MODUL AZAS BLACK (Pertemuan 3)

0SUHU DAN KALOR

Puji dan syukur kepada Tuhan YME. Penulis dapat menyelesaikan bahan ajar fisika
berbasis Problem Based Learning pada Materi Suhu dan Kalor untuk SMA/MA KELAS XI.

Bahan ajar fisika ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan yang luas terhadap
guru dan peserta didik dalam belajar mengajar. Bahan ajar fisika ini mengintegrasikan
sains dan teknologi. Ilmu pengetahuan ini digambarkan dengan adanya pengetahuan
yang berkembang yang relevan dengan materi Suhu dan kalor. Bahan ajar disesuaikan
dengan kurikulum 2013 menggunakan model pembelajaran Problem Based Learning.

Model ini merupakan suatu pembelajaran yang berpusat pada peserta didik,
mendorong peserta didik untuk menyelesaikan masalah dalam berbagai situasi serta

melatih pola berpikir dalam menyelesaikan suatu masalah. Model ini menantang
kemampuan peserta didik serta memberi kepuasan untuk menemukan pengetahuan
yang baru bagi peserta didik, meningkatkan motivasi dan kreativitas belajar peserta

didik, memudahkan peserta didik dalam menjawab dan menguasai konsep
permasalahan. Penulis berharap bahan ajar ini dapat membantu peserta didik dan
pendidik dalam proses pembelajaran, dengan adanya bahan ajar ini memudahkan

peserta didik dan pendidik memahami materi Suhu dan kalor Penulis juga
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk mengembangkan bahan ajar

yang lebih baik kedepannya.

Data Penulis :
Nama Lengkap : Ig. Setyawan Sutanto, S.Si
Tempat Lahir : Teluk Betung
Tanggal Lahir : 19 Januari 1983
Pekerjaan : Guru Fisika SMA Fransiskus
Tempat Tinggal : Bandarlampung Prov. Lampung

1SUHU DAN KALOR

Cover Halaman
Kata Pengantar
Daftar Isi 1
2
A. Pendahuluan
1. Deskripsi Singkat 3
2. Relevnsi 5
3. Petunjuk Belajar 6

B. Inti 7
1. Capaian Pembelajaran 8
2. Sub Capaian Pembelajaran 9
3. Uraian Materi 10
Kegiatan PBL 11
Kalor 11
Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor 15
Kalor dapat Mengubah Wujud Zat 16
Perubahan Suhu dan Wujud Zat 18
Asas Black
21
C. Penutup 22
1. Rangkuman 22
2. Tes Formatif 27
3. Kunci Jawaban
5
Daftar Pustaka 9
11
Daftar Gambar 15

Gambar 1. Minum air dingin saat cuaca panas
Gambar 2. Bahan tahan api
Gambar 3. Pembakaran Batu Bara
Gambar 4. Perubahan wujud zat

Daftar Tabel 12
Tabel 1. Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
2SUHU DAN KALOR

Modul ini merupakan bahan ajar tentang materi suhu Link / Tautan
dan kalor yang disajikan secara terstrukur dan Link Youtube
sistematis untuk pembelajaran fisika kelas XI Pretest & Posttest
semester genap. Materi yang akan anda pelajari
meliputi konsep dasar kalor dan perpindahan kalor 3SUHU DAN KALOR
yang meliputi karakteristik termal suatu bahan,
kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan
sehari-hari Bahan ajar ini juga disertai dengan video
untuk memperjelas pemahaman anda.
Melalui pembelajaran dalam modul ini, peserta didik
dapat dibantu untuk memahami konsep gelombang
bunyi yang akan berguna untuk mempelajari segala
peristiwa dan peralatan akustik yang didasarkan
pada konsep gelombang bunyi.
Agar dapat memahami materi dalam modul ini, anda
perlu mempelajari isi modul ini dengan cermat
melihat dan mempelajari video yang disediakan;
mengerjakan soal yang disediakan di bagian akhir.

