Kalor dan Perubahan Suhu

KALOR &Perubahan Wujud Benda

©Aulia Dina Wulandani

PERUBAHAN FISIKA

CONCEPT MAP

ASAS BLACK

KALOR JENIS & KAPASITAS

KALOR

KALOR

PENGARUH KALOR

TERHADAP SUHU

PERUBAHAN WUJUD BENDA

PERUBAHAN KIMIA

SOAL SOAL©Aulia Dina Wulandani

Ani Masrofah (07/XMIPA1)

Aulia Dina Wulandani

(08/XMIPA1)

Ayun Dwi Astuti(09/XMIPA1)

David Kusuma Febrianto(10/XMIPA1)

Intan Ayu Amelia Dewi (14/XMIPA1)

Sara Jasiska Aripratama(25/XMIPA1)

©Aulia Dina Wulandani

A. KALORKalor adalah energi panas zat yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.Satu kalori adalah kalor yang dibutuhkan oleh 1 gram air untuk menaikkan suhunya 1⁰C.

1 kalori = 4,184 joule ≈ 4,2 jouleSehingga 1 joule = 0,24 kalori

TATAKALORMEKANI

K

©Aulia Dina Wulandani

1. PENGARUH KALOR TERHADAP SUHU

terlihat bahwa jika satu gelas air panas dicampur dengan satu gelas air dingin, setelah terjadi keseimbangan termal menjadi air hangat. Hal tersebut dapat terjadi karena pada saat air panas dicampur dengan air dingin maka air panas melepaskan kalor sehingga suhunya turun dan air dingin menyerap kalor sehingga suhunya naik.

a. Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan atau melepaskan suhu satu kilogram massa suatu zat sebesar 1⁰C atau 1 kelvin. Jika suatu zat yang massanya m memerlukan atau melepaskan kalor sebesar Q untuk mengubah suhunya sebesar ΔT, maka kalor jenis zat itu dapat dinyatakan dengan persamaan:

ΔQ = m . C. ΔT atau C =

2. Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Q = kalor yang dibutuhkan, joule (J)m= massa zat, kilogram (kg)ΔT= perubahan suhu gas, derajat celcius (⁰C)c= kalor jenis zat, joule per kilogram derajat celcius (J/kg⁰C)

b. Kapasitas kalor benda adalah banyaknya kalor yang diperlukan zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C atau 1K.

C =

Q = kalor yang

dibutuhkan, joule (J) ΔT =

perubahan suhu,

derajat celcius (⁰C)

C = kapasitas kalor, joul per

derajat celcius

(J/kg⁰C)

Nilai Kalor Jenis Beberapa Zat

Jika dua zat yang suhunya berbeda dicampurkan, akan terjadi perpindahan kalor dari zat bersuhu tinggi ke zat bersuhu rendah. Dalam peristiwa ini, ada zat yang melepas dan menyerap kalor. Besar kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diserap. Konsep nilai kalor yang dilepas dan diserap ini tertuang dalam asas Black berikut ini.

3. Asas Black

Joseph Black

©Aulia Dina Wulandani

Jumlah kalor yang diserap benda = Jumlah kalor yang dilepas benda.

Asas Black digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat dengan kalorimeter.

Qserap = Qlepas

ANIMASI ASAS BLACK

Gambar 1.Air 1 gr bersuhu 30oC

30 oC

Air

TEMBAGA

120 oC

Gambar 2.Tembaga 2 gr bersuhu 120oC

KeteranganTo = suhu awal zat yang bersuhu rendah yaitu 30oC

T1 = suhu awal zat yang bersuhu tinggi yaitu 120oC

ANIMASI ASAS BLACK

Air 1 gr bersuhu 30oC dicampur dengan Tembaga 2 gr bersuhu 120oC

30 oC

Air

TEMBAGA 120 oC

80 oC 80 oC

80 oC

Adalah suhu kesetimbangan sistem diberi lambang TX

ANIMASI ASAS BLACK

Perhatikan Air 1 gr bersuhu 30oC yg dicampur dengan Tembaga 2 gr bersuhu 120oC

30 oC

AirTEMBAG

A

120 oC

80 oC 80 oC

80 oC

Setelah keduanya bercampur maka jawablah pertanyaan di bawah ini

KALORIMETER

1. Kalor JenisBerapa panas yang dilepaskan jika 50 gr besi (c = 460 J/kg K) turun suhunya dari 100°C menjadi 20°C?

Diketahui: m = 50gr = 0,05 kg                c = 460 J/kg K               Δt = 100°C - 20°C = 80°C

Ditanya: Q = ?

