap suhu zat (Q-t) pada es
batu (suhu 0
0
C tekanan udara 1 atm), digambarkan seperti grafik di bawah
ini. Terlihat bahwa pemberian kalor tersebut tidak menaikkan suhu es
sampai waktu t
1
, tetapi kalor tersebut digunakan untuk mengubah wujud,
dari wujud zat padat (es batu) menjadi zat cair (air).
d. Masukkan hasil pengamatan pada tabel berikut ini:
e. Buatlah grafik hubungan antara waktu pemberian kalor dengan kenaikan suhu (t
waktu
–
t
suhu
)
t
suhu
(°C)
t
waktu
(menit)
f.
Interpretasikan grafik hubungan antara waktu pemberian kalor (banyaknya kalor yang
diberikan) dengan suhu air diatas.
3. Kesimpulan
Waktu (menit)
permulaan
1 2 3 4 5 6 7 8
Suhu (°C)
Kalor yang diberi-
kan pada es batu tidak
menaikkan suhu es, se-
pertinya kalor tersebut
tersembunyi, maka di-
sebut dengan
kalor laten
(kalor yang tersembunyi).
152
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Pada saat terjadi perubahan wujud dari padat ke cair kalor laten ini
dinamai
kalor lebur (L).
Suhu zat ketika mulai melebur disebut dengan
titik lebur.
Kalor lebur (L)
adalah
kalor
yang diperlukan untuk
meleburkan 1 kilo gram zat pada
titik leburnya.
Dirumuskan:
Q
Keterangan:
L = ——
L = kalor lebur (joule/kilogram atau J/kg)
m
Q = kalor (joule atau J)
m = massa zat (kilogram atau kg)
Satuan kalor lebur dalam Sistem Internasional (SI) adalah
joule/kg,
sedangkan
dalam CGS adalah
kalori/gr.
Dari persamaan di atas, kalor yang digunakan untuk meleburkan suatu zat
tergantung pada massa zat (m) dan kalor leburnya (L), maka:
Keterangan:
Q = m . L
Q = kalor (joule atau J)
L = kalor lebur (joule/kilogram atau J/kg)
m = massa zat (kilogram atau kg)
Grafik t
1
sampai dengan t
2
pemberian kalor digunakan untuk
menaikkan suhu air dari 0
0
C hingga mencapai 100
0
C. Besarnya kalor (Q)
yang digunakan untuk menaikkan suhu (
'
t) tersebut tergantung pada
massa air (m) dan kalor jenis air (c) yang dihitung dengan persamaan:
Q = m . c .
'
t.
Setelah air mencapai suhu 100
0
C ternyata pemberian kalor
tidak lagi menaikkan suhu air.
Pada saat grafik menunjukkan t
2
sampai t
3,
kalor yang diberikan
pada air tidak digunakan untuk menaikkan suhu air, tetapi digunakan
untuk menguapkan air. Sepertinya kalor tersebut juga tersembunyi, maka
termasuk
kalor laten
(kalor yang tersembunyi). Pada saat terjadi perubahan
wujud dari cair ke uap (gas) kalor laten ini disebut
kalor uap (U). Suhu
zat ketika mulai menguap (berubah dari bentuk cair ke gas) disebut
titik
uap.
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
153
Kalor uap (U)
adalah kalor
yang diperlukan untuk
menguapkan
1 kilogram zat pada titik uapnya.
Dirumuskan:
Keterangan:
Q
U = kalor uap (joule/kilogram atau J/kg)
U = ——
Q = kalor (joule atau J)
m
m = massa zat (kilogram atau kg)
Satuan kalor lebur dalam Sistem Internasional (SI) adalah
joule/kg
, sedangkan
dalam CGS adalah
kalori/gr.
Dari persamaan diatas kalor yang digunakan untuk menguapkan suatu zat
tergantung pada massa zat (m) dan kalor uapnya (L).
Q = m . U
Tabel beberapa harga kalor lebur dan kalor uap beberapa zat sebagai berikut:
No
Nama zat
Kalor lebur (J/kg)
Kalor uap (J/kg)
1
Air / Es
336.000
2,27 x 10
6
2
Alkohol (ethyle)
104000
0,85 x 10
6
3
Alkohol (methyle)
69.000
1,1 x 10
6
4
Raksa
12000
2,27 x 10
6
5
Platina
113000
0,3 x 10
6
6
Aluminium
402.000
-
7
Timbal
25000
0,75 x 10
6
8
Tembaga
206.000
7,35 x 10
6
154
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Apakah yang dimaksud dengan menguap atau mendidih?
Menguap
adalah perubahan fase atau bentuk zat cair menjadi gas.
Terjadi karena partikel-partikel zat cair yang sudah relatif renggang diberi
kalor terus-menerus maka akan semakin menjauhkan jarak antar partikel,
lama-kelamaan partikel tersebut akan terlepas dari zat cair tersebut. Partikel
yang akan terlepas terlebih dahulu adalah yang berada di permukaan zat
cair. Secara singkat dapat dikatakan:
Penguapan
adalah keluarnya molekul-molekul zat cair dari permukaan
zat.
Untuk mempercepat penguapan yang sering dilakukan ada 4 cara, antara
lain :
1. Menambah kalor
Dengan menambah kalor maka getaran partikel zat cair akan semakin
besar. Akibatnya partikel itu akan semakin banyak yang terlepas dari
zat cair tersebut.
