BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari segala aktivitas makhluk hidup berkaitan

dengan berbagai jenis energi. Beberapa contoh energi yang terlibat pada aktivitas

makhluk hidup, antara lain energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, dan

energi kalor. Energi kalor merupakan salah satu bentuk energi yang paling sering

terlibat dalam aktivitas makhluk hidup, baik dalam tubuh makhluk hidup itu

sendiri maupun di luar tubuh makhluk hidup. Sumber dari energi kalor sangat

banyak, yang merupakan sumber energi kalor utama di bumi adalah matahari.

Matahari merupakan salah satu sumber energi kalor yang paling banyak

dimanfaatkan oleh makhluk hidup, seperti misalnya untuk mengeringkan pakaian,

sumber energi alternatif, dan lain-lain.

Pada abad ke-18, para fisikawan menduga bahwa aliran kalor merupakan

gerakan suatu fluida yang disebut kalori (Anni Winarsih dkk, 2008). Fluida ini

dapat berpindah dari suatu zat ke zat yang lainnya. Arah perpindahan itu adalah

dari zat yang bersuhu tinggi ke zat yang bersuhu rendah. Kalor adalah suatu

bentuk energi, sehingga  kalor dianggap sejenis zat alir yang tidak terlihat oleh

manusia. Hingga pertengahan abad ke 18 pengertian kalor sebagai suatu fluida

masih mengemuka di masyarakat, namun teori mengenai kalori tidak digunakan

lagi karena berdasarkan hasil percobaan, keberadaan kalori ini tidak bisa

dibuktikan. Pada abad ke-19, seorang fisikawan Inggris bernama James Prescott

Joule (1818-1889) mempelajari cara memanaskan air dalam sebuah wadah

menggunakan roda pengaduk. Berdasarkan hasil percobaannya, Joule membuat

perbandingan dengan air yang dipanaskan menggunakan api. Ketika nyala api dan

wadah yang berisi air bersentuhan, kalor berpindah dari api (suhu tinggi) menuju

air (suhu rendah). Setelah membuat perbandingan antara meningkatnya suhu air

karena bersentuhan dengan api dan meningkatnya suhu air akibat adanya usaha

yang dilakukan oleh pengaduk, Joule menyimpulkan bahwa kalor adalah energi

yang berpindah akibat perbedaan suhu.

1

Secara alami, kalor dengan sendirinya berpindah dari benda yang bersuhu

tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor cenderung

menyamakan suhu benda yang saling bersentuhan atau dengan kata lain

perpindahan kalor terhenti setelah benda-benda yang bersentuhan mencapai suhu

yang sama (Teguh & Eny, 2008). Misalnya jika kita mencampur air panas dengan

air dingin, biasanya kalor berpindah dari air panas menuju air dingin. Ketika kita

memasukkan besi panas ke dalam air dingin, kalor berpindah dari besi yang lebih

panas menuju air. Kalor akan berhenti mengalir setelah besi dan air mencapai

suhu yang sama. Ketika dokter menempelkan termometer ke tubuh pasien, kalor

berpindah dari tubuh pasien menuju termometer. Perpindahan kalor terhenti

setelah tubuh pasien dan termometer telah mencapai suhu yang sama. Jika

termometer yang digunakan adalah termometer raksa maka ketika tubuh pasien

dan termometer mencapai suhu yang sama, permukaan air raksa berhenti

bergerak. Angka yang ditunjukkan permukaan air raksa merupakan suhu tubuh

pasien saat itu. Berdasarkan pemaparan di atas, kalor berperan penting dalam

kehidupan. Oleh karena itu, penulis ingin memaparkan lebih jauh tentang kalor

melalui penulisan makalah “Kalor dan Aplikasinya dalam Berbagai Bidang”.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun beberapa masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut.

1) Bagaimana pengaruh energi kalor terhadap suatu zat?

2) Bagaimana aplikasi dari energi kalor dalam berbagai bidang?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut.

1) Mendeskripsikan pengaruh energi kalor terhadap suatu zat.

2) Mendeskripsikan aplikasi dari energi kalor dalam berbagai bidang.

