Berapa Energi Kalor Yang Diperlukan Untuk Memanaskan 2 Kg Besi

Pengertian Kalor

Kalor adalah energi yang merambat dari suatu benda ke benda lain karena adanya perbedaan suhu.

Secara alami kalor selalu mengalir dari benda yang bersuhu tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah (dingin).

Kalor diukur dalam satuan kalori. Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 1
°
C dari 1 gram air. Air yang massanya 1.000 gram dinaikkan suhunya dari 24
°
C menjadi 25
°
C dibutuhkan energi sebesar 1.000 kalori.

Apabila
besarnya kalor
 (
Q
) yang diperlukan oleh suatu benda sebanding dengan
massa benda
(
m
), bergantung pada
kalor jenis
(
c
), dan sebanding dengan
perubahan suhu
(
Δ
t
). Maka secara sistemastis dapat dituliskan :

Q = m
×
 c
×

Δ
t

Keterangan :

Q
=

Kalor yang diperlukan atau dilepaskan (Joule)

m
= Massa benda (kg)

c
= Kalor jenis benda (J/kg
°
C)

Δ
t
= kenaikan suhu (
°
C)

Sedangkan berdasarkan satuan SI, energi kalor dinyatakan dengan joule (J). Joule berasal dari percobaan
James Prescott Joule
, bahwa :

1 kalori = 4,186 Joule (dibulatkan menjadi 4,2 Joule)

1 kalori = 4,2 Joule

1 kkal    = 4200 Joule

1 Joule = 0,239 kalori (dibulatkan menjadi 0,24 kalori)

1 Joule = 0,24 kalori

Berikut adalah tabel kalor jenis beberapa zat dalam J/kg
°
C.

No.	Jenis Zat	Kalor Jenis Zat (Joule/kg ° C)	Jenis Zat	Kalor Jenis Zat (Joule/kg ° C)
1.	Air	4.200	Kuningan	370
2.	Alkohol	2.400	Marmer	860
3.	Aluminium	900	Minyak Tanah	2.200
4.	Baja	450	Perak	234
5.	Besi	460	Raksa	140
6.	Emas	130	Seng	390
7.	Es	2.100	Tembaga	390
8.	Gliserin	2.400	Timah Hitam	130
9.	Kaca	670	Timbal	130
10.	Kayu	1.700	Udara	1.000

Contoh Soal Kalor dan Pembahasannya

Soal 1

Berapa energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg besi yang kalor jenisnya 460 J/kg
°
C, dari suhu 15
°
C sampai 100
°
C ?

penyelesaian :

diketahui :

m  = 2 kg

c   = 460
J/kg
°
C

Δ
t = (t
2
–
 t
1
) = (100
–
 15) = 85
°
C

ditanya :

Q = …?

Jawab :

Q = m
×
 c
×

Δ
t

    = 2 kg
×
 460 J/kg
°
C
×
 85
°
C

    = 78.200 Joule

Soal 2

Kalor jenis tembaga 390 J/Kg
°
C. Berapakah kalor untuk 0,1 Kg pada tembaga ?

penyelesaian :

diketahui :

c =
390 J/Kg
°
C

m = 0,1 kg

ditanya :

C = …?

Jawab :

C = m
×
 c

   = 0,1 kg

×
 390 J/kg
°
C

   = 39 J/Kg

Soal 3

Sepotong besi 500 gram memiliki suhu 310
°
K. Besi itu dibiarkan hingga mencapai suhu kamar sekitar 300
°
K. Kalor jenis besi 450 J/ kg
°
K. Hitunglah kalor yang dilepaskan!

penyelesaian :

diketahui :

massa besi (m)           = 500 gram = 0,5 kg

perubahan suhu (
Δ
t) = 300
°
K
–
 310
°
K

                                      =
–
10
°
K (berarti negatif besi melepaskan kalor)

kalor jenis (c)              = 450 J/ kg
°
K

ditanya :

banyak kalor yg dilepas besi (Q) = …?

Jawab :

Q = m
×
 c
×

Δ
t

    = 0,5
×
 450
×
 (
–
10)

    =
–
2.250 Joule (karena bernilai negatif, maka besi itu melepaskan kalor sebesar 2.250 J)

Soal 4

Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg air yang suhunya 30
°
C menjadi 100
°
C, jika kalor jenis air 4.200 j/kg
°
C?

penyelesaian :

diketahui :

m = 2 kg

c = 42.00 J/kg
°
C

Δ
t = 100
°
C
–
 30
°
C = 70
°
C

ditanya :

Q = …?

Jawab :

Q = m
×
 c
×

Δ
t

    = 2 kg
×
 42.00 J/kg
°
C
×
 70
°
C

    = 588.000 Joule

    = 588 kJ

Soal 5

Berapa kalor yang dilepaskan 2 kg besi jika suhunya turun dari 90
°
C menjadi 60
°
C? (kalor jenis besi 450 J/kg
°
C)

penyelesaian :

diketahui :

m = 2 kg

c = 450 J/kg
°
C

Δ
t = 60
°
C
–
 90
°
C =
–
30
°
C

ditanya :

Q = …?