Misalnya:
a
. Air di dalam panci yang dipanaskan secara
terus-menerus lama-kelamaan akan habis.
karena partikel air akan terlepas secara terus-
menerus dari permukaan zat cair tersebut.
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
155
b. Pakaian basah jika dijemur saat terik
matahari partikel-partikel air yang
menempel pada pakaian akan terlepas
hingga pakaian kering.
2. Menambah luas permukaan zat cair
Air dalam wadah terbuka, misalnya panci yang berhubungan secara
langsung dengan udara luar adalah permukaannya maka dengan
memperluas permukaan partikel-partikel air yang terlepas semakin banyak.
Misalnya:
a
. Apabila ingin segera minum kopi yang
terlalu panas yang dilakukan adalah
menuangkan kopi panas tersebut ke cawan
yang luas permukannya. Akibatnya lebih
banyak partikel yang terlepas maka kopi
lebih cepat dingin.
b . Air yang tumpah dilantai akan lebih cepat mengering dibandingkan
jika masih di dalam gelas. Hal tersebut diakibatkan luas permukaan
jauh lebih besar dibanding jika berada di dalam gelas.
3. Meniupkan udara pada permuakaan zat cair
Partikel zat cair yang siap meninggalkan permukaan akan lebih cepat
meninggalkan zat cair apabila “didorong” dengan tiupan.
Misalnya:
a
. Air panas di dalam cangkir akan lebih cepat dingin apabila ditiup
pada bagian permukaannya.
b. Menjemur pakaian akan cepat kering apabila diletakkan pada
tempat yang berangin cukup kencang.
4. Mengurangi tekanan udara pada permukaan zat cair
Benda yang diberi gaya tekan maka partikel-partikelnya akan memampat
atau semakin berdekatan. Sebaliknya apabila tekanannya dikurangi maka
jarak antar partikelnya akan semakin renggang. Pada permukaan cair yang
tekanannya dikurangi mengakibatkan jarak antar partikel cair di
permukaan semakin jauh. Akibatnya adalah partikel airnya lebih mudah
terlepas dari air.
156
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Apakah perbedaan antara menguap atau mendidih?
Mendidih
adalah penguapan yang terjadi pada seluruh bagian zat
cair. Mendidihnya zat cair ditandai dengan adanya gelembung-
gelembung udara yang bergerak di seluruh bagian zat cair. Suhu zat ketika
zat cair mulai mendidih disebut titik didih.
Contoh:
Air pada tekanan 76 cmHg (1 atm) akan mulai mendidih pada suhu 100
0
C
maka titik didihnya adalah 100
0
C. Titik didih sangat dipengaruhi oleh tekanan.
Contoh:
1) Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan 2 kg
es. pada titik leburnya. Jika diketahui kalor lebur es 336.000 J/kg?
Diketahui :
m = 2 kg
L = 336.000 J/kg
Ditanya
:
Q = .... ?
Jawab
:
Q = m. L
Q = 2 x 336.000
Q = 672000 joule
Kuis!
Titik didih air pada tekanan 1 atm adalah 100°C.
a
. Bagaimanakah titik didih air jika tekanannya kurang dari 1 atm.
Jelaskan berdasarkan teori partikel.
b. Bagaimanakah titik didih air jika tekanannya lebih dari 1 atm.
Jelaskan berdasarkan teori partikel.
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
157
2) Berapakah banyaknya kalor yang perlukan untuk menguapkan 4 kg
air. pada titik uapnya. Jika diketahui kalor uap air 2,27 x 10
6
J/kg?
Diketahui :
m = 4 kg
U = 2,27 x 10
6
J/kg
Ditanya
:
Q = .... ?
Jawab
:
Q = m. U
Q = 4 x 2,27 x 10
6
Q = 9,08 x 10
6
joule
Ta g i h a n
TT
TT
T
ugug
ugug
ug
asas
asas
as
KONVERSI SATUAN
Buatlah tabel!
a.
Kalor jenis
beberapa zat menggunakan satuan
kkal/kg
0
C
b.
Kalor lebur
beberapa zat menggunakan satuan
kkal/kg
c.
Kalor uap
beberapa zat menggunakan satuan
kkal/kg
Satuan kalor adalah joule atau kalori.
S
edangkan:
1 joule = 0,24 kalori
1 kalori = 10
-3
kkal.
1 gram = 10
-3
kg.
Contoh:
1 . Satuan kalor jenis air
c
air
= 4200 joule/kg
0
C
Dalam cgs
c
air
= 4200 x 0,24 kal / 1000 gram.
0
C
= 1,008 kalori/gram.
0
C
= 1 kal / gr.
0
C
Satuan lain
c
air
= 1 x (10
-3
) kkal / (10
-3
) kg.
0
C
= 1 kkal / kg.
0
C
Jadi satuan kalor jenis air
c
air
= 4200 joule/kg.
0
C
= 1 kal / gr.
0
C
= 1 kkal / kg.
