HUBUNGAN ANTARA KALOR, KERJA DAN ENERGI

Kalor memiliki keterkaitan dengan energi (Dalam hal ini, kalor merupakan “energi yang berpindah”), karenanya kita perlu mengetahui hubungan antara satuan kalor dengan satuan energi. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Joule dan percobaan-percobaan sejenis lainnya, diketahui bahwa usaha alias kerja sebesar 4,186 Joule setara dengan 1 kalori kalor.

1 kalori = 4,186 Joule

1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule

1 Btu = 778 ft.lb = 252 kalori = 1055 Joule

(1 kalori = 4,186 Joule dan 1 kkal = 4186 dikenal dengan julukan tara kalor mekanik)

Kalori bukan satuan Sistem Internasional. Satuan Sistem Internasional untuk kalor adalah Joule.

http://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalam

Dalam termodinamika, kita selalu menganalisis proses perpindahan energi dengan mengacu pada suatu sistem. Sistem adalah sebuah benda atau sekumpulan benda yang hendak diteliti. Benda-benda lainnya di alam semesta dinamakan lingkungan.
            Sebelum membahas mengenai hubungan antara energi, kerja dan kalor. akan dibahas tentang energi. Yang dimaksud dengan energi disini adalah energi dalam (ΔU). Adapun yang dimaksud dengan energi dalam ini sendiri adalah jumlah seluruh energi kinetik atom atau molekul, ditambah jumlah seluruh energi potensial yang timbul akibat adanya interaksi antara atom atau molekul.

          Energi dalam sistem akan berubah jika sistem menyerap atau membebaskan kalor. Jika sistem menyerap energi kalor, berarti lingkungan kehilangan kalor, energi dalamnya bertambah (ΔU > 0), dan sebaliknya, jika lingkungan menyerap kalor atau sistem membebasakan kalor maka energi dalam sistem akan berkurang (ΔU < 0), dengan kata lain sistem kehilangan kalor dengan jumlah yang sama.

Energi dalam juga akan berubah jika sistem melakukan atau menerima kerja. Walaupun sistem tidak menyerap atau membebaskan kalor, energi dalam sistem akan berkurang jika sistem melakukan kerja, sebaliknya akan bertambah jika sistem menerima kerja.

          Sebuah pompa bila dipanaskan akan menyebabkan suhu gas dalam pompa naik dan volumenya bertambah. Berarti energi dalam gas bertambah dan sistem melakukan kerja. Dengan kata lain, kalor (q) yang diberikan kepada sistem sebagian disimpan sebagai energi dalam (ΔU) dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (w).

Secara matematis hubungan antara energi dalam, kalor dan kerja dalam hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut:
ΔU = q + W

Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam (ΔU) sama dengan jumlah kalor yang diserap (q) ditambah dengan jumlah kerja yang diterima sistem (w). Rumusan hukum I termodinamika dapat dinyatakan dengan ungkapan atau kata-katasebagaiberikut:
”Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, atau energi alam semesta adalah konstan.”

Karena itu hukum ini disebut juga hukum kekekalan energi. Berdasarkan hukum I termodinamika, kalor yang menyertai suatu reaksi hanyalah merupakan perubahan bentuk energi. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi kalor. Energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik dan energi listrik dapat diubah menjadi energi kimia. . Pada percobaan Joule (Joule's experiment) terjadi perubahan energi dari energi mekanik (biasa disebut energi potensial) menjadi panasKalorimeter merupaka suaatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yangterlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Adapun kalor merupakan energi yang

berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama termodinamika

menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah

kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan kesistem.

Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi sesuai

dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan

energi tidak dapat dimusnahkan. Pada percobaan ini kita tidak membuat energi kalor /

panas melainkan kita hanya merubah energi listrik menjadi energi kalor / panas.

Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan

kawat penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam

kawat penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan dengan

atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan

kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh

pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi

yaitu energi kalor / panas.

Berdasarkan data hasil praktikum diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan

listrik dan arus listrik pada suatu bahan maka tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan

itu semakin kecil. Dalam data hasih praktikum seolah terlihat bahwa pengukuran dengan

menggunakan arus kecil menghasilkan nilai yang kecil. Hal ini merupakan suatu

anggapan yang salah karena dalam pengukuran pertama ini perubahan suhu yang

digunakan sangatlah kecil berbeda dengan data yang menggunakan arus besar. Tapi jika

perubahan suhu itu sama besarnya maka yang berarus kecil yang mempunyai tara panas

listrik yang besar.

BAB V

PENUTUP

5.1.Kesimpulan

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuki mengetahui besar energi yang

dibebaskan pada suatu sistem. Pada kalorimeter terdapat energi disipasi. Energi disipasi

dapat berarti energi yang hilang dari suatu sistem. Hilang dalam arti berubah menjadi

energi lain yang tidak menjadi tujuan suatu sistem (dalam percobaan, energi listrik

berubah menjadi energi kalor) . Timbulnya energi disipasi secara alamiah nggak dapat

dihindari

5.2.Saran

Untuk mendapatkan hasil pengamatan yang akurat, sebaiknya mahasiswa lebih

teliti dalam mengamati termometer, amperemeter dan voltmeter . Selian itu juga

mahasiswa sebaiknya menggunakan alat penunjang praktikum yang kondisinya masih

baik dan menyusunnya dengan benar sesuai modul dan arahan dari asisten.

