Materi IPA Kelas 7: Kalor dan Perubahannya
Kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda
yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah hingga dicapai
kesetimbangan termal. Satuan SI untuk kalor adalah Joule (J), tetapi
sering juga digunakan kalori (kal) (1 kal=4,2 J).
1. Kalor dan
Perubahan Suhu
Besarnya kalor yang
diserap atau dilepaskan suatu benda untuk mengubah suhunya bergantung pada massa,
kalor jenis, dan perubahan suhu.
Q=m⋅c⋅ΔT
- Q = Kalor yang dibutuhkan/dilepaskan (Joule atau kal)
- m = Massa benda (kg atau gram)
- c = Kalor jenis benda (J/kg∘C atau kal/g∘C)
- ΔT = Perubahan suhu = T2−T1
(∘C)
Kalor Jenis (c): Banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh 1 kg
zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1∘C.
2. Kalor dan
Perubahan Wujud Zat
Kalor yang diserap
suatu zat tidak selalu menaikkan suhu, tetapi juga dapat digunakan untuk
mengubah wujud zat tanpa mengubah suhunya. Kalor ini disebut kalor laten.
- Mencair & Membeku (Kalor Lebur):
Q=m⋅L
- L = Kalor lebur (J/kg)
- Menguap & Mengembun (Kalor Uap):
Q=m⋅U
- U = Kalor uap (J/kg)
Perubahan Wujud Zat
- Menerima/Membutuhkan Kalor: Mencair (padat → cair), Menguap (cair →
gas), Menyublim (padat → gas).
- Melepas Kalor: Membeku (cair → padat), Mengembun (gas → cair),
Mengkristal/Mendeposisi (gas → padat).
3. Perpindahan
Kalor
Kalor berpindah dengan
tiga cara utama:
|
Cara Perpindahan |
Penjelasan |
Contoh Sehari-hari |
|
Konduksi |
Perpindahan kalor
melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zat
tersebut. Umumnya terjadi pada benda padat. |
Sendok logam menjadi
panas saat digunakan mengaduk teh panas. |
|
Konveksi |
Perpindahan kalor
yang disertai perpindahan partikel zat perantaranya. Terjadi pada zat
cair dan gas (fluida). |
Air yang mendidih
saat direbus; terjadinya angin laut dan angin darat. |
|
Radiasi |
Perpindahan kalor tanpa
memerlukan zat perantara (melalui gelombang elektromagnetik). |
Panas matahari
sampai ke bumi; hangatnya tubuh saat berada di dekat api unggun. |
Konduktor &
Isolator:
- Konduktor: Benda yang mudah menghantarkan panas
(contoh: besi, tembaga, aluminium).
- Isolator: Benda yang sukar menghantarkan panas
(contoh: kayu, plastik, kain, kaca).
4. Asas Black
Hukum kekekalan energi
untuk kalor menyatakan bahwa dalam sistem tertutup:
Kalor yang dilepas=Kalor yang diterima
Qlepas=Qterima
Benda bersuhu tinggi
akan melepas kalor, sedangkan benda bersuhu rendah akan menerima kalor hingga
suhu keduanya sama (suhu akhir campuran).
bisa sekalian dengan
contoh soal
Berikut adalah
kumpulan contoh soal materi Kalor untuk kelas 7 SMP/MTs, lengkap dengan
tingkatan dari dasar hingga latihan variasi soal.
Contoh Soal 1:
Menghitung Kalor Perubahan Suhu (Dasar)
Soal:
Air sebanyak 2 kg
dipanaskan dari suhu 30∘C sampai 80∘C. Jika kalor jenis air
adalah 4.200 J/kg∘C, berapa besar kalor yang diperlukan?
Penyelesaian:
- Diketahui:
m=2 kg
ΔT=80∘C−30∘C=50∘C
c=4.200 J/kg∘C
- Ditanyakan: Q=…?
- Jawab:
Q=m⋅c⋅ΔT
Q=2⋅4.200⋅50
Q=420.000 Joule(atau 420 kJ)
Jawab: Kalor yang dibutuhkan adalah 420.000 Joule.
Contoh Soal 2:
Menghitung Perubahan Wujud Zat (Kalor Laten)
Soal:
Sebongkah es bermassa 500 gram
(0,5 kg) berada pada suhu 0∘C. Es tersebut hendak dileburkan seluruhnya
menjadi air pada suhu 0∘C. Jika kalor lebur es adalah 336.000 J/kg,
berapakah kalor yang dibutuhkan?
Penyelesaian:
- Diketahui:
m=0,5 kg
L=336.000 J/kg
- Ditanyakan: Q=…?
- Jawab:
Q=m⋅L
Q=0,5⋅336.000
Q=168.000 Joule(atau 168 kJ)
Jawab: Kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es
adalah 168.000 Joule.
Contoh Soal 3:
Penerapan Asas Black (Suhu Campuran)
Soal:
Air bermassa 200 gram
bersuhu 90∘C dicampurkan dengan 100 gram air bersuhu 30∘C. Jika
kalor jenis air sama, berapakah suhu akhir campuran (Tc)?
Penyelesaian:
- Diketahui:
m1=200 g (air panas, T1=90∘C)
m2=100 g (air dingin, T2=30∘C)
c1=c2=c (karena sama-sama air, c
bisa dicoret)
- Ditanyakan: Suhu akhir campuran (Tc)?
- Jawab:
Menggunakan Asas
Black:
Qlepas=Qterima
m1⋅c⋅(T1−Tc)=m2⋅c⋅(Tc−T2)
(Coret nilai c
di kedua ruas)
200⋅(90−Tc)=100⋅(Tc−30)
18.000−200Tc=100Tc−3.000
18.000+3.000=100Tc+200Tc
21.000=300Tc
Tc=30021.000=70∘C
Jawab: Suhu akhir campuran tersebut adalah 70∘C.
Contoh Soal 4:
Pemahaman Konseptual (Perpindahan Kalor)
Soal:
Sebutkan jenis
perpindahan kalor yang terjadi pada peristiwa berikut beserta alasannya!
- Tutup panci terasa panas saat memasak air.
- Terjadinya angin darat dan angin laut di
pantai.
- Badan terasa hangat saat berdiri di dekat
api unggun.
Jawab:
- Konduksi — Terjadi perambatan panas pada benda padat (logam panci) tanpa
disertai perpindahan molekul tutup panci tersebut.
- Konveksi — Terjadi pergerakan atau aliran udara (gas) akibat perbedaan
massa jenis udara panas dan udara dingin.
- Radiasi — Panas berpindah langsung dalam bentuk gelombang elektromagnetik
tanpa memerlukan media/zat perantara.
