makalah Kalor Lebur Es

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule. Energi yang kita butuhkan tidak hanya berasal dari tubuh kita tetapi juga berasal dari alam, misalnya energi panas, energi gerak/kinetic dan energi bunyi. Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Panas atau kalor adalah energi yang berpindah karena adnya perbedaan suhu. Satuan panas dalam SI adalah Joule.

Kalor bergerak dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah.Jumlah energi yang disalurkan adalh energi yang tertukar. Jika kalor diberikan pada suatu zat, maka ada tiga kemungkinan zat tersebut yaitu zat emengalami perubahan suhu, zat mengalami perubahan wujud, dan zat mengalami pemuaian.

Energi panas tidak dapat kita lihat bentuknya tetapi pengaruhnya dapat kita rasakan. Sumber energi panas terbesar di bumi adalah matahari. Manusia memanfaatkan energi panas yang berasal dari matahari untuk Menguapkan air, penjemuran pakaian, pengeringan pakaian/ikan asin/bahan makanan, proses pembuatan garam, Menghangatkan ruangan dan memanaskan air,  Mengeringkan bahan makanan, kayu bakar dan proses pembuatan garam.

.

B.     Rumusan masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah yang kami susun adalah :

1. Bagaimana menentukan kalor lebur es

2.      Apa yang dimaksud dengan energi kalor?

C.    Tujuan Penulisan

Penulis menyusun makalah ini dengan tujuan untuk :

1.      Untuk mengetahui tentang konsep dari energi kalor

2.      Untuk mengetahui tentang bentuk perubahan dan perpindahan energi panas.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Peta Konsep

Energi panas   Isilah tabel berikut berdasarkan hasil percobaanmu!

Kalor Lebur

Pengaruh kalor terhadap benda

perubahan wujud zat

 

B.       Energi Panas

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda

untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule.

1 joule = 0,24 kalori

1 kalori = 4,2 joule (4,18)           

     Energi merupakan sesuatu yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan tetapi dapat dirasakan adanya. Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi yang dapat dilihat dengan persamaan berikut :

Kalor yang dilepas  =  kalor yang diserap              

Q_L  =  Q_S

Pada umumnya, manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk menjadi energi yang lain. Misalnya, energi listrik akan bermanfaat ketika berubah bentuk menjadi energi cahaya atau panas. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai macam jenisnya, namun disini kita  akan membahas mengenai energy kalor/ energy panas.

Panas atau kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda. Kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Misalnya pada air sumur mengalami kenaikan suhu dan air panas mengalami penurunan suhu. Hal ini menunjukan terjadi perpindahan energi dan benda yang mempunyai suhu tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah, energi yang berpindah pada peristiwa di atas adalah kalor.

Jadi kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya rendah ketika kedua benda bersentuhan. Selanjutnya, apabila kita menuangkan air panas dalam es batu maka kalor akan mengalir dari air panas menuju es. Selanjutnya suhu es akan meningkat dan melebur berubah wujud menjadi air sampai suhunya setimbang.

Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia perancis yang bernama Antonnie energy lavoiser (1743 – 1794). Kalor memiliki satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius.

Teori Kalor Dasar dapat dituliskan sebagai berikut :

1.      Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas

Ini merupakan bunyi dari asas Black. Penemu asas Black adalah Joseph Black (1720 – 1799) dari Inggris.

2.       Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan

 Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 – 1814) dari Amerika Serikat.

3.       Kalor adalah salah satu bentuk energi

Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 – 1878)

4.      Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor mekanik.

 Digagas oleh James Prescott (1818 – 1889)      

           

Dari pengertian energi dan kalor di atas, maka energi kalor dapat didefinisikan sebagai energi yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat. contoh : apabila kedua tanganmu digosok-gosokkan selama beberapa detik maka tanganmu akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada telapak tanganmu telah terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi panas. Umumnya energi kalor dihasilkan dari gesekan. Energi kalor menyebabkan perubahan suhu dan perubahan wujud. Sumber energi panas yang sangat besar berasal dari matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat dapat membantu manusia dan makhluk hidup lainnya untuk hidup dan berkembang biak. Energi panas pun merupakan hasil perubahan energi yang lain, seperti dari energi listrik, energi gerak, dan energi kimia. Energi panas dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukan usaha seperti menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.

C.  Kalor Lebur

Melebur adalah perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Pada saat melebur, zat memerlukan kalor meskipun tidak mengalami kenaikan suhu.

Titik lebur adalah suhu pada waktu zat melebur.

