Pengertian Energi Kalor, Rumus, Contoh, dan Jenis Perpindahannya

tirto.id - Proses memasak menggunakan kompor merupakan salah satu contoh energi kalor. Begitu juga sinar matahari yang mengeringkan pakaian.

Selain itu, ada banyak contoh perubahan energi kalor yang dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Ketika memasak air, misalnya, kalor yang bersumber dari api akan mengubah suhu air dingin di atasnya.

Pada dasarnya, sumber energi kalor pun cukup beragam. Energi kalor dapat dihasilkan dari energi kinetik, listrik, kimia, bahkan nuklir.

Namun, sebelum membahas lebih jauh, kita mesti memahami lebih dulu apa yang dimaksud dengan energi kalor.

Pengertian Kalor dalam Fisika

Dalam Modul PPG Pembelajaran Gaya dan Energi tulisan Nana Djumhana dijelaskan, energi kalor adalah bentuk energi yang terkait dengan perpindahan panas antara suatu sistem dengan lingkungannya. Energi kalor dapat berpindah dari objek dengan suhu tinggi ke objek dengan suhu rendah.

Dalam konteks yang lebih spesifik, kalor juga bisa diartikan sebagai jumlah energi termal yang diserap atau dilepaskan oleh suatu benda. Jumlah ini dapat diukur dalam satuan kalori atau joule, tergantung pada sistem pengukuran yang digunakan.

Ketika suatu benda menyerap kalor, hal ini dapat mengakibatkan peningkatan suhu atau perubahan bentuk benda tersebut. Sebaliknya, jika benda melepaskan kalor dapat menyebabkan penurunan suhu atau perubahan fase benda.

Kalor tidak sama dengan panas. Perbedaan kalor dan panas salah satunya dapat dilihat dari definisinya.

Energi panas merujuk pada energi yang dimiliki oleh sebuah benda yang suhunya tertentu sedangkan kalor adalah proses transfer energi panas melalui perbedaan suhu.

Contoh Energi Kalor

Dalam kehidupan sehari-hari, energi kalor memainkan peran penting dalam berbagai kegiatan. Berikut beberapa contoh penerapan energi kalor yang dapat ditemui dalam keseharian.

1. Pemanasan menggunakan kompor listrik

Pemanasan menggunakan perangkat kompor listrik memanfaatkan energi kalor yang dihasilkan dari konversi energi listrik menjadi panas.

2. Penggunaan api

Api, salah satu sumber energi kalor, umumnya digunakan dalam berbagai kegiatan rumah tangga, seperti memasak dan membakar.

3. Sinar matahari

Sinar matahari merupakan sumber energi kalor alami yang diterima secara alami oleh bumi. Sinar matahari dapat dimanfaatkan dalam aktivitas sehari-hari, seperti berjemur atau fotosintesis tumbuhan.

4. Gesekan dua benda

Energi kalor juga dapat dihasilkan melalui gesekan dua benda yang saling berinteraksi, misalnya ketika mengoperasikan alat atau menekan suatu pompa.

Satuan Kalor dan Alat Ukurnya

Satuan untuk mengukur kalor adalah Joule (J) atau Kalori (Kal). Satuan kalor Joule merupakan satuan umum untuk menyatakan usaha atau energi, dan digunakan sebagai satuan kalor dalam bidang fisika.

Di sisi lain, Kalori juga menyatakan satuan kalor. 1 kalori didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram air dari 14,5°C menjadi 15,5°C.

Dalam sistem pengukuran British Thermal Unit (Btu), 1 Btu setara dengan kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 pound air dari 63°F menjadi 64°F. Beberapa konversi satuan kalor tersebut adalah sebagai berikut:

• 1 kalori = 4,186 Joule = 3,968 x 10-3 Btu
• 1 Joule = 0,2389 kalori = 9,478 x 10-4 Btu
• 1 Btu = 1055 Joule = 252,0 kalori

Alat ukur kalor adalah kalorimeter. Kalorimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang dikeluarkan atau diserap dalam suatu reaksi kimia atau perubahan fisika.

Dengan menggunakan kalorimeter, kita dapat mengukur perubahan suhu dan menghitung jumlah kalor yang terlibat dalam suatu proses. Pengukuran tersebut memungkinkan kita memahami sifat-sifat termal suatu zat atau reaksi kimia.

Rumus Energi Kalor

Dalam pembelajaran tentang energi kalor, rumus tersebut berguna untuk menghitung jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan ketika suatu benda mengalami perubahan suhu. Dikutip dari Modul Pembelajaran SMA Fisika Kelas XI (2020), berikut rumus energi kalor yang dapat dinyatakan melalui rumus perpindahan kalor.

Q=m⋅c⋅ΔT

Keterangan:

- Q merepresentasikan jumlah kalor yang diukur dalam satuan Joule.

- m mengacu pada massa suatu benda yang diukur dalam kilogram.

- c merupakan kalor jenis benda, diukur dalam satuan Joule per kilogram per derajat Celcius (J/kg°C)

- ΔT adalah perubahan suhu yang diukur dalam derajat Celcius.

Jenis-Jenis Kalor

Terdapat beberapa klasifikasi jenis kalor berdasarkan cara kerjanya terhadap suatu materi. Berikut beberapa jenis kalor berdasarkan cara kerjanya.

1. Kalor pembentukan

Kalor pembentukan merujuk pada jumlah kalor yang dibutuhkan atau dihasilkan ketika suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya.

2. Kalor penguraian

Kalor penguraian adalah kuantitas kalor yang diperlukan atau dilepaskan ketika suatu senyawa diuraikan menjadi unsur-unsur tertentu.

3. Kalor reaksi

Kalor reaksi adalah kalor yang dibutuhkan atau dihasilkan saat terjadi suatu reaksi kimia.

4. Kalor lebur

Kalor lebur melibatkan jumlah kalor yang diperlukan atau dilepaskan ketika suatu zat berubah dari wujud padat menjadi wujud cair, atau sebaliknya.

5. Kalor uap

Kalor uap merujuk pada kalor yang dibutuhkan atau dihasilkan saat suatu zat berubah dari wujud cair menjadi wujud gas atau sebaliknya.

6. Kalor pelarutan

Kalor pelarutan adalah jumlah kalor yang dibutuhkan atau dihasilkan ketika suatu zat larut dalam pelarut.

Macam-Macam Perpindahan Kalor

Mengutip Modul Pembelajaran SMA Fisika Kelas XI (2020), perpindahan kalor dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori berdasarkan medium yang menjadi perantaranya. Ketiga jenis perpindahan kalor ini meliputi konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi

Perpindahan kalor ini misalnya terjadi pada batang logam yang satu ujungnya dipanaskan oleh api, sementara ujung yang lain dipegang oleh tangan. Panas yang dihasilkan di ujung logam yang dipanaskan dapat dirasakan oleh tangan yang memegang ujung logam yang lain, menunjukkan adanya aliran kalor atau panas dalam logam. Dengan demikian, proses perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa perpindahan partikel zat tersebut disebut konduksi.

2. Konveksi

Jenis aliran energi kalor pada benda yang ketika disebut konveksi. Ketika air direbus, terjadi aliran atau perpindahan panas dari bagian bawah air yang panas menuju bagian atas wadah yang berisi air dingin. Proses perpindahan kalor secara konveksi ini melibatkan perpindahan massa atau partikel zat perantara.

3. Radiasi

Saat sekelompok orang berkumpul di sekitar api unggun, panas yang dirasakan oleh orang-orang tersebut berasal dari api yang menyala. Proses perpindahan kalor tanpa melibatkan zat perantara disebut radiasi. Peristiwa inilah yang disebut sebagai radiasi, aliran energi kalor pada benda secara tidak langsung.