1. Tugas Resume
BAB 4 KALOR
Luluk Nurul Bahriah, Ovie Gestari, Irfan Safar Farouk, Ahmad Ramdhani
Jurusan Fisika
Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung
BAB 4 KALOR
4.1 KonsepKalor
Kalor adalah perpindahan energi internal. Kalor mengalir dari satu bagian sistem kebagian
lain atau dari satu sistem ke sistem lain karena ada perbedaaan temperatur. Selama pengaliran
kita tidak mengetahui proses keseluruhannya, misalnya keadaan akhirnya.
Kalor belum
dikeatahui sewaktu proses berlangsung. Kuantitas yang diketahui selama proses berlangsung
ialah laju aliran Q yang merupakan fungsi waktu.
Energi internal yang telah dipindahkan dari suatu sistem bertemperatur lebih tinggi ke system
lain yang temperaturnya lebih rendah. Kalor yang dipindahkan dari suatu sistem Q bukan
merupakan fungsi koordinatt ermodinamik, tetapi bergantun pada lintasan. Jika system A dalam
sentuhan termal dengan sistem B, kedua sistem itu dilingkungi oleh dinding adiabat. Untuk
system A, berlaku:
Uf -Ui = Q + W
Dan untuk sistem B, berlaku:
-U’i = Q’ + W’
Dengan menjumlahkannya maka didapatkan:
(Uf-U’f)- (Ui-U’i) = Q + Q’ + W + W’
Karena (Uf-U’f)- (Ui-U’i) adalah perubahan energi sistem gabungan dan W + W’ adalah erja
yang dilakukan oleh sistem gabungan, maka Q + Q’ adalah kalor yang dipindahkan oleh system
gabungan. Karena system gabungan dilingkupi oleh dinding adiabatik, maka:
Q + Q’ = 0
Q = -Q’

2. Dalam kondisi adiabatik, kalor yang dibuang atau diterima oleh system A sama dengan kalor
yang diterima atau dibuang oleh sistem B.
4.2 Kapasitas Kalor dan Pengukurannya.
Bila kalor diserap oleh suatu sistem, perubahan tenmperatur bias terjadi bias tidak. Jika suatu
mengalami perubahn temperature dari Ti ke Tf selama berlangsungnyap erpindahan Q, maka
kapasitas kalor rata-rata dari sistem:
Kapasitas kalor merupakan kuantitas ekstensif dan kapasitas kalors pesifik diukur dalam
J/kg. K atau kJ/kg.K. Bila kapasitas kalor spesifik berbagai zat dibandingkan, ternyata tidak
terdapat adanya keteraturan yang menarik. Namun, bila satuan banyaknya zat (dengan massa
yang berbeda untuk zat yang berbeda) atau mol. Satu mol didefinisikan sebagai sejumlah zat
yang mengandung banyak unit elementer (molekul, atom, ion, dst) dalam jumlah yang sama
dengan jumlah atom.
Kapasitas kalor bisa negatif, nol, positif atau tak berhingga, bergantung pada proses yang
dialami sistem selama pemindahan kalor. Kapasitas kalor memiliki harga tertentu hanyauntuk
proses tertentu. Dalam hal system hidrostatik, hasil bagi dQ/dt memiliki harga yang unik bila
tekanan dijag tetap. Kapasitas kalor pada tekanan tetap (Cp)
Cp merupakan fungsi dari P dan T
Kapasitas kalor pada volum tetap (Cv):
Cv bergantung pada V dan T. Pada umumnya Cp dan Cv berbeda besarnya.

3. 4.3 Aliran kuasi-statik Kalor; tandon kalor
Tandon kalor adalah benda yang masa nya demikian besar sehingga benda itu bias menyerap
atau membuang jumlah kalor yang tak terbatas banyaknya tanp menimbulkan perubahan
temperatur yang beraarti atau perubahan koordinat termodinamik lainnya. Proses kuasi -statik
suatu sistem yang bersentuhan dengan suatu tandon kalor dipertahankan supaya isotermal. Untuk
memberikan aliran kalor kuasi-statik yang menyangkut perubahan temperatur, orang harus
membayangkan suatu sistem yang disentuhkan berurutan dengan sederetan tandon.
Maka aliran kalornya menjadi kuasi-statik :
Cp=
P
Sehingga
Qp =
dT
Qp =
dT
Selama proses isobar kuasi-statik
Qp = Cp (Tf – Ti)
Untuk proses isovolume kuasi ststik
Qv =
dT
4.4 Penghantaran Kalor
Hukum pokok penghantaran kalor merupakan perampatan dari hasil percobaan pada aliran
liear kalor melalui lempengan dalam arah tegak lurus permukaan. Sepotong bahan berbentuk
lempenga dengan tebal
dan luas A. salah satu permukaannya dipertahankan pada temperatur
T dan yang lainnya pada temperature T+
. Kalor Q yang mengalir tegak lurus permukaan
selama waktu diukur.
Q=
= -K A
K sebagai kondiktivitas termal suatu zat yang memiliki kondiktivitas termal yang besar
dikenal sebagai penyekat penghantar termal, dan zat dengan harga K kecil dikenal sebagai
penyekat termal. Elemen volume bahan penghantar bias berbeda konduktivitas termalnya.