1.4 Manfaat

Manfaat yang dapat diperoleh dari makalah ini adalah bagi pembaca,

memberikan informasi yang lebih lengkap mengenai pengaruh energi kalor

terhadap suatu zat dan aplikasi dari energi kalor dalam berbagai bidang.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengaruh Energi Kalor Terhadap Suatu Zat

A. Kalor dapat Mengubah Suhu Benda

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.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan suhu

suatu benda bergantung pada:

massa benda (m)

jenis benda / kalor jenis benda (c)

perubahan suhu (Δt )

Oleh karena itu, hubungan banyaknya kalor, massa zat, kalor jenis zat, dan

perubahan suhu zat dapat dinyatakan dalam persamaan.

Q = m. c. t (Persamaan 1)

Keterangan:

Q = Banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan (joule)

m = Massa zat (kg)

c = Kalor jenis zat (joule/kg °C)

Δt = Perubahan suhu (°C)

Besarnya kalor yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kalor

jenis atau jenis zat (c). 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. Besarnya harga dari beberapa kalor jenis

zat dapat dilihat pada tabel berikut ini.

3

Tabel 1. Beberapa Kalor Jenis Zat

No Jenis Zat Kalor jenis Zat (J/kg 0C)1 Air 42002 Alkohol 32003 Aluminium 9004 Baja 4505 Besi 4606 Emas 1307 Es 21008 Gliserin 24009 Kaca 67010 Kayu 170011 Kuningan 37012 Marmer 68013 Minyak Tanah 220014 Perak 23415 Raksa 140

Untuk suatu zat tertentu, misalnya zatnya berupa bejana kalorimeter

ternyata akan lebih memudahkan jika faktor massa (m) dan kalor jenis (c)

dinyatakan sebagai satu kesatuan. Faktor m dan c ini biasanya disebut kapasitas

kalor, yaitu banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat

sebesar 1oC.

Kapasitas kalor (C ) dapat dirumuskan:

C = m.c atau C = Q/ ΔT (Persamaan 2)

Dari persamaan (1) dan (2), besarnya kalor yang diperlukan untuk menaikkan

suhu suatu zat adalah:

Q = m.c. ΔT = C. ΔT (Persamaan 3)

Keterangan:

Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J)

m = massa suatu zat yang diberi kalor (kg)

c = kalor jenis zat (J/kgoC)

ΔT = kenaikan/perubahan suhu zat (oC)

C = kapasitas kalor suatu zat (J/oC)

4

B. Kalor dapat Mengubah Wujud Zat

Suatu zat apabila diberi kalor terus-menerus dan mencapai suhu

maksimum, maka zat akan mengalami perubahan wujud. Peristiwa ini juga

berlaku jika suatu zat melepaskan kalor terus-menerus dan mencapai suhu

minimumnya. Oleh karena itu, selain kalor dapat digunakan untuk mengubah

suhu zat, juga dapat digunakan untuk mengubah wujud zat. Perubahan wujud

suatu zat akibat pengaruh kalor dapat digambarkan dalam skema berikut.

Skema 1. Perubahan Wujud Zat

Keterangan:

Perubahan wujud yang memerlukan kalor:

- Melebur/mencair : Perubahan wujud dari wujud padat menjadi cair.

- Menguap : Perubahan wujud dari wujud cair menjadi gas

- Menyublin : Perubahan wujud dari wujud padat menjadi gas

Perubahan wujud yang menerima kalor:

- Membeku : Perubahan wujud dari wujud cair menjadi padat

- Mengembun : Perubahan wujud dari wujud gas menjadi cair

- Deposisi : Perubahan wujud dari wujud gas menjadi padat

1) Menguap

Jika air dipanaskan terus-menerus, lama-kelamaan air tersebut akan habis.

Habisnya air akibat berubah wujud menjadi uap atau gas. Peristiwa ini disebut

menguap, yaitu perubahan wujud dari cair ke gas, karena molekul-molekul zat

5

cair bergerak meninggalkan permukaan zat cairnya. Pada peristiwa menguap

terjadi perubahan suhu, oleh karena itu berlaku:

Q = m. c. t

Pada waktu menguap zat cair memerlukan kalor, kalor yang diberikan

pada zat cair akan mempercepat gerak molekul-molekulnya sehingga banyak

molekul zat air yang bergerak meninggalkan zat cair dan menjadi uap.

