Suhu dan Kalor - Perbedaan, Rumus, dan Contoh Soal

Kamu pernah tidak saat tengah memasak mie instan, tiba-tiba sendok pengaduk mie terasa panas dan membuat jari-jarimu ikut kepanasan. Rasanya pasti mengagetkan sekali, ya. Tapi, kamu tahu tidak, ternyata sendok tersebut terasa panas karena adanya pengaruh suhu dan kalor, lho.

Hayo, teman-teman sudah tahu belum apa itu kalor? Secara sederhana, kalor bisa dikatakan sebagai energi atau tenaga panas yang dapat berpindah atau diteruskan ke benda lain. Lalu, apa bedanya kalor dengan suhu ya? Suhu itu kan sama-sama ada panas dan dinginnya. 

Nah, untuk menjawab pertanyaan tersebut, berikut adalah penjelasan seputar suhu dan kalor yang bisa kamu simak. Pantau terus, ya! 

Baca juga: Usaha dan Energi: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal - Fisika Kelas 10

Apa itu Suhu

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, suhu adalah ukuran kuantitatif terhadap temperatur, seperti panas atau dingin. Dalam ilmu fisika, suhu adalah salah satu besaran dalam fisika yang menyatakan keadaan derajat dari suatu benda. 

Panas dan dingin umumnya dapat kita rasakan melalui indra tubuh. Contohnya seperti badan kita yang terasa dingin di pegunungan dan rasa panas atau gerah di bawah terik matahari siang hari. Tapi, apakah indera kita dapat mengukur secara pasti perasaan panas dan dingin tersebut?

Nah, ukuran jelas dari panas dan dingin tersebut bisa kamu ketahui dengan adanya perhitungan suhu. Dalam ilmu fisika, perhitungan suhu ini bisa dilakukan dengan bantuan alat ukur suhu, yaitu termometer. Termometer sendiri ada beberapa macam, yaitu termometer suhu. Lalu, satuan suhu sendiri bisa tandai dengan skala Celcius, Remus, Fahrenheit, dan Kelvin.

Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya. Berikut rentang temperatur yang dimiliki setiap skala.

(Sumber Gambar: Saripudin, Aip, dkk. 2009. Praktis Belajar Fisika 1 untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan)

Baca juga: Penilaian Akhir Tahun di Depan Mata! Berikut Tips yang Harus Kamu Coba Agar Sesi Belajarmu Lebih Efektif! 

Apa itu Kalor

Lantas kalau suhu itu satuan fisika yang menunjukan panas dan dinginnya suatu benda, kalor itu apa, ya? Bukankah kalor itu panas?

Eits, kalau kamu mengartikan kalor itu sebagai suatu panas, hal itu kurang tepat, ya, teman-teman. Kalor merupakan salah satu bentuk dari energi yang dapat berpindah dari suatu benda yang memiliki suhu tinggi ke benda dengan suhu yang rendah jika kedua suhu tersebut saling bercampur.

Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kalor itu bukanlah energi panas, tetapi suatu bentuk energi yang dapat mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Perpindahan kalor ini dipengaruhi oleh suhu. Seperti air, kalor secara alamiah dapat berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.

Dalam kalor, terdapat istilah kalor jenis (c) yaitu banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk menaikkan atau menurunkan suhu satu satuan massa zat tersebut. Selain kalor jenis, terdapat kapasitas kalor yang merupakan banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk mengubah suhu benda sebesar satu satuan suhu.

Nah, satuan kalor sendiri adalah Joule, Kalor, atau Kalori, ya. 

Perbedaan Suhu dan Kalor

Setelah kita sama-sama memahami definisi suhu dan kalor, sekarang Pijar mau ajak kamu untuk memahami perbedaan keduanya, nih. Perbedaan suhu dan kalor dapat kamu ketahui melalui tabel berikut. 

Perpindahan Kalor dalam Keseharian

Seperti yang sebelumnya sudah dijelaskan, kalor merupakan energi yang dapat menghantarkan atau memindahkan energi panas dari satu benda ke benda lainnya. Tapi, kamu sudah tahu belum bagaimana cara perpindahan kalor itu? 

Perpindahan kalor mengalir dari benda dengan suhu tinggi ke benda dengan suhu rendah. Nah, kalor sendiri dapat mengalir atau berpindah dengan 3 cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Kita bahas satu-satu, yuk! 

1. Konduksi

Konduksi merupakan hantaran kalor dari satu benda ke benda lain tanpa adanya perpindahan partikel atau zat. Nah, dalam proses konduksi ini, terdapat 2 jenis benda yang dapat menghantarkan kalor, yaitu konduktor dan isolator. 

Benda-benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik disebut dengan konduktor. Sementara itu, benda-benda yang kurang dapat menghantarkan panas dengan baik disebut dengan isolator. 

