Peristiwa yang melibatkan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, pada waktu memasak air dengan menggunakan kompor. Air yang semula dingin lama kelamaan menjadi panas. Mengapa air menjadi panas? Air menjadi panas karena mendapat kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air naik. Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini terjadi perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi energi panas atau kalor yang dapat memanaskan air.
Sebelum abad ke-17, orang berpendapat bahwa kalor merupakan zat yang mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda tersebut bersentuhan atau bercampur. Jika kalor merupakan suatu zat tentunya akan memiliki massa dan ternyata benda yang dipanaskan massanya tidak bertambah. Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan merupakan suatu besaran yang dilambangkan Q dengan satuan joule (J), sedang satuan lainnya adalah kalori (kal). Hubungan satuan joule dan kalori adalah:
1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori
Berikut ini adalah pembahasan tentang peran kalor dalam perubahan wujud zat yang meliputi pengertian menguap, pengertian kalor uap, rumus kalor uap, contoh soal kalor uap, daftar kalor uap zat, cara mempercepat penguapan, pengertian mendidih.
Sebelum abad ke-17, orang berpendapat bahwa kalor merupakan zat yang mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda tersebut bersentuhan atau bercampur. Jika kalor merupakan suatu zat tentunya akan memiliki massa dan ternyata benda yang dipanaskan massanya tidak bertambah. Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan merupakan suatu besaran yang dilambangkan Q dengan satuan joule (J), sedang satuan lainnya adalah kalori (kal). Hubungan satuan joule dan kalori adalah:
1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori
Berikut ini adalah pembahasan tentang peran kalor dalam perubahan wujud zat yang meliputi pengertian menguap, pengertian kalor uap, rumus kalor uap, contoh soal kalor uap, daftar kalor uap zat, cara mempercepat penguapan, pengertian mendidih.
Peran Kalor dalam Perubahan Wujud Zat
Telah kita pelajari pada bab sebelumnya bahwa zat terdiri atas tiga wujud, yaitu cair, padat, dan gas serta dapat mengalami perubahan yang dipengaruhi suhu. Saat itu, terjadi aliran energi berupa kalor. Jadi, kalor dapat mengubah wujud suatu benda.
Apa yang terjadi apabila dua zat cair yang berbeda suhunya dicampur menjadi satu? Bagaimana hubungan antara kalor terhadap perubahan suhu suatu zat? Adakah hubungan antara kalor yang diterima dan kalor yang dilepaskan oleh suatu zat? Semua benda dapat melepas dan menerima kalor. Benda-benda yang bersuhu lebih tinggi dari lingkungannya akan cenderung melepaskan kalor. Demikian juga sebaliknya benda-benda yang bersuhu lebih rendah dari lingkungannya akan cenderung menerima kalor untuk menstabilkan kondisi dengan lingkungan di sekitarnya. Suhu zat akan berubah ketika zat tersebut melepas atau menerima kalor. Dengan demikian, dapat diambil kesimpulan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda.
Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang yang diperlukan oleh suatu zat bermassa 1 kg untuk menaikkan suhu 1 °C. Sebagai contoh, kalor jenis air 4.200 J/kg °C, artinya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1 °C adalah 4.200 J. Kalor jenis suatu zat dapat diukur dengan alat kalorimeter.
1. Menguap dan Mengembun
Coba kita ingat ketika memasak air. Setelah air mendidih muncul uap dari atas permukaan air yang kita didihkan. Saat kita menyalakan api dan menempatkan teko berisi air di atasnya, kita telah mengalirkan kalor dari api ke air.
Kalor Uap (U) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya. Satuan untuk kalor uap adalah J/kg.
Dengan demikian, untuk menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya diperlukan kalor (Q) sebesar:
Q = m.U
Dengan:
- Q = banyaknya kalor yang diperlukan (Joule)
- m = massa zat (kg)
- U = kalor uap atau kalor laten (J/kg)
Dalam hal ini, kalor uap besarnya sama dengan kalor embun.
