Kalor: Rumus, Grafik Perubahan Wujud Zat, Contoh Soal

By | August 8, 2017

Materi tentang kalor merupakan salah satu materi penting untuk dipelajari karena cukup sering keluar dalam ujian semester maupun ujian nasional. Di sini, idschool akan memberikan pemahaman kepada sobat idschool tentang kalor beserta rumus kalor yang sering dipakai untuk menyelesaikan soal kalor. Pada bagian akhir akan diberikan contoh soal kalor dan pembahasannya. Contoh soal kalor yang diberikan berupa contoh soal grafik perubahan wujud zat.

Ada beberapa rumus kalor yang digunakan untuk menentukan berapa banyak kalor yang dilepaskan pada saat benda mengalami perubahan wujud zat. Penggunaan rumus kalor tersebut tergantung dari keadaan yang dialami suatu zat. Apakah mencair, menguap, atau keadaan lainnya. Bagaimana penggunaan rumus kalor untuk menentukan kalor yang dilepaskan suatu zat? Simak ulasan materi tentang kalor dan cara menetukan kalor yang dilepaskan pada contoh soal grafik perubahan wujud melalui halaman ini.

Materi pertama yang akan disampaikan adalah pengertian kalor dan rumus kalor. Simak ulasannya pada materi di bawah.

 

Pengertian Kalor, Satuan Kalor, dan Rumus Kalor

Kalor adalah bentuk energi yang dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain karena perbedaan suhu. Dalam pembelajaran, sobat idschool akan diminta untuk menentukan banyaknya kalor yang diterima atau kalor yang dilepaskan suatu zat. Dalam perubahan zat, kalor sendiri dibagi menjadi 2 (dua) jenis yaitu kalor untuk menaikkan suhu dan kalor laten.

Pada kalor untuk menaikkan suhu, besarnya kalor yang dihitung adalah kalor saat terjadinya perubahan (kenaikan) suhu. Sedangkan pada kalor laten, kalor yang dibutuhkan pada perubahan wujud zat. Kalor laten dibedakan menjadi dua yaitu kalor lebur dan kalor uap.

Kalor lebur dilepaskan saat terjadinya perubahan zat dari padat menjadi cair (mencair). Sedangkan kalor uap dilepaskan saat terjadinya perubahan zat dari cair menjadi uap (menguap).

Satuan Kalor dinyatakan dalam Joule (J) atau Kalori (kal), dengan hubungan yang dinyatakan sebagai berikut.

Satuan kalor:

Satuan kalor dinyatakan dalam Joule (J) atau kalori (kal). Hubungan antara keduanya dinyatakan melalui persamaan di bawah.

    1 J = 0,24 kal
    1 kal = 4,2 J

Sekarang, simak rumus kalor untuk menaikkan suhu yang akan diberikan di bawah.

 
Rumus kalor untuk menaikkan suhu:

    \[Q = m \cdot c \Delta T \]

    \[Q = C \cdot \Delta T \]

Keterangan:
Q = kalor (J)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/kg^{o}C)
C = kapasitas kalor (J/^{o}C)
\Delta T = perubahan suhu (^{o}C)

 

Selanjutnya, simak juga rumus kalor laten yang terdiri atas kalor lebur dan kalor uap.

 

    Rumus kalor untuk mengubah wujud (Kalor Laten):

  1. Kalor Uap: Cair ke Gas (menguap)
     

        \[Q = m \cdot U \]

  2.  

  3. Kalor Lebur: Padat ke Cair (melebur/mencair)
     

        \[Q = m \cdot L \]

  4. Keterangan:
            Q = kalor (J)
            m = massa (kg)
            U = kalor uap (J/kg)
            L = kalor lebur (J/kg)

 

Sebelum mempelajari proses menghitung kalor yang diterima atau dilepaskan sebuah benda, kita akan mengulas sedikit tentang satu asas dalam pembahasan kalor yang terkenal, yaitu asas black.

