Kalor Laten

Umumnya, ketika kalor diberikan pada suatu zat, maka zat itu mengalami kenaikan suhu.

Akan tetapi, jika kalor yang diterima oleh suatu zat digunakan untuk mengubah wujud, misalnya dari es (wujud padat) menjadi air (wujud cair), maka suhu zat adalah tetap.

Kalor yang digunakan oleh zat untuk mengubah wujud disebut kalor laten (“laten” berarti “tersembunyi”); kata tersembunyi ini untuk melukiskan bahwa kalor yang diterima oleh zat untuk mengubah wujud tidak terlihat sebagai kenaikan suhu.

Perubahan Wujud Zat

Gas

Padat Cair1

2

3

4

5

6

Keterangan:

No. Perubahan Wujud Nama

Dari Ke

1. Padat Cair Mencair/melebur

2. Cair Padat Membeku

3. Cair Gas Menguap

4. Gas Cair Mengembun

5. Gas Padat Mendeposit

6. Padat Gas Menyublim

ASAS BLACK

Apabila dua zat atau lebih dicampurkan pada

satu wadah, maka zat yang suhunya tinggi

akan melepas kalor dan zat yang suhunya

rendah akan menerima kalor sehingga dicapai

suhu keseimbangan. Pada peristiwa ini

berlaku

Qlepas = Qterima

Persamaan diatas dikemukakan oleh Joseph

Black

Contoh soal

1. Sepotong besi panas bermassa 1 kg dan

bersuhu 100 oC dimasukkan ke dalam sebuah

wadah berisi air bermassa 2 kg dan bersuhu 20 oC. Berapa suhu akhir campuran ? Kalor jenis

besi = 450 J/kg Co, kalor jenis air = 4200 J/kg Co.

Pembahasa

n

Diketahui:

m besi = 1 kg

Tbesi = 100 oC

m air = 2 kg

Tair = 20 oC

c besi = 450 J/kg Co

c air = 4200 J/kg Co.

Ditanya :

T campuran ?

Jawab :

Besi bersuhu lebih tinggi daripada air

sehingga besi yang melepaskan kalor,

air yang menyerap kalor.

(m) (c) (delta T) = (m) (c) (delta T)

(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)

(450)(100-T) = (8400)(T-20)

45000 – 450T = 8400 T – 168000

45000 + 168000 = 8400 T + 450 T

213000 = 8850 T

T = 213000 : 8850

T = 24 oC

2. Sepotong uang logam bermassa 50 gram dan

bersuhu 85 oC dicelupkan ke dalam 50 gram

air bersuhu 29,8 oC (kalor jenis air = 1

kal/gr.oC) jika suhu akhirnya 37 oC dan

wadahnya tidak menyerap kalor, maka kalor

jenis logam adalah..

Pembahasan

Diketahui:

ml = 50 gram

Tl = 85 ◦C

ms = 50 gram

Ts = 29,8 ◦C

T = 37 ◦C

Ditanya:

clepas = clogam= ...

Jawab:

Kalor serap = kalor lepasms. cair . ΔTs = ml. cl . ΔTl50 gr. 1 kal/gr. ◦C . (T – Ts) = 50 gr. cl (Tl – T)(37 ◦C – 29,8 ◦C) kal/gr. ◦C = cl (85 ◦C – 37 ◦C)7,2 kal/gr = cl . 48 ◦Ccl = 7,2 kal/gr / 48 ◦C = 0,15 kal/gr ◦C

PERJALANAN KALOR

Perubahan suhu atau kondisi suatu zat

terhadap kalor yang diperlukan dapat

digambarkan dalam grafik

Q1,Q3,dan Q5 mengalami perubahan suhu.

Kalor yang diperlukan dihitung dengan

persamaan Q=mc delta t

Q2 dan Q4 mengalaami perubahan wujud.

Nesar kalor yang dihitung Q=ml

Contoh soal

Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada

sepotong logam bermassa 2500 gram yang

memiliki suhu 30oC. Jika kalor jenis logam

adalah 0,2 kalori/groC, tentukan suhu akhir

logam!

