Pengertian dan Rumus Kalor Jenis beserta Contoh Soal Kalor Jenis

Berikut adalah pembahasan tentang pengertian kalor, pengertian kalor jenis, rumus kalor jenis, contoh soal kalor jenis.

Pengertian Kalor Jenis

Ketika kamu menuangkan air hangat ke dalam gelas untuk membuat susu, kemudian kamu memegang gelas tersebut, apa yang kamu rasakan pada tanganmu? Pada saat kamu memegang gelas susu tersebut, tanganmu akan terasa hangat.

Nah, tahukah kamu mengapa tanganmu terasa hangat? Pada saat tanganmu bersentuhan dengan gelas berisi susu hangat, tanganmu akan mengalami kenaikan suhu. Hal ini dikarenakan kalor dari gelas berisi air hangat yang suhunya lebih tinggi berpindah ke tanganmu yang suhunya lebih rendah.

Jadi, kalor adalah salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.

Bagaimana peran kalor dalam mengubah wujud zat dan suhu? Marilah kita pelajari lebih lanjut.

Pernahkah kamu membuat air hangat untuk mandi pagi? Untuk membuat air hangat kamu terlebih dahulu memasak air hingga mendidih, kemudian mencampurkannya dengan air leding.

Nah, ketika kamu mencampur air panas dan air leding, terjadi perpindahan energi kalor dari air panas menuju air dingin sampai suhu air tersebut menjadi sama. Peristiwa ini menunjukkan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda.

Oleh karena kalor merupakan salah satu bentuk energi, maka satuan kalor adalah joule. Pada kehidupan sehari-hari kalor sering juga dinyatakan dalam satuan kalori.

Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air hingga suhunya naik 1 °C.

Hubungan antara joule dan kalori dinyatakan sebagai berikut.

1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori

Kenaikan suhu dipengaruhi oleh massa dan jenis zat tersebut. Jadi, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Semakin besar kalor yang diberikan pada suatu zat, semakin besar kenaikan suhunya.
2. Semakin besar massa suatu zat, semakin besar kalor yang diperlukan untuk memanaskan zat tersebut.
3. Kalor yang diberikan pada suatu zat sebanding dengan kalor jenis zat tersebut.

Jika dituliskan dalam bentuk persamaan matematika, diperoleh hubungan sebagai berikut.

Q = m ⋅ c ⋅ ΔT

Keterangan:
Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis zat (J kg-1 °C^-1)
ΔT = kenaikan suhu (°C)

Apakah waktu yang diperlukan untuk menaikkan 1 °C air dan 1 °C alkohol sama? Tidak semua zat memiliki kemampuan yang sama dalam menyerap kalor.

Hal ini terbukti bahwa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu alkohol sebesar 1 °Clebih kecil daripada kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air sebesar 1 °C.

Artinya, alkohol lebih cepat panas daripada air. Nah, kemampuan untuk menyerap kalor ditentukan oleh sifat dari suatu zat dinamakan kalor jenis.

Jadi, kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kilogram zat sebesar 1 °C. 

Rumus Kalor Jenis 

Secara matematis, kalor jenis didefinisikan sebagai berikut.

Satuan internasional dalam sistem MKS untuk kalor jenis adalah J kg^-1 °C^-1. Satuan kalor jenis suatu zat dapat juga dituliskan dalam kalori per gramoCelsius.

Sebagai contoh, dalam sistem MKS kalor jenis air adalah 4.200 J kg^-1 °C^-1. Hal ini berarti bahwa kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1 kg air sebesar 1 °C adalah 4.200 J. Nah, tahukah kamu kalor jenis zat-zat lainnya? Kalor jenis beberapa zat dapat kamu lihat pada Tabel berikut.

Tabel: Daftar Kalor Jenis Setiap Zat

Contoh Soal Kalor Jenis

1. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 500 g air dari 25 °C menjadi 100 °C, jika kalor jenis air adalah 4.200 J kg^-1 °C^-1?

Jawab:
massa air (m) = 500 g = 0,5 kg
kalor jenis air (c) = 4.200 J kg^-1 °C-1
kenaikan suhu air (ΔT) = 100 °C – 25 °C = 75 °C
Q = ...?

Dengan menggunakan Rumus kalor jenis diperoleh:
Q = m⋅ c ⋅ ΔT
   = (0,5 kg) × (4.200 J kg^-1 °C^-1) × (75 °C)
   = 157.500 J
Jadi, kalor yang diperlukan adalah 157.500 J.

2. Sebuah besi yang bermassa 2 kg dipanaskan dari 14 °C menjadi 30 °C. Jika kalor yang diperlukan untuk memanaskan besi tersebut adalah 14.400 J, berapakah kalor jenis besi tersebut?

Jawab:
massa besi (m) = 2 kg
kenaikan suhu besi (ΔT) = 30 °C – 14 °C = 16 °C
energi kalor yang diperlukan (Q) = 14.400 J
c = ...?

Dengan menggunakan Rumus Kalor jenis diperoleh:
c = Q:(m⋅ΔT)
   = 14.400 J:(2 kg × 16° C)
   = 450 J kg-1 °C-1
Jadi, kalor jenis besi tersebut adalah 450 J kg^-1 °C^-1.

Baca juga: Koefisien Muai Volume