Kalor Jenis: Pengertian, Satuan, Rumus, Pola Soal Dan Pembahasan

Sendok yang dipakai untuk menyeduh kopi panas, akan terasa hangat. Leher Anda bila disentuh akan terasa hangat. Apa bekerjsama yang berpindah dari kopi panas ke sendok dan dari leher ke syaraf kulit? Sesuatu yang berpindah tersebut merupakan energi/kalor. Pada dasarnya kalor yaitu perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.

Pada waktu zat mengalami pemanasan, partikel-partikel benda akan bergetar dan menumbuk partikel tetangga yang bersuhu rendah. Hal ini berlangsung terus menerus membentuk energi kinetik rata-rata sama antara benda panas dengan benda yang semula dingin. Pada kondisi ibarat ini terjadi keseimbangan termal dan suhu kedua benda akan sama.

Kalor Jenis Suatu Benda

Sewaktu Anda memasak air, Anda membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu air hingga mendidihkan air. Nasi yang masbodoh sanggup dihangatkan dengan penghangat nasi. Nasi butuh kalor untuk menaikkan suhunya. Berapa banyak kalor yang dibutuhkan air dan nasi untuk menaikkan suhu hingga mencapai suhu yang diinginkan?

Secara induktif, makin besar kenaikan suhu suatu benda, makin besar pula kalor yang diserapnya. Selain itu, kalor yang diserap benda juga bergantung massa benda dan materi penyusun benda. Secara matematis sanggup di tulis ibarat berikut.

Q = mc∆T ……….  Pers. (1)

Keterangan:

Q = jumlah kalor yang diberikan (J)

m = massa benda (kg)

c = kalor jenis (J/kgoC)

∆T = perubahan suhu (oC)

Dari persamaan (1) di atas, maka sanggup kita tulis persamaan kalor jenis (c) yaitu sebagai berikut.

c	=	Q	……….  Pers. (2)
		m∆T

Berdasarkan persamaan (2) di atas, maka kita sanggup mendefinisikan apa yang dimaksud dengan kalor jenis, yaitu sebagai berikut.

Kalor jenis suatu benda sanggup didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1oC.

Satuan-satuan kalor jenis antara lain sebagai berikut.

● J/kgoC

● J/kg K

● kkal/kgoC

● kal/goC

Kalor jenis menawarkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor. Hal ini berarti tiap benda (zat) memerlukan kalor yang berbeda-beda meskipun untuk menaikkan suhu yang sama dan massa yang sama. Kalor jenis beberapa zat sanggup Anda lihat pada tabel berikut.

Tabel Kalor Jenis Beberapa Zat

No	Nama Zat	Kalor Jenis
		J/kgoC	Kkal/kgoC
1.	Alkohol	2.400	550
2.	Es	2.100	500
3.	Air	4.200	1.000
4.	Uap air	2.010	480
5.	Alumunium	900	210
6.	Besi/Baja	450	110
7.	Emas	130	30
8.	Gliserin	2.400	580
9.	Kaca	670	160
10.	Kayu	1.700	400
11.	Kuningan	380	90
12.	Marmer	860	210
13.	Minyak tanah	2.200	580
14.	Perak	230	60
15.	Raksa	140	30
16.	Seng	390	90
17.	Tembaga	390	90
18.	Timbal	130	30
19.	Badan manusia	3.470	830
Sumber: Fisika, kane & Sterheim, 1991.

Contoh Soal 1:

Berapa besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20oC menjadi 100oC, bila kalor jenis besi 450 J/kgoC?

Penyelesaian:
Diketahui:

m = 10 kg

T1 = 20oC

T2 = 100oC

c = 450 J/kg oC

Ditanyakan: Q?

Jawab:

Q = mc∆T

Q = mc(T2 – T1)

Q = 10 × 450 × (100 – 20)

Q = 10 × 450 × 80

Q = 360.000 J = 360 kJ

Jadi, kalor yang dibutuhkan sebatang besi tersebut sebesar 360 kJ.

