Satuan Energi Kalor Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

838 Orang yang pertama kali menentukan relasi antara satuan kalori dan joule adalah Joule itu sendiri. Ia melakukan percobaan yang sangat sederhana. Skema percobaan Joule tampak pada Gambar. 11 .12. h m Air murni Baling-baling memutar dan memanaskan air v Gambar 11.12. Percobaan Joule untuk mencari hubungan antara satuan kalori dan satuan joule. Percobaan Joule dapat dijelaskan sebagai berikut. Air murni dimasukkan dalam tangki yang berisi baling-baling. Tangki tersebut tersekat dengan baik sehingga tidak ada kalor yang dapat masuk atau keluar. Baling- baling dihubungkan dengan beban melalui katrol. Beban yang bermassa m dilepas dari keadaan diam. Setelah turun sejauh h, laju beban diukur. Kalau beban bermassa m yang jatuh tidak memutar baling-baling maka energi kinetik beban saat turun sejauh h sama dengan pengurangan energi potensial beban, atau mgh mv  2 2 1 11.5 Pada percobaan Joule, beban yang jatuh memutar baling-baling sehingga persamaan 11.5 tidak berlaku. Pengukuran Joule menunjukkan 839 bahwa energi kinetik beban setelah turun sejauh h lebih kecil daripada mgh. Jadi ada sebagian energi kinetik yang hilang. Energi kinetik yang hilang tersebut berubah menjadi kalor yang memanaskan air yang merupakan hasil konversi putaran baling-baling. Persamaan yang tepat menjelaskan percobaan Joule adalah mgh = 12mv 2 + Q, dengan Q adalah jumlah kalor yang dihasilkan. Joule mengukur pertambahan energi air dan kehilangan energi kinetik beban. Joule sampai pada kesimpulan bahwa untuk menaikkan suhu satu kilogram air murni sebesar satu derajat celcius maka perlu kehilangan energi kinetik sebesar 4,184 Joule. Dengan demikian, kesetaraan satuan kalor dan satuan joule yang diterima hingga saat ini adalah 1 kalori = 4,184 joule Contoh 11.2 Air dalam botol mineral sebanyak 600 ml memiliki suhu 27 o C. Air tersebut dimasukkan dalam kulkas sehingga beberapa jam berselang suhunya turun menjadi 5 o C. Berapa joule kalor yang dilepas air? Jawab Pertama kita hitung massa air. Karena massa jenis air = 1 gml maka massa 660 ml air = 660 ml  1 gml = 660 g. Penurunan suhu air T = 27 – 5 = 22 o C. Kalor yang dilepas air = 660  22 = 14.520 kalori = 14,52 kkal.

11.9 Beberapa Fenomena yang Diakibatkan Kalor

Ketika benda menyerap kalor maka getaran atom dalam benda tersebut akan meningkat. Getaran makin kencang jika kalor yang diserap makin besar. Ini akan menimbulkan sejumlah fenomena yang dapat kita amati, baik secara langsung menggunakan indera maupun dengan menggunakan alat ukur. Kalor dapat mengubah suhu benda Ketika suatu benda menyerap kalor maka suhu benda akan meningkat. Meningkatnya suhu disebabkan getaran atom benda makin kencang. Masukkan air dingin dalam panci, lalu letakkan dalam kompor menyala. Maka lama-kelamaan suhu air dalam panci meningkat. Makin lama dilakukan pemanasan maka makin tinggi suhu air dalam panci. Hal serupa adalah ketika 840 kita letakkan batang besi dingin di dekat api. Suhu batang besi lama-lama meningkat akbiat menyerapan kalor. Kalor dapat mengubah wujud zat Zat dapat berada dalam wujud padat, cair, dan gas. Pada suhu di bawah o C, air berada dalam wujud padat es, antara 0 o C sampai 100 o C berada dalam wujud cair kita sebut air, dan di atas 100 o C berada dalam wujut gas uap air. Es yang memiliki suhu di bawah 0 o C akan mengalami kenaikan suhu jika menyerap kalor. Ketika kalor diberikan terus maka suhunya terus naik hingga mencapai 0 o C. Ketika kalor diberikan pada es yang bersuhu 0 o C, maka tidak terjadi pertambahan suhu. Yang terjadi adalah perubahan es menjadi air namun semuanya berada pada suhu 0 o C. Es yang bersuhu 0 o C berubah menjadi air yang bersuhu 0 o C Gambar. 11.13, kiri. Ini adalah contoh perubahan fasa, yaitu dari fasa padat ke fasa cair. Perubahan fasa ini sering disebut peleburan. Peristiwa yang sama terjadi saat tukang elektronik memasang komponen pada rangkaian listrik. Kaki komponen disambung dengan rangkaian menggunakan timah solder. Timah yang semula padat akan mencair ketika menerima panas dari mata solder Gambar 11.13, kanan. Gambar 11.13. kiri Es yang bersuhu 0 o C akan mencair jika menerima kalor dan kanan Kawat solder yang berwujud pada akan meleleh jika meneirma kalor dari mata solder.

11.10 Kapasitas Kalor

Pada bab ini kita simbolkan energi kalor dengan huruf Q. Energi kalor 5,5 kalori ditulis Q = 5,5 kalori. Kalau kalian panaskan berbagai macam benda