Serba-serbi Terkait Kalor

 

1. Mengapa Kita Berkeringat?

Sistem tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 36,5^oC hingga 37,5^oC. Seringkali aktivitas dan lingkungan sekitar memaksa tubuh manusia bereaksi untuk menjaga agar suhu tubuhnya tetap optimal. Pada saat kita beraktivitas, misalnya berolahraga akan terjadi peningkatan proses perubahan energi kimia makanan menjadi energi gerak.

Bermain bola membuat tubuh berkeringat

Proses ini menghasilkan panas yang dapat meningkatkan suhu tubuh. Pada saat ini, mekanisme dalam tubuh kita memberi perintah agar tubuh berkeringat. Pada saat keringat itu menguap, proses penguapan keringat memerlukan kalor. Kalor ini diambil dari kulit tubuh, sehingga tubuh kita yang memanas itu menjadi dingin, dan kembali ke suhu optimal.  Pada saat itu, mengapa kita merasa nyaman jika dikipasi? Saat dikipasi, proses penguapan keringat itu terjadi lebih cepat, sehingga tubuhmu segera kembali ke suhu optimalnya.

2. Mengapa saat kedinginan kita cepat merasa lapar?

Pada saat kita kedinginan, kita akan menggigil. Dengan menggigil, maka tubuh bergerak cepat. Gerak tubuh kita ini memaksa tubuh melakukan metabolisme, membakar energi kimia makanan menjadi energi gerak (dan tentu saja menghasilkan energi panas).

Saat kedinginan kita cepat merasa lapar

Dengan cara ini, suhu tubuh tidak turun. Tentu saja, ada “harga yang harus dibayar”. Pada saat kedinginan, kita cepat merasa lapar.

3. Teknologi Pendingin Sederhana

Kita  pasti  sering  melihat  di  depan  bangunan  besar  seringkali  terdapat kolam (kadang-kadang dilengkapi dengan air mancur). Selain untuk keindahan, keberadaan kolam ini dapat membuat lingkungan sekitarnya menjadi sejuk.

Selain untuk keindahan, fungsi kolam air di depan bangunan untuk pendingin 

Mengapa hal ini dapat terjadi? Secara alami, air di kolam itu akan menguap. Untuk menguap diperlukan kalor. Kalor ini diambil dari udara di sekitar kolam, sehingga udara menjadi lebih sejuk dibanding tanpa kolam.

4. Teknologi Pendingin Makanan Sederhana

Perhatikan gambar alat pendingin makanan di bawah ini.

Alat ini terdiri atas dua tempayan, dengan tempayan kecil dapat masuk ke tempayan besar. Pasir diisikan di antara dua tempayan. Selanjutnya, air ditambahkan pada pasir ini hingga pasirnya basah. Makanan (atau air) diletakkan di dalam tempayan kecil yang ditutup kain basah.

Gambar Pendingin makanan sederhana

Saat air di dalam pasir menguap, kalor untuk penguapan ini diambil dari sekitarnya termasuk dari makanan, sehingga makanan menjadi dingin. Dilaporkan suhunya bisa turun hingga 15^oC.

5. Pembekuan Darah Jika Tubuh Terluka

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.

Pembekuan darah ketika mengalami luka

Kemampuan darah untuk membeku sangat bermanfaat bagi manusia karena mencegah terjadinya pengeluaran darah yang banyak dari dalam tubuh. Jika tubuh kekurangan darah maka bisa menimbulkan efek yang fatal (kematian).

6. Jelajah

Penguin memiliki lapisan lemak yang tipis di bawah kulit. Lemak menjaga tubuh penguin tetap hangat.

Penguin di Kutub Selatan mampu bertahan hidup pada suhu yang sangat dingin

Penguin di Kutub Selatan mampu bertahan hidup pada suhu yang sangat dingin. 