0
C
158
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
2. Satuan Kalor lebur es
L
es
= 336.000 joule/kg
Dalam cgs
L
es
= 336.000 x 0,24 kalori / 1000 gram
= 80,64 kal/gr
Satuan yang lain
L
es
= 80,64 x (10
-3
) kkal / (10
-3
) kg
= 80,64 kkal / kg
Jadi satuan kalor lebur es
L
es
= 336.000 joule/kg
= 80,64 kal/gr
= 80,64 kkal / kg
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
159
Kesetimbangan termal
terjadi apabila dua zat yang berbeda suhunya
bersentuhan. Zat dengan suhu tinggi mempunyai getaran partikel lebih
cepat dibandingkan dengan zat yang bersuhu rendah. Apabila keduanya
bersentuhan maka partikel zat bersuhu tinggi energi getarannya akan
mengenai partikel zat yang bersuhu rendah akibatnya lama-kelamaan
keduanya akan mempunyai kecepatan getaran yang sama yang ditandai
dengan adanya kesamaan suhu kedua zat. Jadi kesetimbangan termal terjadi
ditandai dengan adanya suhu yang sama.
Pada kesetimbangan termal berlaku
Hukum kekekalan energi
yaitu
energi tidak dapat diciptakan, tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya
dapat berubah ke bentuk energi lain. Kesetimbangan termal telah diteliti
oleh ilmuwan berkebangsaan Inggris yang bernama
Joseph Black
(1720
– 1799 ) hasil penelitiannya dikenal dengan Asas Black.
Asas Black
menyatakan bahwa kalor yang dilepaskan sama dengan
kalor yang diterima.
C
Asas Black
Azaz Black menunjukkan, apabila dua zat yang suhunya berbeda
bersentuhan maka zat yang bersuhu tinggi akan melepas kalor dan zat
yang bersuhu rendah akan menerima kalor. Besarnya kalor yang dilepas
benda bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang
bersuhu rendah.
160
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Dirumuskan:
Keterangan:
Q
l
= Q
t
Q
l
= kalor yang dilepaskan ( joule )
Q
t
= kalor yang diterima ( joule )
Contoh:
1 . Air dengan massa 2 kg suhunya 80
0
C dicampur dengan 4 kg air bersuhu
20
0
C jika kalor jenis air 1 kkal/kg
0
C. Hitunglah suhu akhir campuran
tersebut!
Diketahui :
c = 1 kk
al/kg
0
C
Air yang melepas kalor
m = 2 kg
t = 80
0
C
Air yang menerima kalor
m = 4 kg
t = 20
0
C
Ditanya
:
t
c
= .... ?
Jawab
:
Mis
alnya suhu akhir campuran t
c
maka :
Dt yang dilepas
= (80
0
- t
c
)
Dt yang diterima = (t
c
- 20
0
)
Q (dilepas)
= Q (diterima)
( m . c .
'
t )
L
= ( m . c .
'
t )
T
2 . 1 . (80 – t
c
)
= 4 . 1 . (t
c
– 20)
160 – 2 t
c
= 4 t
c
- 80
6 t
c
= 240
maka : t
c
= 40
0
C
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
161
2. Gelas kimia diisi 500 gram air bersuhu 20
0
C. Dalam gelas kimia
masukkan kubus besi massa 1 kg dan suhunya 50
0
C. Apabila kalor
jenis air 1 kkal/kg
0
C dan kalor jenis besi 0,1 kkal/kg
0
C. Hitunglah
suhu akhir campuran tersebut!
Diketahui :
c
= 1 kkal/kg
0
C
Besi yang melepas kalor
m=1 kg
t=50
0
C
c
besi
= 0,1 kkal/kg
0
C
Air yang menerima kalor
m
= 0,5 kg
t=20
0
C
c
air
= 1 kkal/kg
0
C
Ditanya
:
t
c
= .... ?
Jawab
:
Mis
alnya suhu akhir campuran t
c
maka :
Dt yang dilepas = (60
0
- t
c
)
Dt yang terima = (t
c
- 20
0
)
Q (dilepas)
= Q (diterima)
( m . c .
'
t )
L
= ( m . c .
'
t )
T
1 . 0,1 . (50 – t
c
) = 0,5 . 1 . (t
c
– 20)
0,1 . (50 – t
c
) = 0,5 (t
c
– 20)
5 – 0,1 t
c
= 0,5 t
c
- 10
0,6 t
c
=15
maka : t
c
= 25
0
C
162
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Buatlah rancangan alat penetas telur ayam yang
memanfaatkan kalor
dari
lampu yang diperoleh dari energi listrik PLN.
Alat dan bahan:
a
. Kayu untuk kotak penetasan
b. Lampu
c. Termometer
d . Termostat (saklar panas otomatis)
Buatlah laporan lengkap dengan
landasan teori
bagaimana alat itu
bekerja. Untuk melengkapi data-data yang diperlukan carilah buku-buku
yang menunjang tugas tersebut. Jika perlu kunjungilah peternak ayam
yang ada di sekitar kalian. Presentasikan hasilnya di depan kelas.
Ta g i h a n
TT
TT
T
ugug
ugug
ug
as Kas K
as Kas K
as K
elompokelompok
elompokelompok
elompok
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
163
Pernahkah kalian pikirkan, mengapa alat-alat di
dapur kebanyakan menggunakan bahan yang tahan
panas? Misalnya pegangan untuk menggoreng telor
yang terbuat dari karet atau kayu. Mengapa tutup
panci mempunyai pegangan terbuat dari plastik
tahan panas? Mengapa seterika listrik mempunyai
pegangan dari plastik tahan panas? Mengapa di siang
hari yang terik banyak yang menggunakan payung?
Kalor merupakan bentuk dari energi yang dapat
berpindah karena adanya perbedaan suhu.
