SUHU DAN KALOR

PANAS

MAKALAH

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Konsep Dasar IPA

Dosen Pengampu : Desi Wulandari, S.Pd., M.Pd.

Disusun Oleh :

ROMBEL 11 - KELOMPOK 6

1.      Anis Munawaroh Salim    (1401414264)

2.      Didit Sulistiyo Utomo      (1401414281)

3.      Ulfah Nurul Wahdah        (1401414283)

4.      Shella Novitasari              (1401414316)

PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR

FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2014

KATA PENGANTAR



Puji syukur kepada Allah S.W.T. yang telah melimpahkan nikmat dan hidayah-Nya kepada kami sehingga mampu menyelesaikan Tugas Makalah Mata Kuliah Konsep Dasar IPA ini.

Pada kesempatan ini, kami ingin menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dan selalu memberi dukungan, mereka adalah :

1.        Ibu Desi Wulandari, S.Pd., M.Pd., selaku Dosen Mata Kuliah Konsep Dasar IPA yang telah memberikan bimbingan serta arahan dalam mengerjakan makalah ini.

2.        Kedua orang tua kami yang telah memberikan dukungan baik secara moral maupun material kepada kami sehingga kami bisa menyelesaikan Makalah ini.

3.        Teman-teman Rombel E yang telah memberikan dukungan serta bantuan.

4.        Semua pihak yang telah membantu dalam proses penulisan Makalah ini.

Kami sadar bahwa kesempurnaan hanyalah milik Yang Maha Sempurna, tetapi usaha maksimal telah kami lakukan dalam penulisan makalah ini. Kritik dan saran akan kami terima dengan tangan terbuka. Kami berharap, semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untuk pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua. Serta dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para mahasiswa Universitas Negeri Semarang.

                                                                                  Semarang, 09 Oktober 2014

                                                                                              Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................................... i

KATA PENGANTAR .................................................................................................. ii

DAFTAR ISI ................................................................................................................. iii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... . 1

A.      Latar Belakang ................................................................................................... 1

B.       Rumusan Masalah .............................................................................................. 1

C.       Tujuan dan Manfaat............................................................................................ 1

BAB II PEMBAHASAN ............................................................................................ . 3

A.      SUHU ................................................................................................................ 2

1.      Pengertian Suhu ........................................................................................... 2

2.      Alat Pengukuran Suhu ................................................................................. 2

3.      Skala Suhu ................................................................................................... 2

4.      Konversi Satuan Suhu .................................................................................. 3

B.       PANAS .............................................................................................................. 5

1.      Pengertian Panas atau Kalor........................................................................ 5

2.      Satuan Kalor ............................................................................................... 5

3.      Pengaruh Energi Panas ............................................................................... 5

4.      Kapasitas Kalor ........................................................................................... 8

5.      Asas Black .................................................................................................. 8

6.      Perpindahan Kalor ...................................................................................... 10

C.       PEMANFAATAN KONDUKSI, KONVEKSI DAN RADIASI ................... 12

BAB III PENUTUP ..................................................................................................... . 16

A.      Kesimpulan ........................................................................................................ 16

B.       Saran .................................................................................................................. 16

     DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 17

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada dasarnya kehidupan manusia selama ini tidak bisa terlepas dari suhu dan kalor. Dalam kehidupan manusia yang selalu berhubungan kalor sebagai alat untuk menjaga kestabilan manusia dalam menjalankan kehidupanya di muka bumi ini. Dialam modernisasi seperti ini aplikasi kalor dibidang teknologi mungkin tidak sulit anda temukan bahkan juga mungkin terdapat dirumah anda, yaitu lemari es, suatu mesin yang diantaranya mengubah suatu air menjadi es. Aplikasi perpindahan kalor dapat anda jumpai pada sirkuilasi udara di pantai. Pada siang hari bertiup angin dari laut menuju darat, disebut angin laut. Begitu pula sebaliknya pada malam hari bertiup angin dari darat menuju laut. Bagaimana air biasa menjadi es? Mengapa air laut bertiup siang hari dan angin darat bertiup malam hari? Hal-hal tersebut merupakan bagian-bagian daripada suhu dan kalor.

B. Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan suhu ?

