Kalor

Pengertian kalor

Gelas berisi air ledeng dicelupkan sebagian ke dalam

bak berisi air panas, air ledeng mengalami kenaikan suhu

dan air panas mengalami penurunan suhu. Ini menunjukkan

terjadinya perpindahan energy dari benda bersuhu tinggi

(air panas) ke benda bersuhu lebih rendah (air ledeng).

Untuk lebih meyakinkan, anda dapat mencelup gelas air

ledeng yang sama kedalam bak yang berisi air es. Setelah diamati, air ledeng akan mengalami

penurunan suhu dan air es mengalami penaikan suhu. Uraian dengan jelas mempertegas

kesimpulan bahwa perpindahan energi secara alami selalu terjadi dari bena bersuhu tinggi ke

benda bersuhu lebih rendah.

Energi yang berpindah tersebut disebut dengan kalor. Dengan demikian, kalor dapat

didefinisikan sebagai energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang

suhunya lebih rendah ketika kedua bena tersebut bersentuhan.

Perbedaan antara kalor, suhu, dan energy dalam

Kerena kalor timbul akibat perbedaan suhu, maka sampai dengan pertengahan abad ke 18,

istilah kalor dan suhu memiliki arti yang sama. Joseph Black pada tahun 1760 merupakan orang

pertama yang menyatakan perbedaan antara suhu dan kalor. Suhu adalah derajat panas atau

dinginnya suatu benda yang diukur oleh thermometer. Sedangkan Kalor adalah sesuatu yang

mengalir dari bena panas ke benda yang lebih dingin untuk menyamakan suhunya. Sekarang

telah diketahui bahwa suhu sesungguhnya adalah ukuran energy kinetic rata-rata partikel

(berkaitan dengan gerak-gerak partikel) dalam suatu benda. Sedangkan dalam fisika, istilah kalor

selalu mengacu pada energy yang berpindah dari satu benda ke benda lainnya karena perbedaan

suhu. Begitu proses perpindahan energy ini berhenti maka kalor tidak lagi memiliki arti. Jadi,

kalor bukanlah jumlah energy yang dikandung dalam suatu benda. Karena itu, tidaklah tepat

menyatakan bahwa suatu benda mengandung kalor.

Agar perbedaan antara istilah suhu dan kalor ini jelas, simaklah ilustrasi berikut. Misalkan

sebuah bejana besar dan sebuah bejana kecil keduanya diisi dengan air dingin. Air dalam kedua

bejana ini kemudian dipanaskan dengan menggunakan pembakar bunsen yang identik (Gambar

6.18). Karena kedua pembakar bunsen identik, keduanya memberikan jumlah kalor yang sama

kepada air selama dua menit. Tetapi, setelah dua menit, thermometer dalam bejana kecil

menunjukkan kenaikan suhu yang lebih besar daripada thermometer dalam bejana besar.

Kegiatan ini dengan jelas menyatakan bahwa kalor dan suhu adalah dua besaran yang berbeda.

Secara sederhana kita dapat menyatakan beda antara suhu, kalor, dan energy dalam sebagai

berikut.

- Suhu merepresentasikan energy kinetik suatu molekul zat

- Energi dalam adalah ukuran energy seluruh molekul dalam zat.

- Sedangkan kalor adalah perpindahan sebagian energy dalam dari suatu zat ke zat lain karena

adanya perbedaan suhu.

Teori Kalorik dan Teori Kinetik

Sebelum mengetahui bahwa kalor adalah salah satu bentuk energy, para ilmuwan

menganggap bahwa kalor adalah sejenis zat alir (disebut kalorik) yang terkandung dalam setiap

benda dan tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Teori ini disebut teori kalorik dan pertama kali

diperkenalkan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), ahli kimia berkebangsaan Prancis.