Kalor laten lebur adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat padat menjadi zat cair.

Jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur dapat dituliskan          :

Q = m.L

Keterangan:

Q= banyaknya kalor untuk melebur (J)

m= massa (kg)

L = kalor lebur

D. Pengaruh Kalor Terhadap Benda

Besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan oleh sebuah benda bergantung pada beberapa factor. Antara lain massa benda, jenis benda, dan perubahan suhu pada benda tersebut. Hubungan kalor dengan ketiga factor tersebut adalah :

1.      Kalor yang diperlukan sebanding dengan massa benda.

Semakin besar massa benda semakin besar kalor yang diperlukan.

2.      Kalor yang diperlukan sebanding dengan kalor jenis benda.

Untuk jenis benda yang berbeda tetapi massanya sama, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu yang sama ternyata besarnya berbeda bergantung pada jenis bendanya.

3.      Kalor yang diberikan sebanding dengan kenaikan suhu benda.

Untuk jenis dan massa benda yang sama, jumlah kalor yang diberikan besarnya mempengaruhi kenaikan suhu benda.  Makin banyak kalor yang diberikan kepada benda, semakin besar kenaikan suhu benda.

Jadi, banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda bergantung pada massa benda(m), kalor jenis benda ( c ), dan perubahan suhu (     T). dapat dirumuskan :

Q= m. c.     ΔT

Keterangan:

Q     =  kalor yang  diperlukan, satuannya Joule (J)

m    =  massa benda, satuannya Kg

C     = kalor jenis benda, satuannya J/Kg°C atau J/KgK   

Δt = perubahan suhu, satuannya °C atau K   

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1Kg benda sebesar 1°C atau 1K.

E.  Perubahan Wujud Zat

Kalor yang diserap atau dilepaskan suatu zat tidak hanya menyebabkan perubahan suhu zat itu. Ternyata, kalor yang diserap atau
C = kapasitas kalor daam satuan J/K atau J/⁰C

 dilepaskan oleh suatu zat dapat menyebabkan perubahan wujud zat dari satu wujud menjadi wujud yang lain.

  Perubahan wujud tersebut dapat ditunjukkan dalam diagram di bawah:

                                                                                        

                                                Menyublim

GAS

CAIR

PADAT

                 Mencair                                      menguap

 

                            Membeku                                    mengembun

                                   

 

Menyublim

1.      Menguap dan mengembun

Pada saat menguap, zat memerlukan sejumlah kalor. Akan tetapi, proses penguapan tidak selalu melalui pemanasan.

Factor yang dapat mempercepat proses penguapan adalah : pemanasan, tiupan udara di atas permukaan, memperluas permukaan, mengurangi tekanan di permukaan.

2.      Mendidih  

Mendidih terjadi pada saat keseluruhan zat cair menguap dan pada suhu tertentu saja. Suhu zat cair mendidih pada tekanan 1 atm disebut titik didih yaitu titik dimana terjadi kesetimbangan fase cair dan uap.  Pada saat mendidih suhu zat cair tetap meskipun terus diberikan kalor.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1Kg zat cair pada titik didihnya disebut kalor uap (U) satuannya adalah J/Kg. untuk menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya diperlukan kalor sebesar  Q=m.U

Titik didih zat cairdipengaruhi oleh tekanan udara di atas permukaan zat cair. Makin kecil tekanan udara di atas zat cair, makin rendah titik didih zat cair. Titik didh normal air pada tekanan 76cmHg adalah 100 ̊C. bila tekanan tersebut dikurangi maka air akan mendidih pada suhu dibawah 100 ̊C. titik didih akan mengalami pengurangan 1 ̊C setiap kenaikan 300m dari permukaan air laut. Titik didih di daerah pegunungan atau dataran tinggi kurang dari 100̊C disebabkan tekanan udara yang semakin renggang atau kecil.

Kalor uap suatu zat adalah banyaknya kalor per satuan massa yang harus diberikan pada suatu zat pada titik didihnya agar menjadi gas seluruhnya.