Perpindahan suhu terjadi dari benda yang bersuhu
tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Berdasarkan
pemahaman kita (pengalaman empiris) dalam
D
Perpindahan Kalor
1. Perpindahan Kalor secara Konduksi
Kuis!
Apakah yang dimaksud dengan konduksi, konveksi dan radiasi kalor?
Ba
gaimanakah menjelaskan proses terjadinya ketiga perpindahan
kalor tersebut?
ujung besi yang kita pegang
tersebut lama-kelamaan akan
terasa panas. Perpindahan panas
yang terjadi dari ujung yang satu
ke ujung besi yang lain disebut
dengan konduksi panas.
kehidupan sehari-hari, ternyata kalor dapat berpindah dengan tiga cara,
yaitu: konduksi (perambatan), konveksi (aliran) dan radiasi (pancaran).
Kita tidak akan berani memegang ujung besi yang ujung satunya
sedang dipanasi, (misalnya sedang di las). Mengapa demikian ? Karena
pegangan dari kayu untuk
menahan panas
Bagaimanakah cara kalor berpindah dari benda yang
satu ke benda yang lain?
Sumber:
COREL PHOTO GALLERY
Sumber:
COREL PHOTO GALLERY
164
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Penerapan untuk mencegah konduksi panas dalam kehidupan
sehari-hari sangatlah mudah kita jumpai. Misalnya ibu kita selalu
menggunakan alat-alat dapur dengan pegangan tahan panas.
Bagaimana menjelaskan proses terjadinya peristiwa tersebut?
Untuk mengamati perpindahan kalor secara konduksi dapat dilakukan kegiatan
yang sederhana sebagai berikut:
Uji Kerativitas 8.5
Tujuan: Mengamati peristiwa konduksi pada zat padat (besi).
1. Alat dan bahan
a. batang besi
b
. pembakar spiritus
c. statif
d. lilin
2. Kegiatan
a. Letakkan batang besi pada
statif
secara mendapar.
b. Letakkan potongan lilin
pada batang besi tersebut
( posisi A, B, C dan D ).
c. Panaskan ujung besi dengan pembakar spiritus seperti pada gambar.
d. Amati potongan lilin. Apakah lilin meleleh secara bersama-sama?
e. Manakah yang meleleh terlebih dahulu dan manakah yang meleleh paling akhir?
f.
Bagaimana hal itu terjadi?
3. Kesimpulan
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
165
Dari percobaan yang kalian lakukan ternyata lilin tidak meleleh secara
bersamaan. Tetapi akan meleleh berurutan. Yang paling cepat meleleh
adalah lilin A dan yang terakhir adalah lilin D. Kalau kalian perhatikan
besi yang dipanasi tetap berujud besi artinya partikel besi tidak ikut
berpindah (tidak ikut bergerak) bersama kalor yang melelehkan lilin.
Jadi:
Konduksi adalah perpindahan kalor
tanpa disertai perpindahan partikel zatnya.
Bagaimana menjelaskan proses terjadinya perpindahan kalor menurut
teori partikel zat?
Perpindahan secara konduksi terjadi karena bagian besi yang
dipanaskan partikelnya akan bergetar lebih cepat, semakin panas
getaran partikel semakin cepat.
Partkel yang terus-menerus dipanaskan akan bergetar lebih cepat
dan menumbuk partikel di dekatnya yang getarannya lebih lambat.
Apabila besi dipanaskan te-
rus maka getaran akan merambat
hingga ke ujung batang besi yang
lainnya
Hantaran atau perambatan
kalor hanya terjadi apabila ada per-
bedaan suhu, maka kecepatan han-
taran kalor tergantung pada perbe-
daan suhu antara ke dua ujung
batang (
'
t) dan tergantung juga pada jenis bahan/hantaran bahan
terhadap panas (k), luas permukaan bahan (A) serta panjang bahan (L).
166
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Kecepatan hantaran kalor (kalor yang diberikan tiap satuan waktu)
dinyatakan dengan persamaan:
'
Q
'
t
—— = k .A . ———
'
tL
Keterangan:
'
Q /
'
t = kecepatan hantaran kalor (joule/s)
k
= konduktivitas termal (J/m.s.
0
C )
A
= luas permukaan (m²)
'
t
= perbedaan suhu kedua ujung penghantar (
0
C)
L
= panjang penghantar (m)
Contoh:
Batang tembaga dengan panjang 2 meter dan luas penampang 1 cm². Suhu
kedua ujung batang tembaga tersebut mempunyai selisih 20
0
C. Jika
konduktivitas kalornya 380 J/m.s.
0
C. Hitunglah kecepatan aliran kalor
pada batang tembaga tersebut!
Diketahui :
L
= 2 m
A
= 1 cm² = 1 x 10
-4
m²
'
t=20
0
C
k
= 380 J/m.s.
0
C
'
Q
Ditanya
:
—— = ... ?
'
t
Jawab
:
'
Q
'
t
—— = k .A . ——
'
t L
'
Q 2
0
—— = 380 x. 1 x 1 x 10
-4
x ——
'
t 2
'
Q
—— = 0,38 joule /
0
C
'
t
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
167
Zat/benda yang mudah menghantarkan kalor/panas disebut konduktor
panas atau penghantar kalor yang baik. Sedangkan zat yang tidak dapat
menghantarkan panas disebut isolator panas atau penghantar kalor yang
buruk.