2. Bagaimana cara mengkonversi satuan suhu ?

3. Apa yang dimaksud dengan panas ?

4. Bagaimana cara menerapkan Asas Black dalam perhitungan ?

5. Bagaimana pemanfaatan kalor dan perpindahan kalor dalam kehidupan sehari - hari?

C. Tujuan

1. Mahasiswa dapat menjelaskan tentang suhu dan panas

2. Mahasiswa dapat mengkonversi satuan suhu

3. Mahasiswa dapat menerapkan Asas Black dalam perhitungan

4. Mahasiswa dapat menjelaskan pemanfaatan kalor dan perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari

BAB II

PEMBAHASAN

A. SUHU

1. Pengertian Suhu

Suhu adalah suatu besaran yang menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Suhu adalah besaran termodinamika yang menunjukkan besarnya energi kinetik translasi rata-rata molekul dalam sistem gas, suhu diukur dengan menggunakan termometer (kamus kimia : balai putaka : 2002).

Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang rendah. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Pada saat kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda pada suhu tertentu, beberapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik. Sebagai contoh, ketika kita memanaskan sebuah besi atau alumunium maka akan terjadi proses pemuaian pada besi tersebut. Ketika kita mendinginkan air sampai pada suhu dibawah nol derajat maka air tersebut akan membeku.

2. Alat Pengukuran Suhu

Alat untuk pengukur suhu disebut Termometer. Termometer pertama kali dibuat oleh Galileo Galilei (1564-1642). Termemoter ini disebut termometer udara. Termometer udara terdiri dari sebuah bola kaca yang dilengkapi dengan sebatang pipa kaca yang panjang pipa tersebut dicelupkan kedalam cairan berwarna. Jika bola kaca dipanaskan, udara didalam pipa akan mengembang sehingga udara keluar dari pipa. Namun ketika bola didinginkan udara didalam pipa menyusut sehingga sebagian air naik kedalam pipa. Termometer udara peka terhadap perubahan suhu sehingga udara saat itu segera dapat diketahui.

Termometer dibuat berdasarkan prinsip perubahan volume. Thermometer yang tabungnya diisi dengan raksa disebut thermometer raksa. Thermometer raksa dengan skala Celcius adalah thermometer yang umum dijumpai dalam keseharian.

3. Skala Suhu

Apa saja satuan umum yang digunakan untuk mengukur suhu? Suhu itu bukan hanya panas, hangat, dan dingin saja, tapi ada juga skala khusus diantaranya :

a. Skala Celcius

Andrea Celcius seorang sarjana kebangsaan swedia yang menemukan system skala suhu celcius. Skala celcius dibuat berdasarkan pada titik beku air pada 0^o C dan titik didih air 100^oC.

b. Skala Reamur

Nama reamur diambil dari nama René Antoine Ferchault de Reaumur (Perancis). Reamur mengusulkan suhu titik beku air pada suhu 0^oC dan titik didihnya 80^oC.

c. Skala Fahrenheit

Skala Fahrenheit banyak digunakan di Amerika Serikat. Skala ini ditemukan oleh ilmuan Jerman Bernama Gabriel Fahrenheit. Skala Fahrenheit menggunakan campuran antara es dan garam dengan titik beku air bernilai 32^oF dan titik didihnya 212^oF.

d. Skala Kelvin

Skala Kelvin ditemukan oleh Lord William Thompson Kelvin dari Inggris, ia menetapkan apa yang disebut 0^omutlak (0^oKelvin). Nol mutlak ini adalah suhu ketika partikel berhenti bergerak sehingga tidak ada panas yang terdeteksi karena kalor yang ada sebanding dengan energi kinetic yang diperlukan partikel. Suhu mutlak (0^oK) kalau dikonversi ke celcius menjadi -273,15^oC. Titik beku air 273^oK dan titk didih air 373^oK.

4. Konversi Satuan Suhu

Konversi satuan adalah mengubah satuan ke satuan lainnya tanpa mengubah nilai sebenarnya. Misalnya : berat benda 1 kg dikonversi ke satuan gram menjadi 1000 gram. Benda tersebut tidak mengalami perubahan berat sebenarnya, yang berubah hanya satuannya saja.

Sebelum mengkonversi satuan suhu, kita harus mengetahui perbandingannya. Pada skala Celcius terdapat 100 skala, pada skala Farenheit terdapat 180 skala, dan pada skala Reamur terdapat 80 skala. Perbandingan skala tersebut adalah

^oC :^oF :^oR = 5 : 9 : 4

Celcius : Reamur : Fahrenheit = 5 : 4 : 9 (+32 atau -32)

· Cara mengkonversi :

a. Konversi celcius ke reamur dan reamur ke celcius :

Suhu dalam celcius = 4/5 suhu dalam reamur.