Penguapan zat cair dapat dipercepat dengan cara sebagai berikut.

a. Memanaskan Zat Cair

Pemanasan pada zat cair dapat meningkatkan volume ruang gerak zat cair

sehingga ikatan-ikatan antara molekul zat cair menjadi tidak kuat dan akan

mengakibatkan semakin mudahnya molekul zat cair tersebut melepaskan diri

dari kelompoknya yang terdeteksi sebagai penguapan. Contohnya pakaian

basah dijemur di tempat yang mendapat sinar matahari lebih cepat kering dari

pada dijemur di tempat yang teduh.

b. Memperluas Permukaan Zat Cair

Peristiwa lepasnya molekul zat cair tidak dapat berlangsung secara

serentak akan tetapi bergiliran dimulai dari permukaan zat cair yang punya

kesempatan terbesar untuk melakukan penguapan. Dengan demikian untuk

mempercepat penguapan kita juga bisa melakukannya dengan memperluas

permukaan zat cair tersebut. Contohnya air teh panas dalam gelas akan lebih

cepat dingin jika dituangkan ke dalam cawan atau piring.

c. Mengurangi Tekanan pada Permukaan Zat Cair

Pengurangan tekanan udara pada permukaan zat cair berarti jarak antar

partikel udara di atas zat cair tersebut menjadi lebih renggang. Akibatnya

molekul air lebih mudah terlepas dari kelompoknya dan mengisi ruang kosong

antara partikel-partikel udara tersebut. Hal yang sering terjadi di sekitar kita

adalah jika kita memasak air di dataran tinggi akan lebih cepat mendidih

daripada ketika kita memasak di dataran rendah.

d. Meniupkan Udara di Atas Zat Cair

Pada saat pakaian basah dijemur, proses pengeringan tidak sepenuhnya

dilakukan oleh panas sinar matahari, akan tetapi juga dibantu oleh adanya

6

angin yang meniup pakaian sehingga angin tersebut membawa molekul-

molekul air keluar dari pakaian dan pakaian menjadi cepat kering.

2) Mendidih

Mendidih adalah peristiwa penguapan zat cair yang terjadi di seluruh

bagian zat cair tersebut. Peristiwa ini dapat dilihat dengan munculnya

gelembung-gelembung yang berisi uap air dan bergerak dari bawah ke atas

dalam zat cair. Zat cair yang mendidih jika dipanaskan terus-menerus akan

berubah menjadi uap. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg

zat cair menjadi uap seluruhnya pada titik didihnya disebut kalor uap (U).

Karena tidak terjadi perubahan suhu, maka besarnya kalor uap dapat

dirumuskan:

Q = m. U

Keterangan:

Q = kalor yang diserap/dilepaskan (joule)

m = massa zat (kg)

U = kalor uap (joule/kg)

Jika uap didinginkan akan berubah bentuk menjadi zat cair, yang disebut

mengembun. Pada waktu mengembun zat melepaskan kalor, banyaknya kalor

yang dilepaskan pada waktu mengembun sama dengan banyaknya kalor yang

diperlukan waktu menguap dan suhu di mana zat mulai mengembun sama

dengan suhu di mana zat mulai menguap.

Tabel 2. Titik Didih dan Kalor Uap Beberapa Zat

No Jenis Zat Titik Didih Normal (oC) Kalor Uap (Joule/kg)1 Air 100 22600002 Alkohol 78 11000003 Emas 2660 15780004 Perak 2190 23360005 Raksa 357 2980006 Tembaga 1187 50690007 Timah Hitam 1750 8710008 Oksigen -183 213000

7

Kalor uap = Kalor embunTitik didih = Titik embun

3) Melebur

Pada saat zat cair melebur yaitu berubah wujud dari padat menjadi cair

memerlukan kalor. Pada tekanan udara normal es berubah wujud dari padat

menjadi cair pada suhu 00C. Energi kalor yang diperlukan tidak digunakan untuk

menaikkan suhunya, tetapi untuk mengubah wujud zat dari padat menjadi cair.

Suhu pada saat zat padat melebur disebut titik lebur. Apabila tekanan udara luar

berubah-ubah, maka titik lebur zat juga akan mengalami perubahan. Hal ini

dapat ditunjukkan bahwa pada tekanan udara lebih dari 76 cmHg es akan

melebur di bawah suhu 00C. Titik lebur suatu zat dapat diubah-ubah dengan

cara: tekanan ditambah maka titik leburnya turun, tekanan dikurangi maka titik

leburnya naik, dan menambahkan ketidakmurnian zat maka titik leburnya turun.

Untuk mengubah wujud padat menjadi cair pada titik leburnya diperlukan energi

kalor. Jumlah energi kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud

padat menjadi cair pada titik leburnya disebut kalor lebur.

