PENGERTIAN SUHU
DAN KALOR
1. Suhu
Suhu adalah
besaran termodinamika yang menunjukkan besarnyaenergi kinetik translasi
rata-rata molekul dalam sistem gas ; suhu diukurdengan menggunakan termometer
(kamus kimia : balai putaka : 2002).
Suhu menunjukkan derajatpanasbenda.
Mudahnya, semakin tinggisuhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara
mikroskopis,suhu menunjukkanenergiyang dimiliki oleh suatu benda.
Setiapatom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam
bentukperpindahan maupun gerakan di tempat berupagetaran. Makin tingginyaenergi
atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
Suhu biasanya didefinisikan sebagai
ukuran atau derajat panasdinginnya suatu benda atau sistem. Benda yang panas
memiliki suhu yangtinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang
rendah. Padahakikatnya, suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang
dimiliki olehmolekul-molekul sebuah benda.
Sebagai contoh, ketika kita memanaskan
sebuah besi ataualumanium maka akan terjadi proses pemuaian pada besi tersebut.
Ketikakita mendinginkan air sampai pada suhu dibawah nol derajat maka
airtersebut akan membeku. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibatadanya
perubahan suhu disebut sifat termometrik.
2. Kalor
Kalor adalah energi yang dapat
diteruskan oleh satu benda ke bendalain secara konduksi,perolakan dan
penyinaran. (kamus kimia ; 2002).
Sampai pada pertengahan abad 18, orang
masih menyamakanpengertian suhu dan kalor. Baru pada tahun 1760, joseph
blackmembedakan kedua pengertian ini. Suhu adalah sesuatu yang diukur
padatermometer, dan kalor adalah sesuatu yang mengalir dari benda yangpanas ke
benda yang dingin untuk mencapai keadaan termal.
Pada tahun 1798, seorang ilmuwan
amerika, benjamin thompson menyasingkan definisi kalor sebagai fluida kalorik.
Ia yang merupakanseorang anggota militer mengamati bahwa ketika meriam
menembakkan peluru, ada kalor yang dihasilkan pada meriam. Berdasarkan
pengamatannya, thompson menyimpulkan bahwa kalor bukanlah fluida, tetapi kalor
dihasilkan oleh usaha yang dilakukan oleh kerja mekanismisalkan gesekan. Satu kalori
didefinisikan sebagai banyaknya kalor yangdiperlukan untuk menaikkan suhu air
sebesar 1 C.
Ketika suatu benda melepas panas ke sekitarnya, Q <
0. Ketika benda menyerap panas dari sekitarnya, Q > 0.
Jumlah panas, kecepatan penyaluran panas, dan flux panas semua dinotasikan
dengan perbedaan permutasi huruf Q. Mereka biasanya diganti dalam
konteks yang berbeda.
Jumlah panas dinotasikan
sebagai Q, dan diukur dalam joule dalam satuan SI.
di mana
adalah banyaknya kalor (jumlah panas) dalam joule
adalah massa benda dalam kg
adalah kalor jenis dalam joule/kg °C, dan
adalah besarnya perubahan suhu dalam °C.
Kecepatan penyaluran panas, atau penyaluran panas per unit, ditandai
untuk menandakan pergantian per satuan waktu. Dalam Unicode, adalah Q̇, meskipun ada kemungkinan tidak
dapat ditampilkan secara benar di seluruh browser. Diukur dalam unit watt.
Flux panas didefinisikan
sebagai jumlah panas per satuan waktu per luas area, dan dinotasikan q,
dan diukur dalam watt per meter2. Juga biasanya dinotasikan
sebagai Q″ atau q″ atau
A. Kalor dan Suhu
1. Kalor dan Perubahan Wujud
Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih
tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Suhu
adalah ukuran rata -rata energi kinetik partikel dalam suatu benda. Kalor yang
diberikan dalam sebuah benda dapat digunakan untuk 2 cara, yaitu untuk merubah
wujud benda atau untuk menaikkan suhu benda itu. Besar kalor yang diberikan
pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu tergantung pada :
• massa benda
• kalor jenis benda
• perbedaan suhu kedua benda
Secara matematis persamaan dapat ditulis dengan :Q = m.c.Δt
Sedangkan bila kalor yang diberikan digunakan untuk merubah wujud zat/benda,
maka kalor yang diberikan tergantung pada massa benda saja, sesuai dengan per
samaan : Q = m. L.
Setiap benda pada umumnya mempunyai 3 bentuk/fase, yaitu padat,
cair dan gas. Perubahan wujud yang terjadi pad ketiga bentuk benda itu adalah :
membeku, melebur, mencair, mengembun, menyublim, deposisi dan menguap seperti
gambar di bawa h ini. Sedangkan di bawah digambarkan diagram fase pada air.
Beberapa zat tidak selalu memuai ketika dipanaskan, contohnya air
pada suhu 0ºC - 4ºC. Pada suhu tersebut air akan menyusut ketika dipanaskan dan
men capai volume minimum pada suhu 4ºC. Sehingga pada suhu tersebut es mencapai
massa jenis maksimum. Di atas 4ºC, air akan memuai lagi bila dipanaskan.