Berdasarkan teori ini, satuan kalor mula-mula diberi nama kalori (disingkal kal, menggunakan

huruf kecil). Kandungan energy dalam makanan sering dinyatakan dalam kalori (ditulis dengan

huruf besar K) yang berarti kilokalori (disingkat kkal). Misalnya kacang tanah mengandung 10

kalori (yang dimaksud adalah 10 kkal).

Bagaimanakah teori kalorik menjelaskan perpindahan kalor ketika dua benda berbeda

suhu disentuhkan ?

Teori kalorik menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi mengandung lebih banyak

kalorik daripada benda yang suhunya rendah. Ketika kedua benda disentuhkan, benda kaya

kalorik kehilangan sebagian kaloriknya yang diberikan kepada benda yang miskin kalorik

sampai kedua benda mencapai suhu yang sama (tercapai keseimbangan termal).

Teori kalorik dapat menjelaskan pemuaian benda ketika dipanaskan dan proses hantaran

kalor dalam sebuah calorimeter. Akan tetapi, teori kalorik tidak dapat menjelaskan mengapa

kedua telapak tangan anda terasa hangat ketika anda menggesek-gesekkannya. Perhatikan, kedua

telapak tangan anda dapat dianggap memiliki suhu sama, sehingga diharapkan tangan tidak

terasa hangat (karena tidak ada kalor) ketika anda menggesek-gesekannya. Contoh ini dengan

jelas menunjukkan bahwa kalor, seperti halnya usaha, adalah salah satu bentuk energy. Dalam

contoh kita ini terjadi proses perubahan energy dari usaha (energy mekanik) menjadi kalor.

Kemungkinan orang pertama yang menyadari ini adalah Carnot, seorang insinyur perancis.

Akhirnya disadari bahwa semua bentuk energy adalah ekuivalen (setara), dan ketika sejumlah

energy hilang, proses selalu disertai dengan munculnya sejumlah energy yang sama dalam

bentuk lainnya. Ini mengarah pada kesimpulan bahwa total jumlah energy dijaga tetap, yang

disebut prinsip kekekalan energy.

Setelah orang mengetahui bahwa kalor adalah salah satu bentuk energy, maka

diperengahan abad ke-19, ilmuwan mengembangkan suatu teori baru untuk mengganti teori

kalorik. Teori ini berdasarkan pada anggapan bahwa zat disusun oleh partikel-partikel sangat

kecil yang selalu bergerak. Dalam benda yang panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat, dan

karena itu memiliki energi yang lebih besar daripada partikel-partikel dalam benda yang lebih

dingin. Teori ini disebut teori kinetik.

Bagaimanakah teori kinetik menjelaskan perpindahan kalor ketika dua benda berbeda

disentuhkan?

Ketika benda panas menyentuh benda dingin, partikel-partikel dalam benda panas

menabrak partikel-partikel dalam benda dingin. Tabrakan-tabrakan ini memindahkan energy ke

partikel-partikel benda dingin. Energy termal partikel-partikel dalam benda dingin bertambah

sehingga suhunya naik. Begitu partikel-partikel dalam benda dingin menjadi lebih energetik,

partikel-partikel ini mulai memindahkan energinya kembali ke partikel-partikel benda panas.

Pada beberapa titik, kelajuan energy dari benda panas ke benda dingin (ke arah kanan pada

Gambar 6.19a) sama dengan kelajuan pemindahan energy dari benda dingin ke benda panas (ke

arah kiri pada Gambar 6.19a). Kedua benda dikatakan mencapai keseimbangan termal. Pada

keadaan ini, jika diukur dengan thermometer, suhu benda panas akan sama dengan suhu benda

dingin.

Persamaan Kalor

Mengukur Kalor

Ketika anda memanaskan air di dalam ketel, makin besar nyala api berarti makin besar

makin besar kalor yang diberikan pada air, dan menghasilkan kenaikan suhu air yang lebih besar

daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama diberikan pada ketel yang berisi

lebih sedikit air, kenaikan suhu air lebih cepat daripada kenaikan suhu air sebelumnya.

