Rumus Kalor dan Grafik Perubahan Wujud Zat (+2 Contoh Soal)

Rumus kalor dan grafik perubahan wujud zat digunakan untuk menentukan banyak kalor yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu perubahan zat, Misalnya zat yang berubah wujud menjadi es atau yang biasa disebut dengan mencari. Pada awalnya, zat berada pada suhu di bawah 0oC setelah mendapat sejumlah kalor suhu zat menjadi di atas 0oC. Satuan kalor dinyatakan dalam Joule (J) atau kalori (kal), di mana 1 J = 0,24 kal dan 1 kal = 4,2 J.

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.

Table of Contents

Pengertian Kalor, Satuan Kalor, dan Rumus Kalor

Kalor adalah bentuk energi yang dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain karena perbedaan suhu. Kalor sendiri dibagi menjadi 2 (dua) jenis dalam perubahan zat 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.

Rumus kalor untuk menaikkan suhu:

Q = m × c × ΔT

Q = C × ΔT

Keterangan:
Q = kalor (J)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/kgoC)
C = kapasitas kalor (J/kgoC)
ΔT = perubahan suhu (oC)

Sedangkan 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). Selanjutnya, rumus kalor laten yang terdiri atas kalor lebur dan kalor uap dapat dihitung seperti persaman di bawah.

Rumus kalor untuk mengubah wujud (Kalor Laten):

  1. Kalor Uap: Cair ke Gas (menguap)
    Q = m × U
  1. Kalor Lebur: Padat ke Cair (melebur/mencair)
    Q = m × L

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.

Qlepas = Qterima

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.

Baca Juga: Suhu dan Pemuaian

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.

  • Q1 = mes × ces × (TB ‒ TA)
  • Q2 = mes × L
  • Q3 = mair × cair × (TC ‒ TD)
  • Q4 = mair × U
  • Q5 = muap × cuap × (TF ‒ TE)
  • Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Baca Juga: Cara Menghitung Suhu Akhir Campuran dengan Massa yang Berbeda

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Contoh 1 – Soal Grafik Perubahan Wujud Zat

Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini!

Cara mencari kalor yang dilepaskan

 Jika kalor jenis es 2.100 J/kgoC, kalor lebur es 336.000 J/kg, dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kgoC 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.

Suhu, Pemuaian, dan Kalor

 Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik P ke Q adalah Q1:
Q1 = mes × Ces × ΔT
Q1 = 1 × 2.100 × ( 0 -(-5))
Q1 = 1 × 2.100 × 5 = 10.500 J

Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik Q ke R adalah Q2:
Q2 = mes × L
Q2 = 1 × 336.000 = 336.000 J

Kalor yang dibutuhkan untuk proses dari titik P – Q – R adalah Q1 + Q2:
QP-Q-R = Q1 + Q2
QP-Q-R = 10.500 J + 336.000 J = 346.500 J

Jadi, kalor yang dibutuhkan dalam proses dari P – Q – R adalah 346.500 J

Jawaban: D

Contoh 2 – Soal Grafik Perubahan Wujud Zat

Perhatikan tabel kalor jenis berikut!

Logam X bermassa 4,2 kg dipanaskan hingga suhunya 140oC, kemudian dimasukkan ke dalam 9,2 kg air yang suhunya 30o. Setelah beberapa saat terjadi keseimbangan, suhu akhir campuran menjadi 40o. Bila diketahui kalor jenis air 4.200 K/kgoC, maka dapat disimpulkan bahwa jenis bahan logam X adalah ….
A. alumunium
B. besi
C. tembaga
D. perak

Pembahasan:

Diketahui informasi tentang logam X:

  • massa logam X: m1 = 4,2 kg
  • suhu awal logam X: T1 = 140oC
  • suhu air: T2 = 30o
  • massa air = m2 = 9,2 kg
  • massa jenis air: C2 = 4.200 K/kgoC
  • suhu campuran = Tc = 40o

Menghitung masa jenis logam menggunakan prinsip azaz black (kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas, Q1 = Q2):

Q₁ = Q₂ 
m₁ × C₁ × ΔT₁ = m₂ × C₂ × ΔT₂
m₁ × C₁ × (T₁ – Tc) = m₂ × C₂ × (Tc – T₂)
4,2 × C₁ × (140 – 40) = 9,2 × 4.200 × (40 – 30)
4,2× C₁ × 100 = 9,2 × 4200 × 10
420 × C₁ = 386.400
C₁ = 386.400 : 420 = 920 J/kg°C

Logam yang memiliki massa jenis sama dengan 920 J/kg°C adalah Alumunium.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa jenis bahan logam X adalah alumunium.

Jawaban: A

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

5 comments

    1. Hali David, kalor lebur digunakan pada perhitungan es menjadi cari (biasanya pada suhu 0 oC) sedangkan kalor uap digunakan para perhitungan kalor saat terjadi perubahan zat cair menjadi uap (100 oC)

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.