Kalor Jenis: Pengertian, Satuan, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan
https://www.fisikabc.com/2018/03/kalor-jenis.html?m=0
Daftar Materi Fisika
Advertisement
Sendok yang digunakan untuk menyeduh kopi panas, akan terasa hangat. Leher Anda jika disentuh akan terasa hangat. Apa sebenarnya yang berpindah dari kopi panas ke sendok dan dari leher ke syaraf kulit? Sesuatu yang berpindah tersebut merupakan energi/kalor. Pada dasarnya kalor adalah perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.
Pada waktu zat mengalami pemanasan, partikel-partikel benda akan bergetar dan menumbuk partikel tetangga yang bersuhu rendah. Hal ini berlangsung terus menerus membentuk energi kinetik rata-rata sama antara benda panas dengan benda yang semula dingin. Pada kondisi seperti ini terjadi keseimbangan termal dan suhu kedua benda akan sama.
Kalor Jenis Suatu Benda
Sewaktu Anda memasak air, Anda membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu air hingga mendidihkan air. Nasi yang dingin dapat dihangatkan dengan penghangat nasi. Nasi butuh kalor untuk menaikkan suhunya. Berapa banyak kalor yang diperlukan air dan nasi untuk menaikkan suhu hingga mencapai suhu yang diinginkan?
Secara induktif, makin besar kenaikan suhu suatu benda, makin besar pula kalor yang diserapnya. Selain itu, kalor yang diserap benda juga bergantung massa benda dan bahan penyusun benda. Secara matematis dapat di tulis seperti berikut.
Q = mc∆T ………. Pers. (1)
|
Keterangan:
Q = jumlah kalor yang diberikan (J)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis (J/kgoC)
∆T = perubahan suhu (oC)
Dari persamaan (1) di atas, maka dapat kita tulis persamaan kalor jenis (c) yaitu sebagai berikut.
c
|
=
|
Q
|
………. Pers. (2)
|
m∆T
|
Berdasarkan persamaan (2) di atas, maka kita dapat mendefinisikan apa yang dimaksud dengan kalor jenis, yaitu sebagai berikut.
Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1oC.
|
Satuan-satuan kalor jenis antara lain sebagai berikut.
● J/kgoC
● J/kg K
● kkal/kgoC
● kal/goC
Kalor jenis menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor. Hal ini berarti tiap benda (zat) memerlukan kalor yang berbeda-beda meskipun untuk menaikkan suhu yang sama dan massa yang sama. Kalor jenis beberapa zat dapat Anda lihat pada tabel berikut.
Tabel Kalor Jenis Beberapa Zat
No
|
Nama Zat
|
Kalor Jenis
| |
J/kgoC
|
Kkal/kgoC
| ||
1.
|
Alkohol
|
2.400
|
550
|
2.
|
Es
|
2.100
|
500
|
3.
|
Air
|
4.200
|
1.000
|
4.
|
Uap air
|
2.010
|
480
|
5.
|
Alumunium
|
900
|
210
|
6.
|
Besi/Baja
|
450
|
110
|
7.
|
Emas
|
130
|
30
|
8.
|
Gliserin
|
2.400
|
580
|
9.
|
Kaca
|
670
|
160
|
10.
|
Kayu
|
1.700
|
400
|
11.
|
Kuningan
|
380
|
90
|
12.
|
Marmer
|
860
|
210
|
13.
|
Minyak tanah
|
2.200
|
580
|
14.
|
Perak
|
230
|
60
|
15.
|
Raksa
|
140
|
30
|
16.
|
Seng
|
390
|
90
|
17.
|
Tembaga
|
390
|
90
|
18.
|
Timbal
|
130
|
30
|
19.
|
Badan manusia
|
3.470
|
830
|
Sumber: Fisika, kane & Sterheim, 1991.
| |||
Contoh Soal 1:
Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20oC menjadi 100oC, jika kalor jenis besi 450 J/kgoC?
Penyelesaian:
Diketahui:
Diketahui:
m = 10 kg
T1 = 20oC
T2 = 100oC
c = 450 J/kg oC
Ditanyakan: Q?