Akibatnya, untuk selang waktu pemanasan yang sama akan dicapai suhu air yang lebih tinggi

daripada suhu air sebelumnya. Jelaslah ada hubungan antara banyak kalor Q, kenaikan suhu ∆T,

dan massa air m.

Kita akan menyelidiki hubungan antara

banyak kalor Q, kenaikan suhu ∆T, dan massa air m

dengan memanaskan air dalam suatu bejana. Agar

percobaan kita memberi hasil yang baik, maka kita

harus memilih sebuah bejana yang pertukaran kalor

ke lingkungan sekitarnya sangat kecil. Untuk itu kita

memilih sebuah cangkir polistirena (polystyrene)

(Gambar 6.20).

Sumber daya listrik 12 V dihubungkan ke

terminal masukan joulemeter, yaitu alat ukur yang digunakan untuk mengukur kalor yang

diberikan kepada air yang terdapat dalam cangkir polistirena. Terminal keluaran joulemeter

dihubungkan ke pemanas celup listrik.

Hubungan Kalor dan Kenaikan Suhu

Untuk menyelidiki hubungan antara dua besaran, kita harus mengusahakan agar besaran

ketiga bernilai tetap selama percobaan berlangsung. Untuk menyelidiki hubungan antara banyak

kalor Q dan kenaikan suhu ∆T, maka massa air m dijaga agar tetap selama percobaan. Sebelum

sakelar penghubung joulemeter ke sumber daya listrik 12 V dihubungkan, joulemeter

menunjukkan 0 joule. Ini berarti kalor yang diberikan pada air = 0. Pada keadaan ini, bacalah

suhu awal air pada thermometer. Sekarang, tekan sakelar untuk menghubungkan joulemeter ke

sumber daya listrik 12 V, sehingga energy listrik mulai memberikan kalor kepada air dalam

cangkir. Setiap kenaikan suhu air mencapai 30C (dibaca pada thermometer), putuskan sakelar dan

segera baca banyak kalor yang ditunjukkan oleh joulemeter.

Kalor yang diberikan pada air (I) 0 2550 5050 7580 10100 12640

Suhu (0C) 12 15 18 21 24 27

Kenaikan suhu terhadap suhu awal (0C) 0 3 6 9 12 15

Tabel 6.3 menunjukkan data pengamatan yang didapat dengan memanaskan 0,2 kg air

pada suhu awal 120C. Dari data ini, dapat dibuat grafik kalor yang diberikan kepada air terhadap

kenaikan suhu air. Grafik yang didapat berbentuk garis lurus melalui titik asal (Gambar 6.21).

Dapatlah kita simpulkan bahwa kalor yang diberikan kepada air sebanding dengan kenaikan

suhu.

Q∝ ∆T

Notasi “∝” dibaca “sebanding”.

Tabel 6.3

Hubungan Kalor dan Massa

Untuk menyelidiki hubungan antara banyak kalor Q dan massa m, maka kenaikan suhu air

dijaga agar tetap selama percobaan. Data jumlah kalor yang diberikan kepada air dalam cangkir

untuk menaikkan suhu air 100C (tetap) dari massa tertentu air ditunjukkan pada Tabel 6.4.

Kalor yang diberikan (J) 6305 8410 10515 12625

Massa air (kg) 0,15 0,20 0.25 0,30

Dari Tabel 6.4 dapat dibuat garafik hubungan jumlah kalor yang diberikan pada air untuk

menaikkan suhunya 100C terhadap massanya. Grafik yang

didapat berbentuk garis lurus melalui titik asal (Gambar

6.22). Dapatlah kita simpulkan bahwa kalor yang diberikan

pada air sebanding dengan massanya.

Q∝ m

Kalor Jenis

Beberapa data dari tabel 6.3 dan tabel 6.4 digabung

menjadi satu untuk menghasilkan data seperti pada tabel 6.5.

