Kalor: Menaikkan Suhu atau Mengubah Wujud

Bagaimana peran kalor dalam menaikkan suhu benda atau mengubah wujud zat? Pertanyaan ini, tentunya, tidak asing ditelinga siapapun. Konsep kalor sangat dekat dengan kehidupan manusia. Energi yang muncul akibat perbedaan suhu ini, menjadi sangat aplikatif dalam kehidupan manusia. Sebagai contoh, dalam proses memasak makanan, selalu dibutuhkan kalor meskipun kalor tersebut dapat berasal dari sumber yang berbeda. Tentunya, pada kesempatan kali ini, akan diperkenalkan konsep kalor dalam pengaruhnya terhadap menaikkan suhu benda atau mengubah wujud suatu zat, misalnya perubahan wujud dari padat ke cair (melebur). Setelah memahami konsep, beberapa contoh soal dan pembahasan akan ditunjukkan sebagai upaya dalam memberikan pemahaman lebih dalam mengenai konsep kalor.

Kalor untuk Menaikkan Suhu Zat

Ketika kita memanaskan air pada konsisi suhu tertentu, kalor dibutuhkan untuk menaikkan temperature air tersebut. Ketika kalor diberikan, energi kalor yang diserap oleh air tersebut akan dipengaruhi oleh tiga faktor utama, yaitu massa zat yang dipanaskan, kalor jenis zat, dan perbedaan suhu. Dalam bentuk persamaan matematika, energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat dapat ditulis sebagai berikut:

Q menunjukkan kalor yang diserap untuk menaikkan suhu (Joule), m merupakan massa zat (kg/gr), c menunjukkan kalor jenis (J/kg^oC atau kal/gr^oC), dan delta T (ΔT) adalah perubahan suhu (^oC). Sedangkan untuk variabel C menunjukkan kapasitas kalor yang merupakan perkalian antara massa dengan kalor jenis zat.

Kaji-1: Air (2 Liter) yang berada dalam sebuah bejana logam mempunyai suhu 20^oC, kemudian dipanaskan dengan menggunakan kompor sehingga mendidih (100^oC). Jika kalor jenis air 4200 J/kg^oC, tentukanlah kalor yang diserap oleh air tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui


Massa air yang dipanaskan adalah


Kalor yang diserap oleh 2 kg air sehingga mendidih adalah


Latih-1: Air yang berada dalam sebuah bejana logam mempunyai suhu 30^oC, kemudian dipanaskan dengan menggunakan kompor sehingga mencapai suhu 80^oC. Jika kalor jenis air 4200 J/kg^oC, tentukanlah kalor yang diserap oleh air tersebut!

Kaji-2: Es (100 gram) yang berada dalam sebuah bejana logam mempunyai suhu -20^oC, kemudian dibiarkan didalam udara terbuka sehingga mencair (0^oC). Jika kalor jenis es 2100 J/kg^oC, tentukanlah kalor yang diserap oleh es tersebut selama mengalami kenaikan suhu!

Jawab:
Besaran yang diketahui


Kalor yang diserap oleh es adalah


Latih-2: Es (200 gram) yang berada dalam sebuah bejana logam mempunyai suhu -10^oC, kemudian dibiarkan didalam udara terbuka sehingga mencair (0^oC). Jika kalor jenis es 2100 J/kg^oC, tentukanlah kalor yang diserap oleh es tersebut selama mengalami kenaikan suhu!

Kalor untuk Mengubah Wujud Zat
Kalor laten atau kalor tersembunyi merupakan kalor yang diserap oleh suatu zat untuk mengubah wujud zat tersebut. Disebut kalor laten karena eenrgi kalor yang diserap seolah-olah tidak ada-hal tersebut karena tidak adanya perubahan suhu yang terjadi pada benda. Sebagai contoh, pada proses melebur es pada suhu nol derajat Celcius, suhu es sama sekali tidak naik melainkan tetap pada nol derajat celcius. Padahal dalam kondisi ini, es sebenarnya menyerap energi kalor untuk memutus ikatan-ikatan molekul padat menjadi cair. Faktor yang mempengaruhi kalor ini adalah dua, yaitu massa zat yang berubah wujud, dan kalor laten dari zat tersebut. Dalam setiap perubahan wujud, kalor laten zat akan berbeda-beda-sebagai contoh, ketika es melebur akan berbeda dari keadaan air menguap. Dalam persamaan matematika kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud, dapat dituliskan sebagai berikut

Q adalah kalor yang diserap (Joule), m menunjukkan massa benda (kg/gr), dan L menunjukkan kalor laten benda untuk setiap perubahan wujud (J/kg).

Kaji-1: Seratus gram es melebur pada suhu nol derajat Celcius, jika diberikan data kalor lebur es adalah 3.36 x 10⁵ JKg^-1, tentukanlah berapa berapa kalor yang diperlukan untuk meleburkan seluruh massa es tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Kalor yang diperlukan untuk meleburkan es adalah


Latih-1: Dua ratus gram es melebur pada suhu nol derajat Celcius, jika diberikan data kalor lebur es adalah 3.36 x 10⁵ Jkg^-1, tentukanlah berapa berapa kalor yang diperlukan untuk meleburkan 3/4 massa es tersebut!

Kaji-2: Seratus gram air dipanaskan hingga mencapai suhu 100^oC, kemudian air tersebut dipanaskan lagi sehingga setengah massanya berubah menjadi gas. Jika kalor uap air adalah 2.26 x 10⁶ Jkg^-1, tentukanlah kalor yang diserap pada proses tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Kalor yang diperlukan untuk mengubah air jadi uap adalah


Latih-2: Seratus gram air dipanaskan hingga mencapai suhu 100^oC, kemudian air tersebut dipanaskan lagi sehingga seluruh massanya berubah menjadi gas. Jika kalor uap air adalah 2.26 x 10⁶ Jkg^-1, tentukanlah kalor yang diserap pada proses tersebut!

Kaji-3: Dua ratus gram es bersuhu -10^oC dipanaskan sehingga seluruh es berubah menjadi air. Keadaan akhir dari air tersebut mempunyai suhu 60^oC, tentukanlah, berapa kalor yang diserap dalam proses tersebut ( c_air = 1 kal/g^oC; c_es = 0.5 kal/g^oC; L_es =80 kal/g^oC)

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Pada proses tersebut, es dari -10^oC menjadi 60^oC mengalami tiga proses: proses-1 (es mengalami kenaikan suhu), proses-2 (es melebur menjadi air), dan proses-3 (air naik suhunya dari 0 ke 60^oC). kalor yang dibutuhkan dalam masing-masing proses adalah






Latih-3: Dua ratus gram es bersuhu -10^oC dipanaskan sehingga seluruh es berubah menjadi air. Keadaan akhir dari air tersebut mempunyai suhu 60^oC, tentukanlah, berapa kalor yang diserap dalam proses tersebut ( c_air = 1 kal/g^oC; c_es = 0.5 kal/g^oC)