Perpindahan Kalor | Fisika SMP Kelas VII

Beras yang dimasukkan ke dalam panci berisi air dan diletakkan di atas kompor menyala, lama-kelamaan akan menjadi nasi. Api kompor mengeluarkan kalor yang berpindah dari panci ke air kemudian air menjadi panas dan memanaskan beras sehingga beras menjadi nasi. Kamu telah mengetahui bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energi dan dapat berpindah apabila terdapat perbedaan suhu. Secara alami kalor berpindah dari zat yang suhunya tinggi ke zat yang suhunya rendah. Bagaimana kalor dapat berpindah? Apabila ditinjau dari cara perpindahannya, ada tiga cara dalam perpindahan kalor yaitu:

konduksi (hantaran),
konveksi (aliran), dan
radiasi (pancaran).


Perpindahan Kalor secara Konduksi
Cobalah membakar ujung besi dan ujung besi lainnya kamu pegang, setelah beberapa lama ternyata ujung besi yang kamu pegang lama kelamaan terasa semakin panas. Hal ini disebabkan adanya perpindahan kalor yang melalui besi. Peristiwa perpindahan dari ujung besi kalor yang dipanaskan ke ujung besi yang kamu pegang mirip dengan perpindahan buku yang kamu lakukan, di mana molekul-molekul besi yang menghantarkan kalor tidak ikut berpindah. Perpindahan kalor seperti ini dinamakan perpindahan kalor secara hantaran atau konduksi. Apakah setiap zat dapat menghantarkan kalor secara konduksi? Ambillah sepotong kayu, kemudian ujung yang satu dipanaskan sedang ujung kayu yang lainnya kamu pegang. Apakah ujung yang kamu pegang terasa panas? Ternyata tidak panas. Hal ini berarti bahwa pada kayu tidak terjadi perpindahan kalor secara konduksi.

Bahan yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor kalor, misalnya besi, baja, tembaga, seng, dan aluminium (jenis logam). Adapun penghantar yang kurang baik/penghantar yang buruk disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan plastic (jenis bukan logam). Bagaimana halnya dengan air? Termasuk konduktor atau isolatorkah air itu? Coba apa ada yang tahu?


Perpindahan Kalor secara Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dalam zat tersebut. Perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi/aliran. Selain perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair, ternyata konveksi juga dapat terjadi pada gas/udara. Peristiwa konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor melalui penghantar air. Kegiatan tersebut juga dapat digunakan untuk menjelaskan prinsip terjadinya angin darat dan angin laut.

Angin Darat

Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut. Hal ini terjadi karena pada malam hari udara di atas laut lebih panas dari udara di atas darat, sehingga udara di atas laut naik diganti udara di atas darat. Maka terjadilah aliran udara dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan menuju ke laut untuk menangkap ikan.

Angin Laut

Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat. Hal ini terjadi karena pada siang hari udara di atas darat lebih panas dari udara di atas laut, sehingga udara di atas darat naik diganti udara di atas laut. Maka terjadilah aliran udara dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat atau pantai setelah menangkap ikan. Pemanfaatan konveksi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: pada sistem pendinginan mobil (radiator), pembuatan cerobong asap, dan lemari es.


Perpindahan Kalor secara Radiasi
Bagaimanakah energi kalor matahari dapat sampai ke bumi? Telah kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang hampa udara, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa melalui zat perantara. Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium ini disebut radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita mengadakan kegiatan perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api unggun. Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi. Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini berarti tidak ada kalor yang sampai ke tubuh kita, karena terhalang oleh penyekat itu. Dari peristiwa api unggun dapat disimpulkan bahwa:

dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa;
radiasi kalor dapat dihalangi dengan cara memberikan tabir/penutup yang dapat menghalangi cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya.

Read More

MASSA JENIS | Fisika SMP Kelas VII

MASSA JENIS
Posted on April 21, 2011 | 7 Comments

Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung pada banyak factor seperti temperatur fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Massa jenis atau rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan membagi massa suatu benda atau zat dengan volumnya. Secara matematis massa jenis ditulis:Keterangan: ρ adalah massa jenis; m adalah massa; V adalah volume.

Satuan massa jenis dalam ‘CGS [centi-gram-sekon]‘ adalah: gram per sentimeter kubik (g/cm3). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)

Contoh Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3

Penerapan: Dalam pengukuran massa jenis suatu benda adalah mengukur massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya.

Contohnya begini… ada 2 Handphone yang ukuran Volumenya sama, ternyata HP A massanya lebih besar dari HP B. Setelah kita cek fisiknya HP B cuman Casingnya saja sehingga tengahnya kosong sehingga massa yang terukur lebih ringan. Dengan kata lain, HP A lebih padat/lebih berisi/ lebih rapat penyusunnya dari HP B. Dengan demikian massa jenis HP B lebih besar dari massa jenis HP A. begitu…

Contoh lain: kalau manusia mungkin begini, kita lihat ada orang yang fostur tubuhnya sama “katakanlah volumenya sama”. tetapi setelah ditimbang, keduanya memiliki massa yang berbeda. kita bisa mengatakan si A lebih berisi dari pada si B atau Massa jenis si A lebih besar dari si B

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

Berikut tabel beberapa massa jenis zat
Nama zat ρ dalam kg/m3 ρ dalam gr/cm3
Air (4 derajat Celcius) 1.000 kg/m3 1 gr/cm3
Alkohol 800 kg/m3 0,8 gr/cm3
Air raksa 13.600 kg/m3 13,6 gr/cm3
Aluminium 2.700 kg/m3 2,7 gr/cm3
Besi 7.900 kg/m3 7,9 gr/cm3
Emas 19.300 kg/m3 19,3 gr/cm3
Kuningan 8.400 kg/m3 8,4 gr/cm3
Perak 10.500 kg/m3 10,5 gr/cm3
Platina 21.450 kg/m3 21,45 gr/cm3
Seng 7.140 kg/m3 7,14 gr/cm3
Udara (27 derajat Celcius) 1,2 kg/m3 0,0012 gr/cm3
Es 920 kg/m3 0,92 gr/cm3

Read More

KALOR | FISIKA SMP Kelas VII

Definisi Kalor
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

Kalor dapat Mengubah Suhu 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.

Tabel beberapa kalor jenis zat
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.

Keterangan:
Q = Banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan (joule)
m = Massa zat (kg)
c = Kalor jenis zat (joule/kg °C)
Δt = Perubahan suhu (°C)

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.

Keterangan:
1 = mencair/melebur
2 = membeku
3 = menguap
4 = mengembun
5 = menyublim
6 = mengkristal

Menguap (terjadi perubahan suhu)
Apakah pada waktu zat menguap memerlukan kalor? Dari manakah kalor itu diperoleh? pada waktu air dipanaskan akan tampak uap keluar dari permukaan air. Kenyataan ini menunjukkan bahwa pada waktu menguap zat memerlukan kalor. 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 cair bergerak meninggalkan permukaan zat cairnya. Pada peristiwa menguap terjadi perubahan suhu, oleh karena itu berlaku:

Sama halnya pada peristiwa membeku, melebur, dan mengembun.

Mendidih (tidak mengalami perubahan suhu, namun terjadi perubahan wujud)
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:

Keterangan:
Q = kalor yang diserap/dilepaskan (joule)
m = massa zat (kg)
U = kalor uap (joule/kg)

Read More