9/17/2012
9. KALOR
1
1 KALOR SEBAGAI TRANSFER ENERGI
Satuan kalor adalah kalori (kal)
Definisi kalori: Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 derajat Celcius.
Satuan yang lebih sering digunakan adalah kilokalori (kkal)
9/17/2012
Satuan yang lebih sering digunakan adalah kilokalori (kkal) yang didefinisikan: 1kkal adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1 Co.
1 kkal = 1 Kalori
1 Btu = 0,252 kkal = 1055 J.
1 kal = 4,186 J, 1 kkal = 4,186 x 103 J
2
Kalor bukan sebagai zat, dan bahkan bukan sebagai bentuk energi
Kalor adalah energi yang ditransfer dari satu benda ke yang lainnya karena adanya perbedaan temperatur.
9/17/2012
temperatur.
1 kal menaikkan temperatur 1 g air sebesar 1 Co, atau 1 kkal menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1 Co
3
CONTOH 1
Dua orang pasangan muda tidak berhati-hatipada suatu siang, dan memakan terlalu banyakes krim dan kue. Mereka menyadari telahkelebihan makan sekitar 500 Kalori, dan untukmengimbanginya, mereka ingin melakukan
9/17/2012
mengimbanginya, mereka ingin melakukankerja yang sesuai dengan menaiki tangga.Berapa ketinggian total yang harus ditempuhsetiap orang? Masing-masing bermassa 60 kg.
4
CONTOH 2
Ketika peluru 3 g, yang melaju secepat 400
m/s, menembus sebuah pohon, lajunya
diperkecil sampai 200 m/s. Berapa banyaknya
kalor Q yang dihasilkan dan dipakai bersama
9/17/2012
kalor Q yang dihasilkan dan dipakai bersama
oleh peluru dan pohon?
5
2 PERBEDAAN ANTARA TEMPERATUR, KALOR, DAN
ENERGI DALAM
Jumlah total dari semua energi pada semua molekul di sebuah benda disebut energi termal atau energi dalam.
Kalor bukan merupakan energi yang dimiliki sebuah benda melainkan mengacu ke jumlah energi yang ditransfer dari satu benda ke yang lainnya pada temperatur yang berbeda.
9/17/2012
Temperatur (dalam kelvin) merupakan pengukuran dari energi kinetik rata-rata dari molekul secara individu
Energi termal dan energi dalam mengacu pada energi total dari semua molekul pada benda.
Kalor mengacu pada transfer energi dari satu benda ke yang lainnya karena adanya perbedaan temperatur.
6
3 ENERGI DALAM GAS IDEAL
9/17/2012
nRTU 3= (1)
Gas ideal monoatomik:
7
nRTU23
=(1)
n = jumlah mol.
4 KALOR JENIS
Jika kalor diberikan pada suatu benda maka
temperatur benda naik.
9/17/2012
TmcQ =
8
TmcQ = (2)c = kalor jenis (J/kg.Co)
CONTOH 3
(a) Berapa kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan temperatur tong kosong 20 kg yang
terbut dari besi dari 10oC sampai 90oC? (b)
Bagaimana jika tong tersebut diisi 20 kg air?
9/17/2012
Bagaimana jika tong tersebut diisi 20 kg air?
9
5 KALORIMETRI PEMECAHAN MASALAH
Kekekalan energi:
Kalor yang hilang = kalor yang didapat
Pertukaran energi merupakan dasar teknik
9/17/2012
Pertukaran energi merupakan dasar teknik
yang disebut kalorimetri, yang merupakan
pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor.
10
CONTOH 4
Jika teh 200 cm3 pada 95oC dituangkan ke
dalam cangkir gelas 150 g pada 25oC, berapa
temperatur akhir T dari campuran ketika
dicapai kesetimbangan, dengan menganggap
9/17/2012
dicapai kesetimbangan, dengan menganggap
tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya?
11
CONTOH 5
Kita ingin menentukan kalor jenis logam
campuran yang baru. Sampel 0,150 kg dari
logam baru tersebut dipanaskan sampai
540oC. Logam tersebut kemudian dengan
9/17/2012
540 C. Logam tersebut kemudian dengan
cepat ditempatkan pada 400 g air pada 10oC,
yang ditempatkan pada bejana kalorimeter
aluminium 200 g. Temperatur akhir campuran
tersebut adalah 30,5oC. Hitung kalor jenis
logam campuran itu.
12
6 KALOR LATEN
Kalor lebur (LF) adalah kalor yang
dibutuhkan untuk merubah 1 kg zat dari
padat menjadi cair.
Kalor penguapan (Lv) adalah kalor yang
dibutuhkan untuk merubah suatu zat dari
9/17/2012
dibutuhkan untuk merubah suatu zat dari
fase cair ke uap
Nilai-nilai untuk kalor lebur dan penguapan
disebut kalor laten.
13
mLQ = (3)
CONTOH 6
Berapa banyak energi yang harus dikeluarkan
lemari es dari 1,5 kg air pada 20oC untuk
membuat es pada -12oC?
9/17/2012
14
CONTOH 7
Pada sebuah pesta, potongan es 0,5 kg pada -
10oC dimasukkan dalam 3 kg es teh pada
20oC. Berapa temperatur dan fase campuran
terakhir? Teh dapat dianggap air.
9/17/2012
terakhir? Teh dapat dianggap air.
15
CONTOH 8
Kalor jenis air raksa adalah 0,033 kkal/kg.Co.