.1. Latar Belakang

Hukum kekekalan energi menyatakan energi didak dapat dimusnahkan dan dapat

diciptakan melainkan hanya dapt diubah dari satu bentuk kebentuk lain.di alam ini

bnayak terdapat energi seperti energi listri,energi kalor,energi bunyi,namum energi kalor

hanya dapat dirasakan seperti panas matahari Dalam kehidpan sehari-hari kita sering

melihat alat-alat pemanas yang menggunakan energi listrik seperti teko pemanas,

penanak nasi, kompor listrik ataupun pemanas ruangan. Pada dasarnya alat-alat tersebut

memiliki cara kerja yang sama yaitu merubah energi listrik yang mengalir pada kumparan

kawat menjadi energi kalor/panas. Sama halnya dengan kalorimeter yaitu alat ayang

digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan utama dari dilaksanakannya praktikum ini adalah mahasiswa

dapat memahami sistem kerja kalorimeter dan arti fisis tara panas listrik.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kalorimeter

Energi mekanik akibat gerakan partikel materi dan

dapat dipindah dari satu tempat ke tempat lain disebut kalor. (Syukri S, 1999).

Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi

kimia dengan eksperimen disebut kalorimetri. Dengan menggunakan hukum Hess, kalor

reaksi suatu reaksi kimia dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi

pembentukan standar, energi ikatan dan secara eksperimen. Proses dalam kalorimeter

berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke

dalam kalorimeter. (Petrucci,1987).

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 10C pada air

dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimetri (Petrucci,1987). Dalam proses ini

berlaku azas Black yaitu:

qlepas = qterima

q air panas = q air dingin + qk a lo r im e te r

m1 c (Tp – Tc) = m2 c (Tc – Td) + C(Tc – Td)

keterangan:

m1 = massa air panas m2 = massa air dingin

c = kalor jenis air C = kapasitas kalorimeter

Tp = suhu air panas Tc = suhu air campuran

Td = suhu air dingin

Sedang hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut

termodinamika.T e r m o d in a m ik a dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang

menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam

reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan (Keenan, 1980).

Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu

proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor

yang dipindahkan kesistem (Petrucci, 1987)

Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak

spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangakan

reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari kristal sempurna

murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak

menunjukkan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika

suhu ditingkatkan sedikit diatas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu

mempunyai nilai positif (Petrucci, 1987)

Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat (c) dan

perubahan suhu (∆T), yang dinyatakan dengan persamaan berikut

q = m . c . ∆T (Petrucci, 1987).

Keterangan :

q = jumlah kalor (Joule)

m = massa zat (gram)

Δt = perubahan suhu takhir - tawal)

c = kalor jenis

Kalorimetri

Kalorimetri adalah ilmu dalam pengukuran panas dari

reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan calorimeter. Kata

kalorimetri berasal dari bahasa Latin yaitu calor, yang berarti panas.

Kalorimetri tidak langsung (indirect calorimetry) menghitung panas pada

makhluk hidup yang memproduksi karbondioksida dan buangan nitrogen (ammonia,

untuk organisme perairan, urea, untuk organisme darat) atau konsumsi oksigen. Lavosier

(1780) mengatakan bahwa produksi panas dapat diperkirakan dari konsumsi oksigen

dengan menggunakan regresi acak. Hal itu membenarkan teori energi dinamik.

Pengeluaran panas oleh makhluk hidup juga dapat dihitung oleh perhitungan kalorimetri

langsung (direct calorymetry), dimana makhluk hidup ditempatkan didalam kalorimeter

untuk dilakukan pengukuran.

Jika benda atau system diisolasi dari alam, maka temperatur harus tetap konstan.

Jika energi masuk atau keluar, temperatur akan berubah. Energi akan berpindah dari satu

tempat ke tempat lainnya yang disebut dengan panas dan kalorimetri mengukur

perubahan suhu tersebut, bersamaan dengan kapasitas panasnya, untuk menghitung

perpindahan panas.

Kalorimetri adalah pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama

proses kimia. Kalorimeter adalah alat untuk mengukur panas dari reaksi yang

dikeluarkan. Berikut adalah gambar calorimeter yang kompleks dan yang sederhana.

Kalorimetri adalah pengukuran kuantitas perubahan panas. Sebagai contoh, jika energi

dari reaksi kimia eksotermal diserap air, perubahan suhu dalam air akan mengukur

jumlah panas yang ditambahkan. Kalorimeter digunakan untuk menghitung energi dari

makanan dengan membakar makanan dalam atmosfer dan mengukur jumlah energi yang

meningkat dalam suhu kalorimeter.

Bahan yang masuk kedalam kalorimetri digambarkan sebagai volume air, sumber

panas yang dicirikan sebagai massa air dan wadah atau kalorimeter dengan massanya dan

panas spesifik. Keseimbangan panas diasumsikan setelah percobaan perubahan suhu

digunakan untuk menghitung energi tercapai.

Kapasitas Panas dan Panas Spesifik

Sifat-sifat air yang memberikan definisi asal dari kalori adalah banyaknya

perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan sejumlah

panas. Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang didefinisikan sebagai

jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda sebesar 10C.

http://community.um.ac.id/showthread.php?75280-Azas-Kekekalan-Energi

Selain membahas hubungan kalor dengan energi dalam, dalam hal ini hubungan kalor dengan energi listrik juga akan disinggung sedikit. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll. Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan:
                                                                 W = Q

Kita ketahui bahwa:

                                                           Q = m.c. (t2 - t1)

Sehingga dapat didapatkan persamaan sebagai berikut :

                                                        I.R.I.t = m.c.(t2 - t1)

Dimana :
I = kuat arus listrik (A)
R = Hambatan (ohm)
t = waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/ kg C)
t1 = suhu mula - mula (C)
t2 = suhu akhir (C)

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :

                                                              W = P.t

Dimana :
W = energi listrik (J)
P = daya listrik (W)
t = waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah:

                                             Q = m.c.(t2 - t1)

maka diperoleh persamaan:

                                                         P.t = m.c.(t2 - t1)

http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/1922136-hubungan-antara-kalor-dengan-energi