Jawab :

Q = m
×
 c
×

Δ
t

Q = 2 kg
×
 450 J/kg
°
C
×
 (
–
30
°
C)

    =
–
27.000 Joule

Apa itu kalor lebur ? Kalor
 lebur (
L
L
 ) adalah kalor yang diperlukan oleh suatu zat yang bermassa (
m
) untuk melebur pada titik leburnya.

Kalor lebur merupakan banyaknya kalor yang diserap oleh setiap 1 kg zat untuk melebur pada titik leburnya.

Sedangkan kalor beku (
L
B
 ) adalah banyaknya kalor yang dilepaskan oleh 1 kg zat untuk membeku pada titik bekunya.

Karena kalor lebur sama dengan kalor beku (
L
L
 = L
B
 = L ),
maka secara umum banyaknya kalor yang diserap pada saat melebur atau banyaknya kalor yang dilepas pada saat membeku (
Q
), dihitung dengan persamaan berikut.

Q = m
×
 L
atau
Q = m
×
 U

Keterangan :

Q
= Jumlah kalor yang diserap pada saat melebur atau banyaknya kalor yang dilepas pada saat membeku (Joule).

m
= Massa benda (kg).

L
= Kalor Laten atau Kalor Didih yaitu kalor yang digunakan untuk perubahan fase, baik padat ke cair, cair ke gas, maupun sebaliknya (J/kg)

U
= Kalor uap atau kalor embun (J/kg)

Berikut adalah tabel
Titik Lebur
 dan
 Kalor Lebur
 dari beberapa zat.

No.	Nama Zat	Titik Lebur ( ° C)	Kalor Lebur (J/kg)
1.	Air atau Es		3,36 ×  10 5
2.	Alkohol	– 97	6,9 ×  10 4
3.	Aluminium	660	4,03 ×  10 5
4.	Raksa	– 39	2 ×  10 4
5.	Tembaga	1.083	2,06 ×  10 5
6.	Platina	1.769	1,13 ×  10 5
7.	Timah Hitam (timbal)	327	2,5 ×  10 4
8.	Besi	1.808	2,89 ×  10 5
9.	Perak	961	8,8 ×  10 4
10.	Emas	1.064	6,34 ×  10 6
11.	Amoniak	– 75	4,525 ×  10
12.	Belerang	113	3,91 ×  10 4

Berikut adalah tabel
Titik Didih
 dan
 Kalor Uap
 dari beberapa zat.

No.	Nama Zat	Titik Didih ( ° C)	Kalor Uap (J/kg)
1.	Air	100	2,26 ×  10 6
2.	Alkohol	78	1,10 ×  10 6
3.	Raksa	357	2,72 ×  10 5
4.	Timbal	1.620	7,35 ×  10 6
5.	Tembaga	1.187	5,669 ×  10 6
6.	Timah Hitam	1.750	8,71 ×  10 5
7.	Besi	3.023	6,34 ×  10 6
8.	Perak	2.193	2,336 ×  10 6
9.	Emas	2.660	1,578 ×  10 6
10.	Oksigen	– 183	2,13 ×  10 5
11.	Nitrogen	– 196	2,01 ×  10 5
12.	Hidrogen	– 253	3,8 ×  10 5
13.	Belerang	445	3,3 ×  10 5

Soal 1

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

penyelesaian :

diketahui :

massa air (m) = 5 kg

kalor lebur air (L
air
) = 336.000 J/kg

ditanya :

Kalor yg diperlukan (Q) = …?

Jawab :

Q = m
×
 L

    = 5 kg
×

336.000 J/kg

    = 1,68
×
 10
6
Joule

Soal 2

Berapakah kalor yang diperlukan untuk menguapkan 10 kg alkohol, jika kalor uap alkohol tersebut 1,1
×
 10
6
 J/kg ?

penyelesaian :

diketahui :

Masa alkohol (m) = 10 kg

Kalor uap alkohol (U
alkohol
) =
1,1
×
 10
6
 J/kg

ditanya :

Kalor yg diperlukan (Q) = …?

Jawab :

Q = m
×

U

    = 10 kg

×
 1,1
×
 10
6
 J/kg

    = 1,1
×
 10
7
 Joule

Soal 3

Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 500 gram air dari suhu 25
°
C menjadi 100
°
C pada titik didih minimalnya ? ( U
air
 = 2,27 × 106 J/kg dan c
air
 = 4200 J/kg
°
C )

penyelesaian :

diketahui :

m
air
= 500 kg = 0,5 kg

U
air
= 2,27
×
 10
6
J/kg

c
air
= 4200 J/kg
°
C

Δ
t = 100
°
C
–
 25
°
C = 75
°
C

ditanya :

Q
total
= …?

Jawab :

Q
total
= Q
1
 + Q
2

          = (m
×
 c
×

Δ
t) + (m
×
 U)

          = (
0,5 kg
×

4200 J/kg
°
C
×

75
°
C) + (
0,5 kg
×

2,27
×
 10
6
J/kg)

          = (1,575
×
 10
5
) + (1,135
×
 10
6
Joule)

          = 1,29
×
 10
6
 Joule