Jawab:
Q = mc∆T
Q = mc(T2 – T1)
Q = 10 × 450 × (100 – 20)
Q = 10 × 450 × 80
Q = 360.000 J = 360 kJ
Jadi, kalor yang dibutuhkan sebatang besi tersebut sebesar 360 kJ.
Contoh Soal 2:
Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari suhu 30oC menjadi 50oC. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/goC atau 4.200 J/kg K, tentukan:
a) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori).
b) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule).
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 300 g = 0,3 kg
∆T = 50oC – 30oC = 20oC
c = 1 kal/goC = 4.200 J/kg K
Ditanyakan: Q dalam kalor dan joule
Jawab:
a) Menentukan jumlah kalor dalam kalori
Q = mc∆T
Q = 300 g × 1 kal/goC × 20oC
Q = 6.000 kalori
Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut adalah 6.000 kalori.
b) Menentukan jumlah kalor dalam joule
Q = mc∆T
Q = 0,3 kg × 4.200 J/kg K × 20 K
Q = 6.000 kalori
Q = 25.200 joule
Catatan penting: perubahan suhu dari satuan celcius dan kelvin sama, jadi tidak perlu melakukan koversi satuan terlebih dahulu.
Atau dengan menggunakan kesetaraan antara kalori dan joule diketahui bahwa:
1 kalori = 4,2 joule sehingga:
Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule
Contoh Soal 3:
Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC sampai 80oC adalah 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
∆T = 80oC – 10oC = 70oC
Q = 9,45 kJ = 94.500 J
Ditanyakan: c
Jawab:
c
|
=
|
Q
|
m∆T
|
c
|
=
|
94.500 J
|
3 kg × 70oC
|
c
|
=
|
94.500 J
|
210 kgoC
|
c
|
=
|
450 J/kgoC
|
Jadi kalor jenis zat tersebut adalah 450 J/kgoC.
Contoh Soal 4:
Air sebanyak 500 g bersuhu 20oC jika diberi kalor 100 kkal, berapakah suhu air sekarang?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 500 g = 0,5 kg
T0 = 20oC
cair = 4.200 J/kgoC
Q = 100 kkal = 4,2 × 105 J
Ditanyakan: T
Jawab:
Q = mcair∆T
∆T
|
=
|
Q
|
mcair
|
∆T
|
=
|
4,2 × 105 J
|
0,5 kg × 4.200 J/kgoC
|
∆T
|
=
|
420.000 J
|
2.100 J/oC
|
∆T
|
=
|
200oC
|
∆T = T – T0
T = ∆T – T0
T = 200 – 20
T = 180oC
Jadi, suhu air akhir adalah 180oC.
Poin Penting!
|
■ Kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. Karena bentuk energi maka dalam sistem SI, kalor memiliki satuan joule. Kesetaraannya:
1 kal = 4,2 joule atau
1joule = 0,24 kal
■ Berarti dalam sistem SI, kalor jenis dapat didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 kg benda agar suhunya naik 1K.
|
Contoh Soal 5:
Batang logam bermassa 2 kg memiliki suhu 25oC. Untuk menaikkan suhunya menjadi 75oC dibutuhkan kalor sebesar 5 × 104 kal. Jika suhunya dinaikkan menjadi 125oC maka berapakah kalor yang dibutuhkan?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 2 kg = 2.000 g
∆T1 = 75oC – 25oC = 50oC → Q1 = 5 × 104 kal
∆T2 = 125oC – 25oC = 100oC → Q2 = ?
Kalor jenis benda dapat ditentukan dari keadaan pertama.
Q1 = mc∆T1
5 × 104 = 2.000 × c × 50
5 × 104 = 100.000 × c
c = 5 × 104/105
c = 5 × 10-1
c = 0,5 kal/goC
berarti kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ∆T2 sebesar:
Q2 = mc∆T2
Q2 = 2.000 × 0,5 × 100
Q2 = 100.000
Q2 = 105 kal
Konsep kesebandingan
Kalor untuk menaikkan suhu sebanding dengan kenaikan suhunya.
Q ~ ∆T
Berarti dapat diperoleh:
Q2
|
=
|
∆T2
|
Q1
|
∆T1
|
Q2
|
=
|
100
|
× 5 × 104 = 105 kal
|
50
|