Pembahasan

Diketahui:

Q = 12 kilojoule = 12000 joule

m = 2500 gram = 2,5 kg

T1 = 30oC

c = 0,2 kal/groC = 0,2 x 4200 joule/kg oC = 840 joule/kg oC

T2 =...?

Jawab:

Q = mcΔT

12000 = (2,5)(840)ΔT

ΔT = 12000/2100 = 5,71 oC

T2 = T1 + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 oC

A. Pemuaian Zat Padat

Pemuaian itu dapat berupa :

bertambah panjang (linear),

bertambah luas,

atau bertambah volumenya.

Hal ini karena partikel-partikel benda akan

bergerak lebih cepat jika suhunya dinaikkan.

Karena gerakan inilah, partikel membutuhkan

ruang yang lebih luas untuk bergerak.

Muai Panjang

Dengan:

l1 = panjang awal (sebelum dipanaskan)

l2 = panjang setelah dipanaskan

T1 = suhu awal

T2 = suhu setelah dipanaskan

a = koefisien muai panjang zat

Contoh Soal

Panjang besi pada suhu 1°C yaitu 50 m, apabila

koefisien muai panjang besi itu 1,2 x 10-5 m/°C, hitunglah

panjang besi yang dipanaskan sampai 250°C!

Jawaban:

L = 50 m;

a = 1,2 x 10-5 = 0,00012 m/°C

Dt = 251 – 1 = 250°C

Maka:

Lt = L + (L x a x Dt)

= 50 + (50 x 0,00012 x 250)

= 50 + 0,15

= 50,15 m

Muai Luas

Dengan:A1 = luas awal (sebelum dipanaskan)A2 = luas setelah dipanaskanT1 = suhu awalT2 = suhu akhirb = koefisien muai luas zat

Adapun hubungan antara muai panjang (a) danmuai luas (b dibaca beta) adalah b = 2a.

Contoh Soal

Selembar baja pada suhu 20oC

memiliki panjang 50 cm dan

lebar 30 cm. Jika koefisien muai

panjang baja 10-5oC-1 maka

pertambahan luas dan luas total

pada suhu 60oC adalah….

Pembahasan

Pertambahan luas (ΔA) :

ΔA = β A1ΔT

ΔA = (2 x 10-5oC-1)(1500

cm2)(40oC)

ΔA = (80 x 10-5)(1500 cm2)

ΔA = 120.000 x 10-5 cm2

ΔA = 1,2 x 105 x 10-5 cm2

ΔA = 1,2 cm2

Luas total (A2) :

A2 = A1 +ΔA

A2 = 1500 cm2+ 1,2 cm2

A2 = 1501,2 cm2

Muai Volume

Dengan:V1 = volume awal (sebelum dipanaskan)V2 = volume setelah dipanaskanT1 = suhu awalT2 = suhu akhirg = koefisien muai volume zat

Adapun hubungan antara muai panjang (a) danmuai volume (g dibaca gamma) adalah g = 3a.

Contoh Soal

Sebuah bola pejal (tanpa rongga) terbuat dari

baja. Volume bola itu 250 cm3 pada suhu

0 oC. Jika bola baja itu dipanaskan hingga

100 oC, maka berapakah perubahan

volumenya?

Pembahasan

Penyelesaian:

DV = g1 DT

= 3a V1 (T2 – T1)

= 3 x 12 x 10-6 oC-1 x 250 cm3 x (100 – 0) oC

DV = 0,9 cm3

Jadi, volume bola setelah dipanaskan bertambah 0,9 cm3 dengan kata lain volume menjadi 250 cm3 + 0,9 cm3 = 250,9 cm3.

