Salah satu materi pelajaran dalam ilmu fisika adalah kalor. Materi ini menjelaskan tentang energi panas yang dapat diterima atau diteruskan oleh satu benda ke benda lain dengan berbagai cara perpindahan.
Besar energi yang dipindahkan tersebut dapat dihitung dengan rumus kalor. Rumus kalor merupakan rumus yang digunakan untuk mencari suatu kuantitas atau jumlah panas, baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.
Ingin tahu lebih jauh mengenai rumus kalor beserta cara menghitung dan contoh soalnya? Simak informasi pada artikel berikut, ya!
BACA JUGA: Rumus Besaran Vektor Dalam Fisika Beserta Contoh Soalnya
Kalor adalah
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, kalor adalah tenaga panas yang dapat diterima dan diteruskan oleh satu benda ke benda lain secara hantaran (konduksi), penyinaran (radiasi), atau aliran (konveksi).
Definisi lainnya menyebutkan bahwa kalor merupakan sejumlah panas yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda. Energi panas yang berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah juga diartikan sebagai kalor.
Dalam satuan internasional, satuan kalor dinyatakan dengan Joule (J) dan kalori (kal). Satu kalori merupakan jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1 derajat celcius (°C). Satu kalori ini setara dengan 4,184 J atau 4,2 J.
Mengacu pada definisi kalor yang merupakan energi panas yang dimiliki oleh suatu zat, maka cara untuk mendeteksi adanya kalor suatu benda secara umum dapat dilakukan dengan mengukur suhu benda tersebut.
Sebagai contoh pada air panas. Jika dibiarkan di luar ruangan, maka air panas lama-kelamaan akan menjadi dingin karena kalor yang ada di dalamnya dilepaskan ke lingkungan sekitar air. Peristiwa ini dipengaruhi oleh jumlah kalor, massa benda dan jenis benda.
Perpindahan kalor memiliki kecenderungan untuk menyamakan suhu benda yang saling bersentuhan. Jika suhu suatu benda tinggi, maka benda tersebut memiliki kalor yang sangat besar. Sementara jika suhunya rendah, maka kalor yang dikandung benda tersebut sedikit.
Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda atau zat bergantung pada 3 faktor, yaitu:
- Massa zat.
- Jenis zat (kalor jenis).
- Perubahan suhu.
Rumus kalor
Rumus dalam materi kalor dibedakan menjadi beberapa jenis, seperti rumus kalor jenis, rumus kalor lebur, rumus kalor jenis air, rumus perpindahan kalor, dan rumus kapasitas kalor. Pembahasan mengenai rumus kalor dan contoh soalnya akan dibahas selanjutnya.
Berikut adalah rumus umum yang digunakan untuk mengetahui besar kalor yang dibutuhkan.
Q = m.c.∆T atau Q= m.c.(t2 – t1)
Keterangan:
- Q = kalor yang dibutuhkan (J).
- m = massa benda (kg).
- c = kalor jenis (J/kgC).
- ∆T atau (t2-t1) = perubahan suhu (C).
Telah diketahui bersama bahwa kalor dapat menaikkan atau menurunkan suhu. Dengan demikian, semakin besar kenaikan suhu maka jumlah kalor yang diterima akan semakin banyak, begitu pula sebaliknya.
Hal ini berarti bahwa hubungan kalor (Q) akan berbanding lurus atau sebanding dengan kenaikan suhu (∆T), jika massa (m) dan kalor jenis zat (c) tetap.
BACA JUGA: Pengertian Fisika Kuantum Beserta Fakta-Fakta Menariknya
Kalor jenis adalah
Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan oleh 1 gram massa benda untuk menaikkan suhu sebesar 1°C. Rumus pada kalor jenis ini juga dapat digunakan untuk menghitung suhu akhir pada perhitungan kalor.
Kalor jenis juga dianggap sebagai kemampuan benda dalam melepas atau menerima kalor. Dalam Satuan Internasional (SI), satuan kalor jenis adalah J/kg°C dengan simbol c (huruf kecil). Perlu diketahui bahwa masing-masing benda memiliki kalor jenis yang berbeda-beda.
Rumus kalor jenis
Dalam menghitung kalor jenis, Sedulur dapat menggunakan rumus berikut ini.
c = Q/mΔT
Keterangan:
c = kalor jenis (J/kg°C)
Q = kalor (J)
m = massa benda (kg)
ΔT = perubahan suhu (°C)
Kapasitas kalor
Berbeda dengan kalor jenis, kapasitas kalor merupakan sejumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 1°C pada benda bermassa tertentu. Kapasitas kalor disimbolkan dengan huruf C (huruf kapital) dengan satuan dalam sistem internasional adalah J/K.
Rumus kapasitas kalor
Berikut adalah rumus kapasitas kalor.
C = Q / ΔT
Keterangan:
C = kapasitas kalor (J/K)
Q = banyaknya kalor (J)
ΔT = perubahan suhu (K)
Tidak hanya rumus di atas, untuk menghitung kapasitas kalor dapat digunakan rumus sebagai berikut.
C = m.c
Keterangan:
C = kapasitas kalor (J/K)
m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
c = kalor jenis zat (J/kg.K)
BACA JUGA: Rumus Percepatan Beserta Contoh Soal & Pembahasannya
Setelah mengetahui mengenai kalor jenis dan kapasitas kalor, Sedulur juga harus mengetahui informasi mengenai perpindahan kalor. Perpindahan kalor merupakan perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu di antara dua tempat yang berbeda.