Secara matematis dapat dituliskan :

Q = m. L

Keterangan :

Q = energi kalor yang diperlukan (J)

m = massa zat (kg)

L = kalor lebur (J/kg)

Saat terjadi peleburan zat memerlukan kalor, sedangkan pada pembekuan

zat cair melepaskan kalor hingga berubah menjadi padat. Jumlah kalor yang

dilepaskan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud cair menjadi padat pada titik

bekunya disebut kalor beku. Titik beku adalah suhu pada saat zat cair membeku.

Adapun titik lebur dan kalor lebur dari beberapa zat disajikan dalam tabel

3 berikut.

8

Kalor lebur = Kalor beku

Titik lebur = Titik beku

Tabel 3. Titik Lebur dan Kalor Lebur Beberapa Zat

No Jenis Zat Titik Lebur (oC) Kalor Lebur (Joule/kg)1 Air 0 3360002 Es 0 3360003 Alkohol -114 104004 Tembaga 1083 2053005 Timbal 327 249306 Aluminium 660 402,27 Oksigen -219 140008 Raksa -39 12570

Berikut ini akan disajikan grafik pengaruh kalor terhadap wujud zat, dalam

hal ini pengaruh kalor terhadap perubahan wujud pada es.

Grafik 1. Pengaruh Kalor terhadap Wujud Es

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa pada saat proses Q1 es mendapat

kalor dan digunakan untuk menaikkan suhu es, setelah suhunya sampai 0oC

kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua es berubah

menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3) secara bertahap hingga

suhunya mencapai 100oC. Setelah mencapai suhu 100oC maka kalor yang

diterima akan digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian

setelah berubah menjadi uap dan dilakukan penambahan suhu maka akan terjadi

kenaikan kurva seperti yang terlihat pada Q5.

9

C. Hukum Kekekalan Energi Kalor (Asas Black)

Apabila dua zat atau lebih mempunyai suhu yang berbeda dicampurkan,

maka benda bersuhu lebih tinggi akan melepas kalor dan benda bersuhu lebih

rendah akan menerima kalor. Meurut pengamatan Black: “Banyaknya kalor

yang dilepaskan benda bersuhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor

diterima benda yang bersuhu lebih rendah”. Pernyataan ini dikenal sebagai Asas

Black dan secara matematika dinyatakan dengan rumus:

kalor yang dilepas = kalor yang diterima

Qlepas = Qterima

M1c1(Ta – T1) = M2c2(T2– Ta)

Keterangan:

Qlepas = kalor yang dilepaskan benda bersuhu lebih tinggi

Qterima = kalor yang diterima benda bersuhu lebih rendah

M1 = massa benda yang melepaskan kalor

M2 = massa benda yang menerima kalor

T1 = suhu benda yang lebih tinggi

T2 = suhu benda yang lebih rendah

Ta = suhu akhir setelah benda disentuhkan

Persamaan tersebut berlaku pada pertukaran kalor, yang selanjutnya

disebut Asas Black. Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal

dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran

kalor. Untuk melakukan pengukuran kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu suatu zat digunakan kalorimeter.

            Kalorimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah

kalor yang diberikan atau diambil dalam suatu proses tertentu. Kalorimeter

merupakan suatu sistem yang tertutup yang berarti tidak terjadi transfer energi

baik keluar maupun masuk ke dalam sistem kalorimeter tersebut. Transfer energi

keluar ataupun masuk ke dalam sistem dicegah dengan bejana pelindung dari

bahan penyekat panas. Dengan demikian, apabila suatu zat padat dengan suhu

yang lebih tinggi dimasukkan ke dalam kalorimeter yang telah berisi sejumlah air,

maka banyaknya panas yang diberikan oleh zat tersebut adalah sama dengan

banyaknya panas yang diterima oleh kalorimeter beserta air di dalamnya. Suhu zat

10

akan berubah turun, sedang suhu kalorimeter akan berubah naik dan akhirnya

mencapai suhu yang sama. Prinsip kerja kalorimeter berlandaskan atas asas Black.

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian

disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu

tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi

keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Yang melepas kalor adalah benda

yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah.

