IPA · Bab 8 KALOR DAN PERPINDAHANNYA

Zaipudin

24/08/2021 16:14:28

SMP 7 K-13

Lihat Katalog Lainnya

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 .

Yang berpengaruh:

Massa benda (m)

Kalor jenis (c)

Perubahan suhu (

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

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

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

C pada air yang

bersuhu 0

C berbeda dengan air yang bersuhu 15

Pada penelitian diperoleh hasil :

1 kalori

adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan

suhu 1 gram air sebesar 1

C yaitu 14,5

C - 15,5

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

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!

. 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.

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

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.

Terlihat bahwa pertambahan volume benda ketika diberi kalor (

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

. pembakar spiritus

c. termometer

d. stopwatch

e. statif

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

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:

(kalor berbanding lurus dengan perubahan suhu)

ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -

141

Air suhu 0

C pada tekanan 1

atm (76 cmHg) apabila dipanas-

kan secara terus menerus suhu-

nya akan naik hingga 100

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

. pembakar spiritus

c. termometer

d. stopwatch

e. statif

termometer

2. Kegiatan

a. Isilah gelas kimia per-

tama dengan 200 ml air

(masa kecil). Catat suhu

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:

e. Buatlah grafik hubungan antara waktu pemberian kalor dengan kenaikan suhu (t

waktu

–

suhu

) untuk dua percobaan di atas, yaitu air yang massa kecil (volume 200 ml) dan air

dengan massa besar (volume 400 ml).

Interpretasikan grafik hubungan antara waktu pemberian kalor (banyaknya kalor yang

diberikan) dengan massa benda .

3. Kesimpulan

No.

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).

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

. pembakar spiritus

c. termometer

d. stopwatch

e. termometer

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 :

Air

10°C

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).

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:

Massa zat:

untuk jenis zat dan perubahan suhu yang sama semakin

besar massanya kalor yang dibutuhkan semakin besar.

Kalor jenis atau jenis zat:

untuk massa dan perubahan suhu yang sama

zat yang berbeda membutuhkan kalor yang berbeda.

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:

= kalor yang diberikan ( joule )

Q = m.c.

= massa zat ( kg )

= kalor jenis zat ( joule / kg.

C )

= perubahan suhu (

Kalor jenis (c)

suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya kalor

yang diperlukan suatu benda dengan massa 1 kilogram untuk menaikkan

suhu sebesar 1

Dirumuskan:

Keterangan:

= kalor jenis zat (joule/kg.

= kalor yang diberikan (joule)

c = ———

= massa zat (kg)

m .

= perubahan suhu (

Alat yang digunakan untuk mengetahui kalor jenis suatu zat

disebut

dengan

kalorimeter.

Harga kalor jenis beberapa zat sebagai berikut:

Nama Zat

Kalor jenis (J/kg°C)

Air

4200

Alkohol

2300

Air laut

3900

Minyak tanah

2200

Raksa

139

Besi

460

146

- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII

Nama Zat

Kalor jenis (J/kg°C)

Alumunium

900

Tembaga

3900

Kaca

670

Kuningan

370

Timbal

130

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 .

Sehingga besarnya kapasitas kalor dapat ditulis:

Keterangan:

= kalor (joule atau J)

C = ———

= kapasitas kalor benda (joule/

= kenaikan suhu (

Dari persamaan di atas dapat dikatakan:

Kapasitas kalor (C)

adalah banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat

untuk manaikkan suhu sebesar 1

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

C dipanaskan

hingga suhunya mencapai 40

C. Apabila kalor jenis besi 460 joule/kg.

Hitunglah kalor yang diperlukan untuk pemanasan tersebut!

Diketahui :

= 10 kg

t=40

- 20

= 20

= 460 J/kg

Ditanya

Q = .... ?

Jawab

Q = m.c.

Q = 10. 460 . 20

Q = 92000 J

2) Zat cair ditimbang menggunakan neraca ohauss mempunyai massa 2 kg.

mula-mula suhunya 25

C. Ketika dipanaskan dengan kalor sebanyak

126000 joule ternyata suhunya menjadi 40

a . Hitunglah kalor jenis zat tersebut!

b. Berdasarkan tabel harga kalor jenis, apakah nama zat cair tersebut?

Diketahui :

= 2 kg

t=40

- 25

= 15

= 126000 joule

Ditanya

a . c = .... ?

b. Nama zat cair ?

Jawab

Kalor jenis (c)

b. Zat-nya ad

alah

air

= m.c.

126000 = 2. c. 15

126000 = 30.c

maka :

c = 126000/30

c = 4200 J/kg

148

- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII

3) Sebuah benda dengan kapasitas panas 4000 joule/kg. mula-mula

mempunyai suhu 10

C. Jika dipanaskan dengan kalor sebanyak 20 K

joule. Berapakah suhu akhir benda tersebut?

Diketahui :

C = 4000 J/kg

=10

Q = 20.000 joule

Ditanya

= .... ?