7. Refleksi 

Di musim dingin, daerah sekitar kutub bumi menjadi daratan es. Laut pun menjadi daratan es. Tetapi, rusa kutub dan beruang kutub tetap dapat beraktivitas. Domba memiliki bulu yang tebal, sehingga dapat mempertahankan suhu tubuh pada musim dingin. Banyak burung-burung bermigrasi dari daerah dingin ke daerah yang lebih hangat pada saat musim dingin. Begitulah kuasa Tuhan Yang Maha Esa  dalam memberi kehidupan pada makhluk-Nya. Jadi, kita sebagai salah satu ciptaan-Nya wajib berterima kasih pada-Nya. 

Sumber: Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017. 

Baca juga:

KALOR DAN PERPINDAHANNYA
1	Apakah Kalor itu?
2	Kalor dan Perubahan Suhu Benda
3	Kalor pada Perubahan Wujud  Benda
4	Perpindahan Kalor secara Konduksi
5	Perpindahan Kalor secara Konveksi
6	Perpindahan Kalor secara Radiasi
7	Serba-serbi Terkait Kalor

Perpindahan Kalor secara Radiasi

 

Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu  rendah. Bagaimanakah caranya? Kalor berpindah melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Berikut akan diuraikan perpindahan kalor secara radiasi. Coba pahami dengan saksama. 

Bayangkan saat kita berjalan di tengah hari yang cerah. Kita merasakan panasnya matahari pada muka kita. Bagaimana kalor dari matahari dapat sampai ke wajah kita? Bagaimana kalor dapat melalui jarak berjuta-juta kilometer dan melewati ruang hampa? Dalam ruang hampa tidak ada materi yang memindahkan kalor secara konduksi dan konveksi. Jadi, perpindahan kalor dari matahari sampai ke bumi dengan cara lain. Cara tersebut dinamakan radiasi.

Kalor berpindah dari matahari hingga ke bumi melalui ruang hampa secara radiasi

Jadi, radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium 

Kita juga merasakan akibat radiasi kalor saat menghadapkan telapak tangan pada bola lampu yang menyala atau saat kita duduk di dekat api unggun. Udara merupakan konduktor buruk dan udara panas api unggun bergerak ke atas. Namun, kita yang berada di samping api unggun dapat merasakan panas. Dapatkah kita memberi contoh lain peristiwa radiasi?

Perpindahan kalor dari api unggun ke orang 

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 30^oC. Besar kalor yang dipancarkan atau diserap benda ditunjukkan oleh banyaknya anak panah.

Benda yang memiliki kalor memancarkan radiasi panas ke sekitarnya

Makin panas benda dibandingkan dengan panas lingkungan sekitar, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.

Berdasarkan Gambar diatas, kita dapat menyimpulkan sebagai berikut.

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. Perhatikan benda-benda di ruangan yang bersuhu 30^oC berikut.

Benda yang bersuhu rendah menyerap radiasi panas dari sekitarnya

Berdasarkan Gambar diatas, kita dapat menyimpulkan sebagai berikut.

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.

Saat kita menjemur dua kaos basah yang warnanya berbeda, kita akan mendapatkan bahwa kaos yang berwarna lebih gelap ternyata lebih cepat kering.

Amati gambar berikut untuk menyimpulkan pengaruh warna terhadap kalor yang dilepas atau diserap dari lingkungannya.

Berdasarkan Gambar dibawah ini, kita dapat menyimpulkan sebagai berikut.

Makin gelap benda yang terasa panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan  ke lingkungannya.

Pemanfaatan warna terhadap radiasi kalor

Makin gelap benda yang terasa dingin, makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya.

Pengaruh warna terhadap radiasi

Peristiwa radiasi juga dimanfaatkan oleh hewan seperti contoh berikut. 

Untuk menghangatkan tubuhnya, hewan berdarah dingin seperti buaya ini memanfaatkan radiasi panas matahari

Untuk menghangatkan tubuhnya, hewan berdarah dingin seperti buaya ini memanfaatkan radiasi panas matahari

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?

Gambar Termos

Referensi:

Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017.