Sebuah kalorimeter sederhana terdiri dari bejana terisolasi, alat pengaduk, dan

termometer. Pada umumnya, bejana kalorimeter dibalut menggunakan sejenis

bahan isolator panas, seperti polistiren dan stirofoam. Bahan-bahan tersebut dapat

digunakan untuk mengurangi pertukaran kalor diantara sistem dengan lingkungan,

sehingga tekanan di dalam kalorimeter relatif tetap. Hal ini karena, pengukuran

kalor menggunakan kalorimeter harus dilakukan pada tekanan tetap. Untuk

mengukur kalor dengan kalorimater, sumber panas disimpan di dalam kalorimater

tersebut dan air diaduk sampai tercapai keadaaan kesetimbangan, kemudian

kenaikan suhunya dicatat dengan membaca termometer. Dalam hal ini, jumlah

kalor yang dilepaskan oleh sistem dalam kalorimeter tersebut dapat dihitung.

Tekanan dalam kalorimeter relatif tetap, maka perubahan kalor sistem sama

dengan perubahan entalpinya. Hal ini dinyatakan dengan persamaan berikut:

-H = Q

            Karena bejana kalorimeter dibalut dengan menggunakan bahan isolator,

maka dianggap tidak ada kalor yang diserap dan dilepaskan oleh sistem dari dan

ke lingkungan, sehingga kalor sistem sama dengan nol.

Qreaksi + Qkalorimeter + Qlarutan = Qsistem

Qreaksi + Qkalorimeter + Qlarutan = 0

Qreaksi = - (Qkalorimeter + Qlarutan )

       Kalibrasi alat kalorimeter dengan membiarkan suhu air dalam kalorimater 

normal (kembali ke suhu awal).  Apabila air yang berada di suatu gelas kemudian

diukur suhunya dengan menggunakan termometer, kemudian air tersebut

dipindahkan ke kalorimeter, lalu suhunya diukur kembali dengan termometer.

Kemudian kita membadingkan suhu keduanya, apabila suhu air di gelas beda atau

11

berubah maka kalorimeter telah terkontaminasi. Sedangkan sebaliknya apabila

suhu keduanya sama maka kalorimeter sudah dalam keadaan standar.

2.2 Aplikasi Kalor dalam Berbagai Bidang

2.2.1 Aplikasi Kalor dalam Bidang Fisika

Kalorimeter Elektrik

Pada kalorimeter elektrik terjadi perubahan energi dari energi listrik

menjadi energi kalor sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan

energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan. Pada

percobaan menggunakan kalorimeter ini tidak membuat energi kalor atau panas

melainkan kita hanya merubah energi listrik menjadi energi kalor atau panas.

Gambar 1. Kalorimeter Elektrik

Prinsip kerja dari kalorimeter elektrik adalah mengalirkan arus listrik

pada kumparan kawat penghantar  yang dimasukan ke dalam air suling.  Pada

waktu bergerak dalam kawat penghantar  (akibat perbedaan potensial)

pembawa muatan bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi.

Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang

sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan

akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu

energi kalor.

Kulkas

Kulkas dimanfaatkan untuk mendinginkan atau mengawetkan makanan

dan minuman. Daging, ikan, sayur dan buah-buahan sebaiknya disimpan

12

supaya tahan lama. Sementara air dan minuman disimpan dalam kulkas

agar tetap terasa segar jika diminum.

Gambar 2. Kulkas

Berikut ini adalah beberapa komponen-komponen penting yang terdapat di dalam

kulkas:

a. Kompresor  

Kompresor merupakan bagian paling penting dari kulkas.  Kompresor

memiliki fungsi untuk memompa bahan pendingin (refrigerant) ke seluruh

bagian kulkas.

b.  Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas bahan

pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondensor

yang banyak digunakan pada teknologi kulkas saat ini adalah kondensor dengan

pendingin udara.  

c. Filter

Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa

aliran bahan pendingin setelah melakukan sirkulasi.  Sehingga tidak masuk

kedalam kompresor dan pipa kapiler. Selain itu, bahan pendingin yang akan

disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor

lebih maksimal.

d. Evaporator

Evaporator adalah alat penguap bahan pendingin agar efektif dalam

menyerap panas dan menguapkan bahan pendingin, evaporator dibuat dari bahan

13

logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium.  Evaporator berfungsi menyerap

panas dari benda yang di masukkan kedalam kulkas.  

