Rumus kalor beserta pengertian, jenis, contoh soal dan pengerjaannya

Brilio.net - Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhu tingginya ke benda yang suhunya rendah. Kalor dapat berpindah melalui konduksi, konveksi, radiasi, dan dapat mengubah temperatur atau wujud zat.

Satuan kalor dalam SI adalah joule, sedangkan satuan kalor lain yang sering digunakan adalah kalori. Satu kalori ditetapkan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius.

Kalor jenis suatu benda adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1°C. Nah untuk memahami tentang kalor, brilio.net akan membahas tentang rumus kalor lengkap dengan pengertian, jenis, dan contoh pengerjaannya yang dihimpun dari berbagai sumber pada Selasa (17/10).

Pengertian kalor.

foto: Istimewa

Kalor adalah satuan pengukuran panas atau energi termal. Kalor juga merupakan salah satu konsep penting dalam ilmu fisika. Kalor digunakan untuk mengukur jumlah energi termal yang dapat dipindahkan antara sistem atau benda yang berbeda karena perbedaan suhu.

Satuan dasar yang digunakan untuk mengukur kalor adalah kalori (cal) di dalam sistem satuan CGS (sentimeter, gram, detik) atau joule (J) di dalam sistem satuan Internasional (SI). 1 kalori setara dengan sekitar 4.184 joule.

Fenomena kalor juga terjadi di kehidupan sehari-hari. Contohnya ketika memanaskan secangkir air dingin di atas kompor, maka energi panas (kalor) akan ditransfer dari kompor ke air sehingga suhu air meningkat. Hal itu merupakan salah satu contoh transfer panas positif.

Sebaliknya, ketika membiarkan secangkir air panas dingin di udara sejuk, maka energi panas akan keluar dari air ke lingkungan sekitarnya sehingga suhu air menurun. Fenomena ini merupakan contoh transfer panas negatif.

Jadi, kalor adalah istilah yang digunakan untuk mengukur atau menggambarkan transfer energi termal antara sistem atau benda yang berbeda dan merupakan konsep dasar dalam pemahaman panas dan energi dalam fisika.

 

Rumus kalor.

foto: Istimewa

Seperti yang sudah disinggung di atas bahwa kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Perpindahan energi panas dalam ilmu fisika tersebut pun dapat dihitung dengan rumus kalor. Rumus kalor adalah sebagai berikut:

Q = m.c.ΔT

Keterangan:

Q: kalor (Joule)
m: massa benda (kg)
c: kalor jenis benda (J/kgC)
ΔT: perubahan suhu (C)

Jenis-jenis kalor.

foto: Istimewa

Kalor merupakan satuan pengukuran energi panas atau energi yang dikeluarkan atau diserap oleh suatu objek atau benda. Ada beberapa jenis kalor yang berhubungan dengan berbagai aspek dalam ilmu fisika dan ilmu lainnya. Berikut adalah beberapa jenis kalor:

1. Kalor Sensible.

Kalor ini terkait dengan perubahan suhu benda tanpa perubahan fase. Ketika suhu sebuah benda meningkat, kalor sensible diserap dan ketika suhu benda menurun, kalor sensible dikeluarkan.

2. Kalor Laten.

Kalor laten adalah kalor yang berhubungan dengan perubahan fase benda, seperti mencair atau membekunya benda.

3. Kalor Kinetik.

Kalor kinetik adalah kalor yang berhubungan dengan gerakan partikel dalam suatu benda. Semakin tinggi suhu suatu benda, maka semakin besar energi kinetik partikelnya.

4. Kalor Potensial.

Kalor potensial adalah kalor yang berhubungan dengan perubahan dalam posisi partikel dalam suatu sistem, seperti sistem gravitasi atau elektromagnetik.

5. Kalor Radiasi.

Kalor radiasi adalah kalor yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik, seperti panas yang dipancarkan oleh benda panas seperti matahari. Radiasi termal adalah contoh kalor radiasi.

6. Kalor Hibrida.

Kalor hibrida adalah jenis kalor yang menggabungkan beberapa jenis kalor di atas. Contohnya adalah kalor yang terjadi selama reaksi kimia atau proses fisika kompleks.

Contoh soal dan cara pengerjaannya.

foto: Istimewa

1. Bagaimana cara menghitung kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu 100 gram air dari 20°C menjadi 80°C?

Jawaban:

Kamu dapat menggunakan rumus kalor sensible:

Q = m * c * ΔT

di mana:
Q adalah kalor
m adalah massa = 100 gram
c adalah kapasitas panas spesifik air
ΔT adalah perubahan suhu 80°C - 20°C = 60°C

Menggunakan nilai c untuk air (1 cal/gram°C),

Q = m * c * ΔT
Q = 100 g * 1 cal/g°C * 60°C = 6000 kalori.