Contoh :

Jika suhu pada termometer celcius 40°C,

maka suhu dalam reamur = 4/5 x 40°C = 32°R.

Jika suhu dalam reamur 40°R,

maka suhu dalam celcius = 5/4 x 40° R = 50°C.

b. Konversi celcius ke kelvin dan sebaliknya kelvin ke celcius :

Jika suhu dalam celcius 30°C

maka suhu dalam kelvin = 273 + 30 = 303 K

Jika suhu dalam kelvin 355 K

maka suhu dalam celcius = 355 - 273 = 82°C

c. Konversi celcius ke fahrenheit dan fahrenheit ke celcius :

Jika suhu dalam celcius 30°C,

maka suhu dalam fahrenheit = (9/5 x 30) + 32 = 54 + 32 = 86°F

Jika suhu dalam fahrenheit 86°F,

maka suhu dalam celcius = 5/9 x (86 -32) = 5/9 x 54 = 30°C

d. Konversi reamur ke fahrenheit (beserta sebaliknya), reamur ke kelvin (beserta sebaliknya), dan konversi fahrenheit ke kelvin (beserta sebaiknya), agar mudah suhu diubah dulu menjadi celcius kemudian baru dikonversi menjadi satuan yang diinginkan.

Untuk mengubah derajat satu skala menjadi derajat skala yang lain juga bisa menggunakan rumus :

Suhu Diketahui	Diubah Ke	Rumus Yang Digunakan
^oC	^oF	^oF = ^oC + 32
^oF	^oC	^oC = (^oF – 32)
^oC	^oR	^oR = ^oC
^oR	^oC	^oC = ^oR
^oR	^oF	^oF = ^oR + 32
^oF	^oR	^oR = (^oF – 32)
^oK	^oC	^oC = ^oK – 273
^oC	^oK	^oK = ^oC + 273

B. KALOR

1. Pengertian Panas atau Kalor

Panas atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom atau molekul penyusunnya.

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.

2. Satuan kalor

Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia perancis yang bernama Antonnie laurent 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.

Satuan untuk menyatakan kalor adalah Joule (J) atau Kalori (kal). Joule menyatakan satuan usaha atau energi. Satuan Joule merupakan satuan kalor yang umum digunakan dalam fisika. Sedangkan Kalori menyatakan satuan kalor. Nilai 1 kalori (1 kal) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg air agar suhunya naik 1°C. Hubungan satuan kalori dengan joule adalah :

1 kal = 4,2 J atau 1 J = 0,24 kal

3. Pengaruh Energi Panas

a. 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.

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)

B. Kalor dapat Mengubah Wujud Zat

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiIVlIe8JUugKuYMNY-bnax54s9LVEIhrmaA2MXTpW0Udl8QBoeL9pwKwD937ohEBj5UREtjy5i_M5Cpxa8zt5tpyTfdPZx08ml_t9s3EP89YNTkC0AhLju-__CE5EokhsJTqich4YNq8kL/s400/q3.PNG

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

Sebuah benda dapat berubah wujud ketika suhunya dinaikkan atau diturunkan. Marilah kita perhatikan perilaku suatu benda ketika dipanaskan. 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)

Ketika sedang berubah wujud, baik melebur, membeku, menguap dan mengembun, suhu tetap, walaupun ada pelepasan atau penyerapan kalor. Dengan demikian, ada sejumlah kalor yang dilepaskan atau diserap pada saat perubahaan wujud zat, tetapi tidak digunakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu. Kalor semacan ini disebut kalor laten dan disimbolkan dengan huruf L. Besar kalor ini ternyata bergantung juga pada jumlah zat yang mengalami perubahan wujud (massa benda). Jadi, kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk mengubah wujudnya per satuan massa. Dengan demikian, dapat dirumuskan bahwa :

Q = mL

Kalor laten beku besarnya sama dengan kalor laten lebur dan biasanya disebut dengan kalor lebur. Kalor lebur es L_f pada suhu dan tekanan normal sebesar 334 kJ/kg. Kalor laten uap besarnya sama dengan kalor laten embun dan biasanya disebut dengan kalor uap. Kalor uap air L_v, pada suhu dan tekanan normal sebesar 2256 kJ/kg.

E. Kalor dapat membuat benda memuai
Pengaruh energi panas terhadap benda adalah terjadinya pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda baik panjang, luas, atau volume. Pemuaian yang terjadi dapat merugikan dan menguntungkan bagi kita.