Dengan memperhatikan beberapa faktor kesalahan dalam percobaan (misal kalor yang

hilang ke lingkungan sekitar peralatan), data pada kolom terakhir tabel 6.5 menunjukkan angka

yang tetap, yaitu kira-kira 4200 J kg-1 (0C)-1. Dapatlah kita simpulkan bahwa untuk setiap zat

selalu berlaku

Qm× ∆ T

=tetap

Tabel 6.4

Tabel 6.5

Q(J )

m(kg )

∆ T(0C)

m ×∆ TQ

m× ∆ T

2520 0,2 3 0,6 4200

5050 0,2 6 1,2 4208

7580 0,2 9 1,8 4211

6305 0,15 10 1,5 4203

10515 0,25 10 2,5 4206

Nilai yang tetap ini adalah nilai khas untuk setiap zat, dan diberi nama kalor jenis (diberi

lambang c), sehingga berlaku persamaan :

Qm× ∆ T

=c atau Q=mc ∆ T

Perhatikan, jika pada persamaan Q=mc ∆ T Anda pilih m = 1 kg dan ∆T = 1 K, maka

Q=mc ∆ T

= (1 kg) (c) (1 K)

Q=c

Banyak kalor Q sama dengan kalor jenis c, sehingga kalor jenis dapat kita definisikan

sebagai berikut. Kalor jenis adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat

sebesar 1 K.

Kalor jenis adalah sifat khas suatu zat yang menunjukkan kemampuannya untuk

menyerap kalor. Zat yang kalor jenis nya tinggi mampu menyerap lebih banyak kalor untuk

kenaikan suhu yang rendah. Zat-zat seperti ini dimanfaatkan sebagai tempat untuk menyimpan

energy termal. Pada tabel 6.6, ditunjukkan bahwa air adalah zat yang paling tinggi kalor jenisnya

diantara zat-zat lainnya. 1 kg air memerlukan tambahan energy 4180 Joule untuk menaikkan

suhunya sebesar 1 kelvin. Untuk perbandingan, 1 kg tembaga hanya memerlukan 390 Joule. Jadi,

energy tambahan yang diperlukan untuk menaikan suhu 1 kg air sebesar 1 kelvin, dapat

menaikkan suhu 1 kg tembaga sebesar 11 kelvin ( 11 kali lipat). Oleh karena kalor jenis air yang

tinggi inilah maka :

1. Air digunakan sebagai zat cair penyimpan energy termal dari matahari pada panel surya.

Air disunakan sebgai zat penghantar kalor dengan tujuan agar hanya terjadi sedikit

penurunan suhu sewaktu terjadi perpindahan kalor.

2. Air digunakan sebgai cairan pendingin mesin mobil (radiator) yang berfungsi untuk

memindahkan energy kalor dari mesin mobil ke udara sekitarnya, sehingga mesin mobil

tetap dingin.

3. Makanan padat panas yang mengandung banyak air (misal bubur) lebih menyengat lidah kita

daripada makanan padat panas yang mengandung sedikit air (misal nasi)

Kapasitas Kalor

Kita telah membahas pengertian kalor jenis. Kata jenis dalam istilah ini berarti per satuan

massa, yang dalam satuan SI berarti per kg. Kalor jenis merupakan ciri suatu zat, seperti halnya

Tabel 6.6 : Kalor Jenis Zat (pada 200C dan tekanan tetap 1 atm)

Zat Kalor Jenis (J kg-1 K-1)