Peristiwa sifat pemauaian air yang tidak teratur ini disebut dengan peristiwa
anomali air. Zat lain yang mempunyai sifat seperti ini adalah parafin dan
bismuth.
2. Pemuaian
Jika sebuah benda dipanaskan/diberikan kalor, maka partikel
partikel dalam benda itu akan bergetar lebih kuat sehingga saling menjauh.
Sehingga ukuran benda akan menjadi lebih besar. Kita katakan bahwa benda itu
memuai. Pemuaian dapat terjadi baik pada benda padat, cair maupun gas.
a Pemuaian Panjang
Pada pemuaian panjang dianggap bahwa benda mempunyai luas
penampang yang kecil, sehingga ketika dipanaskan hanya memuai pada arah
panjangnya saja. Besarnya pertambahan panjang sebuah benda yang dipanaskan
adalah berbanding lurus dengan :
- panjang mula-mula benda
- kenaikan suhu
Sedangkan panjang benda setelah dipanaskan adalah :
Lt = Lo + ΔL
b. Pemuaian Luas
Pada pemuaian luas, pemuaian terjadi pada arah melebar pada sisi
panjang dan lebar benda. Analog dengan pemuaian panjang, pada pemuaian luas
berlaku persamaan :
DA = Ao. b. Δt dimana berlaku hubungan : b = 2a
At = Ao + DA
c. Pemuaian Volume
Pemuaian volume biasanya terjadi pada zat cair dan gas. Pemuaian
ini terjadi pada arah memanjang, melebar dan meninggi. Analog dengan pemuaian
panjang, persamaan pada pemuaian volume adalah :
DV = Vo. g. Δt dimana berlaku hubungan : g = 3a
Vt = Vo + DV
3. Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :
1) konduksi,
2) konveksi dan
3) radiasi
Perbedaan Suhu Dan Kalor
Kalor merupakan suatu bentuk energi yang besarannya dapat diukur
menggunakan suatu pengukur suhu. Terdapat 4 jenis satuan suhu yang dipakai di
seluruh dunia, Celcius, Reamur, Farenheit, dan Kelvin. Satuan Internasional
untuk satuan suhu adalah Kelvin.
Suhu sendiri merupakan suatu pengukuran yang digunakan untuk
menunjukan seberapa banyak energi panas yang ada pada suatu tempat. Ingat !!
yang diukur adalah seberapa panas tempat tersebut bukannya seberapa dingin.
Panas dapat diukur tetapi dingin tidak dapat diukur !!
Sebagaimana halnya Energi pada umumnya, maka energi kalor atau
energi panas dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lain. Contohnya
terjadi pada pembangkit listrik tenaga panas bumi, yang mengubah energi panas
menjadi energi listrik.
Dengan energi kalor kita bahkan dapat mengubah wujud suatu zat.
Seperti contohnya, lilin yang dipanasi lama kelamaan akan meleleh, hal ini
berarti panas mengubah wujud lilin yang tadinya padat menjadi cair. Contoh lain
terjadi ketika kita merebus air, jika air kita panaskan secara terus menerus
maka lama kelamaan air akan menguap menjadi uap air, hal ini mengubah bentuk
air yang berbentuk cairan menjadi uap air yang berbentuk gas.
Q = M. C. Δ T (
digunakan untuk menghitung energi kalor pada fase kenaikan suhu ) ket :
M = Massa ( Kg )
C = Kalor Jenis ( J/KgC )
Δ T = Perubahan Suhu ( C )
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan
besar kalor jenis adalah kalorimeter.
Q = M. L ( digunakan untuk
menghitung energi kalor pada fase perubahan wujud ) ket :
M = Massa ( Kg )
L = Kalor Laten ( J/Kg )
Kalor Laten adalah kalor yang digunakan untuk mengubah wujud suatu
zat. Kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap
(J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg).
KESIMPULAN
Bila suatu batang pada suatu suhu
tertentu panjangnya Lo, jika suhunya dinaikkan sebesar Δ t, maka batang
tersebut akan bertambah panjang sebesar Δ L yang dapat dirumuskan sebagai
berikut :
α = Koefisien muai panjang = koefisien
muai linier didefinisikan sebagai : Bilangan yang menunjukkan berapa cm atau
meter bertambahnya panjang tiap 1 cm atau 1 m suatu batang jika suhunya
dinaikkan 10 C.
Jadi besarnya
koefisien muai panjang suatu zat berbeda-beda, tergantung jenis zatnya.
Jika suatu benda panjang mula-mula pada
suhu t0 0C adalah Lo.
Koefisien muai panjang = α, kemudian
dipanaskan sehingga suhunya menjadi t1 0C maka :
Panjang batang pada suhu t1 0C adalah :
Bila suatu lempengan logam (luas Ao)
pada too, dipanaskan sampai t1o, luasnya akan menjadi At, dan pertambahan luas
tersebut adalah :
β adalah
Koefisien muai luas (β = 2 α)
Bilangan yang menunjukkan berapa cm2
atau m2 bertambahnya luas tiap 1 cm2 atau m2 suatu benda jika suhunya dinaikkan
1 0C.