Perpindahan kalor atau panas ini meliputi proses pemasukan dan pengeluaran panas. Perpindahan kalor ini terbagi menjadi tiga macam, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Berikut adalah penjelasan selengkapnya.
Konduksi
Konduksi merupakan perpindahan panas melalui zat padat yang tidak ikut mengalami perpindahan. Maksudnya, perpindahan kalor dengan cara ini pada suatu zat tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.
Sebagai contoh adalah knalpot motor yang menjadi panas ketika mesin dihidupkan, tutup panci yang menjadi panas ketika digunakan untuk menutup rebusan air, pegangan kembang api ketika ujungnya sedang dibakar, dan mentega yang meleleh karena dipanaskan di wajan.
Rumus perpindahan kalor secara konduksi adalah sebagai berikut:
Laju Kalor = Q/t = kA (T2 – T1)/x
Konveksi
Konveksi merupakan perpindahan panas melalui aliran dimana zat perantaranya juga ikut berpindah. Konveksi terjadi ketika partikel berpindah dan mengakibatkan kalor merambat. Perpindahan kalor dengan cara ini terjadi pada zat cair dan gas (udara atau angin).
Sebagai contoh adalah gerakan naik dan turun air, kacang hijau, dan kedelai ketika dipanaskan, gerakan balon udara, peristiwa terjadinya angin darat dan angin laut, serta asap pada cerobong pabrik yang membumbung tinggi.
Rumus perpindahan kalor secara konveksi adalah sebagai berikut:
Laju Kalor = Q/t = hA (T2 – T1)
BACA JUGA: Rumus Energi Kinetik Beserta Contoh Soal & Pembahasannya
Radiasi
Radiasi merupakan perpindahan kalor yang dapat terjadi tanpa adanya medium. Perpindahan kalor dengan cara ini terjadi di dalam ruang hampa. Hal ini karena di ruang hampa tidak ada materi yang memindahkan kalor secara konduksi dan konveksi.
Setiap benda dapat memancarkan dan menyerap radiasi kalor dengan besaran yang berbeda, bergantung pada suhu benda dan warna benda. Semakin luas permukaan benda dan semakin panas benda tersebut, maka semakin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.
Rumus perpindahan kalor secara radiasi adalah sebagai berikut:
Laju Kalor = Q/t = σeAT4
Contoh soal mencari kalor
- Indira sedang memanaskan 0,5 kg air dari suhu 28°C menjadi 78°C. Hitunglah berapa kalor yang dibutuhkan jika diketahui kalor jenis air sebesar 400 J/Kg°C.
Jawab:
Diketahui:
m = 0,5 Kg
c = 400 J/Kg°C
T = 78°C – 28°C = 50°C
Ditanyakan:
Q = ?
Dijawab:
Q = m.c.T
Q = 0,5 kg.400J/Kg°C.50°C
Q = 10.000 Joule.
Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah sebesar 10.000 J.
- Hitunglah kalor jenis dari 5 kg zat cair yang membutuhkan energi kalor sebesar 6 x10⁵J untuk berubah dari suhu 25°C menjadi 85°C!
Jawab:
Diketahui:
Q = 6 x10⁵J
m = 5 Kg
T = 85°C – 25°C = 60°C
Ditanya:
c = ?
Dijawab:
c = Q/m.T
c = 6 x 10⁵ J / (5 Kg . 60°C)
c = 2.000 J/Kg°C
Jadi, kalor jenis yang dibutuhkan adalah sebesar 2.000 J/Kg°C.
- Jika diketahui kalor jenis air 1000 J/kg⁰C, berapakah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 2 kg air yang bersuhu 23⁰C menjadi 100⁰C ?
Jawab:
Diketahui:
m = 2 kg
c = 1000 J/kg⁰C
ΔT = 100⁰C – 23⁰C = 77⁰C
Ditanya:
Q = ?
Dijawab:
Q = m.c.ΔT
Q = 2 kg.1000 J/kg⁰C.77⁰C
Q = 154.000 J
Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah sebesar 154.000 J.
- Hitunglah kapasitas kalor pada air yang bermassa 7 kg dengan kalor jenis 400 J/Kg°C!
Jawab:
Diketahui:
m = 7 Kg
c = 400 J/Kg°C
Ditanya:
C = ?
Dijawab:
C = m.c
C = 7 Kg.400 J/Kg°C
C = 2 800 J/°C
Jadi, kapasitas kalor pada air tersebut adalah sebesar 2.800 J/°C.
Demikian rumus kalor beserta cara menghitung dan contoh soalnya. Semoga informasi ini dapat bermanfaat bagi Sedulur yang sedang belajar materi kalor dalam pelajaran matematika. Selamat belajar!
Mau belanja bulanan nggak pakai ribet? Aplikasi Super solusinya! Mulai dari sembako hingga kebutuhan rumah tangga tersedia lengkap. Selain harganya murah, Sedulur juga bisa merasakan kemudahan belanja lewat handphone. Nggak perlu keluar rumah, belanjaan pun langsung diantar.
Bagi Sedulur yang punya toko kelontong atau warung, bisa juga lho belanja grosir atau kulakan lewat Aplikasi Super. Harga dijamin lebih murah dan bikin untung makin melimpah.