Aluminium 900

Tembaga 390

Kaca 840

Besi atau baja 450

Timah hitam 130

Marmer 860

Perak 230

Kayu 1700

Alkohol (etil) 2400

Raksa 140

Air

Es (-50C) 2100

Cair (150C) 4180

Uap (1100C) 2010

Badan manusia 3470

Udara 1000

massa jenis. Kadang-kadang untuk benda tertentu, seperti bejana (contoh : kalorimeter), lebih

memudahkan jika faktor m c dipandang sebagai satu kesatuan. Faktor ini diberi nama kapasitas

kalor. Kata “kapasitas” dapat memberikan pengertian yang menyesatkan karena kata tersebut

menyatakan “banyak kalor yang dapat dimiliki oleh sebuah benda” yang dalam fisika tidak

memiliki arti. Yang sebenarnya diartikan oleh kata tersebut adalah banyak energy yang harus

diberikan dalam bentuk kalor untuk menaikka suhu suatu benda sebesar satu derajat (banyak

kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 10C). Dari definisi tersebut,

Kapasitas kalor dapat dituliskan dengan persamaan :

m c= Q∆ T

Jika kapasitas kalor diberi lambang C (huruf besar) maka, persamaannya menjadi :

C= Q∆ T

Asas Black

Telah anda ketahui bahwa energy adalah kekal, sehingga kehilangan energy Q joule dari

suatu benda akan muncul sebagai tambahan energy Q joule pada benda lainnya. Kekekalan

energy yang juga berlaku pada perpindahan kalor akan kita buktikan pada peristiwa berikut

Jika anda ingin mendinginkan secangkir air panas, maka suatu cara sederhana adalah

dengan menuangkan air dingin ke dalam air panas tersebut sehingga didapatkan air hangat. Suhu

air hangat tentu saja berada antara suhu air panas dan suhu air dingin.

Misalkan kita memiliki dua cangkir, yang satu berisi 0,2 kg air pada suhu 700C dan yang

lain berisi 0,3 kg air pada 200C. Kedua isi cangkir kemudian dituangkan ke dalam sebuah cangkir

besar. Ukurlah suhu campuran dengan thermometer. Misalnya, pada saat keseimbangan termal

dicapai, suhu akhir campuran adalah 39,80C

Mari kita hitung kalor yang dilepaskan oleh air panas dan kalor yang diterima oleh air

dingin. Apakah keduanya sama besar ?

Suhu air panas turun : ∆T1 = (70-39,8)0C = 30,20C atau 30,2 K

Kalor yang dilepaskan air : Q1 = m1 c ∆T1 (m1 = massa air panas)

= (0,2 kg) (4200J/kg K) (30,2 K)

= 2,5 x 104 J

Suhu air dingin naik : ∆T2 = (39,8-20)0C = 19,8 K

Kalor yang diterima air : Q1 = m2 c ∆T2 (m2 = massa air dingin)

= (0,3 kg) (4200J/kg K) (19,8 K)

= 2,5 x 104 J

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kalor yang dilepas oleh air panas (Q1) sama dengan

kalor yang diterima oleh air dingin (Q2). Secara matematis :

Kekekalan energy pada pertukaran kalor, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan diatas,

pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799), seorang ilmuan Inggris. Oleh karena itu,

persamaan tersebut dikenal sebagai Asas Black.

Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya

digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter menggunakan teknik

pencampuran dua zat di dalam suatu wadah. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, maka kalor jenis

zat lain yang dicampur dengan zat tersebut dapat dihitung.

Ada berbagai jenis kalorimeter, tetapi kita hanya membahas 3 jenis kalorimeter, yaitu :

1. Kalorimeter aluminium,

2. Kalorimeter elektrik,

3. Kalorimeter bom.

Qlepas = Qterima

Kalorimeter aluminium

Pada dasarnya Kalorimeter di desain agar pertukaran kalor hanya terjadi di dalam bejana

Kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya.

Kalorimeter aluminium ditunjukkan pada Gambar 6.24.

dinding dalam kedua bejana (bejana dalam dan bejana luar)

dibuat mengkilat untuk mengurangi radiasi kalor dan

kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana. Cincin

serat (fiber) yang memisahkan kedua bejana dengan tutup

kayu adalah penghantar kalor yang jelek. Ruang antara

kedua dinding bejana berisi udara yang berfungsi sebagai

isolator kalor, sebab udara adalah penghantar kalor yang

jelek.