Jawab

= C.

20.000 =

400 .

= 20.000 / 400

t=50

t=t

- to

maka :

t + to

= 50 + 10

=60

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

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

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)

) 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

. pembakar spiritus

c. termometer

d. stopwatch

e. statif

es batu

2. Kegiatan

a. Isilah gelas kimia dengan es

batu hingga ¼ bagian gelas.

Catat suhu mula-mula es

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

C tekanan udara 1 atm), digambarkan seperti grafik di bawah

ini. Terlihat bahwa pemberian kalor tersebut tidak menaikkan suhu es

sampai waktu t

, 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

–

suhu

)

suhu

(°C)

waktu

(menit)

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:

Keterangan:

L = ——

L = kalor lebur (joule/kilogram atau J/kg)

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

sampai dengan t

pemberian kalor digunakan untuk

menaikkan suhu air dari 0

C hingga mencapai 100

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 .

Setelah air mencapai suhu 100

C ternyata pemberian kalor

tidak lagi menaikkan suhu air.

Pada saat grafik menunjukkan t

sampai t

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:

U = kalor uap (joule/kilogram atau J/kg)

U = ——

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 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:

Nama zat

Kalor lebur (J/kg)

Kalor uap (J/kg)

Air / Es

336.000

2,27 x 10

Alkohol (ethyle)

104000

0,85 x 10

Alkohol (methyle)

69.000

1,1 x 10

Raksa

12000

2,27 x 10

Platina

113000

0,3 x 10

Aluminium

402.000

Timbal

25000

0,75 x 10

Tembaga

206.000

7,35 x 10

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:

. 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:

. 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:

. 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

maka titik didihnya adalah 100

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.

. 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

J/kg?

Diketahui :

m = 4 kg

U = 2,27 x 10

J/kg

Ditanya

Q = .... ?

Jawab

Q = m. U

Q = 4 x 2,27 x 10

Q = 9,08 x 10

joule

Ta g i h a n

ugug

asas

KONVERSI SATUAN

Buatlah tabel!

Kalor jenis

beberapa zat menggunakan satuan

kkal/kg

Kalor lebur

beberapa zat menggunakan satuan

kkal/kg

Kalor uap

beberapa zat menggunakan satuan

kkal/kg

Satuan kalor adalah joule atau kalori.

edangkan:

1 joule = 0,24 kalori

1 kalori = 10

-3

kkal.

1 gram = 10

-3

kg.

Contoh:

1 . Satuan kalor jenis air

air

= 4200 joule/kg

Dalam cgs

air

= 4200 x 0,24 kal / 1000 gram.

= 1,008 kalori/gram.

= 1 kal / gr.

Satuan lain

air

= 1 x (10

-3

) kkal / (10

-3

) kg.

= 1 kkal / kg.

Jadi satuan kalor jenis air

air

= 4200 joule/kg.

= 1 kal / gr.

= 1 kkal / kg.

158

- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII

2. Satuan Kalor lebur es

= 336.000 joule/kg

Dalam cgs

= 336.000 x 0,24 kalori / 1000 gram

= 80,64 kal/gr

Satuan yang lain

= 80,64 x (10

-3

) kkal / (10

-3

) kg

= 80,64 kkal / kg

Jadi satuan kalor lebur 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.

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

= kalor yang dilepaskan ( joule )

= kalor yang diterima ( joule )

Contoh:

1 . Air dengan massa 2 kg suhunya 80

C dicampur dengan 4 kg air bersuhu

C jika kalor jenis air 1 kkal/kg

C. Hitunglah suhu akhir campuran

tersebut!

Diketahui :

c = 1 kk

al/kg

Air yang melepas kalor

m = 2 kg

t = 80

Air yang menerima kalor

m = 4 kg

t = 20

Ditanya

= .... ?

Jawab

Mis

alnya suhu akhir campuran t

maka :

Dt yang dilepas

= (80

- t

)

Dt yang diterima = (t

- 20

)

Q (dilepas)

= Q (diterima)

( m . c .

t )

= ( m . c .

t )

2 . 1 . (80 – t

)

= 4 . 1 . (t

– 20)

160 – 2 t

= 4 t

- 80

6 t

= 240

maka : t

= 40

ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII -

161

2. Gelas kimia diisi 500 gram air bersuhu 20

C. Dalam gelas kimia

masukkan kubus besi massa 1 kg dan suhunya 50

C. Apabila kalor

jenis air 1 kkal/kg

C dan kalor jenis besi 0,1 kkal/kg

C. Hitunglah

suhu akhir campuran tersebut!

Diketahui :

= 1 kkal/kg

Besi yang melepas kalor

m=1 kg

t=50

besi

= 0,1 kkal/kg

Air yang menerima kalor

= 0,5 kg

t=20

air

= 1 kkal/kg

Ditanya

= .... ?

