KALOR DAN PERPINDAHANNYA

A. Pengertian Kalor 

Benda memiliki tingkat panas tertentu karena di dalam benda terkandung energi panas. Tingkat panas suatu benda dinyatakan dengan suhu. Segelas air dan seember air yang bersuhu sama memiliki energi panas yang berbeda. Untuk menaikkan suhu 200 g air, memerlukan energi panas yang lebih besar daripada 100 g air. Pada suhu yang sama, zat yang massanya lebih besar mempunyai energi panas yang lebih besar pula.

Energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah disebut kalor. Apakah satuan kalor? Sebagai bentuk energi, dalam SI kalor mempunyai satuan joule (J). Satuan kalor yang populer (sering digunakan pada bidang gizi) adalah kalori dan kilokalori.Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1oC Satu kalori sama dengan 4,184 J, sering dibulatkan menjadi 4,2 J Tubuh kita mengubah sebagian makanan menjadi energi panas.  Satu Kilo kalori makanan sama dengan 1.000 kalori. 

Zat gizi makanan mengandung energi kimia yang dapat diubah menjadi energi panas atau energi bentuk lain. Sebagian energi ini digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh. Saat tubuh sedang kedinginan, kamu akan menggigil untuk mempercepat metabolisme tubuh sehingga suhu tubuh tetap terjaga. 

Kalor dan Perubahan Suhu Benda 

Suhu benda akan naik jika benda itu mendapatkan kalor. Sebaliknya suhu benda akan turun jika kalor dilepaskan dari benda itu. Air panas jika dibiarkan lama-kelamaan akan mendingin mendekati suhu ruang. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian kalor dilepaskan benda tersebut ke lingkungan. 

Kenaikan suhu oleh kalor dipengaruhi massa benda. Untuk menaikkan suhu yang sama, air bermassa 200 g memerlukan kalor yang lebih besar daripada air bermassa 100 g. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda hingga suhu tertentu dipengaruhi juga oleh jenis benda. Besaran yang digunakan untuk menunjukkan hal ini adalah kalor jenis. 
 

Kalor jenis beberapa bahan 

Berdasarkan percobaan dengan menggunakan berbagai bahan dapat disimpulkan : 

Perubahan wujud suatu zat terjadi akibat kalor.  Contoh yaitu pada air mendidih kelihatan gelembunggelembung uap air yang menunjukkan adanya perubahan wujud dari air menjadi uap. Untuk mendidihkan air, diperlukan kalor. Jadi, untuk mengubah wujud zat cair menjadi gas diperlukan kalor. Kalor untuk mengubah wujud zat disebut kalor laten.

Bagan perubahan wujud zat 

Fenomena metabolisme manusia sehubungan kalor 

Berkeringat  
Sistem tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 36,5o C hingga 37,5o C. Seringkali aktivitas dan lingkungan sekitar memaksa tubuh manusia bereaksi untuk menjaga agar suhu tubuhnya tetap optimal. Pada saat kamu beraktivitas, misalnya berolahraga akan terjadi peningkatan proses perubahan energi kimia makanan menjadi energi gerak. Proses ini menghasilkan panas yang dapat meningkatkan suhu tubuh. Pada saat ini, mekanisme dalam tubuh kamu memberi perintah agar tubuh berkeringat. Pada saat keringat itu menguap, proses penguapan keringat memerlukan kalor. Kalor ini diambil dari kulit tubuhmu, sehingga tubuh kamu yang memanas itu menjadi dingin, dan kembali ke suhu optimal. Pada saat itu, mengapa kamu merasa nyaman jika dikipasi? Saat dikipasi, proses penguapan keringat itu terjadi lebih cepat, sehingga tubuhmu segera kembali ke suhu optimalnya. 

Kedinginan 
Pada saat kamu kedinginan, kamu akan menggigil. Dengan menggigil, maka tubuhmu bergerak cepat. Gerak tubuh kamu ini memaksa tubuh melakukan metabolisme, membakar energi kimia makanan menjadi energi gerak (dan tentu saja menghasilkan energi panas). Dengan cara ini, suhu tubuh tidak turun. Tentu saja, ada “harga yang harus dibayar”. Pada saat kedinginan, kamu cepat merasa lapar

Pembekuan darah 

Darah yang mengalir pada tubuh manusia dapat mengalami perubahan wujud. Jika kita terluka, darah akan mengalir. Jika luka tersebut dibiarkan, lama-lama darah akan mengering. Pada saat itu, darah membeku, mengalami perubahan wujud cair menjadi padat. 

• Teknologi  Pendingin Sederhana

Selain untuk keindahan, keberadaan di depan gedung dapat membuat lingkungan sekitarnya menjadi sejuk.Secara alami, air di kolam itu akan menguap. Untukmenguap diperlukan kalor. Kalor ini diambil dari udara di sekitar kolam, sehingga udara menjadi lebih sejuk dibanding tanpa kolam.