Sebuah bahan contoh panas yang kalor jenisnya diketahui, dicelupkan ke dalam air dingin

yang terdapat dalam bejana dalam. Kalor jenis zat dapat dihitung dengan mengukur massa air

dingin, massa bahan contoh, massa Kalorimeter (bejana dalam), dan mengukur suhu air dan

bahan contoh sebelum dan sesudah pencampuran.

Kalorimeter elektrik

Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair. Kalorimeter elektrik

ditunjukkan pada gambar 6.25.

Prinsip kerja Kalorimeter elektrik adalah sebagai berkut.

Sejumlah massa zat cair contoh (m kg) dimasukkan ke dalam

bejana tembaga yang kapasitas kalornya diketahui (JK-1).

Kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama selang waktu t

sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki

elemen pemanas yang beda potensialnya V volt dan dilalui arus

listrik dengan kuat arus I ampere.

Kenaikan suhu (∆T0C) selama selang waktu t diukur dengan thermometer. Energi listrik

yang diberikan kepada zat cair dengan selang waktu t adalah

V I t (joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang,

maka energy kalor yang diserap oleh kalorimeter dan zat

cair adalah (C ∆ T+m c ∆ T )=(m c+C ) ∆ T . Sesuai kekekalan

energi :

V I t=(m c+C ) ∆ T

Dari persamaan diatas, kalor jenis zat cair c dapat dihitung.

Kalorimeter bom

Kalorimeter bom dgunakan khusus untuk

menentukan kandungan energi dalam makanan dan lemak.

Makanan yang akan ditentukan kandungan energinya

diletakkan dalam cangkir platina. Contoh makanan

kemudian dibakar secara elektrik. Kalor yang diserap

dalam bejana dalam, cangkir, dan air diukur secara cermat.

Sebagai contoh 10 g kue melepaskan 159kJ ketika dibakar

dalam Kalorimeter bom. Ini berarti bahwa kandungan

energi 100 g kue tersebut adalah 1590 kJ, yang setara

dengan 380 kalori, yaitu satuan energi yang umum

dicantumkan pada label paket makanan dan dalam buku-

buku penuntun diet.

6. 4 PERUBAHAN WUJUD ZAT

Jika es dipanasi (diberi kalor) maka beberapa waktu kemudian es berubah wujud menjadi

air, dan selanjutnya air berubah wujud menjadi uap. Demikian pula jika uap air didinginkan,

maka beberapa waktu kemudian uap air berubah wujud menjadi air. Selanjutnya air akan

berubah wujud menjadi es.

Perubahan wujud zat dapat berupa: melebur adalah perubahan wujud dari padat menjadi

cair, membeku adalah perubahan wujud dari cair menjadi padat, menguap adalah perubahan

wujud dari cair menjadi gas, mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi cair,

menyublim adalah perubahan wujud dari padat langsung menjadi gas (tanpa melalui wujud

cair), deposisi adalah kebalikan dari menyublim, yakni perubahan langsung dari wujud gas ke

wujud padat. Perhatikan, panah ke atas menyatakan diperlukan kalor dan panah ke bawah

menyatakan dilepaskan kalor.