Jawab

Mis

alnya suhu akhir campuran t

maka :

Dt yang dilepas = (60

- t

)

Dt yang terima = (t

- 20

)

Q (dilepas)

= Q (diterima)

( m . c .

t )

= ( m . c .

t )

1 . 0,1 . (50 – t

) = 0,5 . 1 . (t

– 20)

0,1 . (50 – t

) = 0,5 (t

– 20)

5 – 0,1 t

= 0,5 t

- 10

0,6 t

=15

maka : t

= 25

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:

. 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

ugug

as Kas K

as K

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

Perpindahan Kalor

1. Perpindahan Kalor secara Konduksi

Kuis!

Apakah yang dimaksud dengan konduksi, konveksi dan radiasi kalor?

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

. 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?

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:

—— = k .A . ———

Keterangan:

Q /

t = kecepatan hantaran kalor (joule/s)

= konduktivitas termal (J/m.s.

C )

= luas permukaan (m²)

= perbedaan suhu kedua ujung penghantar (

= panjang penghantar (m)

Contoh:

Batang tembaga dengan panjang 2 meter dan luas penampang 1 cm². Suhu

kedua ujung batang tembaga tersebut mempunyai selisih 20

C. Jika

konduktivitas kalornya 380 J/m.s.

C. Hitunglah kecepatan aliran kalor

pada batang tembaga tersebut!

Diketahui :

= 2 m

= 1 cm² = 1 x 10

-4

m²

t=20

= 380 J/m.s.

Ditanya

—— = ... ?

Jawab

—— = k .A . ——

t L

Q 2

—— = 380 x. 1 x 1 x 10

-4

x ——

t 2

—— = 0,38 joule /

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?

. 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

. 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.

. 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 (

) 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

ugug

as Indias Indi

as Indi

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

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.

. 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.

. 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 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.

engeng

eng

embemb

emb

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

Ilmuwan yang meneliti tentang kalor di antaranya Count Rumford, Mayer dan

Joule.

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

Besarnya kalor yang diberikan (Q) sebanding dengan massa zat (m), jenis

zat atau kalor jenis (c) dan kenaikan suhu (

t).

Keterangan:

Q = m.c.

= kalor yang diberikan (joule)

= massa zat (kg)

= kalor jenis zat (joule / kg.°C)

= perubahan suhu (°C)

174

- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII

Besarnya kalor yang digunakan untuk meleburkan zat pada titik leburnya

tergantung pada massa zat (m) dan kalor lebur zat (L)

Keterangan:

Q = m . L

= kalor (joule atau J)

= massa zat (kilogram atau kg)

= kalor lebur (joule/kilogram atau J/kg)

Besarnya kalor yang digunakan untuk menguapkan zat pada titik uapnya

tergantung pada massa zat (m) dan kalor lebur uap (U)

Keterangan:

Q = m . U

= kalor (joule ataui J)

= massa zat (kilogram atau kg)

= kalor uap (joule/kilogram ayau J/kg)

enguaengua

engua

pan pan

pan adalah pengeluaran molekul-molekul zat cair dari permukaan

zat. Cara mempercepat penguapan ada 4, yaitu:

memberi kalor

mengalirkan udara di permukaan zat cair

menambah luas permukaan zat cair

mengurangi tekanan permukaan zat cair.

Black Black

Black menyatakan bahwa kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang

diterima.

lepas

= Q

diterima

esetimbangesetimbang

esetimbang

an teran ter

an ter

mal mal

mal terjadi apabila dua zat yang berbeda suhunya

bersentuhan.

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

C yaitu 14,5

C - 15,5

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

•

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

•

Konduksi

Perpindahan kalor tanpa disertai

perpindahan partikel zatnya

176

- ILMU PENGETAHUAN ALAM Kelas VII

Evaluasi 8

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

C yaitu 14,5

C - 15,5

C pada

tekanan 1 atm (76 cmHg). Pada suhu ... .

a. di bawah 0

c. lebih dari 4

b. 0

C - 4

d . 14,5

C - 15,5

3. Banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu 1

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

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.

c. c = Q / (m.

b . C = Q / (m.

d . C = Q /

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

C, sebanding

dengan ... .

( 1 joule = 0,24 kalori )

a. 0,22 kal/gr

c. 0,5 kal/gr

b . 2.2 kal/gr

d . 5,0 kal/gr

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

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

C, menjadi 50

C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg

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

C jika massanya 10 kg ?

9. Air massanya 2 kg ketika diukur suhunya 20

C. Apabila diberi kalor

sebanyak 126.000 joule. Berapakah suhu akhirnya?

(Diketahui kalor jenis 4200 J/kg

10. Ember plastik berisi 10 kg air pada suhu 10

Kedalamnya dimasukkan 2 kg besi bersuhu 90

C. apabila kalor jenis air 1 kkal/kg

C dan kalor

jenis besi 0,1 kkal/kg

C. Hitunglah besar suhu

akhir campuran tersebut!

IPA · Bab 8 KALOR DAN PERPINDAHANNYA

Daftar Isi

Halaman