Contoh Soal 2:

Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari suhu 30oC menjadi 50oC. Jika kalor jenis air yaitu 1 kal/goC atau 4.200 J/kg K, tentukan:

a) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori).

b) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule).

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 300 g = 0,3 kg

∆T = 50oC – 30oC = 20oC

c = 1 kal/goC = 4.200 J/kg K

Ditanyakan: Q dalam kalor dan joule

Jawab:

a) Menentukan jumlah kalor dalam kalori

Q = mc∆T

Q = 300 g × 1 kal/goC × 20oC

Q = 6.000 kalori

Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut yaitu 6.000 kalori.

b) Menentukan jumlah kalor dalam joule

Q = mc∆T

Q = 0,3 kg × 4.200 J/kg K × 20 K

Q = 6.000 kalori

Q = 25.200 joule

Catatan penting: perubahan suhu dari satuan celcius dan kelvin sama, jadi tidak perlu melaksanakan koversi satuan terlebih dahulu.

Atau dengan memakai kesetaraan antara kalori dan joule diketahui bahwa:

1 kalori = 4,2 joule sehingga:

Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule

Contoh Soal 3:

Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC hingga 80oC yaitu 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

∆T = 80oC – 10oC = 70oC

Q = 9,45 kJ = 94.500 J

Ditanyakan: c

Jawab:

c	=	Q
		m∆T

c	=	94.500 J
		3 kg × 70oC

c	=	94.500 J
		210 kgoC

c

=

450 J/kgoC

Jadi kalor jenis zat tersebut yaitu 450 J/kgoC.

Contoh Soal 4:

Air sebanyak 500 g bersuhu 20oC bila diberi kalor 100 kkal, berapakah suhu air sekarang?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 500 g = 0,5 kg

T0 = 20oC

cair = 4.200 J/kgoC

Q = 100 kkal = 4,2 × 105 J

Ditanyakan: T

Jawab:

Q = mcair∆T

∆T	=	Q
		mcair

∆T	=	4,2 × 105 J
		0,5 kg × 4.200 J/kgoC

∆T	=	420.000 J
		2.100 J/oC

∆T

=

200oC

∆T = T – T0

T = ∆T – T0

T = 200 – 20

T = 180oC

Jadi, suhu air final yaitu 180oC.

Poin Penting!

■ Kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. Karena bentuk energi maka dalam sistem SI, kalor mempunyai satuan joule. Kesetaraannya: 1 kal = 4,2 joule atau 1joule = 0,24 kal ■ Berarti dalam sistem SI, kalor jenis sanggup didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 kg benda biar suhunya naik 1K.

Contoh Soal 5:

Batang logam bermassa 2 kg mempunyai suhu 25oC. Untuk menaikkan suhunya menjadi 75oC dibutuhkan kalor sebesar 5 × 104 kal. Jika suhunya dinaikkan menjadi 125oC maka berapakah kalor yang dibutuhkan?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 2 kg = 2.000 g

∆T1 = 75oC – 25oC = 50oC → Q1 = 5 × 104 kal

∆T2 = 125oC – 25oC = 100oC → Q2 = ?

Kalor jenis benda sanggup ditentukan dari keadaan pertama.

Q1 = mc∆T1

5 × 104 = 2.000 × c × 50

5 × 104 = 100.000 × c

c = 5 × 104/105

c = 5 × 10-1

c = 0,5 kal/goC

berarti kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ∆T2 sebesar:

Q2 = mc∆T2

Q2 = 2.000 × 0,5 × 100

Q2 = 100.000

Q2 = 105 kal

Konsep kesebandingan

Kalor untuk menaikkan suhu sebanding dengan kenaikan suhunya.

Q  ∆T

Berarti sanggup diperoleh:

Q2	=	∆T2
Q1		∆T1

Q2	=	100	× 5 × 104 = 105 kal
		50