Ketika 1 kg air raksa padat pada titik leburnya
sebesar -39oC diletakkan pada kalorimeter
aluminium 0,5 kg yang diisi dengan 1,2 kg air
9/17/2012
aluminium 0,5 kg yang diisi dengan 1,2 kg air
pada 20oC, temperatur akhir campuran
didapatkan sebesar 16,5oC. Berapa kalor lebur
dari air raksa dalam kkal/kg?
16
PENYELESAIAN MASALAH
KALORIMETRI1. Pastikan Anda memiliki informasi yang cukup untuk
memakai kekekalan energi. Tanyakan pada diri Anda: apakah sistem ini terisolasi (atau mendekati demikian, sehingga cukup untuk membuat perkiraan yang baik)? Apakah Anda mengetahui atau dapatkah kita menghitung semua sumber yang
9/17/2012
atau dapatkah kita menghitung semua sumber yang signifikan dari aliran energi kalor?
2. Gunakan kekekalan energi: Kalor yang diterima = kalor yang hilang. Untuk semua zat pada sistem, istilah kalor (energi) akan muncul pada ruas kiri atau kanan dari persamaan ini.
17
3. Jika tidak terjadi perubahan fase, setiap
suku pada persamaan kekekalan energi (di
atas) akan berbentuk
9/17/2012
( ) (dapat) = f aQ mc T T
18
atau
( ) (hilang) = a fQ mc T T
4. Jika perubahan fase terjadi atau mungkin
terjadi, mungkin ada beberapa suku pada
persamaan kekekalan energi dalam
bentuk Q = mL, dimana L adalah kalor
laten. Tetapi sebelum menerapkan
kekekalan energi, tentukan (atau
9/17/2012
kekekalan energi, tentukan (atau
perkirakan) pada fase mana keadaan akhir
akan berada.
19
5. Pastikan setiap suku muncul di sisi yang benar dari persamaan energi (kalor yang diterima atau kalor yang dilepaskan) dan bahwa setiap T adalah positif.
6. Catat bahwa ketika sistem mencapai kesetimbangan termal, temperatur akhir setiap
9/17/2012
kesetimbangan termal, temperatur akhir setiap zat akan memiliki nilai yang sama. Hanya ada satu Tf.
7. Selesaikan persamaan energi Anda untuk mencari yang tidak diketahui.
20
7 PERPINDAHAN KALOR: KONDUKSI
Tiga metode perpindahan kalor: Konduksi,
Konveksi dan radiasi.
9/17/2012
Kecepatan aliran kalor dengan konduksi:
21
Kecepatan aliran kalor dengan konduksi:
1 2T TQ kAt l
=
(4)
k = konduktivitas termal
Zat-zat dimana k besar, menghantarkan kalor
dengan cepat dan dinamakan konduktor yang
baik.
9/17/2012
Zat-zat yang k nya kecil dinamakan isolator.
22
CONTOH 9
Sumber kehilangan kalor yang utama dari
sebuah rumah adalah melalui jendela. Hitung
kecepatan aliran kalor melalui jendela kaca
dengan luas 2 m x 1,5 m dan tebal 3,2 mm,
9/17/2012
dengan luas 2 m x 1,5 m dan tebal 3,2 mm,
jika temperatur pada permukaan dalam dan
luar adalah 15oC dan 14oC, berturut-turut.
23
8 PERPINDAHAN KALOR: KONVEKSI
Konveksi adalah proses dimana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain.
Konduksi melibatkan molekul (dan/atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan
9/17/2012
yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, sedangkan konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar
Cuaca pada umumnya merupakan hasil dari arus udara yang konvektif
24
9. PERPINDAHAN KALOR: RADIASI
Konduksi dan konveksi memerlukan adanya
materi sebagai medium untuk membawa kalor
dari daerah yang lebih panas ke daerah yang
lebih dingin.
9/17/2012
lebih dingin.
Radiasi merupakan bentuk transfer energi
tanpa melalui medium.
25
9/17/2012
4Q e ATt
=
(5)
Kecepatan radiasi (pers. Stefan-Boltzmann):
= konstan Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10-8 W/m2.K4
Kecepatan aliran total dari radiasi kalor:
26
( )4 41 2Q e A T Tt = (6)T1 = temperatur bendanya; T2 = temperatur sekelilingnya
CONTOH 10
Seorang atlit duduk tanpa pakaian di kamar
ganti yang dindingnya gelap pada temperatur
15oC. Perkirakan kecapatan kehilangan kalor
dengan radiasi dengan menganggap
9/17/2012
dengan radiasi dengan menganggap
temperatur kulit sebesar 34oC dan e = 0,7.
Anggap permukaan tubuh yang tidak
bersentuhan dengan kursi sebesar 1,5 m2.
27
Besar laju penyerapan kalor oleh suatu
benda karena radiasi matahari yang datang
dengan sudut adalah:
9/17/2012
( )21000 W/m cosQ eAt = (7)
28
( )1000 W/m coseAt =
CONTOH 11
Berapa kecepatan penyerapan energi dari
Matahari oleh seseorang yang berbaring
terlentang di pantai pada hari yang cerah jika
Matahari membuat sudut 30o dengan vertikal?
9/17/2012
Matahari membuat sudut 30 dengan vertikal?
Anggap e = 0,7, luas tubuh yang terbuka ke
Matahari adalah 0,8 m2, dan 1000 W/m2
mencapai permukaan Bumi.
29
Top Related