3.      Melebur dan membeku

Banyaknya kalor per satuan massa yang dilepaskan oleh zat cair supaya menjadi zat padat seluruhnya disebut kalor beku. Pada suhu 0̊C  Kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk melebur atau membeku bergantung pada jenis zat dan dapat dirumuskan dengan :

 Q = m.L , dengan L= kalor lebur, satuannya J/Kg

BAB III

APLIKASI MATERI

A.      Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Energi panas tidak dapat kita lihat bentuknya tetapi pengaruhnya dapat kita rasakan. Sumber energi panas terbesar di bumi adalah matahari. Manusia memanfaatkan energi panas yang berasal dari matahari untuk :

1.      Menguapkan air (penjemuran pakaian, pengeringan pakaian/ikan asin/bahan makanan, proses pembuatan garam)

2.      Menghangatkan ruangan dan memanaskan air

3.      Mengeringkan bahan makanan, kayu bakar dan proses pembuatan garam.

Selain itu kalor atau energy panas juga dimanfaatkan dalam prisip kerja alat-alat yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain ditunjukan pada; 

1)      Prinsip Kerja Mobil

Prinsip kerja pada mobil yaitu memanfaatkan perubahan bentuk energy yaitu energi kimia menjadi energi panas dan kemudian menghasilkan energy gerak. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Kendaraan yang melaju di jalanan pada umumnya terbagi menjadi dua bagian besar, yaitu yang berbahan bakar bensin, dan berbahan bakar solar . Perbedaan mendasar dari kedua jenis mesin itu adalah, kalau mesin bensin atau disebut juga mesin Otto (motor ledak), di dalam ruang mesin nya terdapat lecutan listrik atau api dari busi untuk menyalakan campuran bensin dan udara (oksigen). Sementara pada mesin Diesel, tidak diperlukan nyala listrik/api dari busi.

Dalam hukum Fisika Thermodinamika, terdapat salah satu hukum yang menyatakan : ”jika volume di kecilkan (di kompresi / di mampatkan) tekanan udara akan bertambah disertai dengan bertambahnya Temperatur”. Sebagai ilustrasi pompa ban sepeda, saat digunakan batang pompa nya akan menjadi panas karena udara yang di mampatkan pada saat memompa ban membuat tekanan udara menjadi tinggi dan juga suhu nya.

Pada mesin Diesel, dibuat ruangan sedemikian rupa sehigga pada ruang itu akan terjadi peningkata suhu hingga mencapai titik nyala yang sanggup membakar minyak bahan bakar. Pemampatan yang biasanya digunakan hingga mencapai kondisi terbakar itu biasanya 18 hingga 25 kali dari volume ruangan normal. Sementara suhunya bisa naik mencapai 500 ̊C .

Cara kerjanya mudah, minyak solar yang sudah dicampur udara (seperti yang keluar dari semprotan obat nyamuk) disemprotkan ke dalam ruangan yang telah mampat dan bersuhu tinggi, sehingga dapat langsung membuat kabut solar tadi meledak dan mendorong piston yang kemudian akan menggerakkan poros-poros roda, singkatnya menjadi tenaga. Kejadian ini berulang-ulang dan tenaga yang muncul pun dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan mobil. Pembuat mesin diesel yang lebih maju tentu menambah di sana sini untuk memberi peningkatan  kinerja dan tenaga. Walau cara kerjanya menjadi lebih rumit, tapi dasarnya tetap tidak berubah.

B.  Soal dan Jawaban

a.         Pilihan Ganda

1. Salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena ada perbedaan suhu disebut.....

A. Kalorimeter         

B. kalor

C. kalori

D. penguapan

Jawaban : B

2.  Kapur barus dipanaskan akan berubah menjadi gas peristiwa itudisebut

A. mengembun         C. Menyublim

B. menghablur          D. Menguap

Jawaban : C

3.    Es yang terbentuk padat diberi kalor sehingga lebur menjadi air disebut ...

A. membeku             C. Menghablur

B. mencair                 D. Menyublim

Jawaban : B

4.    Air diberi kalor sehingga air itu menampakkan gelembung-gelembung air. Peristiwa itu disebut…

A. memanas  C. Menguap

B. mendidih D. Mencair

Jawaban : B

5.   Es yang massanya 5 g,suhunya 0^oC, melebur semua menjadi air yang suhunya 0^oC. Berapakah kalor yang diterima oleh es tersebut, jika kalor lebur es adalah 80 kal/g

A. 200 kal                 C.600kal

B. 800 kal                 D.400 kal

Jawaban : D

b.        Essay

1.      Untuk menaikkan suhu benda dan 30°C menjadi 80°C diperlukan kalor sebanyak 80.000 Joule. Bila massa benda yang dipanaskan 5 kg.

a) Berapa kapasitas kalor benda itu?

b) Berapakah kalor jenisnya?

Jawaban :

Diketahui :

Q = 80000 Joule

m = 5kg

Dt = 80°C - 30°C = 50°C

Ditanya

a) H = ........?

b) c = ........?