Beberapa bentuk konduktor yang dapat temukan dalam keseharian adalah besi, timah, baja, alumunium, emas, perak, dan sebagainya. Kemudian, beberapa bentuk isolator yang dapat kita temukan adalah kayu, styrofoam, bata, air, dan sebagainya. 

2. Konveksi

Jika konduksi merupakan cara perpindahan kalor tanpa adanya perpindahan partikel zat, konveksi justru sebaliknya. Konveksi merupakan hantaran kalor dari satu benda ke benda lainnya yang disertai dengan perpindahan partikel zat. 

Contoh perpindahan kalor konveksi dalam keseharian bisa kamu lihat pada saat memasak air. Pada saat memasak air, air yang dibawah akan bersuhu lebih panas dibandingkan air bagian atas.

Nah, pada saat itu, air panas yang ada di bawah memiliki kerapatan rendah sehingga air tersebut akan naik. Sebaliknya, air dingin yang ada di atas memiliki kerapatan tinggi sehingga air tersebut akan turun. 

Hal ini menandakan adanya perpindahan kalor dari air bawah ke bagian atas yang menyebabkan partikel zat air tersebut berpindah dari atas ke bawah. Peristiwa inilah yang disebut dengan konveksi. 

3. Radiasi

Berjalan di bawah terik matahari tentunya terasa panas dan gerah, ya. Tapi, pernah tidak kamu bertanya-tanya bagaimana panas matahari bisa terasa di bumi, padahal jaraknya jauh sekali? Nah, perpindahan kalor dari panas matahari ke bumi ini disebut dengan perpindahan kalor radiasi. 

Radiasi merupakan salah satu cara perpindahan kalor tanpa menggunakan menggunakan materi lain atau melalui ruang hampa. Perpindahan kalor radiasi sendiri juga dipengaruhi oleh suhu benda yang menyerap radiasi. 

Misalnya, jika kamu duduk di dekat api unggun, tubuh kamu bersuhu lebih rendah daripada api unggun, sehingga tubuh dapat menyerap radiasi kalor dengan baik. 

Baca juga: Metode mencatat Cornell:Cara Mudah Memahami Materi Pelajaran 

Rumus Suhu dan Kalor beserta Contoh Soal

Sama seperti satuan dan energi lainnya, suhu dan kalor juga memiliki rumus perhitungannya, lho. Simak rumus suhu dan kalor beserta contoh soal suhu dan kalor berikut ini, ya! 

Rumus Suhu

1. Rumus Konversi Suhu dan Perbandingan

Secara sistematis, perbandingan untuk setiap skala suhu dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jika suatu termometer X ingin dikonversikan ke bentuk lain, maka rumus perubahan suhu yang bisa kamu gunakan adalah sebagai berikut. 

Keterangan:

x1= titik beku x

x2= titik didih x

y1= titik beku y

y2= titik didih y

Soal:

Suatu benda memiliki suhu 20°C, nyatakan suhu benda tersebut dalam Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin!

Jawaban:

Dalam mengubahnya, maka dapat disesuaikan dengan perbandingan skala dari setiap suhu.

• Celcius ke Reamur

$C = \frac{5}{4}R$

$R = \frac{4}{5}(20°)$

$R = 16°R$

• Celcius ke Fahrenheit

$C = \frac{5}{9} (F - 32)$

$(F - 32) = \frac{9}{5}C$

$F = \frac{9}{5}(20°) + 32°$

$F = 36° + 32°$

$F = 68°F$

• Celcius ke Kelvin

$C = K - 273°$

$K = C + 273°$

$K = 20° + 273°$

$K = 293°K$

2. Rumus Suhu Akhir Campuran

Dua larutan yang dicampur bisa memiliki massa dan suhu yang sama, namun bisa juga memiliki massa dan suhu yang berbeda. Ketika dua larutan yang memiliki suhu berbeda dicampurkan, maka lama kelamaan kedua larutan akan memiliki suhu yang sama (kesetimbangan termal).

Menentukan suhu akhir campuran (memiliki nilai kalor jenis (C) yang sama) dapat ditentukan dengan rumusan berikut.

Keterangan:

$T_c$ = suhu campuran

$m_1 \space m_2$ = massa larutan 1 dan 2

$T_1 \space T_2$ = suhu larutan 1 dan 2

Soal:

Dalam sebuah praktikum, terdapat dua larutan, yaitu larutan A dan B. Larutan A memiliki massa 200 gr dan suhu T=80°, sedangkan larutan B memiliki massa 400 gr dan suhu T=20°. Suhu akhir campuran kedua larutan tersebut adalah … °C.