Asas Black:
Pada pencampuran dua benda yang berbeda suhunya maka benda yang suhunya tinggi akan melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan akan diserap oleh benda yang suhunya rendah sampai akhirnya suhu kedua benda sama. Secara singkat, Asas Black dinyatakan dalam persamaan berikut.

    \[Q_{lepas} = Q_{terima}\]

Catatan: Prinsip Asas Black hanya berlaku pada sistem terisolasi, artinya tidak ada pertukaran kalor dengan lingkungan.

Ulasan materi yang akan dibahas selanjutnya adalah menghitung nilai kalor yang dibutuhkan untuk suatu proses perubahan wujud zat.

 
 

Proses Mengitung Nilai Kalor

Perubahan wujud zat dari padat ke cari, atau cair ke gas membutuhkan kalor. Banyak kalor yang dibutuhkan unutk melakukan proses perubahan wujud zat tersebut dapat dihitung melalui sebuah rumus. Melalui halaman ini, sobat idschool akan mempelajari rumus kalor.

Pada bagian akhir akan diberikan contoh soal kalor dan pembahasannya. Contoh soal yang diberikan berupa contoh soal grafik perubahan wujud zat yang sudah dilengkapi dengan pembahasa. Jadi, simak sampai selesai materinya, oke?

Proses perhitungan kalor yang dilepaskan suatu zat biasanya digambarkan dalam sebuah grafik perubahan wujud zat. Penyampaian materi yang akan diberikan di sini berupa analisis grafik tersebut. Materi yang akan diberikan di sini berupa sebuah study kasus.

Perhatikan grafik proses perubahan wujud zat cair (dalam kasus ini air) pada gambar di bawah!

 
rumus kalor

 

Proses dan besarnya kalor yang dibutuhkan dapat dilihat pada persamaan di bawah.

    \[Q_{1} = m_{es} \cdot c_{es} \cdot \left( T_{B} - T_{A} \right)  \]

    \[Q_{2} = m_{es} \cdot L  \]

    \[Q_{3} = m_{air} \cdot c_{air} \cdot \left( T_{C} - T_{D} \right)  \]

    \[Q_{4} = m_{air} \cdot U \]

    \[Q_{5} = m_{uap} \cdot c_{uap} \cdot \left( T_{F} - T_{E} \right)  \]

    \[Q_{total} = Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} + Q_{4} + Q_{5} \]

 
 

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh Soal Grafik Perubahan Wujud Zat (SOAL UN IPA FISIKA SMP 2016)

Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini!

 
Contoh Soal Grafik Perubahan Wujud Zat
 
Jika kalor jenis es 2.100 J/kgoC, kalor lebur es 336.000 J/kg, dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kg^{o}C maka kalor yang dibutuhkan dalam proses dari P - Q - R adalah ….
A.     10.500 J
B.     21.000 J
C.     336.000 J
D.     346.500 J
 

Pembahasan:

Perhatikan gambar berikut untuk memduhakan menentukan rumus yang digunakan dalam menghitung setiap step proses kalor yang dilepaskan/dibutuhkan.

 
contoh soal kalor dan pembahasannya
Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik P ke Q adalah Q_{1}

    \[ Q_{1} = m_{es} \cdot c_{es} \cdot \Delta T \]

    \[ Q_{1} = 1 \cdot 2.100 \cdot \left( 0 -(-5) \right) \]

    \[ Q_{1} = 10.500 \; J \]

Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik Q ke R adalah Q_{2}

    \[ Q_{1} = m_{es} \cdot L \]

    \[ Q_{1} = 1 \cdot 336.000 \]

    \[ Q_{1} = 336.000 \; J \]

Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik P - Q - R adalah Q_{1} + Q_{2}

    \[ Q_{P - Q - R} = Q_{1} + Q_{2} \]

    \[ Q_{P - Q - R} = 10.500 \; J + 336.000 \; J \]

    \[ Q_{P - Q - R} = 346.500 \; J \]

 

Jawaban: D

Sekian pembahasan mengenai materi kalor yang memuat pembahasan mengenai rumus kalor, contoh soal kalor dan pembahasannya, serta contoh soal grafik perubahan wujud zat. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Suhu dan Pemuaian