e. Thermostat

Thermostat memiliki  fungsi mengatur kerja kompresor secara otomatis

bedasarkan batasan suhu pada setiap bagian kulkas. Thermostat   bekerja

berdasarkan pengaturan suhu. Jika suhu evaperator sesuai dengan pengatur suhu

thermostat, secara otomatis thermostat akan memutuskan listrik ke kompresor.

f. Heater

Hampir keseluruhan kulkas nofrost dan sebagian kecil kulkas defrost

dilengkapi dengan pemanas (heater).  Pemanas berfungsi mencairkan bunga es

yang terdapat di evaporator. Selain itu, pemanas dapat mencegah terjadinya

penimbunan bunga es pada bagian rak es dan rak penyimpan buah di bawah rak

es.

g. Fan Motor

Fan motor atau kipas angin berguna untuk menghembuskan angin.

Terdapat 2 jenis fan yang terdapat pada kulkas:

Fan motor evaporator, Berfungsi menghembuskan udara dingin dari

evaporator keseluruh bagian rak (rak es, sayur, dan buah).

Fan motor kondensor, Kipas angin ini diletakkan pada bagian bawah kulkas

yang memiliki kondensor yang berukuran kecil. Kipas angin ini berfungsi

mengisap atau mendorong udara melalui kondensor dan kompresor.  Selain

itu, berfungsi juga untuk mendinginkan kompresor.

h. Overload Motor Protector

Komponen ini merupakan komponen pengaman yang letaknya menyatu

dengan terminal kompresor.  Cara kerjanya serupa dengan saklar yang dapat

menyambung dan memutus arus listrik. Alat ini dapat melindungi komponen

kelistrikan dari kerusakan akibat arus yang dihasilkan kompresor melebihi arus

acuan normal.

i.  Refrigerant

Refrigerant adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair

ataupun sebaliknya. Jenis bahan pendingin sangat beragam. Setiap jenis bahan

pendingin memiliki karakteristik yang berbeda.

14

Sistem kerja lemari es dimulai dari bagian kompresor sebagai mesin

penggerak yang pada saat dialiri listrik,  motor kompresor akan berputar dan

memberikan tekanan pada bahan pendingin (refrigerant). Refrigeran  yang

berwujud gas apabila diberi tekanan akan menjadi gas yang bertekanan dan

bersuhu tinggi (panas). Kemudian, hasil proses tersebut ditekan masuk ke

kondensor (alat untuk merubah uap menjadi air) dengan cepat.

Gambar 3. Skema Kerja Lemari Es

 Di dalam kondensor,  gas tersebut terjadi proses sublimasi (perubahan

wujud dari gas menjadi cair). Bagian kondenser membantu gas panas tadi menjadi

cepat dingin. Hasil sublimasi ini kemudian akan terdorong menuju pipa kapiler

naik menuju evaporator, selanjutnya di dalam evaporator,  refrigerant cair akan

kembali menjadi gas yang memiliki tekanan dan suhu yang sangat rendah

(dingin).  Gas ditiup keluar oleh evaporator-blower sebagai udara dingin yang ada

di dalam kulkas kita. Banyaknya udara dingin yang keluar ini juga bisa di atur

menggunakan saklar thermostat manual yang ada di dalam kulkas. Dari

evaporator gas akan kembali masuk kompresor, mesin kompresor yang masih

berputar akan kembali memberikan tekanan pada bahan pendingin (refrigerant).

Gas akan kembali  menjadi gas yang bertekanan dan bersuhu tinggi (panas).

Begitu seterusnya, proses ini berulang-ulang, sehingga kulkas akan selalu dingin.

15

2.2.2 Aplikasi Kalor dalam Bidang Biologi

Kalorimeter bom

            Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah

kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2

berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel

ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor

(kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam

terpasang dalam tabung.

Gambar 4. Kalorimeter Makanan

            Salah satu contoh kalorimeter bom yaitu kalorimeter makanan.

Kalorimeter makanan adalah alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan

seperti karbohidrat, protein, atau lemak. Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca

yang tingginya kurang lebih 19 cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm.

Bagian dasarnya melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup.

Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat karet yang yang berlubang di

bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang

bundar. Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya

menembus tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga.Ujung

bawah pipa spiral itu menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung

atasnya menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih

terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke

dalam tabung kaca.Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan

ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya

kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang akan

dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes itu

16

terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah kawat

nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes. Kawat

nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh

arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen.

Proses Transpirasi pada Tumbuhan

Proses keluarnya atau hilangnya air dari tubuh tumbuhan dapat berbentuk

uap atau gas ke udara di sekitar tubuh tumbuhan dinamakan transpirasi.