2 . Perpindahan Kalor secara Konveksi
Konveksi merupakan salah satu cara perpindahan kalor. Peristiwa
perpindahan kalor secara konveksi dapat kita amati pada saat kita memasak
air. Dapat juga kita rasakan pada saat kita berada di daerah pegunungan
atau di pantai ketika angin bertiup. Pada air yang sedang mendidih akan
kita lihat gerakan-gerakan dari air tersebut, di daerah pegunungan akan
kita rasakan hembusan angin yang terasa dingin. Demikian pula apabila
kita berada di pantai akan terasa perbedaan suhu yang disertai dengan
angin yang menggerakkannya.
Peristiwa konveksi dapat dijelaskan dengan kegiatan seperti berikut ini:
Kuis!
a. Berdasarkan teori partikel mengapa zat ada yang bersifat konduktor
dan isolator?
b
. Sebutkan 10 macam bahan-bahan/zat dalam kehidupan sehari-
hari yang dapat menghantarkan panas dengan baik (konduktor).
c. Sebutkan 10 macam bahan-bahan/zat dalam kehidupan sehari-
hari yang tidak dapat menghantarkan panas dengan baik (isolator).
Uji Kerativitas 8.6
Tujuan: Mengamati peristiwa konveksi pada zat cair.
1. Alat dan bahan
a. alat konveksi zat cair
b
. pembakar spiritus
c. alat konveksi
d. butiran/kristal kalium permanganat (zat warna) atau menggunakan serbuk kayu gergaji.
168
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
2. Kegiatan
a. Isilah alat konveksi zat cair
dengan air hingga penuh.
b
. Tambahkan kristal kalium
permanganat (zat warna)
atau serbuk kayu gergaji.
c. Panaskan ujung alat
konveksi dengan pembakar
spiritus seper ti pada
gambar.
d. Amati yang terjadi pada zat cair di dalam alat konveksi. Amati pula zat warna/serbuk
gergaji yang berada di dalam alat konveksi.
e. Bagaimana hal itu terjadi?
3. Kesimpulan
Setelah alat konveksi dipanaskan ternyata terlihat adanya aliran air
disertai aliran zat warna/serbuk gergaji. Air pada titik A dipanaskan dengan
pembakar spiritus berat jenisnya akan berkurang akibatnya air panas di
titik A akan naik ke titik B dan air di A digantikan oleh air dingin dari titik
D sehingga terbentuk putaran arah air dari A, B, C kemudian ke D dan
kembali ke titik A.
Perpindahan kalor yang disertai zatnya disebut
konveksi.
Konveksi
terjadi karena adanya perbedaan
berat jenis
(s) zat cair akibat dari pemanasan.
Berat jenis merupakan perkalian antara massa jenis zat (
U
) dengan percepatan
grafitasi bumi (g). Sedangkan massa jenis merupakan hasil bagi antara massa
zat (m) dengan volume zat (V).
Tempat masuk air
dan zat warna
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
169
Selain terjadi pada zat cair perpindahan kalor secara konveksi juga berlaku
pada zat yang ikatan partikelnya tidak terlalu kuat (gas).
Konveksi
adalah perpindahan energi kalor
disertai perpindahan partikel zat perantarannya.
Perpindahan kalor secara
konveksi juga terlihat pada alat
konveksi udara seperti gambar
di samping ini. Alat konveksi
udara terdiri dari kotak kaca
dengan dua cerobong. Di
dalamnya diletakkan lilin yang
menyala di titik C.
Ketika asap dari obat nya-
muk didekatkan pada cerobong
A, ternyata asap tersebut akan
masuk ke dalam kotak konveksi
titik B, dari titik B bergerak ke titik C kemudian keluar cerobong asap titik D.
Salah satu peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang menunjukkan
adanya konveksi udara adalah terjadinya angin. Di daerah pantai kita
mengenal adanya
angin darat
(angin yang bergerak dari darat ke laut,
terjadi pada waktu siang hari) dan
angin laut
(angin yang bergerak dari
laut ke darat, terjadi pada waktu malam hari).
Perhatikan gambar di bawah ini:
170
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
a . Berdasarkan penjelasan pada konveksi udara. Jelaskan mengapa asap pada
alat konveksi udara dapat bergerak dari A, B, C kemudian ke D!
b . Berdasarkan penjelasan pada konveksi udara. Jelaskan peristiwa terjadinya
angin laut! Mengapa terjadi pada siang hari?
c . Berdasarkan penjelasan pada konveksi udara. Jelaskan peristiwa terjadinya
angin darat! Mengapa terjadi pada malam hari?
3 . Perpindahan Kalor secara Radiasi
Ta g i h a n
TT
TT
T
ugug
ugug
ug
as Indias Indi
as Indias Indi
as Indi
viduvidu
viduvidu
vidu
Perpindahan kalor pada zat
padat (konduksi) dan zat cair
(konveksi) terjadi karena getaran
partikel zat dan aliran partikel zat.
Pada konduksi dan konveksi
diperlukan adanya zat perantara
untuk memindahkn kalor.
Dapatkah kalor dipindahkan
tanpa adanya zat perantara?
Kenyataan yang kita alami setiap
hari kita dapat merasakan panas dari sinar matahari. Antara bumi dan
matahari terdapat ruang hampa yang berarti tidak ada zat perantara.