Ilmu pengetahuan alam 1 : untuk SMP/MTs/ kelas VII Teguh Sugiyarto, Eny Ismawati — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008. 

Baca juga:

KALOR DAN PERPINDAHANNYA
1	Apakah Kalor itu?
2	Kalor dan Perubahan Suhu Benda
3	Kalor pada Perubahan Wujud  Benda
4	Perpindahan Kalor secara Konduksi
5	Perpindahan Kalor secara Konveksi
6	Perpindahan Kalor secara Radiasi
7	Serba-serbi Terkait Kalor

Perpindahan Kalor secara Konveksi

 

Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu  rendah. Bagaimanakah caranya? Kalor berpindah melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Berikut akan diuraikan perpindahan kalor secara konveksi. Coba pahami dengan saksama.

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.

Konveksi pada zat cair

Dengan cara ini, panas dari air bagian bawah berpindah bersama aliran air menuju bagian atas. Proses ini disebut konveksi. Pola aliran air membentuk arus konveksi.

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

Arus konveksi dapat kamu temui di pantai, berupa angin laut dan angin darat

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.

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.

Konveksi dimanfaatkan pada berbagai peralatan. Contohnya adalah sebagai berikut.

Konveksi pada oven dan pengering rambut

Elemen pemanas oven, pemanggang roti, magic jar, dan lain-lain biasanya terletak di bagian bawah. Saat difungsikan, udara bagian bawah akan menjadi lebih panas dan bergerak naik, sedangkan udara bagian atas yang lebih dingin akan bergerak turun. Pada peralatan tertentu seperti pengering rambut (hair dryer), aliran konveksi dibantu (atau dipaksa) dengan menggunakan kipas. 

Referensi:

Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017.

Ilmu pengetahuan alam 1 : untuk SMP/MTs/ kelas VII Teguh Sugiyarto, Eny Ismawati — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.

Baca juga:

KALOR DAN PERPINDAHANNYA
1	Apakah Kalor itu?
2	Kalor dan Perubahan Suhu Benda
3	Kalor pada Perubahan Wujud  Benda
4	Perpindahan Kalor secara Konduksi
5	Perpindahan Kalor secara Konveksi
6	Perpindahan Kalor secara Radiasi
7	Serba-serbi Terkait Kalor

 

Perpindahan Kalor secara Konduksi

 

Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu  rendah. Bagaimanakah caranya? Kalor berpindah melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Berikut akan diuraikan perpindahan kalor secara konduksi. Coba pahami dengan saksama.

Saat kita menyetrika, setrika yang panas bersentuhan dengan kain yang kita setrika. Kalor berpindah dari setrika ke kain. Perpindahan kalor seperti ini disebut konduksi. Perhatikan mekanisme perpindahan kalor  secara konduksi pada Gambar berikut.

Kalor berpindah dari setrika ke baju

Jadi, Konduksi merupakan perpindahan panas melalui bahan tanpa disertai perpindahan partikel-partikel bahan tersebut.

Perpindahan kalor secara induksi

Benda yang jenisnya berbeda memiliki kemampuan menghantarkan panas secara konduksi (konduktivitas) yang berbeda pula. Bahan yang mampu menghantarkan panas dengan baik disebut konduktor. Bahan yang menghantarkan panas dengan buruk disebut isolator. 

Pada hasil percobaan, logam termasuk konduktor. Kayu dan plastik termasuk isolator. Berbagai peralatan rumah tangga yang memanfaatkan sifat konduktivitas bahan, terlihat pada Gambar di bawah ini.

Bahan konduktor dan isolator

Pada peralatan memasak, bagian yang bersentuhan dengan api menggunakan konduktor yang baik, sedangkan bagian pegangannya menggunakan isolator yang baik.

Panas kopi dapat bertahan cukup lama di gelas kaca karena gelas kaca merupakan isolator yang baik. Dapatkah kita memberikan ide bagaimana agar panas kopi tersebut bertahan lebih lama lagi?