Jawab: Q = m . c. Δt           Q = 0,05 kg . 460 J/kg K. 80°C = 1840 joule

Contoh Soal dan Pembahasan

2. Kapasitas kalorSebuah kalorimeter awalnya memiliki suhu 20°C. Air sebanyak 0,2 kilogram yang bersuhu 34°C kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter

Jika suhu akhirnya 30°C, dan anggap saja pertukaran kalor hanya terjadi antara air dan kalorimeter, tentukan kapasitas kalor dari kalorimeter! Kalor jenis air = 4200 J/kg°C.

PembahasanData:KalorimeterΔTkal = 30 - 20 = 10°CCkal =.....Airmair = 0,2 kgΔTair = 34 - 30 = 4°Ccair = 4200 J/kg°C

Catatan:C (ce besar)untuk lambang kapasitas kalor.c (ce kecil) untuk lambang kalor jenis. Jika massa tidak diketahui di soal bisa dicari dari rumus massa jenis atau rapat massa ρ = m/V atau m = ρV

3. Asas BlackSepotong es bermassa 100 gram bersuhu 0°C dimasukkan kedalam secangkir air bermassa 200 gram bersuhu 50°C.

Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C, kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor lebur es 80 kal/gr dan cangkir dianggap tidak menyerap kalor, berapa suhu akhir campuran antara es dan air tersebut?

PembahasanSoal di atas tentang pertukaran kalor / Asas Black. Kalor yang dilepaskan air digunakan oleh es untuk mengubah wujudnya menjadi air dan sisanya digunakan untuk menaikkan suhu es yang sudah mencair tadi.

dengan Q1 adalah kalor yang dilepaskan air, Q2 adalah kalor yang digunakan es untuk melebur/mencair dan Q3 adalah kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu es yang telah mencair.

1. Aluminium dengan massa 0,1 kg suhunya mula - mula 10 °C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 900 joule/kg°C, berapakah suhu akhir yang dihasilkan jika diberi kalor sebesar 8.100 joule?

Soal

Penyelesaian: Diketahui: m = 0,1 kg                c = 900 joule/kg°C               Q = 8.100 joule

Ditanya: suhu akhir = ? 

Jawab = Q = m . c. Δt            8.100 joule = 0,1 kg. 900 joule/kg°C. Δt            Δt = 8.100joule : 90 joule/kg°C            Δt = 90°C            Jadi, suhu akhir yang dihasilkan: 90°C + 10°C = 100°C

2. Zat cair yang massamya 2 kg dipanaskan dari suhu 20oC menjadi 80oC, memerlukan panas sebesar 6 × 105 Joule. Kalor jenis zat cair tersebut adalah…

PembahasanDiketahui :

Ditanya : Kalor jenis zat (c)Jawab :Rumus kalor jenis :Kalor jenis zat adalah :c = 600.000 / (2)(60) = 600.000 / 120c = 5000 J/Kg. K

3. Es bermassa 0,2 kg dicampur dengan teh hangat bermassa 0,2 kg. Suhu es = – 10oC, suhu teh hangat = 40oC. Kalor jenis es = 2100 J/kg Co, kalor jenis air = 4200 J/kg Co, kalor lebur air = 334.000 J/kg. Jika es dan teh hangat dicampur dalam sistem tertutup terisolasi, tentukan suhu akhir campuran.

PembahasanDiketahui :Massa es (m es) = 0,2 kgMassa air teh hangat (m teh) = 0,2 kgKalor jenis air (c air) = 4180 J/kg Co

Kalor jenis es (c es) = 2100 J/kg Co

Kalor lebur air (Lf air) = 334.000 J/kgSuhu es (T es) = -10oCSuhu air teh hangat (T teh) = 40oCDitanya : suhu akhir campuran (T campuran) ?Jawab :Langkah pertama, perkirakan keadaan akhir.Kalor yang harus dilepaskan oleh air untuk menurunkan suhu 0,2 kg teh hangat dari 40oC sampai 0oC :

Kalor yang diserap oleh 0,2 kg es untukmenaikkan suhunya dari -10oC sampai 0oC :

Kalor yang diserap untuk mencairkan 0,2 kg es(kalor yang diperlukan untuk mengubah semua

esmenjadi air) :

Berdasarkan perhitungan di atas, diperoleh hasil sebagai berikut :Q lepas = 33,444 kJQ terima = 4,2 kJQ lebur = 66,8 kJKetika teh hangat melepaskan kalor sebanyak 33,44 kJ, suhu teh hangat berubah dari 40oC menjadi 0oC. Sebagian kalor yang dilepaskan (sekitar 4,2 kJ) digunakan untuk menaikkan suhu es dari -10 oC sampai 0oC. 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. Untuk meleburkan semua es menjadi air diperlukan kalor sebesar 66,8 kJ.  Kalor yang tersisa adalah 29,24 kJ.Dapat disimpulkan bahwa kalor yang dilepaskan oleh teh hangat digunakan hanya untuk menaikkan suhu es dari -10 oC sampai 0oC dan meleburkan sebagian es. Sebagian es telah berubah menjadi air, sebagiannya belum. Selama proses perubahan wujud padat menjadi cair, suhu tidak berubah. Karenanya suhu akhir campuran adalah 0oC.

