KALOR/PANAS DAN PENGUKURANNYA

Teori Kalor Dasar : Panas yang diterima sama dengan (=) panas yang dilepas : Azas Black - Penemu adalah Joseph Black (1720 - 1799) dari Inggris. Panas dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan - Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 - 1814) dari Amerika Serikat Panas adalah salah satu bentuk energi - Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 - 1878) Kesetaraan antara satuan panas dan satuan energi disebut kalor mekanik.

PANAS: mrpkn energi yg dipindahkan dr satu benda ke yg lainnya karena adanya perubahan suhu Hukum Kekekalan energi: Energi dapat berubah bentuk Energi = konstan Alat yang digunakan untuk mengukur panas disebut kalorimeter.

PERUBAHAN ENERGI Panas Mesin Minyak Gesekan Tanaman Kimia Mekanik Otot Kimia Mekanik Otot Efek panas Efek Thermal Baterai Motor Dinamo Elektrolisa Listrik

Tara kalor mekanik Joule menentukan: sejmlh kerja tertentu yg dilakukan selalu ekivalen dg sejumlah masukan kalor tt Beban yg jatuh → roda pedal berputar Gesekan air dan roda pedal → suhu air ↑ Kuantitatif: kerja 4,186 Joule → ekivalen dg 1 kalor

SATUAN PANAS Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 gram air murni sebesar 1 0C. 1. Kalori : 1 kilo kalori (Kkal)= 1000 kal 1 kal IT = 4,186 J 2. BTU (British Thermal Unit): jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 pound (lb) air murni sebesar 1 0F 1 BTU = 252 kal = 0,252 kkal = 1055 J

Panas jenis (c) Q = m . c . T Panas jenis adalah: banyaknya panas yang diperlukan atau dilepaskan untuk me ↑ atau me ↓ suhu satu satuan massa zat itu sebesar satu satuan suhu. Q c = -------- m. ∆ T Q = m . c . T Dengan : Q = kalor (J atau kal) m = massa benda (kg atau gram) T = perubahan suhu (°K atau °C) c = kalor jenis (J/kg.°K atau kal/gram °C)

Kapasitas Panas (C) C = ------ Kapasitas panas adalah: banyaknya panas yg diperlukan atau dilepaskan untuk mengubah suhu benda sebesar satu satuan suhu. Dengan : C = kapasitas kalor (J/ °K) Q = kalor (J atau kal) T = perubahan suhu (°K atau °C) Q C = ------ ∆ T

KALORIMETRI - mrpk pengukuran kuantitatif dr pertukaran panas - Alat ukur : Kalorimeter Kegunaan kalorimeter: → menentukan panas jenis zat-zat

KALORIMETRI

Contoh soal : Sepotong tembaga yang massanya 5 kg dinaikkan suhunya sebesar 10 °K dengan menggunakan pemanas listrik berdaya 1 kW. Ternyata untuk itu diperlukan waktu 20 detik. Anggap bahwa efisiensi pemanas itu 100%. Berapakah panas jenis tembaga menurut hasil percobaan ini ? Berapakah kapasitas panas tembaga itu ?

PERPINDAHAN KALOR Bila dua benda / lebih terjadi kontak termal → akan terjadi aliran panas dari benda yang suhu lebih ↑ ke benda yang suhu lebih ↓, → tercapainya kesetimbangan termal. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu : 1. konduksi, 2. konveksi, 3. radiasi.

1. KONDUKSI (HANTARAN) Perpindahan panas tanpa disertai perpindahan partikel zat. Berpindahnya panas dr suatu tempat ke tempat yg lain dg cara tumbukan antar molekul dg laju aliran panas Q yang dihantarkan tergantung pd : luas daerah, lama kontak, ∆ temperatur dan nilai k. Pemanfaatan : terapi, berupa efek : 1. Peningkatan Metabolisme 2. Vasodilatasi → peningkatan aliran darah. Contoh : Bak & kantong air panas, parafin panas, handuk panas, dan aliran listrik (diatermi)

2. KONVEKSI (ALIRAN) - Perpindahan panas yg disertai dg perpindahan partikel zat akibat adanya perbedaan massa. panas berpindah dg cara gerakan partikel yg telah dipanaskan Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan kerapatan disebut konveksi alami (natural convection) bila didorong, misal dengan fan atau pompa disebut konveksi paksa (forced convection). Cont: 1. Hantaran panas pd tubuh yg dilakukan darah 2. Pemanas ruangan dirumah.

Arus panas (h) pd perpindahan scr konveksi: H = h A Arus panas (h) pd perpindahan scr konveksi: H = h A . ∆t Dimana: h = tetapan massa alat A = luas permukaan ∆t = perbedaan suhu Pemanfaatan dlm bidang Kesehatan: Kompress air panas, alkohol dan kerik.

Konveksi : H = h x A x T Dengan : H = jumlah kalor yang mengalir tiap satu satuan waktu A = luas permukaan T = perbedaan suhu h = koefisien konveksi H = h x A x T

3. RADIASI (PANCARAN) Perpindahan panas tanpa memerlukan medium zat antara. Pada proses radiasi, energi termis diubah menjadi energi radiasi. Energi ini termuat dalam gelombang elektromagnetik, khususnya daerah inframerah (700 nm - 100 m). Saat gelombang elektromagnetik tersebut berinteraksi dengan materi, energi radiasi berubah menjadi energi termal. - Jika suhu ↓, radiasi kecil → λ >

Untuk benda hitam, radiasi termal yang dipancarkan per satuan waktu per satuan luas pada temperatur T kelvin adalah : Dengan : e = emisivitas benda (0  e  1) T = suhu permukaan benda(Kelvin)  = konstanta Stefan –Boltzman = 5,67 x10-8watt/M2k4 = 5,67 x 10 -12 watt/cm2k4 R= energi yang dipancarkan tiap satuan luas dalam satu satuan waktu(J/s) Pemanfaatan : Prinsip kerja dari Termografi R =e. . T4

Seseorang yang tanpa pakaian memiliki suhu tubuh 33 °C di kamar yang suhunya 29 °C. Bila luas permukaan badan orang itu 1,5 m2, berapa jumlah kalor yang dilepaskan badan orang tiap detik? (koefisien konveksi untuk tubuh manusia h = 7,1 J/smK)

TERIMA KASIH