Diketahui:

$m_A = 200 \space gr$

$T_A = 80°C$

$m_B = 400 \space gr$

$T_B = 20°C$

Jawab:

$T_c = \frac{(m_A \times T_A) + (m_B + T_b)}{m_A + m_B}$

$T_c = \frac{(200 \times 80) + (400 \times 20)}{200 + 400}$

$T_c = \frac{16000 + 8000}{600}$

$T_c = \frac{24000}{600}$

$T_c = 40°C$

Jadi, suhu campuran kedua larutan tersebut adalah 40°C.

Rumus Kalor

Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan suhu. Kalor juga dapat diartikan sebagai energi panas zat yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Satuan kalor adalah Joule (J) atau satuan kalor lainnya adalah kalori. Hubungan satuan joule dan kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule dan 1 joule = 0,24 kalori.

1. Rumus Kalor Jenis

Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1K. Kalor jenis menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, maka semakin besar juga kemampuan benda tersebut menyerap kalor.

Kalor jenis suatu zat dapat ditentukan sebagai berikut.

Keterangan:

Q= kalor (J)

c= kalor jenis (J/ kg K)

m= massa benda(kg)

T= perubahan suhu (K)

Soal:

Energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan air dari 40°C sampai dengan 90°C dengan massa air 200 gram adalah …. (cair=4.200 J/kg K)

Diketahui:

$m = 500 \space gr = 0,5 \space kg$

$c = 4200 \space J/kg \space K$

$∆T = (90 - 40)°C = 50°C$

Jawab:

$Q = m \times c \times ∆T$

$Q = (0,5) . (4200) . 50$

$Q = 105000 \space joule$

Jadi, energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut adalah 105.000 joule.

2. Rumus Kapasitas Kalor 

Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diserap oleh benda bermassa tertentu. Kapasitas kalor dapat ditentukan dengan rumusan berikut.

Keterangan:

C= kapasitas kalor

c= kalor jenis (J/ K)

Q= kalor (J)

m= massa benda (kg)

T= perubahan suhu (K)

Soal:

Sebuah lempeng aluminium bermassa 1 kg membutuhkan kalor sebanyak 3.600 J untuk menaikkan suhu menjadi 2°C. Kapasitas kalor lempengan tersebut adalah ….

Diketahui:

$m = 1 \space kg$

$Q = 3600 \space J$

$∆T = 2°C$

Jawaban:

Menentukan kalor jenisnya terlebih dahulu.

$C = \frac{Q}{∆T}$

$C = \frac{Q}{m . ∆T}$

$C = \frac{3600}{1 \times 2}$

$C = 1800 \space J/kg°C$

Selanjutnya, menentukan kapasitas kalor dari lempengan aluminium.

$C = m . c$

$C = 1 \times 1800$

$C = 1800 \space J/°C$

Jadi, kapasitas kalor lempengan tersebut adalah 1.800 J/°C.

3. Rumus Kalor Laten

Kalor laten adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat. Suatu zat dapat berubah menjadi tiga wujud zat, diantaranya cair, padat, dan gas. Perubahan wujud zat ini diikuti dengan penyerapan dan pelepasan kalor. Untuk menentukan kalornya, dapat menggunakan rumus berikut.

Keterangan:

Q= kalor (J)

m= massa benda(kg)

L= kalor laten lebur (J/ kg)

U= kalor laten uap (J/ kg)

Supaya pengaplikasian rumus ini lebih mudah dipahami, berikut adalah contoh soalnya. 

Soal:

Berapakah besar kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es sebanyak 500 gram pada temperatur 0°C menjadi cair seluruhnya yang memiliki temperatur 10°C?

(kalor laten peleburan es menjadi air sebesar 80 kal/g)

Diketahui:

$L = 80 \space kal/g$

$m = 500 \space gram$

Jawab:

$Q = mL$

$Q = 500 \times 80$

$Q = 40000 \space kal$

$Q = 40 \space kkal$

Jadi, besarnya kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es menjadi cair seluruhnya

adalah sebesar 40 kkal.

4. Rumus Asas Black

Energi adalah kekal sehingga benda yang memiliki suhu lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki suhu lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

Persamaan di atas menyatakan hukum kekekalan energi pada pertukaran kalor yang disebut dengan Asas Black.

Cari tahu berbagai latihan soal lainnya bareng Pijar Belajar, yuk! Klik banner di bawah ini untuk mengakses lebih banyak latihan soal Fisika Pijar Belajar.

Baca juga: Matematika Sulit? Coba deh Tips dan Trik Belajar Matematika secara Mandiri ala Jerome Polin Berikut! 

________________________________________________________________

Gimana? Sudah semakin paham belum mengenai suhu dan kalor? Supaya pemahaman kamu mengenai suhu dan kalor semakin terasah, coba kerjakan latihan soalnya di Pijar Belajar, yuk! Tidak hanya suhu dan kalor saja, Pijar Belajar juga menyediakan banyak latihan soal untuk materi lainnya, lho.

Yuk, download Pijar Belajar di sini!