Transpirasi terjadi pada tumbuhan dan memegang peranan penting dalam proses

metabolisme serta memberikan manfaat bagi tumbuhan. Transpirasi berlangsung

melalui bagian tumbuhan yang berhubungan dengan udara luar, yaitu jaringan

epidermis pada daun, batang, cabang, ranting, bunga, buah, dan bahkan akar.

Sebenarnya seluruh bagian tanaman itu mengadakan transpirasi, akan tetapi

biasanya yang dibicarakan adalah hanya transpirasi yang melalui daun, karena

hilangnya molekul-molekul air dari tubuh tanaman itu sebagian besar adalah lewat

daun. Hal ini disebabkan karena luasnya permukaan daun, dan juga karena daun-

daun itu lebih terkena udara dibandingkan dengan bagian tanaman yang lain.

Proses transpirasi selain mengakibatkan penarikan air melawan gaya gravitasi

bumi, juga dapat mendinginkan tanaman yang terus menerus berada di bawah

sinar matahari. Mereka tidak akan mudah mati karena terbakar oleh teriknya

panas matahari karena melalui proses transpirasi, terjadi penguapan air dan

penguapan akan membantu menurunkan suhu tanaman.

Gambar 5. Proses Transpirasi pada Tumbuhan

17

Transpirasi dimulai dengan penguapan air oleh sel-sel mesofil ke rongga

antar sel yang ada dalam daun. Dalam hal ini rongga antar sel jaringan bunga

karang merupakan rongga yang besar, sehingga dapat menampung uap air dalam

jumlah yang banyak. Penguapan air ke rongga antar sel akan terus berlangsung

selama rongga antar sel belum jenuh dengan uap air. Sel-sel yang menguapkan

airnya kerongga antar sel tentu akan mengalami kekurangan air sehingga potensial

airnya menurun. Kekurangan air ini akan diisi oleh air yang berasal dari xylem

tulang daun yang selanjutnya tulang daun akan menerima air dari batang dan

batang menerima dari akar. Uap air yang terkumpul dalam rongga antar sel akan

tetap berada dalam rongga antar sel tersebut selama stomata pada epidermis daun

tidak membuka. Meskipun ada uap air yang keluar menembus epidermis dan

kutikula, jumlahnya hanya sedikit dan dapat diabaikan. Agar transpirasi dapat

berjalan, maka stomata pada epidermis tadi harus membuka. Apabila stomata

membuka, maka akan ada penghubung antara rongga antar sel dengan atmosfer.

2.2.3 Aplikasi Kalor dalam Bidang Kimia

Kalorimeter larutan

            Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah

kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Kalorimeter larutan

dikenal juga dengan sebutan kalorimeter sederhana. Kalorimeter ini biasanya

terdiri dari tempat larutan yang direaksikan, penutup gabus, batang pengaduk dan

termometer. Tempat larutan terbuat dari bahan yang kapasitas kalornya rendah,

seperti plastik polistirena. Pada dasarnya, kalor yang dibebaskan atau diserap

menyebabkan perubahan suhu pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per

kuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan

tersebut. Kini kalorimeter larutan dengan ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh

dipasaran.

18

Gambar 6. Kalorimeter Larutan

Destilasi Uap

Destilasi adalah teknik untuk memisahkan campuran berupa larutan ke

dalam masing-masing komponennya. Destilasi dapat digunakan untuk

memurnikan senyawa-senyawa yang mempunyai titik didih berbeda sehingga

dapat dihasilkan senyawa yang memiliki kemurnian yang tinggi. Terdapat

beberapa teknik pemisahan dengan menggunakan destilasi, salah satunya adalah

destilasi sederhana. Set alat destilasi sederhana (Gambar 7) adalah terdiri atas labu

alas bulat, kondensor (pendingin), termometer, erlenmeyer, pemanas. Peralatan

lainnya sebagai penunjang adalah statif dan klem, adaptor (penghubung), selang

yang dihubungkan pada kondensor tempat air masuk dan air keluar, batu didih.