B.PERUBAHAN WUJUD BENDA

GAS

PADAT CAIR

mencair

membeku

men

yubl

im

men

ghab

lur m

engembun

menguap

DIAGRAM PERUBAHAN WUJUD ZAT

©Aulia Dina Wulandani

1. PERUBAHAN FISIKAPerubahan fisika yaitu perubahan benda tanpa menghasilkan zat baruMacam-macam perubahan fisika :

a. Mencair Mencair atau melebur  yaitu peristiwa perubahan zat padat menjadi cair, hal ini  karena adanya kenaikan suhu (panas). Contoh peristiwa mencair yaitu pada batu es yang berubah menjadi air, lilin yang dipanaskan, dan lain-lain.

b. MembekuMembeku yaitu peristiwa perubahan zat cair menjadi padat, karena adanya pendinginan. Contoh peristiwa mencair yaitu air yang dimasukkan dalam freezer akan menjadi es batu, lilin cair yang didinginkan.

Mencair :

Membeku :

c. MenguapMenguap adalah peristiwa perubahan zat cair menjadi gas. Contohnya air yang direbus jika dibiarkan lama-kelamaan akan habis, bensin yang dibiarkan berada pada tempat terbuka lama-lama juga akan habis berubah menjadi gas.d. MengembunMengembun adalah peristiwa perubahan benda gas menjadi air. Contoh mengembun adalah ketika kita menyimpan es batu dalam sebuah gelas maka bagian luar gelas akan basah, atau rumput di lapangan pada pagi hari menjadi basah padahal sore harinya tidak hujan.

Menguap :

Mengembun :

e. MenyublimMenyublim adalah peristiwa perubahan zat padat menjadi gas atau sebaliknya. Contoh menyublim yaitu pada kapur barus (kamper) yang disimpan pada lemari pakaian lama-lama akan habis.

e. Mengkristal atau menghablurMengkristal atau menghablur adalah peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi padat. Contoh mengkristal adalah pada peristiwa berubahnya uap menjadi salju.

Menyublim :

Mengkristal :

Banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan selama terjadi perubahan wujud dapat dinyatakan dengan persamaan:

Q = banyak kalor yang diserap atau dilepaskan (dalam joule)m = massa zat yang mengalami perubahan wujud (dalam Kg)L = kalor laten (dalam Joule/Kg)

Nama-nama kalor laten, antara lain:- pada saat melebur disebut kalor lebur- pada saat menguap disebut kalor uap- pada saat menyublim disebut kalor sublim- pada saat membeku disebut kalor beku- pada saat mengembun disebut kalor embun

- Dari es dengan suhu <0°C sampai es 0°C, kalor yang diserap: Q = mes . Ces . Δt- Dari es dengan suhu 0°C sampai air 0°C (es melebur), kalor yang diserap: Q = mes . Les- Dari air dengan suhu 0°C sampai air 100°C, kalor yang diserap: Q = ma . Ca . Δt → ma = mes- Dari air dengan suhu 100°C sampai uap 100°C (air mendidih), kalor yang diserap: Q = ma . Lu- Dari uap dengan suhu 100°C sampai uap jenuh, kalor yang diserap: Q = mu . Cu . Δt → mu = ma = mes

Perubahan wujud es sampai menjadi uap jenuh, beserta persamaan kalor yang diserap dapat digambarkan seperti bagan di bawah ini.

2.PERUBAHAN KIMIAPerubahan kimia adalah peristiwa perubahan pada benda (zat) yang menghasilkan zat baru yang berbeda dengan sifat asalnya. Contohnya pada peristiwa kertas yang dibakar, beri yang berkarat, buah yang membusuk dan sebagainya. 

Berapakah kalori kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 liter air dari 30°C menjadi 80°C jika massa jenis air = 1 gram/cm^3 dan kalor jenis air = 1 kal/gr°C?

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Berapakah kalori kalor yang diperlukan untuk merubah 500 gram es dari -20° C agar menjadi air 40° C, jika diketahui Ces = 0,5 kal/gr° C; Les = 80 kal/gr; Ca = 1 kal/gr° C?

SOAL

2. Sebuah kalori meter dengan kapasitas 80 J/° C mula-mula diisi dengan 200gram air dengan suhu 100° C. Kemudian ke dalam kalorimeter dimasukkan lagi sebuah logam yang bermassa 100 gram dengan suhu 40° C. Setelah tercapai kesetimbangan termal diperoleh suhu akhir campuran 60° C. Berapakah kalor jenis logam tersebut? (kalor jenis air = 1 kal/gr° C).

MATURNUWUN

THANKS FOR WATCHING

@AniMasrofah @chichawul @Ayoendwi_16 @dakufe @intan_ayu24 @JasiskaSara