Perambatan kalor dari matahari ke bumi disebutradiasi.
Radiasi
adalah perpindahan kalor
tanpa
menggunakan zat perantara (pancaran).
Radiasi dapat melalui ruang hampa.
Sinar matahari sampai ke bumi dalam bentuk pancaran gelombang
elektromagnet. Gelombang elektromagnet adalah gelombang yang terbentuk
oleh getaran listrik dan getaran magnet yang saling tegak lurus, artinya
apabila cahaya bergerak maju maka arah getaran gelombang listriknya ke
atas-bawah dan arah gelombang magnetnya ke kiri-kanan.
Cahaya tampak dari matahari hanya merupakan salah satu dari
gelombang elektromagnet. Termasuk gelombang elektromagnet antara lain:
Sumber:
COREL PHOTO GALLERY
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
171
sinar gamma, sinar X, gelombang radio, gelombang TV, gelombang radar,
gelombang cahaya dan sebagainya. Gelombang elektromagnet mempunyai
kecepatan yang sangat besar yaitu 3x10
8
m/s, artinya dalam waktu 1 detik
gelombang elektromagnet menempuh jarak 300.000.000 meter.
Jarak di jagad raya tidak diukur menggunakan satuan meter karena
akan menghasilkan angka yang besar. Pengukurannya menggunakan jarak
perjalanan cahaya (gelombang elektromagnet). Jarak 1 tahun cahaya adalah
jarak yang ditempuh cahaya atau gelombang elektromagnet selama 1 tahun.
Benda-benda yang ada di alam sangat berbeda daya serap dan daya
pancarannya terhadap radiasi. Apabila kalian di pedesaan, kalian akan
dapat membedakan mengapa kerbau yang warnanya hitam tidak tahan di
jemur di terik matahari dibandingkan dengan sapi yang berwarna putih.
Atau kalian dapat membuktikan, lebih panas manakah menggunakan
pakaian hitam atau pakaian putih jika berjemur di matahari?
Bagaimana kita melakukan percobaan untuk
membuktikan hal tersebut?
Untuk mengetahui sifat-sifat daya pancaran dan daya serap kalor
berbagai benda digunakan
Termoskop deferensial.
a. Putih Hitam
Untuk
daya pancaran kalor:
Termoskop
deferensial. Terdiri dari dua bola kaca yang
dihubungkan dengan pipa U yang diberi
cairan berwarna. Jika benda yang berbeda
warnanya memancarkan kalor, dapat
diketahui warna apa yang paling besar daya
pancarannya. Terlihat dari turunnya zat cair
pada pipa U.
b
. Untuk
daya serap kalor:
Termoskop
deferensial. Terdiri dari dua bola kaca yang
berbeda warnanya. Kemudian dipanaskan
dengan panas yang sama. Daya serap dapat
diketahui berdasarkan penuruan zat cair
pada pipa U.
172
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Dari dua percobaan termoskop deferensial diketahui bahwa:
a. benda warna hitam merupakan pemancar panas dan penerima panas
yang paling baik
b. pemancar dan penerima yang paling buruk adalah warna putih
mengkilap.
Dengan pengetahuan tentang perambatan kalor kita dapat mencegah
terjadinya pemindahan kalor dengan mengisolasinya sehingga dapat kita
manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh yang paling sederhana
adalah pemanfaatan
termos.
Termos
adalah alat yang digunakan
untuk mengisolasi energi kalor dalam
ruang.
a
. Termos terbuat dari dua lapisan
kaca yang hampa udara diguna-
kan untuk mencegah konveksi
kalor.
b. Dindingnya dibuat mengkilap di-
gunakan untuk mencegah radiasi
kalor.
c. Tutupnya terbuat dari gabus untuk
mencegah konduksi kalor.
DIBALIK PERISTIWA:
Apabila kalian membeli almari es atau
frezzer yang baru maka kalian akan
mendapat brosur tentang cara
menempatkan almari es tersebut di
dalam ruangan. Isi brosur di
antaranya:
1. Almari es tidak boleh diletakkan
dekat dengan tembok. Jarak
minimal bagian belakang alamari es
dengan tembok adalah 20 cm
2. Di atas almari es tidak boleh
digunakan meletakkan perkakas
lainnya.
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
173
3. Almari es tidak boleh diletakkan
dekat dengan alat-alat pemanas
lainnya.
Mengapa demikian ?
Secara sederhana Prinsip kerja almari
es adalah penguapan dan
pengembunan.
Penguapan Penguapan
Penguapan Penguapan
Penguapan cairan pendingin
(misalnya gas freon) dilakukan pada
ruang beku. Untuk menguapkan cairan
pendingin diperlukan kalor sedangkan
kalor diambil dari ruang beku.
Akibatnya semakin lama ruang beku
suhunya semakin turun.
PP
PP
P
engeng
engeng
eng
embemb
embemb
emb
unan unan
unan unan
unan dilakukan pada jalur-jalur berkelok yang berisi uap / gas freon di
bagian belakang dan bagian atas almari es. Pada peristiwa pengembungan akan
melepas kalor. Apabila jarak bagian belakang almari es terlalu dekat dengan tembok
maka bagian sirkulasi pengembunan akan kesulitan membuang kalor. Akibatnya
almari es bekerja tidak maksimal.
Pompa listrik
Rangkuman
atau
1.
Ilmuwan yang meneliti tentang kalor di antaranya Count Rumford, Mayer dan
Joule.