Pemuaian dalam Kehidupan

Konstruksi seperti jembatan terus menerus

mengalami perubahan suhu akibat sinar matahari

dan dinginnya udara di malam hari. Cara

mengatasi : memberikan ruang lebih yang

memungkinkan konstruksi memuai

Dimanfaatkan untuk memasang roda logam pada

sebuah lokomotif

Pada pengelingan logam pada kapal kapal dan

kontainer besar, kuatnya pengelingan sangat

diperlukan

Dimanfaatkan dalam lempeng bimetalik, seperti

termostat listrik, sakelar otomatis

B. Pemuaian Zat Cair

Zat cair hanya memiliki muai volume yang

dapat dituliskan sebagai berikut:

atau

Keterangan :

Vt = volume total

Vo = volume mula-mula

ΔV = penambahan volume

ɣ = koefisien muai volume

Δt = perubahan suhu

C. Pemuaian Zat Gas

Muai Volume (terjadi pada tekanan tetap)

Muai Tekanan (terjadi pada volume tetap)

Keterangan :

Vo, To, Po = volume, suhu, tekanan sebelum

memuai

Vt, Tt, Pt = volume, suhu, tekanan sesudah

memuai

T = suhu dalam Kelvin (K)

Konduksi

Adalah perpindahan kalor melalui penghantar

Molekul zat penghantar tidak ikut berpindah,

yang berpindah adalah kalornya

Konduktor: Benda yang dapat menghantarkan

kalor

Isolator: Benda yang tidak dapat

menghantarkan kalor

Konduksi

Hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Pada hantaran kalor ini yang berpindah hanyalah energinya, tanpa melibatkan partikel perantaranya, seperti hantaran kalor pada logam yang dipanaskan dari satu ujung ke ujung lainnya. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut dikarenakan energi kalor yang menggetarkan molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan molekul-molekul yang ada disampingnyahingga mencapai titik A.

Besar laju aliran kalor dengan konduksi dirumuskan,

H = laju aliran kalor (J/s atau watt)

Q = kalor yang dipindahkan (joule)

t = waktu (s)

k = konduktivitas termal zat (W/mK)

A = luas penampang melintang (m2)

∆t = perubahan suhu (°C atau K)

l = tebal penghantar (m)

Contoh

Contoh soal:

1. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang

panjangnya 1 meter, keduanya mempunyai luas penampang

yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan

suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi

termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu

pada titik sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab:

Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka

[k . A ∆T/L)] besi = [k . A ∆T/L)] kuningan

k . A (500 - T) / 2 = 3 k A (T - 350)/ l

T= 2600/7= 371,4ºC

Konveksi

Kalor dapat dipindahkan melalui zat cair/gas

secara konveksi. Pada proses konveksi,

molekul-molekul benda yang dipanaskan

berpindah dari bagian fluida yang panas ke

bagian yang dingin. Ketika fluida

dipanaskan, bagian yang dipanaskan ini

bergerak menjauhi sumber panas.

Peristiwa konveksi hanya terjadi pada zat

cair dan gas, tidak zat padat

Contoh Soal

Suhu udara dalam sebuah ruangan sebesar 20°C, sedangkan suhu permukaan jendela padaruangantersebut 30°C. Berapa laju kalor yang diterima olehjendelakaca seluas 1,5 m2, jika koefisien konveksi udarasaat itu 7,5 X 10J1 kal/s m2 °C?

Jawab:

AT = t2— t1 =30°C-20°C= 10°CA =1,5m2

h =7,5x10-1kal/sm2°C

H =h.A.ΔT(7,5 x 10-1kal/sm2°C) (1,5m2) (10°C) = 11,25kal

Jadi, laju kalor yang diterima oleh jendela kaca 11,25 kal

Konveksi banyak kita jumpai dalam kehidupan

sehari-hari, misalnya peristiwa koveksi yang

menghasilkan angin darat dan angin laut dan

contoh konveksi yang lain adalah yang terjadi

pada sebuah ruangan dan kipas angin

KONVEKSI DALAM KEHIDUPAN

o Radiasi dapat disebut juga pancaran

o Pengertian : perpindahan panas tanpa

memerlukan zat perantara atau medium

o Contoh : panas matahari sampai ke bumi ;

panas pada api unggun ; rumah kaca

Rumus:

Contoh Soal :