Pengertian kalor, konduktivitas termal, kapasitas kalor

Pernah minum es teh, es susu, es sirup dll ? Nah, ketika membuat es teh, biasanya kita mencampur air panas atau air hangat yang ada di dalam gelas dengan es batu. Air panas atau air hangat memiliki suhu yang lebih tinggi, sedangkan es batu memiliki suhu yang lebih rendah. Setelah bersenggolan beberapa saat, campuran es batu dan teh panas pun berubah menjadi es teh (campuran es batu dan teh hangat telah mencapai suhu yang sama). Proses yang sama terjadi ketika kita mencampur air panas dengan air dingin. Setelah bersentuhan, air panas dan air dingin berubah menjadi air hangat (campuran air panas dan air dingin telah mencapai suhu yang sama). Mengapa setelah bersentuhan benda-benda tersebut bisa mencapai suhu yang sama ?

Pengertian Kalor

Apabila benda-benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan, akan ada perpindahan panas atau sering disebut kalor, dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor terhenti setelah benda-benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama. Misalnya jika kita mencampur air panas dengan air dingin, biasanya kalor berpindah dari air panas menuju air dingin. Ketika kita memasukkan besi panas ke dalam air dingin, kalor berpindah dari besi yang lebih panas menuju air. Kalor akan berhenti mengalir setelah besi dan air mencapai suhu yang sama. Ketika dokter atau perawat menempelkan termometer ke tubuhmu, kalor berpindah dari tubuhmu menuju termometer. Perpindahan kalor terhenti setelah tubuhmu dan termometer telah mencapai suhu yang sama. Jika termometer yang digunakan adalah termometer raksa maka ketika tubuhmu dan termometer mencapai suhu yang sama, permukaan air raksa berhenti bergerak. Angka yang ditunjukkan permukaan air raksa merupakan suhu tubuhmu saat itu.

Secara alami, kalor dengan sendirinya berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor cenderung menyamakan suhu benda yang saling bersentuhan. Pada abad ke-18, para fisikawan menduga bahwa aliran kalor merupakan gerakan suatu fluida, suatu jenis fluida yang tidak kelihatan (fluida adalah zat yang dapat mengalir. Fluida meliputi zat cair dan zat gas. Air (zat cair) termasuk fluida karena dapat mengalir. Udara juga termasuk fluida karena dapat mengalir). Fluida tersebut dinamakan caloric. Teori mengenai caloric tidak digunakan lagi karena berdasarkan hasil percobaan, keberadaan caloric ini tidak bisa dibuktikan.

Pada abad ke-19, seorang fisikawan Inggris bernama James Prescott Joule (1818-1889) mempelajari cara memanaskan air dalam sebuah wadah menggunakan roda pengaduk. Berdasarkan hasil percobaannya, Joule membuat perbandingan dengan air yang dipanaskan menggunakan api. Ketika nyala api dan wadah yang berisi air bersentuhan, kalor berpindah dari api (suhu tinggi) menuju air (suhu rendah). Setelah membuat perbandingan antara meningkatnya suhu air karena bersentuhan dengan api dan meningkatnya suhu air akibat adanya usaha yang dilakukan oleh pengaduk, Joule menyimpulkan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi menuju benda bersuhu rendah. Kalor bukan energi (kalor bukan suatu jenis energi tertentu, seperti energi kinetik, energi potensial, energi kimia dll). Kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Jadi ketika kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah, sebenarnya energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan energi terhenti setelah benda-benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama atau setimbang termal.

Konduktivitas termal

Mengapa kebanyakan alat masak terbuat dari aluminium ? Andaikan tangan kiri anda memegang besi, tangan kanan anda memegang kaca, lalu besi dan kaca disentuhkan ke api. Tangan kiri atau tangan kanan yang lebih cepat merasakan panas ? Pertanyaan-pertanyaan ini dan mungkin pertanyaan lain yang akan anda tanyakan, berkaitan dengan konduktivitas termal benda. Konduktivitas termal suatu benda adalah kemampuan suatu benda untuk memindahkan kalor melalui benda tersebut. Benda yang memiliki konduktivitas termal (k) besar merupakan penghantar kalor yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal kecil merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk).

Konduktivitas termalKapasitas Kalor

Kapasitas kalor (C) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar satu derajat. Rumus kapasitas kalor :

C = m c

Keterangan : C = kapasitas kalor, m = massa benda, c = kalor jenis benda.