B. Perpindahan Kalor 

Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.  Kalor berpindah melalui tiga cara : konduksi, konveksi dan radiasi 

 1. Konduksi 
merupakan perpindahan panas melalui bahan tanpa disertai perpindahan partikel-partikel bahan tersebut. contoh saat menyetrika, setrika yang panas bersentuhan dengan kain yang  di setrika. Kalor berpindah dari setrika ke kain. Saat suhu naik, partikel benda bergetar lebih cepat. Kalor berpindah, partikel tidak ikut berpindah. Partikel satu akan membentur partikel lainnya sehingga partikel yang terkena benturan tersebut akan bergetar makin cepat, akibatnya suhu makin tinggi. 
Benda yang jenisnya berbeda memiliki kemampuan menghantarkan panas secara konduksi (konduktivitas) yang berbeda pula. sehingga dapat dikelompokkan menjadi 

bahan dan kemampuan menjadi konduktor dan isolator 

• Konduktor : bahan yang mampu menghantarkan panas dengan baik Contoh konduktor diantaranya adalah emas, perak, tembaga, alumunium, seng, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin membesar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan

• Isolator : bahan yang menghantarkan panas dengan buruk. Contoh isolator adalah asbes, kayu kering, gelas, plastik, karet dll.Kayu dan plastik gelas kaca .Selimut terbuat dari serat wol atau kapas

2. Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain bersama dengan gerak partikel-partikel bendanya. 

Air merupakan konduktor yang buruk. Namun, ketika air bagian bawah dipanaskan ternyata air bagian atas juga ikut panas. Berarti, ada cara perpindahan panas yang lain pada air tersebut, yaitu konveksi. Saat air bagian bawah mendapatkan kalor dari pemanas, partikel air memuai sehingga menjadi lebih ringan dan bergerak naik dan digantikan dengan partikel air dingin dari bagian atas. Dengan cara ini, panas dari air bagian bawah berpindah bersama aliran air menuju bagian atas. 

Bagaimanakah konveksi dapat menimbulkan angin laut dan angin darat ?  

• Siang Hari Daratan lebih cepat panas daripada lautan (kalor jenisnya kecil), udara di atas daratan ikut panas dan bergerak naik, digantikan oleh udara dari lautan. Dengan demikian, terjadilah angin laut. 

Angin laut ....................................................................................................Angin darat  

• 
  Malam Hari Daratan lebih cepat mendingin daripada lautan, udara di atas lautan lebih hangat dan bergerak naik, digantikan oleh udara dari daratan. Dengan demikian, terjadilah angin darat. 

3. Radiasi 

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium. Kamu juga merasakan akibat radiasi kalor saat menghadapkan telapak tanganmu pada bola lampu yang menyala atau saat kamu duduk di dekat api unggun. 
Udara merupakan konduktor buruk dan udara panas api unggun bergerak ke atas. Setiap benda dapat memancarkan dan menyerap radiasi kalor, yang besarnya bergantung pada suhu benda dan warna benda. Perhatikan benda-benda yang diletakkan di ruangan bersuhu 30o C. Besar kalor yang dipancarkan atau diserap benda ditunjukkan oleh banyaknya anak panah. 
Makin luas permukaan benda panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya. 
Jika suhu benda lebih dingin daripada suhu lingkungan, maka benda itu akan menyerap radiasi kalor dari lingkungan. 
Makin rendah suhu benda, makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya. 
Makin luas permukaan benda dingin, makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya. 
 Makin gelap benda yang terasa panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya. Makin gelap benda yang terasa dingin, makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya. 
 Permukaan pemanas air yang memanfaatkan panas matahari (solar heating) berwarna gelap atau hitam. 
Untuk menghangatkan tubuhnya, hewan berdarah dingin seperti buaya ini memanfaatkan radiasi panas matahari. Kalor dari matahari diserap oleh buaya (dengan cara membuka mulutnya), sehingga suhu tubuhnya naik dan buaya dapat beraktivitas dengan mudah. 
Bagaimana termos dapat mencegah perpindahan kalor baik secara konduksi, konveksi, maupun radiasi? 

1. Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda saling bersentuhan. 

2. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 g zat sebesar 1°C. 3. 

Zat dapat berubah wujud apabila: • 

perubahan wujud zat yang memerlukan kalor yang mencair, menguap, dan menyublim; 
• perubahan wujud zat yang melepas kalor yang membeku, mengembun, dan menghablur. 

4. Azas Black berbunyi banyaknya kalor yang dilepaskan benda bersuhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima benda yang bersuhu lebih rendah. 
• Kalor dapat berpindah dengan cara konduksi, konveksi, dan radiasi. 
• Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel zat. 
• Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel zat tersebut. 
• Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara.

Sumber : 
https://geograph88.blogspot.com/2014/07/mekanismeproses-angin-darat-dan-angin.html