Jawab :

a) H = Q/At = 80.000 = 1600 J/°C

L’t 50

b) c = c/m = 1600/5 = 320 J/kg°C

2.  Apa yang dimaksud dengan Kalor jenis suatu zat?

     Jawaban :

     Kalor jenis suatu zat bilangan yang menunjukkan banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C dan 1 kg zat.

3.  Berapa banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan es 2 kg dan suhu 0°C menjadi air pada suhu 0°C?

Jawaban:

Diketahui :

m = 2 kg

L = 336000 J/kg

Ditanya Q = ........?

Jawab

Q  = mxL

     = 2 x 336000 = 672000 Joule

4.    500 gram es bersuhu −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Jawaban :

Diketahui :

m = 500 gram

T1 = −12oC

T2 = −2oC

ΔT = T2 − T1 = −2o − (−12 ) = 10oC

c = 0,5 kalori/groC

Q = ….?

Q = mcΔT

Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule

Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

5.    500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Jawaban :

Diketahui :

Pembahasan

m = 500 gram

L = 80 kalori/gr

Q = ....?

Q = mL

Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

C.  Lembar Kerja Siswa

A. Tujuan

    Mengamati sifat-sifat zat padat, cair dan gas

B. Alat dan Bahan

1.      Batu                   4. Balon

2.      Air                      5. Neraca

3.      Plastik                6. 2 gelas ukur dengan kala berbeda

C. Cara Kerja

1. Letakkan batuu ke meja, kemudian pindahkan ke neraca dan ukurlah massanya!

2. Isilah gelas ukur dengan air, ukur volumenya, kemudian pindahkan ke gelas ukur lain yang skalanya berbeda. Ukur kembali volumenya!

3. Tiuplah sebuah balon, kemudian pindahkan udara dalam balon ke plastic. Bandingkan besarnya balon dengan plastic saat berisi udara!

  D. Pertanyaan

1.Bagaimanakah bentuk batu setelah dipindah dari meja ke neraca? Sifat apakah yang dibuktikan dengan mengukur massa batu menggunakan neraca?

Jawab :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.Bagaimana bentuk air setelah dipindahkan pada kedua gelas ukur?

Jawab :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.Bagaimanakah hasil pengukuran volumenya?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

4.Samakah besarnya balon dengan plastic setelah udara dipindahkan dari balon ke plastic? Mengapa?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

5. Apakah sifat zat yang dibuktikan dari percobaan diatas?

Jawab :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6.      Isilah tabel berikut berdasarkan hasil percobaanmu!

No	Wujud zat	Sifat
1	Cair	…………………….
2	Padat	…………………….
3	Gad	…………………….

                                                              

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda untuk melakukan suatu usaha. Panas atau kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. energy kalor dapat didefinisikan sebagai energy yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat.

Jika kalor diberikan pada suatu zat, maka ada tiga kemungkinan zat tersebut yaitu zat emengalami perubahan suhu, zat mengalami perubahan wujud, dan zat mengalami  pemuaian.Kalor dapat menyebabkan suatu benda berubah wujud. Perubahan wujudnya meliputi mengembun, mencair, membeku, menguap, dan menyublim. Untuk mengetahui besarnya kalor dapat menggunakan alat calorimeter. Kalor yang diberikan oleh benda yang bersuhu tinggi akan sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang suhunya rendah.  Prinsip ini disebut dengan asaa Black.

Setiap proses pengubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lain baik yang tidak disengaja maupun yang direkayasa ternyata menghasilkan panas. Energy panas banyak dimanfaatkan dalam berbagai macam alat rumah tangga. Prinsip-prinsip kerja yang memanfaatkan energi panas antara lain adalah dalam prinsip kerja mobil, proses penyulingan air, termos dan prinsip kerja setrika serta masih banyak yang lainnya.

B.     Saran

Walaupun energi bersifat kekal atau tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan kita tetap harus berhemat energi, termasuk juga energi kalor karena untuk memperoleh energi yang sama bisa digunakan kembali diperlukan sebuah proses atau siklus yang cukup lama. Selan itu karena energy panas yang tersedia di alam dapat kita manfaatkan secara maksimal seiring perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

DAFTAR PUSTAKA

- Zemansky, Sears 1985, fisika untuk universitas. Jakarta, Bina Cipta

- Tripler, Paul, 1998, fisika. Jakarta, Erlangga

- Zaenul, Hadi, 2009, fisika untuk SMA. Jakarta, Erlangga

- Young, Hugh, 2003, fisika Jakarta, Erlangga.