2.
Tara kalor mekanik adalah kesetaraan satuan joule dengan kalori yang
besarnya:
1 kalori = 4,186 joule
1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,239 kalori
1 joule = 0,24 kalori
3.
Besarnya kalor yang diberikan (Q) sebanding dengan massa zat (m), jenis
zat atau kalor jenis (c) dan kenaikan suhu (
'
t).
Keterangan:
Q = m.c.
'
t
Q
= kalor yang diberikan (joule)
m
= massa zat (kg)
c
= kalor jenis zat (joule / kg.°C)
'
t
= perubahan suhu (°C)
174
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
4.
Besarnya kalor yang digunakan untuk meleburkan zat pada titik leburnya
tergantung pada massa zat (m) dan kalor lebur zat (L)
Keterangan:
Q = m . L
Q
= kalor (joule atau J)
m
= massa zat (kilogram atau kg)
L
= kalor lebur (joule/kilogram atau J/kg)
5.
Besarnya kalor yang digunakan untuk menguapkan zat pada titik uapnya
tergantung pada massa zat (m) dan kalor lebur uap (U)
Keterangan:
Q = m . U
Q
= kalor (joule ataui J)
m
= massa zat (kilogram atau kg)
U
= kalor uap (joule/kilogram ayau J/kg)
6.
PP
PP
P
enguaengua
enguaengua
engua
pan pan
pan pan
pan adalah pengeluaran molekul-molekul zat cair dari permukaan
zat. Cara mempercepat penguapan ada 4, yaitu:
O
memberi kalor
O
mengalirkan udara di permukaan zat cair
O
menambah luas permukaan zat cair
O
mengurangi tekanan permukaan zat cair.
7.
Black Black
Black Black
Black menyatakan bahwa kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang
diterima.
Q
lepas
= Q
diterima
8.
KK
KK
K
esetimbangesetimbang
esetimbangesetimbang
esetimbang
an teran ter
an teran ter
an ter
mal mal
mal mal
mal terjadi apabila dua zat yang berbeda suhunya
bersentuhan.
9.
Perpindahan kalor dapat terjadi dengan 3 cara, yaitu : konduksi
(perambatan), konveksi (aliran) dan radiasi (pancaran).
10. Benda yang paling baik menyerap/memancarkan kalor adalah warna hitam
legam. Sedangkan yang paling buruk menyerap/memancarkan kalor adalah
warna putih mengkilap
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
175
Glosarium
•
Konveksi
Perpindahan kalor beserta zat
perantarannya (zatnya ikut
berpindah).
•
Melebur
Peristiwa perubahan wujud dari
padat ke cair.
•
Mendidih
Penguapan yang terjadi pada
seluruh bagian zat cair.
•
Penguapan
Keluarnya molekul-molekul zat
cair dari permukaan zat.
•
Radiasi
Perpindahan kalor tanpa zat
perantara.
•
Satu kalori
Banyaknya kalor yang diperlukan
untuk menaikkan suhu 1 gram air
sebesar 1
0
C yaitu 14,5
0
C - 15,5
0
C
pada tekanan 1 atm (76 cmHg).
•
Tara kalor mekanik
Kesetaraan satuan joule dengan
kalori
•
Termos
Alat yang digunakan untuk
mengisolasi energi kalor dalam
ruang.
•
Termoskop deferensial
Alat untuk mengetahui sifat-sifat
daya pancaran dan daya serap
kalor berbagai benda.
•
Titik lebur
Suhu zat ketika mulai melebur
dari padat menjadi cair.
•
Titik uap
Suhu zat ketika mulai menguap
(berubah dari bentuk cair ke gas).
•
Asas black
Menyatakan bahwa kalor yang
dilepaskan sama dengan kalor
yang diterima.
•
Kalor jenis (c)
Bilangan yang menunjukkan
banyaknya kalor yang diperlukan
suatu benda dengan massa 1 kilo-
gram untuk menaikkan suhu se-
besar 1
0
C.
•
Kalor laten
Kalor yang tersembunyi, pemberian
kalor tidak berpengaruh terhadap
kenaikan suhu zat, karena kalor
tersebut digunakan untuk perubahan
wujud.
•
Kalor lebur (L)
Kalor yang diperlukan untuk me-
leburkan 1 kilo gram zat pada titik
leburnya.
•
Kalor uap (U)
Kalor yang diperlukan untuk
menguapkan 1 kilogram zat pada
titik uapnya.
•
Kalorimeter
Alat yang digunakan untuk
mengetahui kalor jenis suatu zat.
•
Kapasitas kalor (C)
Banyaknya kalor yang diperlukan
suatu zat untuk menaikkan
suhunya sebesar 1
0
C.
•
Konduksi
Perpindahan kalor tanpa disertai
perpindahan partikel zatnya
176
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
Evaluasi 8
I.
Berilah tanda silang (x) huruf a, b, c, atau d pada jawaban yang benar!