1. Melebur dan Membeku

Melebur adalah perubahan wujud zat padat menjadi cair. Pada saat melebur, zat

memerlukan kalor meskipun tidak mengalami kenaikan suhu. Titik lebur adalah suhu pada waktu

zat melebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat padat menjadi zat cair

dinamakan kalor laten lebur atau kalor lebur saja. Kalor yang dilepaskan pada waktu zat

membeku dinamakan kalor laten beku atau kalor beku saja. Dari hasil percobaan yang pernah

dilakukan menunjukkan bahwa untuk zat yang sama, kalor lebur = kalor beku. Selanjutnya

kedua jenis kalor laten ini kita sebut kalor lebur dan diberi simbol L f. Jika banyak kalor yang

diperlukan oleh zat yang massanya m kg untuk melebur adalah Q joule, maka sesuai dengan

definisi diatas dapat ditulis:

Lf =Qm

atau Q=m Lf

Dari persamaan pertama dapat anda tentukan satuan dan dimensi kalor lebur. Dalam SI,

satuan banyak kalor Q adalah J dan satuan massa m adalah kg, sehingga satuan kalor lebur L f

adalah J/kg atau J/kg-1

2. Menguap, mendidih, dan mengembun

Menguap adalah perubahan wujud zat dari cair menjadi gas (uap). Apakah untuk

menguapkan suatu zat diperlukan kalor ? Ini akan dibuktikan pada peristiwa berikut. Teteskan

sedikit spiritus atau alkohol (zat cair yang mudah menguap) pada tangan anda. Spiritus menguap

dengan cepat dan tangan terasa dingin. Untuk menguap, spiritus memerlukan kalor. Kalor

tersebut diambil dari tangan anda sehingga tangan anda terasa dingin. Peristiwa ini menunjukkan

bahwa pada waktu menguap zat memerlukan kalor .

Beberapa contoh dalam keseharian yang menunjukkan bahwa penguapan menghasilkan

pendinginan diuraikan berikut ini. Tubuh kita melakukan peroses penguapan yaitu penguapan

keringat yang keluar dari pori pori kulit. Penguapan ini adalah cara tubuh kita mengatur suhu

badan. Sewaktu suhu darah naik sedikit di atas suhu normal. kelenjar hypothalamus mendeteksi

kenaikan suhu ini, kemudian mengirim sinyal ke kelenjar keringat agar meningkatkan produksi

keringat. Keringat ini keluar dari pori pori kulit, kemuadian menguap. Kalor yang diperlukan

untuk menguapkan keringat diambil dari tubuh kita sendiri sehingga tubuh menjadi lebih dingin.

Ketika tubuh kita berkeringat karena berolahraga, janganlah berdiri di tempat yang anginya kuat.

Aliran angin yang kuat akan menghasilkan pendinginan lebih pada penguapan keringat, dan

menyebabkan turunnya ketahanan tubuh kita terhadap infeksi. Akibatnya tubuh mudah terserang

penyakit.

Peristiwa lain yang memperlihatkan bahwa pada waktu menguap diperlukan kalor adalah

mendidih. Jika penguapan hanya terjadi di permukaan zat cair saja dan dapat terjadi pada setiap

suhu, maka mendidih adalah penguapan yang terjadi di seluruh bagian zat cair dan hanya dapat

terjadi pada titik didih. Pada waktu mendidih, suhu zat tetap sekalipun pemanasan terus

dilalukan. Semua kalor yang diberikan kepada zat digunakan untuk mengubah wujud dari cair

menjadi uap. Suhu tetap ini disebut titik didih yang besarnya sangan bergantung pada tekanan di

permukaan zat itu. Titik didih zat pada tekanan 1 atm disebut titik didih normal.

Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi uap pada titik didih

normalnya dinamak kalor laten uap atau kalor uap saja. Kalor uap disebut juga kalor didih.

Sedangkan kalor yang dilepaskan untuk mengubah wujud 1 kg uap menjadi cair pada titik didih

normalnya dinamakan kalor laten embun atau kalor embun saja. Hasil percobaan

menunjukkan bahwa untuk zat yang sama, kalor didih = kalor embun. Dari kedua istilah itu,

yang paling umum digunakan adalah kalor didih (diberi simbol Lv). Jika banyaknya kalor yang

diperlukan untuk mendidihkan zat yang misalnya m kg adalah Q joule, maka dapat ditulis

Lv=¿

Q = m . Lv

Tampak bahwa satuan kalor didih Lv sama dengan Lf , yaitu J/kg atau J/kg-1.