Kalor embun adalah banyaknya kalor yang dilepaskan oleh setiap 1 kg massa zat untuk mengubah wujudnya dari gas menjadi cair.
Cara Mempercepat Penguapan
Proses penguapan dapat dipercepat dengan beberapa cara, yaitu:
- pemanasan
- tiupan udara di atas permukaan
- memperluas permukaan
- mengurangi tekanan permukaan
Kalor uap beberapa jenis zat dapat dilihat dalam tabel berikut.
 |
| Tabel: Daftar Kalor Uap Zat |
2. Mendidih
Mendidih adalah proses perubahan wujud dari cair menjadi gas yang terjadi pada seluruh bagian zat cair pada suhu tertentu.
Suhu tepat pada saat air mendidih disebut titik didih. Misalnya, air mendidih pada titik 100º C. Titik didih dipengaruhi oleh tekanan dan pencampuran zat lain. Jika air mendidih pada titik 100º C, maka titik didih air yang dicampuri garam akan lebih dari 100º C.
Pernahkah kamu berkemah ke gunung dan mencoba mendidihkan air di sana? Titik didih normal air 100º C terjadi pada tekanan 76 cmHg. Pada tekanan kurang dari itu, maka air akan mendidih pada suhu kurang dari 100º C.
Titik didih akan mengalami pengurangan 1º C setiap kenaikan tinggi 300 meter dari permukaan air laut.
Titik didih beberapa zat dapat dilihat pada tabel berikut.
 |
| Tabel: Daftar Titik Didih Zat |
3. Melebur dan Membeku
Melebur adalah proses perubahan wujud zat dari padat ke cair.
Proses sebaliknya disebut membeku. Untuk zat murni, titik lebur dan titik bekunya adalah sama. Misalnya, air membeku pada suhu 0º C, demikian juga es melebur pada suhu yang sama.
Kalor Lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh setiap satu satuan massa untuk mengubah wujudnya dari padat menjadi cair.
Secara matematik dapat ditulis sebagai berikut:
Dengan :
- L = kalor lebur (J/kg)
- Q = kalor yang diperlukan (J)
- m = massa benda (kg)
Titik beku dan kalor lebur beberapa zat dapat kamu lihat dalam tabel berikut ini.
 |
| Tabel: Daftr Titik Beku dan Kalor Lebur Zat |
Contoh Soal Kalor Uap dan Kalor Lebur
1. Berapa kalor yang diperlukan untuk menguapkan 250 gram air pada titik didihnya? (kalor uap air = 2,27 × 106 J/kg)
Diketahui:
mair = 250 g = 0,25 kg
U = 2,27 × 106 J/kg
Ditanya: Q
Jawab:
Q = m·U
= (0,25 kg)·(2,27 × 106 J/kg)
= 5,675 × 105 J
Jadi, kalor yang diperlukan adalah 5,675 × 105 J.
2. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 500 gram air dari suhu 25º C menjadi 100º C pada titik didih minimalnya? (Uair = 2,27 × 106 J/kg; cair = 4200 J/kgº C)
Diketahui :
mair = 500 g = 0,5 kg
Uair = 2,27 × 106 J/kg
cair = 4200 J/kgº C
Δt1 = 100º C - 25º C = 75º C
Ditanya: Qtotal
Jawab:
Qtotal = Q1 + Q2
= m.c.Δt + m.U
= (0,5 kg)(4200 J/kgº C)(50º C) + (0,5 kg) (2,27 × 106 J/kg)
= 1,575 × 105 J + 1,135 × 106 J
= 1,29 × 106 J
Jadi, kalor yang diperlukan adalah 1,29 × 106 J.
3. Berapakah kalor yang dilepaskan oleh 5 kg alkohol untuk membeku pada titik bekunya? (kalor beku alkohol = 6,90 × 104 J/kg)
Diketahui :
mal = 5 kg
L = 6,90 × 104 J/kg
Ditanya : Q
Jawab :
Q = m·L
Q = (5 kg)·(6,90 × 104 J/kg)
= 3,45 × 105 J
Jadi, kalor yang diperlukan adalah 3,45 × 105 J.