Contoh pemuaian yang merugikan adalah sambungan antar rel pada rel kereta api atau pemasangan kaca jendela dibuat celah, hal ini dimaksudkan untuk mengantisipasi terjadinya pemuaian pada siang hari, celah tersebut memberi ruang pada benda untuk memuai sehingga pada rel atau kaca tidak terjadi pembengkokan atau patahan. Bayangkan jika rel tersebut di pasang rapat hal ini dapat membahayakan kita sebagai penumpang.

Contoh Pemuaian yang menguntungkan terjadi pada penggunaan bimetal sebagai saklar, bimetal di gunakan di alarm pemadam kebakaran atau pada setrika listrik.

4. Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar 1 derajat. Dengan demikian benda yang mempunyai massa dan kalor jenis mempunyai kapasitas kalor sebesar :

C = m . c

Keterangan : C = kaasitas kalor (J/K)

m = massa benda (kg)

c = kalor jenis (j/kg.K)

5. Asas Black

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black seorang Imuwan kelahiran Bordeaux Perancis. Ilmuwan yang juga menekuni ilmu kedokteran inilah yang menemukan apa yang disebut asas black atau prinsip black mengenai kalor. Ia mengamati es dan benda-benda lain yang mencair ketika terkena panas. Ia berpendapat mencairnya es karena adanya penyerapan kalor ke dalam es sehingga menjadi air. Kalor tersebut akan sama dengan kalor yang dilepas oleh air tersebut untuk kembali menjadi es. Itulah gambaran sederhana mengenai pengertian asas black. (1720-1799), seorang ilmuan Inggris. Ia melakukkan serangkaian eksperimen dan mendapatkan hasil berikut:

· Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama

· Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas

· Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan

Bunyi asas black sendiri adalah :

“Jumlah kalor yang dilepas oleh materi yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh materi yang suhunya lebih rendah”

Dari bunyi asas black tersebut bisa diperoleh persamaan atau rumus asas black
Kalor Lepas = Kalor Terima

http://lovelyblue14.files.wordpress.com/2012/04/picture3.png?w=682

Keterangan :

Q_lepas: jumlah kalor yang dilepas oleh zat

Q_terima : jumlah kalor yang diterima oleh zat.

M₁ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi 1 (kg)

C₁ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi 1 (J/kg ⁰C)

T₁ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi (sebelum bersinggungan) (⁰C)

T_a = Temperatur akhir pencampuran kedua benda

M₂ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah 2 (kg)

C₂ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah 2 (J/kg ⁰C)

T₂ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah (sebelum bersinggungan) (⁰C)

6. Perpindahan Kalor

Kalor berpindah dari benda atau system bersuhu tinggi ke benda atau system yang bersuhu rendah. Ada tiga cara untuk kalor berpindah dari satu benda ke benda lain, yaitu konduksi, kenveksi, radiasi.

1. Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan zat penghantar. Berdasarkan kemampuan kemudahannya menghantarkan kalor, zat dapat dibagi menjadi : konduktor yang mudah dalam menghantarkan kalor dan isolator yang lebih sulit dalam menghantarkan kalor. Contoh konduktor adalah aluminium, logam besi, dsb, sedangkan contoh isolator adalah plastik, kayu, kain, dll. Contoh perpindahan secara konduksi misalnya besi yang dipanaskan.

Besar kalor yang mengalir per satuan waktu pada proses konduksi ini tergantung pada:

· Berbanding lurus dengan luas penampang batang

· Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan

· Berbanding terbalik dengan panjang batang

Dimana :

Q = kalor (joule)

t = waktu (s)

k = koefisien konduksi/ konduktivitas termal

A = luas enampang (m²)

T = perubahan suhu (K)

panjang logam

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel-partikel zat. Perpindahan secara konveksi misalnya terjadi pada peristiwa memasak air. Terdapat dua jenis konveksi, yaitu konveksi alami dan konveksi paksa. Pada konveksi alami, pergerakan atau aliran energy kalor terjadi akibat perbedaan massa jenis. Pada konveksi paksa, aliran panas dipaksa dialirkan ke tempat yang dituju dengan bantuan alat tertentu, misalnya dengan kipas angina tau blower. Konveksi alami terjadi misalnya pada system ventilasi rumah, terjadinya angin darat dan angin laut, dan aliran asap pada cerobong asap pabrik. Konveksi paksa misalnya terjadi pada system pendingin mesin pada mobil, alat pengering rambut, dan pada reactor pembangkit tenaga nuklir. Contoh konveksi alamiah : nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin darat, dsb. Contoh konveksi paksa : sistim pendingin mobil, pengering rambut, kipas angin, dsb. panas dingin Besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluida di sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan perbedaan suhu antara benda dengan fluida.