Lemari es

Aplikasi dalam bidang teknologi yang menggunakan prinsip bahwa pada waktu menguap

diperlukan kalor adalah pada lemari es dan pendingin ruangan (AC). Prinsip kerja mesin

pendingin (misal lemari es) mirip seperti penguapan eter. Jika pada kegiatan tersebut eter yang

menguap menghilang maka pada lemari es, zat pendingin yang telah menguap tidak dibuang,

tetapi dimampatkan oleh sebuah pompa sehingga mencair kembali.

Alat pendingin lemari es terdiri dari pompa (compressor), pembeku (evaporator), penukar panas

(condensor), dan katup pemuaian. Pembeku di dalam lemari es mengandung freon pada suhu

rendah dan tekanan rendah sedangkan penukar panas yang berbentuk sirip sirip dan terdapat di

bagian belakang lemari es mengandung freon pada suhu tinggi dan tekanan tinggi.

Pompa (dijalankan oleh motor listrik) menarik uap freon yang keluar dari pembeku,

memampatkannya (menaikkan tekanan), dan meneruskannya ke penukar panas pada tekanan

tinggi. Suhu uap freon sekarang menjadi lebih besar daripada suhu udara di sekitar penukar

panas sehingga uap freon akan melepaskan kalornya ke udara sekitarnya dan uap freon

mengembun menjadi cair. Bukti dari pelepasan kalor ke udara sekitarnya adalah tangan anda

merasa panas ketika menyentuh sirip-sirip penukar panas pada bagian belakang lemari es. Freon

cair yang keluar dari kondensor menuju ke katup pemuaian. Di sini, freon cair memuai dan

kelajuan pemuaiannya diatur oleh katup pemuaian. Akibat pemuaian, freon cair akan menyerap

kalor dari bahan-bahan yang disimpan di dalam lemari es sehingga bahan-bahan tersebut

mendingin, sedangkan freon cair menguap. Uap freon yang keluar dari pembeku kemudian

ditarik oleh pompa untuk mengulangi siklus berikutnya.

Siklus di atas berulang terus-menerus sehingga lemari es seakan-akan berfungsi mengambil kalor

dari bahan-bahan makanan dalam lemari es dan membebaskan kalor ini ke lingkungan

sekitarnya. Perantara untuk melakukan fungsi ini adalah fluida kerja yang dinamakan freon.

Menyublim

Suatu zat kadang kadang dapat berubah wujud dari padat langsung menjadi gas. Proses ini

dinamakan menyublim. Sebagai contoh, karbondioksida cair hanya ada pada tekanan yang lebih

rendah dari 5x105 Pa (kira -kira 5 atm), padahal karbondioksida padat dapat menyublim pada

tekanan atmosfer (1 atm). Oleh karena itu, pada keadaan normal karbondioksida padat (disebut

es kering) jika diberi kalor langsung berubah menjadi gas karbondioksida tanpa melalui wujud

cair.

Pengeringan beku

Peristiwa menyublim dimanfaatkan orang dalam teknik pengeringan beku (freeze drying) untuk

mengawetkan produk makanan, bunga, dan plasma darah. Mula-mula produk makanan

diawetkan dengan membekukan kandungan airnya pada suhu yang rendah. Kemudian, es yang

terkurung dalam produk makanan diuapkan dengan cara mengurangi tekanan sehingga es

langsung menyublim menjadi uap air. Uap air dialirkan ke luar dari tempat pengeringan sehingga

tertinggalah produk makanan kering tanpa kehilangan kandungan zat zat penting (bau dan

citarasa). Oleh karena kering, produk makanan tidak mudah membususk. Kelak, jika produk

makanan hendak digunakan, kondisinya dapat dipulihkan dengan menambah air.