1. Yang pertama kali mengemukakan bahwa kalor bukan merupakan
zat alir adalah ... .
a. Count Rumford
c. Mayer
b. James Presscot Joule
d. John Dalton
2. Satu kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1
0
C yaitu 14,5
0
C - 15,5
0
C pada
tekanan 1 atm (76 cmHg). Pada suhu ... .
a. di bawah 0
0
C
c. lebih dari 4
0
C
b. 0
0
C - 4
0
C
d . 14,5
0
C - 15,5
0
C
3. Banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu 1
0
C pada
sebuah zat disebut ... .
a. kapasitas kalor
c. kalor lebur
b. kalor jenis
d. kalor uap
4 . Banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu 1
0
C pada
1 kg zat disebut ... .
a. kapasitas kalor
c. kalor lebur
b. kalor jenis
d. kalor uap
5. Benda diberi kalor akan menjadi cepat panas apabila ... .
a. kalor jenis besar
c. kapasitas panas besar
b. kalor jenis kecil
d . kapasitas panas kecil
6. Kesetaraan kalor mekanik menyatakan 1 joule sebanding dengan
... .
a. 0,24 kalori
c. 0,42 kalori
b. 4,2 kalori
d . 24 kalori
7. Berikut ini merupakan pernyataan tentang kalor. Pernyataan yang
benar adalah ... .
a. besar kalor berbanding terbalik dengan kenaikan suhu
b . semakin besar harga kapasitas panas maka kalor untuk kenaikan
suhu sama dibutuhkan kalor yang lebih kecil
c. semakin kecil harga kalor jenis maka kalor yang diberikan untuk
menaikkan suhu yang sama semakin kecil
d. semakin besar massa benda maka kalor yang dibutuhkan
semakin kecil
ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -
177
8. Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui ... .
a. kapasitas kalor
c. kalor lebur
b. kalor jenis
d. kalor uap
9. Persamaan yang benar untuk kalor jenis adalah ... .
a . c = Q. m.
'
t
c. c = Q / (m.
'
t)
b . C = Q / (m.
'
t)
d . C = Q /
'
t
10. Terlepasnya partikel zat cair dari permukaan zat cair karena
pemberian kalor disebut ... .
a. menguap
c. mencair
b. mendidih
d. menyublim
11. Kalor jenis minyak tanah sebesar 2200 joule/kg
0
C, sebanding
dengan ... .
( 1 joule = 0,24 kalori )
a. 0,22 kal/gr
0
C
c. 0,5 kal/gr
0
C
b . 2.2 kal/gr
0
C
d . 5,0 kal/gr
0
C
12. Apabila dua buah benda berbeda suhunya dicampur maka akan
tercapai kesetimbangan termal, kalor yang dilepaskan benda
bersuhu tingga sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang
bersuhu rendah. Pernyataan tersebut dikemukaan oleh ... .
a. James Presscot Joule
c. Count Rumford
b. Joseph Black
d. Mayer
13. Pernyataan yang benar adalah ...
a. titik lebur sama dengan titik beku
b. titik lebur sama dengan titik uap
c. titik uap sama dengan titik beku
d . titik didih sama dengan titik embun
14. Perpindahan kalor secara koduksi diakibatkan oleh ... .
a. getaran partikel zat
c. loncatan partikel zat
b. aliran partikel zat
d . pancaran partikel zat
15. Perpindahan kalor disertai perpindahan partikel zat disebut ... .
a. radiasi
c. konveksi
b. konduksi
d. emisi
16. Pegangan panci untuk memasak air diberi lapisan kayu, bertujuan
untuk mencegah ... .
a. radiasi
c. konveksi
b. konduksi
d. emisi
178
- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII
17. Berikut ini merupakan faktor yang mempengaruhi kecepatan
perpindahan kalor secara konduksi,
kecuali ... .
a. luas penampang
c. jenis zat
b. panjang
d.
banyaknya kalor
18. Benda yang dapat menyerap kalor paling baik adalah yang berwarna
... .
a. merah
c. hitam
b. putih
d. biru
19. Dinding termos dibuat hampa udara digunakan untuk mencegah
... .
a. konduksi kalor
c. radiasi kalor
b. konveksi kalor
d. emisi kalor
20. Kecepatan radiasi kalor dari matahari sebanding dengan kecapatan
gelombang berikut ini,
kecuali ... .
a. gelombang sinar X
c. gelombang suara
b. gelombang radio
d. gelombang radar
II. Uraian singkat!
1. Apakah tara kalor mekanik itu?
2. Perubahan energi apakah yang dilakukan dalam percobaan Joule,
sehingga ditemukan tara kalor mekanik?
3. Sebutkan 5 alat yang dapat mengubah energi lain menjadi energi
kalor!
4. Sebutkan 4 cara untuk mempercepat penguapan!
5. Apakah perbedaan dan persamaan antara menguap dengan
mendidih?
6. Hitunglah kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu 2 kg air
dari 20
0
C, menjadi 50
0
C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg
0
C!
7. Hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan 5 kg es apabila
kalor lebur es 80 kkal/kg!
8. Berapakah kapasitas panas aluminium yang mempunyai kalor jenis
1.100 J/kg
0
C jika massanya 10 kg ?
9. Air massanya 2 kg ketika diukur suhunya 20
0
C. Apabila diberi kalor
sebanyak 126.000 joule. Berapakah suhu akhirnya?
(Diketahui kalor jenis 4200 J/kg
0
C)
10. Ember plastik berisi 10 kg air pada suhu 10
0
C.
Kedalamnya dimasukkan 2 kg besi bersuhu 90
0
C. apabila kalor jenis air 1 kkal/kg
0
C dan kalor
jenis besi 0,1 kkal/kg
0
C. Hitunglah besar suhu
akhir campuran tersebut!