Halo Greaters, kali ini kita akan membahas materi suhu dan kalor. Masih ingat materi ini di sekolah? Suhu dan kalor memang sangat berhubungan erat. Namun, keduanya merupakan kesatuan yang berbeda. Suhu menyatakan ukuran panas atau dinginnya suatu benda, sedangkan kalor menyatakan perpindahan energi panasnya. Untuk lebih lengkapnya, yuk! Simak langsung materi dasar suhu dan kalor berikut ini, ya!

Suhu dan Alat Ukur Suhu

Suhu adalah derajat atau ukuran panas suatu benda. Alat yang dipakai untuk mengukur suhu dinamakan termometer. Termometer yang sering dipakai ialah Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan skala atau ukuran suhu untuk termometer tersebut adalah:

C : R : (F-32) : (K-273) = 5 : 4 : 9 : 5

C=5/4R=5/ (F-32)=K-273

Kalor

Kalor adalah energi panas zat yang bisa melakukan perpindahan dari suhu tinggi ke suhu rendah.

1. Kalor jenis

c = Q / m × ΔT

Atau

Q = mc × ΔT

Keterangan:

Q = Energi panas atau kalor

m = massa suatu benda

c = kalor jenis suatu benda

T = T. akhir – T. awal

2. Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor diartikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu suatu benda sebesar 10 C atau 1 K.

C = c × m

Maka, Q = C × ΔT

3. Perubahan Wujud

Skema perubahan wujud suatu zat dapat dilihat seperti gambar di bawah ini:

Sumber : Sinta.unud.ac.id

Grafik proses perubahan wujud dan suhu air pada  1 atm ialah:

Sumber : Brainly.co.id

Keterangan:

» Proses A-B

Terjadinya perubahan suhu dan kalor yang dibutuhkan sebesar:

Q = m. es × c. es × (TB - TA) 

» Proses B-C

Jika tidak terjadi perubahan suhu dan kalor yang dibutuhkan sebesar:

Q = m. es × L

» Proses C-D

Adanya perubahan suhu dan kalor yang dibutuhkan sebesar:

Q = m. air × c. air (TD - TC) 

» Proses D-E

Tidak terjadinya perubahan suhu dan kalor yang dibutuhkan sebesar:

Q = m. air × U

» Proses E-F

Terjadinya perubahan suhu dan kalor yang dibutuhkan sebesar :

Q = m. uap × c. uap × (TF - TE) 

Dengan: 

c  = kalor jenis

L  = kalor lebur es

U = kalor uap air

Azas Black

Jumlah kalor yang diserap oleh benda sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan benda

Q. lepas = Q. serap

Perpindahan Kalor

1. Konduksi

Laju konduksi dimaknai sebagai jumlah kalor yang mengalir tiap satuan waktu.

Besar laju konduksi, adalah:

  • Sebanding dengan luas penampang (A)
  • Sebanding dengan perbedaan suhu (DT)
  • Berbanding terbalik dengan panjang (L)
  • Sebanding dengan konduktivitas termal zat (k), dan ditulis dalam persamaan : Q/t = kA × ΔT/L

2. Konveksi

Dalam konveksi maka partikel-partikel zat melakukan perpindahan dalam proses menghantarkan kalor. Konveksi hanya bisa terjadi pada fluida yaitu pada zat cair dan gas. Banyak jumlah kalor yang dipindahkan ke fluida setiap satuan waktu dinamakan laju konveksi yang nilainya:

  • Sebanding dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (A) dengan satuan (m²) 
  • Sebanding dengan perbedaan suhu (DT) dengan satuan (K)
  • Sebanding dengan koefisien konveksi (h) dengan satuan (W/m²K) 

Laju konveksi memiliki rumus seperti berikut : Q/t = h × A × ΔT

3. Radiasi

Sumber : Jatas.co.id

Perpindahan kalor dengan konduksi dan konveksi membutuhkan media, sedangkan radiasi tidak membutuhkan media. Misalnya, matahari mampu meradiasikan energi panasnya sampai bumi padahal tanpa ada media perantara apapun antara matahari dan bumi. Suatu benda yang mempunyai suhu lebih besar daripada lingkungan akan meradiasikan kalornya ke lingkungan sampai terjadinya keseimbangan termal. Banyaknya jumlah kalor setiap satuan waktu yang diradiasikan atau dipancarkan sebanding dengan:

  • Luas permukaan (A) dengan satuan m²
  • Pangkat 4 suhu mutlak (T⁴) dengan satuan K⁴
  • Konstanta Stefan Boltzmann (s = 5,67 x 10^-8 W²/mK²)
  • Emisivitas (e)

Dapat dituliskan dengan persamaan : Q/t = σ × e × AT⁴

Jika sebuah benda bersuhu tinggi T2 terletak pada lingkungan bersuhu rendah T1 maka, laju kalor radiasi neto ialah:

Q/t = σ × e × A (T1⁴ - T2⁴) 

Nah Greaters, itulah ulasan materi suhu dan kalor dalam Fisika. Selamat belajar!

Sumber gambar utama : Copperindia.org
Penulis : Prokonten

Baca juga Mengupas Teori Optika Geometri dalam Ilmu Fisika