2. Berapa kalor yang diperlukan untuk mencairkan 50 gram es pada suhu 0°C menjadi air pada suhu 20°C?

Jawaban:

Kamu dapat menggunakan rumus kalor laten pemanasan:

Q = m * L

di mana
Q adalah kalor
m adalah massa = 50 gram
L adalah kalor laten perubahan fase = 80 cal/gram

Untuk es menjadi air, L untuk air adalah sekitar 80 cal/gram.

Q = m * L
Q = 50 g * 80 cal/g = 4000 kalori.

3. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 250 gram besi dari 25°C menjadi 75°C, jika apasitas panas spesifik besi adalah 0,11 cal/gram°C?

Jawaban:

Kamu dapat menggunakan rumus kalor sensible:

Q = m * c * ΔT

di mana
Q adalah kalor
m adalah massa = 250 gram
c adalah kapasitas panas spesifik besi = 0,11 cal/gram°C
ΔT adalah perubahan suhu = 75°C - 25°C = 50°C

Q = m * c * ΔT
Q = 250 g * 0,11 cal/g°C * 50°C = 1375 kalori.

4. Berapa kalor yang diperlukan untuk menguapkan 50 gram air pada suhu 100°C?

Jawaban:

Kamu dapat menggunakan rumus kalor laten pemanasan:

Q = m * L
di mana Q adalah kalor
m adalah massa (50 gram)
L adalah kalor laten uap air = 540 cal/gram pada 100°C

Q = m * L
Q = 50 g * 540 cal/g = 27.000 kalori.

5. Bagaimana Anda menghitung kalor total yang diperlukan untuk mengubah suhu 100 gram air dari 20°C menjadi uap pada suhu 100°C?

Jawaban:

Kamu perlu menghitung kalor sensible untuk pemanasan air dari 20°C ke 100°C, lalu tambahkan kalor laten untuk mengubah air menjadi uap.

Pertama, Q1 = 100 g * 1 cal/g°C * 80°C = 8000 kalori untuk pemanasan.

Kemudian, Q2 = 100 g * 540 cal/g = 54.000 kalori untuk mengubah menjadi uap.

Jadi, total Q = Q1 + Q2 = 8000 kalori + 54.000 kalori = 62.000 kalori.

7. Berapa kalor yang dihasilkan selama pembakaran 1 gram metana (CH4) jika perubahan suhu adalah 500°C dan kapasitas panas spesifik metana adalah 2,2 cal/gram°C?

Jawaban:

Kamu dapat menggunakan rumus kalor sensible:

Q = m * c * ΔT
Q = 1 g * 2,2 cal/g°C * 500°C = 1100 kalori.

8. Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 500 gram air dari 25°C menjadi 45°C, jika kapasitas panas spesifik air adalah 1 cal/gram°C?

Jawaban:

Kamu dapat menggunakan rumus kalor sensible:

Q = m * c * ΔT

di mana

Q adalah kalor
m adalah massa = 500 gram
c adalah kapasitas panas spesifik air = 1 cal/gram°C
ΔT adalah perubahan suhu = 45°C - 25°C = 20°C

Q = m * c * ΔT
Q = 500 g * 1 cal/g°C * 20°C = 10.000 kalori.

9. Seberapa banyak kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan 100 gram es pada suhu -10°C menjadi air pada suhu 20°C, jika kalor laten perubahan fase es menjadi air adalah sekitar 80 cal/gram?

Jawaban:

Anda dapat menggunakan rumus kalor laten pemanasan:

Q = m * L

di mana Q adalah kalor
m adalah massa = 100 gram
L adalah kalor laten perubahan fase = 80 cal/gram

Q = m * L
Q = 100 g * 80 cal/g = 8.000 kalori.

10. Sebuah bejana berisi 200 gram air pada suhu 25°C. Jika Anda menambahkan 50 gram air pada suhu 80°C ke dalam bejana, berapa kalor yang dihasilkan atau diserap oleh sistem jika kapasitas panas spesifik air adalah 1 cal/gram°C?

Jawaban:

Untuk menghitung kalor yang dihasilkan atau diserap, kita perlu menggunakan rumus kalor sensible:

Q = m * c * ΔT

di mana:

Q adalah kalor.
m adalah massa bahan = 200 gram untuk air yang sudah ada di bejana dan 50 gram untuk air yang ditambahkan
c adalah kapasitas panas spesifik air = 1 cal/gram°C
ΔT adalah perubahan suhu.

Menghitung kalor untuk air yang sudah ada di bejana:

Q = m * c * ΔT
Q1 = (200 g) * (1 cal/gram°C) * (25°C - 25°C) = 0 kalori

Menghitung kalor untuk air yang ditambahkan:

Q = m * c * ΔT
Q2 = (50 g) * (1 cal/gram°C) * (80°C - 25°C) = 2750 kalori

Kemudian, kita dapat menghitung total kalor dengan menjumlahkan Q1 dan Q2:

Q total = Q1 + Q2 = 0 kalori + 2750 kalori = 2750 kalori