Gambar 7. Destilasi Uap

19

Keterangan Gambar:

1. Kran air

2. Pipa penghubung

3. Erlenmeyer

4. Termometer

5. Statif dan Klem

6. Labu alas bulat

7. Tempat air keluar dari kondensor

8. Tempat air masuk pada kondensor

9. Pemanas

10. Kondensor

Adapun fungsi masing-masing alat yaitu labu alas bulat sebagai wadah

untuk penyimpanan sampel yang akan didestilasi. Kondensor atau pendingin yang

berguna untuk mendinginkan uap destilat yang melewati kondensor sehingga

menjadi cair. Termometer digunakan untuk mengamati suhu dalam proses

destuilasi sehingga suhu dapat dikontrol sesuai dengan suhu yang diinginkan

untuk memperoleh destilat murni. Erlenmeyer sebagai wadah untuk menampung

destilat yang diperoleh dari proses destilasi. Pipa penghubung (adaptor) untuk

menghubungkan antara kondensor dan wadah penampung destilat (erlenmeyer)

sehingga cairan destilat yang mudah menguap akan tertampung dalam erlenmeyer

dan tidak akan menguap keluar selama proses destilasi berlangsung. Pemanas

berguna untuk memanaskan sampel yang terdapat pada labu alas bulat.

Penggunaan batu didih pada proses destilasi dimaksudkan untuk mempercepat

proses pendidihan sampel dengan menahan tekanan atau menekan gelembung

panas pada sampel serta menyebarkan panas yang ada ke seluruh bagian sampel.

Sedangkan statif dan klem berguna untuk menyangga bagian-bagian dari

peralatan destilasi sederhana sehingga tidak jatuh atau goyang.

Prinsip dasar dari destilasi adalah memisahkan zat berdasarkan perbedaan

titik didihnya dan melibatkan dua proses yang melibatkan kalor yaitu proses

penguapan dan pengembunan.Pada saat proses destilasi berlangsung komponen

zat yang memiliki titik didih yang rendah akan lebih dulu menguap sedangkan

20

yang lebih tinggi titik didihnya akan tetap tertampung pada labu destilasi. Proses

penguapan komponen zat ini dilakukan dengan pemanasan pada labu destilasi

sehingga komponen zat yang memiliki titik didih yang lebih rendah akan

menguap dan uap tersebut melewati kondensor atau pendingin yang

mendinginkan komponen zat tersebut sehingga akan terkondensasi atau berubah

dari berwujud uap menjadi berwujud cair sehingga dapat ditampung di labu

destilat atau labu Erlenmeyer. Pada proses destilasi ini, destilat ditampung pada

suhu tetap (konstan). Hal ini dilakukan karena diharapkan akan diperoleh destilat

yang murni pada kondisi suhu tersebut. Setelah sampel pada labu alas bulat

berkurang, suhu akan naik karena jumlah sampel yang didestilasi telah berkurang.

Pada saat naiknya suhu ini, proses destilasi sudah dapat dihentikan sehingga yang

diperoleh adalah destilat murni.

21

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan di atas, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan

yaitu :

1) Pengaruh kalor terhadap suatu zat, yaitu kalor dapat mengubah suhu zat

dan dapat mengubah wujud zat menjadi beberapa proses perubahan wujud,

antara lain menguap, mengembun, menyublim, melebur, mengkristal, dan

membeku .

2) Aplikasi mengenai energi kalor diberbagai bidang, yaitu kalorimeter

elektrik dan kulkas pada bidang fisika, kalorimeter makanan dan proses

pengeluaran keringat pada bidang biologi, serta kalorimeter larutan dan

alat destilasi uap pada bidang kimia.

3.2 Saran

Adapun beberapa saran yang dapat disampaikan dari penulisan makalah

ini yaitu:

22

DAFTAR PUSTAKA

Anni Winarsih, dkk. IPA Terpadu Kelas VII SMP/MTs. Jakarta : Pusat Perbukuan,

Depertemen Pendidikan Nasional.

Eka Purjiyanta,dkk. 2007. IPA Terpadu Untuk SMP Kelas VII. Jakarta : Erlangga.

Lutfi. 2007. IPA Kimia 1 Untuk SMP dan MTs. Jakarta : Esis.

Mundilarto & Edi. 2007. Seri IPA Fisika 1 SMP Kelas VII. Jakarta : Yudhistira.

Teguh & Eny. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam Kelas VII SMP/MTs. Jakarta : Pusat

Perbukuan, Depertemen Pendidikan Nasional.

Yadi Nurhayadi, dkk. 2007. Seri Panduan Belajar dan Evaluasi Fisika Kelas VII.

Jakarta : PBE.

23