4. 4.5 Konduktivitas Termal
Permukaan batang tersekat termal dan kalor yang hilang melalui penyekat dapat dihitung
dengan mengurangi laju kalor yang memasuki air dari laju energi listrik yang diberikan. Dalam
hampir semua logam, hilangnya kalor melalui permukaan sangat kecil dibandingkan dengan
yang mengalir melalui batang. Temperaturnya bisa diukur dengan memakai termokopel yang
sesuai pada dua tempat yang berjarak L, dan persamaan :
Satuan K adalah W/m.K.
Terlihat bahwa konduktivitas termal safir
naik mencapai harga maksimum 5000
W/m.K pada 30 K (empat kali konduktivitas
perak pada temperatur kamar). Jadi, perak,
tembaga, dan emas memiliki konduktivitas
termal yang secara praktis tetap dalam
selang temperatur antara 100 hingga 1000
K. Menurut kaidah umum, konduktivitas
logam
bertambah
temperaturnya
besar
diturunkan
ketika
sampai
maksimumnya tercapai.
Gas
pada
umumnya
merupakan
penghantar kalor terburuk. Pada tekanan di
atas harga tertentu, bergantung pada sifat
gas dan dimensi bejana tempat gas itu,
konduktivitas termalnya tidak bergantung pada tekanan.
4.6 Konveksi Kalor
Arus konveksi merupakan arus cairan atau gas yang menyerap kalor pada suatu tempat, lalu
bergerak ke tempat lain dan tercampur dengan bagian fluida yang lebih dingin serta memberikan
kalornya. Jika gerak fluida itu disebabkann karena perbedaan kerapatan yang menyertai

5. perbedaan temperatur, gejalanya dikenal sebagai konveksi alamiah. Jika fluidanya dipaksa untuk
bergerak oleh pompa atau kipas, gejala tadi disebut konveksi terpaksa.
Dengan mengabaikan pemindahan kalor melalui radiasi (yang harus diperhitungkan secara
terpisah), kita bisa mendefinisikan koefisien konveksi h yang memasukkan efek kombinasi dari
penghantar melalui selaput dan konveksi melalui fluida. Jadi,
dengan Q laju pemindahan kalor oleh konveksi, A luas dinding, dan
atau
adalah perbedaan
temperatur antara permukaan dinding dan tubuh utama fluida.
4.7 Hukum Kirchoff; Kalor Teradiasi
Andaikan benda bukan benda hitam, pada temperature T dengan pemancaran radian R dan
keserapan
dimasukan kedalam rongga yang dinding dalamnya bertemperatur sama dengan
irradiansi H. jadi,
Daya radian yang diserap per atuan luas =
H, dan
Daya radian yang dipancarkan per satuan luas = R
Karena benda itu dalam kesetimbangan,
R=
H
H = RB
Sehingga
R=
RB
Atau eksitansi radian setiap benda pada setiap temperature sama dengan fraksi eksitansi
radian benda hitam pada temperature hitam, fraksi ini sama dengan keserapan pada temperature
itu. Persamaan yang dikenal sebagai hukum Kirchoff ini menunjukan bahwa keserapan benda
dapat ditentukan melalui percobaan dengan mengukur pemancaran radian benda itu dan
membaginya dengan pemancaran radian benda hitam pada temperatur yang sama.
Jika terdapat perbedaan temperatur, antara benda dengan lingkungannya, maka dalam selang
waktu yang diberikan, benda itu kehilangan sejumlah energi internal yang sama dengan
banyaknya energi yang diradiasikan
dikurangi dengan energi yang diserap, sedangkan
lingkungannya mendapat energi internal yang sama dengan energi yang diserap dikurangi energi
yang diradiasikan.

6. Penerimaan energi leh ligkungan sama dengan kehilangan energi oleh benda. Pertambhan
atau kehilangan energi internal, sama dengan perbedaan antara energi radiasi yang diserap dan
energi yang diradiasikan, disebut kalor. Karena pertambahan atau kehilangan energi melalui
radiasi dan penyerapan akan terjadi jika ada perbedan temperatur antara benda dan
lingkungannya. Jika kedua temperatur itu sama, tidak ada pertambahan atau kehilngan energi
internal benda atau lingkungannya.
4.8 Hukum Stefan-Boltzmann
Pengukuran pertama kalor yang dipindahkan oleh radiasi antara suatu benda dengan
lingkungannya dilakukan oleh tyndall. Berdasarkan percobaan ini diambil kesimpulan oleh
Stefan dalam tahun 1879, bahwa kalor yang diradiasi berbanding lurus dengan pangkat empat
dari perbedaan temperatur mutlak.
Dua metode sederhana dapat dipakai untuk menentukan tetapan Stefan boltz mann dan diuraikan
dibawah ini.
1. Metode ketaksetimbangan
(T4w – T4)
=A
Sehingga:
=
d
2. Metode kesetimbangan
Ei = A
(T4 – T4w)
=
56,703,