Pada waktu itu orang percaya bahwa semua benda pada suhu tinggi mengandung lebih banyak kalorik daripada benda pada suhu rendah. Bila kedua benda tersebut dipersatukan, maka benda yang kaya kaloriknya kehilangan sebagian kaloriknya yang diberikan kepada benda lain sampai kedua benda tersebut telah mencapai suhu yang sama. Teori kalorik mampu menjelaskan banyak proses, seperti hantaran kalor atau pencampuran zat-zat di dalam sebuah kalorimeter dengan cara yang memuaskan.
Perubahan suhu adalah perpindahan “sesuatu” dari sebuah benda pada suatu suhu yang lebih tinggi ke sebuah benda pada yang lebih rendah, dan “sesuatu” ini dinamakan kalor. Jadi , kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.
Joule adalah orang yang memperlihatkan dengan eksperimen bahwa suatu kuantitas energi mekanis yang diberikan diubah menjadi kalor.
Helmholtz menyatakan bahwa bukan hanya kalor dan energi mekanis, tetapi semua bentuk energi adalah ekivalen. Kalor dan usaha masing-masing adalah bentuk energi dan harus ada suatu hubungan tertentu diantaranya, yang dinamakan kesetaraan energi mekanik dan kalor.
Di tahun 1850, Joule menggunakan sebuah alat yang di dalamnya terdapat beban-beban yang jatuh di dalam sebuah wadah air yang diisolasi.
KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR
Apabila suhu berbagai jenis benda dinaikkan dengan besar yang sama, ternyata setiap benda menyerap energi kalor dengan besar berbeda. Bahwa yang berbeda akan menyerap energi kalor yang berbeda pula walapun terjadi pada perubahan suhu yang sama.
Kalor jenis c dapat dinyatakan dalam persamaan matematis sebagai berikut:
c = kalor jenis benda (J/kg K)
m = masaa benda (kg)
Akan lebih memudahkan bila faktor m dan c dipandang sebagai satu kesatuan. Faktor ini disebut kapasitas kalor dan didefinisikan sebagai jumlah energy kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1 K.
C=mc=
Persamaan dapat kita nyatakan rumus umum kalor, yaitu
ASAS BLACK
Sebagaimana kita ketahui, kalor adalah energi yang pindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Kalor menyangkut perpindahan energy. Energy adalah kekal, sehingga benda yang suhunya tinggi akan melepas energi danbenda yang suhunya rendah akan menerima energi dengan besar yang sama. Dalam bentuk persamaan, maka
Persamaan diatas menyatakan hukum kekekalan energi pada pertukaran kalor dan selanjutnya disebut asas black, sebagai penghargaan jasa ilmuwan Inggris bernama Joseph Black.
Kaliometer adalah alat yang digunanakan untuk mengukur kalor.
KALOR LATEN DAN PERUBAHAN WUJUD
Semua benda dapat berubah wujud ketika suhunya dinaikkan atau diturunkan. Marilah kita perhatikan perilaku suatu benda ketika dipanaskan. Apabila suatu zat padat, misalnya es, dipanaskan, ia akan menyerap kalor dan berubah wujud mwenjadi disebut zat cair. Perubahan wujud zat padat menjadi zat cair disebut melebur. Suhu dimana dimana zat mengalami peleburan itu disebut titik lebur zat. Kejadian yang sebaliknya adalah membeku, yaitu perubahan wujud dari cair menjadi padat. Suhu dimana zat mengalami pembekuan disebut titik beku. Perubahan wujud zata cair menjadi uap (gas) disebut menguap.peristiwa lain yang memperlihatkan bahwa proses pengupan membutuhkan kalor adalah mendidih. Mendidih terjadi pada seluruh bagian zat cair dan hanya terjadi pada suhu tertentu yang disebut titik didih. Proses kebalikan dari mengupa adalah mengembun, yaitu perubahan wujud dari uap menjadi cair.
Ada sejumlah kalor yang dilepaskan atau diserap pada saat perubahan wujud zat, tetapi tidak digunakan untuk menaikan tau menurukan suhu. Kalor semacam ini disebut kalor laten dan disimbolkan dengan huruf L. Jadi, kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk megubah wujudnya per satuan massa. Dirumuskan bahwa
Kalor laten beku besarnya sama dengan kalor laten lebur dan biasanya disebut dengan kalor lebur. Kalor lebur es pada suhu takanan normal sebesar 334 kJ/kg. Kalor laten uap besarnya sama dengan kalor laten embun dan biasanya disebut dengan kalor uap. Kalor uap air pada suhu dan tekanan normal sebesar 2256 kJ/kg.
Disamping proses perubahan wujud yang telah disebutkan di atas, ada suatu proses perubahan yang disebut menyublim, yaitu peristiwa perubahan wujud zat dari padat langsung menjadi uap tanpa melalui wujud cair. Peristiwa mwnyublim ini dimanfaatkan dalam proses pengawetan makanan, yaitu proses pengeringan beku (freeze drying).
Sebagaimaman yang dijelaskan bahwa kalor merupakan faktor yang mempengaruhi perubahan wujud suatu zat. Akibat penyerapan dan pelepasan kalor, suatu gas dapat berubah wujud dari padat ke cair,cair ke gas, padat ke gas dan sebaliknya. Di samping kalor, terdapat faktor-faktor lain yang dpat mempengaruhi perubahan wujud suatu zat, yaitu tekanan dan ketidakmurnian.
Perpindahan kalor
Kalor berpindah dari satu benda ke benda lain melalui 3 cara :
- Konduksi
- konveksi
- Radiasi
1. Konduksi
Perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan zat pengantar
H = Q/t
= kA delta T/L
Atau
Q = kAt delta T/L
Keterangan :
L = panjang
A = Luas penampang
K = konduktivitas termal (jenis bahan)
Delta T = beda suhu
Q = kalor
* makin besar nilai k suatu benda, makin mudah zat itu menghantar kalor
* bahan konduktor mempunyai nilai k besar, sedangkan bahan isolator mempunyai nilai k kecil
2. Konveksi
Perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel-partikel zat
Ada 2 jenis konveksi :
a. Konveksi alami
Pengerakan atau aliran energi kalor terjadi akibat perbedaan massa jenis
b. Konveksi paksa
Aliran panas dipaksa dialirkan ke tempat yang dituju dengan bantuan alat tertentu
H = Q/t
= hAdelta T
Atau
Q = hAdelta T
Keterangan :
Q= KALOR
A = Luas Penampang yang bersentuhan
H = koefisien
T = waktu
Delta T = suhu antara benda denagn fluida
3. Radiasi
Perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik
*Permukaan hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar radiasi yang baik, sedangkan permukaan putih dan mengilap adalah penyerap dan pemancar radiasi yang buruk. Menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut.
”Energi total yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu.”
Permukaan Hitam sempurna :
H = Q/t
O = konstanta Stefan-Boltzman
(5,67 x 10 pankat -8 W/m2K4)
Permukaan dengan emisivitas e (0 lebih kecil sama dengan e lebih kecil sama dengan 1)
H = Q/t
=e o AT4
*untuk benda penyerap sempurna(penyerap paling buruk) nilai e = 0, sedangkan benda penyerap sempurna sekaligus pemancar sempurna, yaitu benda hitam sempurna nilai e = 1.
*emisivitas manusia kurang lebih 0,98.
*emisivitas benda (e) menyatakan suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna dan besarnya bergantung pada sifat permukaan benda.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar