Contoh Soal Kalor, Macam Perpindahannya dalam Fisika & Jawaban

Kalor adalah bentuk perpindahan energi panas dari suhu yang tinggi menuju yang lebih rendah atau sama. Berikut soal dan jawabannya.

Kontributor: Syamsul Dwi Maarif

Terbit 17 Oct 2022 13:58 WIB,

Waktu baca ±8 menit

Ilustrasi Kalor dan Suhu. foto/IStockphoto

tirto.id - Pengertian kalor adalah bentuk perpindahan energi panas dari suhu yang tinggi menuju yang lebih rendah atau sama (keseimbangan termal).

Satuan kalor dalam Satuan Internasional (SI) disebut dengan joule (j). Sedangkan, satuan kalor yang kerap digunakan dalam bidang gizi, yaitu kalori dan kilokalori.

Satu kalor merupakan jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 gram air sebesar 1ºC. satu kalori bernilai sama dengan 4,184 J atau 4,2 J.

Kalor dalam Menaikan Suhu

Jumlah kalor yang diberikan memengaruhi suhu yang diperoleh dalam suatu benda. Selain itu, terdapat beberapa faktor lain yang memengaruhi proses kenaikan suhu seperti massa benda dan bahan benda.

Faktor-faktor tersebut disebut sebagai kalor jenis, yaitu kemampuan suatu benda untuk dapat melepaskan atau menerima kalor.

Setiap benda memiliki kalor jenis yang berbeda-beda antara satu dengan yang lainnya. Semakin tinggi kalor jenis suatu benda, maka jumlah kalor yang dibutuhkan akan semakin banyak.

Dikutip dari modul Ilmu Pengetahuan Alam (2020), rumus untuk menghitung jumlah kalor yang dibutuhkan dalam menaikkan suhu suatu benda berdasarkan kalor jenisnya sebagai berikut:

Q= m.c.∆T

Keterangan:

Q= jumlah kalor yang diterima/dilepaskan (Joule)

m= massa (kg)

c= kalor jenis zat (J/kgºC)

∆T= kenaikan/penurunan suhu (ºC), suhu akhir dikurangi suhu awal

Kalor dalam Mengubah Wujud Zat

Kalor juga diperlukan untuk mengubah wujud suatu zat yang disebut sesuai dengan perubahan wujud zatnya. Beberapa contoh kalor pengubah wujud zat, yaitu kalor padat dan kalor cair.

Kalor lebur berguna untuk mengubah wujud zat dari bentuk padat menjadi cari. Sedangkan, kalo cair berfungsi untuk mengubah wujud zat dari bentuk cair menjadi gas. Adapun rumus yang digunakan untuk menghitung kalor lebur dan kalor uap sebagai berikut:

Kalor Lebur (L)

Q = m.L

Kalor Uap (U)

Q = m.U

Macam-macam Perpindahan Kalor dan Contohnya

Perpindahan kalor tidak terlepas dari proses bagaimana cara kalor mengalir, termasuk juga sifat benda atau bahan di sekitar dalam menerima kalor. Adapun proses perpindahan kalor terdiri dari tiga macam, yakni konduksi, konveksi, dan radiasi.

Berikut ini penjelasan 3 macam perpindahan kalor beserta contohnya dalam kehidupan sehari-hari yang mudah ditemukan.

1. Konduksi

Konduksi adalah jenis perpindahan kalor melalui benda atau bahan yang diam. Dalam prosesnya, peralihan kalor dari satu benda ke benda lain, tanpa disertai perpindahan partikel perantaranya.

Sebagaimana konsep sifat kalor, perpindahan kalor terjadi dimulai pada benda bersuhu tinggi ke benda dengan suhu lebih rendah. Pada perpindahan konduksi, bahan yang mampu menghantarkan panas dengan baik atau bersuhu lebih tinggi, disebut sebagai konduktor.

Sementara itu, benda dengan kemampuan penghantar panas yang kurang baik, atau cenderung menerima kalor, disebut sebagai isolator.

Perpindahan kalor jenis konduksi notabene terjadi pada benda-benda padat. Contohnya dalam realita pun mudah untuk ditemukan.

Salah satu contoh perpindahan kalor jenis konduksi terjadi dalam aktivitas menyetrika. Permukaan seterika yang panas atau sebagai konduktor bersentuhan dengan kain yang menjadi isolator. Maka itu, perpindahan kalor terjadi dari seterika ke kain.

Contoh lain dapat ditemukan ketika panas kopi yang diseduh dapat bertahan lama di gelas kaca. Hal ini karena ada perpindahan kalor hingga berada di titik seimbang yang berasal dari seduhan kopi dan gelas kaca.

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor dari satu benda ke benda lain yang diikuti dengan pergerakan partikel-partikel benda atau perantaranya. Proses perpindahan kalor secara konveksi biasa terjadi pada benda-benda yang bergerak, seperti air dan angin.

Perebusan air adalah salah satu contoh perpindahan kalor jenis konveksi. Ketika air bagian bawah mendapatkan kalor dari pemanas atau kompor, partikel air memuai dan menjadi lebih ringan.

Setelah itu, terjadi pergerakan air secara terus menerus, sehingga kemudian partikel air dingin di bagian atas menggantikan air bagian bawah. Melalui cara ini, panas air di bagian bawah mengalir bersama aliran air yang menuju ke atas.

Contoh perpindahan kalor secara konveksi juga dapat ditemui di pantai pada fenomena alam angin laut dan angin darat. Contoh lain bisa ditemukan di pemanas oven, pemanggang roti, dan penanak nasi.

3. Radiasi

Berbeda dengan dua macam perpindahan kalor sebelumnya, radiasi adalah jenis perpindahan kalor yang terjadi tanpa membutuhkan zat perantara. Proses radiasi bisa terjadi ketika tidak ada materi yang memindahkan kalor, baik secara konduksi maupun konveksi.

Lebih lanjut, radiasi merupakan perpindahan kalor yang dibantu gelombang elektromagnetik dan energinya terpancar ke segala arah tanpa medium atau zat perantara.

Saat duduk di dekat api unggun, adalah salah satu contoh perpindahan kalor secara radiasi. Udara menjadi penghantar panas yang buruk, sementara udara panas dari api unggun bergerak ke atas. Namun, seseorang yang duduk di dekat api unggun dapat menerima energi panas yang sampai di tubuhnya.

Contoh lain dari proses perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan panas yang matahari ke bumi. Kondisi ini juga tidak terlepas dari konsep radiasi menurut ilmu Fisika.

Semakin panas suhu benda dibandingkan dengan suhu sekitarnya, semakin besar pula kalor yang dipancarkan ke lingkungannya. Makin luas permukaan benda panas, makin besar juga kalor yang dipancarkan. Begitu juga sebaliknya.

Contoh Soal Materi Kalor IPA & Jawaban

Beberapa contoh soal dan jawaban mengenai materi kalori sebagai berikut:

1. Panci yang dipanaskan merupakan contoh dari perpindahan kalori dengan cara ....

a. Isolasi

b. Radiasi

c. Konveksi

d. Konduksi

Jawaban: d. Konduksi

2. Pernyataan di bawah ini merupakan hubungan kalor dengan suhu benda, kecuali ....

a. Jumlah kalor yang sedikit membuat suhu benda rendah

b. Semakin sedikit jumlah kalor, semakin tinggi suhu bendanya

c. Semakin banyak jumlah kalor, semakin tinggi suhu bendanya

d. Jumlah kalor dapat menentukan suhu benda

Jawaban: b. Semakin sedikit jumlah kalor, semakin tinggi suhu bendanya

3. Berikut ini merupakan perubahan wujud benda yang dikarenakan pelepasan kalor yaitu ....

a. Menguap

b. Melebur

c. Menyublim

d. Mengembun

Jawaban: d. Mengembun

4. Joule merupakan Satuan internasional dari kalor. Satu Joule bernilai ....

a. 0,42 kalori

b. 42 kalori

c. 24 kalori

d. 0,24 kalori

Jawaban: d. 0,24 kalori

5. Selembar aluminium yang massanya 75 gram dipanaskan dari suhu 10°C menjadi suhu 70°C. Jika kalor jenis aluminium adalah 0,9 Joule/gram °C, berapakah jumlah kalor yang diterima aluminium tersebut?

a. 4.050 Joule

b. 45.000 Joule

c. 4500 Joule

d. 40.500 Joule

Jawaban: a. 4.050 Joule

6. Angin darat dan angin laut adalah fenomena alam yang terjadi di daerah pantai merupakan salah satu contoh aplikasi perpindahan kalor...

a. Radiasi

b. Konduksi

c. Hidrologi

d. Konveksi

Jawaban: d. Konveksi

7. Sebuah logam bermassa 400 gram dipanaskan sehingga menerima kalor sebesar 3,9 kJ. Jika suhu awal tembaga 30°C dan kalor jenis logam 390 J/kg°C, maka suhu logam setelah dipanaskan adalah ....

a. 25 °C

b. 50 °C

c. 75 °C

d. 55 °C

Jawaban: d. 55 °C

8. Saat tangan kita menyentuh es, sensasi dingin yang dirasakan kulit kita menunjukan

a. Kalor berpindah dari es ke jari tangan

b. Kalor berpindah dari es ke lingkungan

c. Kalor berpindah dari jari tangan ke es

d. Kalor berpindah dari lingkungan ke es

Jawaban: c. Kalor berpindah dari jari tangan ke es

9 Berikut ini yang merupakan pengaruh kalor adalah…