Laju perpindahan kalor secara konveksi bergantung pada luas permukaan benda Ayang bersentuhan, koefisien konveksi h, waktu t, dan benda suhu ∆T. Antara benda dengan fluida.

Dimana :

Q = kalor (joule)

t = waktu (s)

h = koefisien konveksi

A = luas enampang (m²)

T = perubahan suhu (K)

3. Radiasi

Radiasi adalah perpindahan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. contoh : cahaya matahari, gelombang radio, gelombang TV, dsb. Energi matahari yang sampai ke Bumi terjadi secara radiasi atau pancaran tanpa melalui zat perantara. Pancaran panas itu sebagian diserap oleh benda dan sebagian dipantulkan . Permukaan hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar radiasi yang baik, sedangkan permukaan putih dan mengkilap adalah penyerap dan pemancar radiasi yang buruk.

Laju pemancaran kalor oleh permukaan hitam, menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut.

Energi total yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu.

Secara matematis, laju kalor radiasi ditulis dengan persamaan :

Qr = σAT⁴

Dengan σ adalah konstanta Stefan Boltzmann dengan nilai 5,67 x 10^-8 W/m²K⁴. Persamaan tersebut berlaku untuk benda dengan permukaan hitam sempurna. Untuk stiap permukaan dengan emisivitas e (0 ≤ e ≤ 1), persamaan tersebut harus ditulis :

= eσAT⁴

Dimana :

Q = kalor (joule)

e = emisivitas

σ = konstanta Stefan Boltzmann dengan nilai 5,67 x 10^-8 W/m²K⁴

A = luas penampang (m²)

T = suhu (K)

Emisivitas benda (e) menyatakan suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna dan besarnya bergantung pada sifat permukaan benda. Untuk benda pemantul sempurna (penyerap paling buruk) nilai e = 0, sedang benda penyerap sempurna sekaligus pemancar sempurna, yaitu benda hitam sempurna nilai e = 1. Emisivitas tubuh manusia ±0,98.

Radiasi banyak dimanfaatkan orang, dari yang sederhana seperti api unggun dan pendiangan rumah (khususnya di Negara-negara yang memiliki musim dingin), sampai pada yang agak kompleks seperti termos dan rumah kaca.

C. Penerapan Konduksi, Konveksi, dan Radiasi dalam Kehidupan Sehari - Hari

1. Aplikasi Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak. Contoh dalam kehidupan sehari – hari yakni :

a) Membuat kopi atau minuman panas

Ketika kita membuat kopi atau minuman panas, lalu kita mencelupkan sendok untuk mengaduk gulanya. Biarkan beberapa menit, maka sendok tersebut akan ikut panas.

Panas dari air mengalir ke seluruh bagian sendok.

b) Membakar besi logam dan sejenisnya

Saat kita membakar besi logam dan sejenisnya, walau hanya salah satu ujung dari besi logam tersebut yang dipanaskan, namun panasnya akan menyebar ke seluruh bagian logam sampai ujung logam yang tidak ikut dipanasi. Hal ini menunjukan panas berpindah dengan perantara besi logam tersebut.

c) Solder

Untuk melekatkan komponen elektronika ke papan rangkaian kita menggunakan cairan timah dengan menyoldernya. Solder listrik akan menerima panas dari konversi energy listrik. Panas dari energy listrik ini akan diterukan ke ujung logam pada solder yang di sentuhkan ke timah yang diposisikan di kakikaki komponen elektronika yang akan di lekatkan. Setelah beberapa saat, timah akan meleleh dan pada saat itu solder kita angkat. Timah akan segera mendingin dan membeku, melekatkan kaki komponen elektronika tadi ke papan rangkaian dengan kuat.

d) Setrika listrik

Untuk merapikan dan mensterilkan pakaian, kita memerlukan sesuatu yang panas namun tidak merusak. Karena itulah kita perlu konduktor untuk menstransfer panas dari sumber panas tertentu ke pakaian kita. Kita memerlukan sebuah setrika. Setrika akan menstransfer panas dari sumber panas (mislya panas dari konversi energi istrik) ke pakaian. Panas di bagian logam pada setrika bertahan cukup lama sehingga memungkinkan kita menggunakannya untuk merapikan pakaian kita.