Minuman kopi ditempatkan di gelas, agar tidak cepat dingin

Saat udara dingin, kita berselimut di dalamnya. Selimut terbuat dari serat wol atau kapas yang bersifat isolator. Mengapa udara yang terperangkap di dalam selimut dengan kita di dalamnya membuat badanmu hangat?

Sumber: Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017. 

Baca juga:

KALOR DAN PERPINDAHANNYA
1	Apakah Kalor itu?
2	Kalor dan Perubahan Suhu Benda
3	Kalor pada Perubahan Wujud  Benda
4	Perpindahan Kalor secara Konduksi
5	Perpindahan Kalor secara Konveksi
6	Perpindahan Kalor secara Radiasi
7	Serba-serbi Terkait Kalor

Kalor pada Perubahan Wujud Benda

 

Terjadinya perubahan wujud sering diamati dalam kehidupan sehari-hari. Contoh yang sering kita jumpai, yaitu pada air mendidih kelihatan gelembung- gelembung 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 merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda saling bersentuhan. 

Mari kita pahami:

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

2. Saat perubahan wujud berlangsung, tidak terjadi perubahan suhu.

3. Kalor untuk mengubah wujud zat disebut kalor laten. 

Dalam kehidupan sehari-hari, terjadi peristiwa peleburan, pembekuan, penguapan, dan pengembunan. Apakah dalam peristiwa tersebut memerlukan atau melepaskan kalor?

Pahami diagram perubahan wujud benda di bawah ini.

Gambar Proses perubahan wujud

Perubahan wujud pada zat:

a. perubahan wujud zat yang memerlukan kalor, yaitu mencair, menguap, dan menyublim;

b. perubahan wujud zat yang melepas kalor, yaitu membeku, mengembun, dan menghablur. 

Mari kita ingat kembali, saat perubahan wujud tidak terjadi perubahan suhu. Kalor untuk mengubah wujud zat disebut kalor laten. Persamaan matematis kalor laten bisa kita pelajari dari diagram di bawah ini.

Kalor laten

Penerapan-1 

Berapakah kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg air dalam keadaan beku (es), jika kalor lebur air tersebut 336.000 J/kg? 

Langkah-langkah Penyelesaian

Apa yang diketahuinya?

Massa, m = 5 kg

Kalor lebur air, L_air = 336.000 J/kg = 3,36 x 10⁵ Jkg-1 

Apa masalahnya? Kalor yang di perlukan Q    

Bagaimana strateginya? Gunakan persamaan Q = m L 

Bagaimana penerapannya?

Q = m L Q

    = (5 kg) (3,36 x 10⁵ Jkg-1)

Q =  16,8 x 10⁵ J = 1,68 x 10⁶ J 

Jadi, es tersebut memerlukan kalor sebesar 1,68 x 10⁶ J agar melebur pada titik leburnya.

 

Penerapan-2

Kalor sebanyak 84 kJ ditambahkan pada  500 g air yang bersuhu 20^oC. Berapakah suhu air itu? Kalor jenis air 4.200 J/(Kg.K). 

Diketahui: Q = 84 kJ = 84.000 J

                 m = 500 g = 0,5 Kg

          T_awal = 20^oC c = 4.200 J/(Kg.K) 

Ditanyakan: T_akhir = ...? 

Jawab: Q = c x m x ∆t

    84.000 = 4.200 x 0,5 x ∆t

    84.000 = 2.100 x ∆t

            ∆t = 84.000 : 2.100 = 40^oC

 

Jadi, ∆t = T_akhir - T_awal

   40^oC = T_akhir - 20^oC

 T_akhir = 40^oC + 20^oC  = 60^oC

 

Sumber: Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017. 

Baca juga:

KALOR DAN PERPINDAHANNYA
1	Apakah Kalor itu?
2	Kalor dan Perubahan Suhu Benda
3	Kalor pada Perubahan Wujud  Benda
4	Perpindahan Kalor secara Konduksi
5	Perpindahan Kalor secara Konveksi
6	Perpindahan Kalor secara Radiasi
7	Serba-serbi Terkait Kalor