2. Aplikasi Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Ada dua macam konvensi, yaitu konvensi alami dan konvensi paksa. Lonvensi alami terjadi misalnya pada proses terjadinya angin laut dan angin darat. Sedangkan konvensi paksa misalnya terjadi pada proses pendinginan mesin menggunakan air pada radiator mobil dan proses pengeringan menggunakan hair dryer.

a) Terjadinya angin laut dan angin darat

Air laut merupakan kalor jenis yang lebih tinggi daripada daratan, sehingga matahari hanya memberikan efek yang sangat kecil pada suhu lautan. Sebaliknya, daratan menjadi panas sepanjang siang dan menjadi dingin sepanjang malam. Di dekat pesisir, perbedaan suhu antara daratan dan lautan ini menimbulkan angin laut pada siang hari dan angin darat pada malam hari.

b) Memasak air menggunakan panci logam

Dalam kehidupan sehari-hari, peristiwa konduksi dapat diamati misalnya pada saat memasak air menggunakan panci logam di atas api kompor. Aliran panas dari api akan merambat melalui atom-atom dalam logam. Logam kemudian meneruskan panas yang diterimanya dari api akan cepat dihantarkan dan menyebabkan air segera mendidih.

c) Radiator mobil

Pada system pendingin mesin (radiator) air dipaksa mengalir melalui pipa-pipa dengan bantuan pompa air (water pump).panas mesin yang tidak dikehendaki dibawa oleh sirkulasi air tersebut menuju radiator. Di dalam radiator, air didinginkan dengan bantuan udara. Air yang telah mendingin ini kemudian di pimpa untuk mengulang kembali proses transfer panas dari mesin mebil ke radiator. Ingat bahwa proses konveksi melibatkan fluida (dalam kasus ini di wakili oleh air) sebagai penghantar panas. Air yang digunakan dalam radiator lama-lama akan berkurang akibat penguapan dan akhirnya akan habus. Oleh karena itu, radiator perlu diisi air kembali untuk memastikan lancarnya proses pendinginan mesin selama mobil berjalan.

d) Pengering rambut (hairdryer)

Pada alat pengering rambut (hair dryer), kipas angin menarik udara disekitarnya dan meniupkan kembali setelah di lewatkan pada elemen pemanas di dalamnya. Dengan proses ini di peroleh arus konveksi paksa udara panas.

3. Aplikasi Radiasi

Peristiwa radiasi kalor merupakan proses perpindahan panas melalui radiasi gelombang elektromagnetik, tanpa perlu medium. Peristiwa radiasi ini dapat anda simpulkan dari adanya perambatan panas tanpa ada medium berupa fluida (misalnya angin, air atau asap) maupun zat padat (misalnya logam) yang menjadi perantaranya.

a. Oven microwave

Gelombang mikro (microwave) merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik yang mudah diserap oleh molekul-molekul air. Pada oven microwave, gelombang mikro didistribusiakan dari logam yang berputar serta logan pada dinding-dindingnya. Gelombang mikro mampu menembus plastic pembungkus makanan atau pirirng keramik dan akhirnya di serap oleh molekul – molekul air di dalam makanana yang sedang diamasak. Penyerapan energy gelombang mikro ini akan memanaskan makanan dan menjadikannya matang, siap dihidangkan

b. Radiasi panas dari tungku perapian

Di daerah berhawa dingin,biasanya di negara yang mengenal musim dingain (salju), penduduk memiliki tungku perapian untuk menghangatkan diri di saat dingin. Orang-orang hanya perlu berada di dekat tungku perapian yang menyala untuk bias merasakan udara hangat. Jadi, mereka tak perlu menempatkan diri di dalam asap perapian atau menggunkan logam yang di bakar untuk meraskan hangatnya perapian. Mereka hanya cukup mendekat saja dan radiasi elektromagneti dari api (akan menghantarkan hangatnya api ke tubuh merka)

c. Radiasi panas dari bola lampu

Ketika kita mendekatkan tangan kita pada bola lampu yang sedang menyala. Rasa panas lampu akan memengaruhi tangan kita sehingga tangan kita terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa rasa panas dari lampu dipindahkan secara radiasi atau pancaran.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan materi diatas Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda. Benda yang panas eememiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah.

Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan.

Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu tergantung pada :

~ Massa benda

~ Kalor jenis benda

~ Perbedaan suhu kedua benda

Perpindahan kalor dapat dibedakan menjadi :

a. Konduksi

b. Konveksi

c. Radiasi

B. Saran

1. Diharap mahasiswa mampu mengetahui macam-macam perpindahan panas.

2. Diharap mahasiswa mampu mengetahui tentang panas.