Bahan ajar berbasis Problem Based Learning pada materi Suhu dan Kalor adalah bahan ajar yang dikembangkan
mengikuti kurikulum 2013 yang menuntut peserta didik untuk mencari tahu sendiri, sedangkan guru hanya
menjadi fasilator dalam pembelajaran. Bahan ajar ini dikembangakan dengan menggunakan kerangka yang
berdasarkan pada beberapa teori belajar, yaitu teori Konstruktivisme, perkembangan kognitif, dan teori belajar
penemuan jerome bruner.
Pengembangan bahan ajar ini bertujuan supaya pendidik dan peserta didik yang menggunakannya akan melalui
proses pengajaran dan pembelajaran bermakna untuk dapat meningkatkan pemahaman peserta didik. Teori
kontruktivisme menyatakan bahwa, peserta didik harus menemukan sendiri atau mandiri dan mengembangkan
pengetahuan sendiri dengan cara membentuk pengetahuan mereka melalui pengalaman pembelajaran masing-
masing, peserta didik harus memahami dan peserta didik dapat menerapkan pengetahuan, mereka harus bisa
memecahkan masalah, menemukan sesuatu secara mandiri, dan berusaha dengan dengan ide-idenya sendiri.
Teori perkembangan kognitif memandang perkembangan sebagai sesuatu proses dimana anak secara aktif
membangun sistem makna dan memahami realitas melalui pengalaman-pengalaman dan interaksi mereka. Teori
belajar penemuan Jerome Bruner ini adalah teori belajar yang paling melandasi pembelajaran PBL, teori belajar
penemuan (discovery Learning) yang dikembangkan oleh Jerome Bruner pada tahun 1966, bruner menganggap
bahwa belajar penemuan sesuai dengan pencarian pengetahuan secara aktif oleh manusia, dan dengan sendirinya
memberi hasil yang paling baik. Berusaha sendiri mencari pemecahan masalah serta pengetahuan yang
menyertainya, menghasilkan pengetahuan yang benar-benar bermakna.
Salah satu model intruksi yang mendukung pada perubahan konseptual tersebut yaitu model Problem Based
Learning yang digunakan dalam bahan ajar ini untuk merencanakan pengajaran seperti pengajaran
kontruktivisme. Model ini terdiri dari lima fase yaitu

 Fase 1 Memberikan orientasi tentang permasalahannya kepada peserta
didik
memberikan orientasi tentang permasalahannya kepada peserta didik, pada
tahap ini guru harus menyampaikan tujuan pembelajaran, mendeskripsikan
berbagai informasi penting yang akan dilakukan peserta didik agar tahu tujuan
utama pembelajaran, apa permasalahan yang akan dibahas, dan guru harus
bisa memberikan motivasi peserta didik untuk terlibat aktif dalam pemecahan
masalah yang akan dipilih

 Fase 2 Mengorganisasikan peserta didik
Mengorganisasikan peserta didik, pada tahap ini guru membantu peserta didik
mendefinisikan dan mengorganisasikan tugas belajar yang berhubungan
dengan masalah yang telah diorientasi, misalnya seperti membantu peserta
didik membentuk kelompok kecil.

 Fase 3 Membimbing penyelidikan individu dan kelompok
Membimbing penyelidikan individu dan kelompok, pada tahap ini guru
mendorong peserta didik untuk mengumpulkan informasi-informasi yang
tepat sebanyak-banyaknya, melaksanakan eksperimen, menciptakan dan
membagikan ide mereka sendiri untuk mencari penjelasan dan solusi dalam
pemecahan masalah

 Fase 4. Mengembangkan dan mempresentasikan hasil
mengembangkan dan mempresentasikan hasil, pada tahap ini guru membantu
peserta didik dalam menganalisis data yang telah terkumpul pada tahap
sebelumnya, sesuaikah data dengan masalah yang telah dirumuskan,
kemudian dikelompokkan berdasarkan kategorinya. Peserta didik memberi
argumen terhadap 3 jawaban pemecahan masalah. Karya bisa dibuat dalam
bentuk laporan, video, dan model-model serta membantu untuk
menyampaikan kepada orang lain.

 Fase 5 Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah.
Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah, pada tahap ini
guru meminta peserta didik untuk merekonduksi pemikiran dan aktivitas yang
telah dilakukan selama proses kegiatan belajarnya. Guru dan peserta didik
menganalisis dan mengevaluasi terhadap pemecahan masalah yang
dipresentasikan setiap kelompok.

4SUHU DAN KALOR

Gambar 1. Minum air dingin saat cuaca panas
Sumber : https://hellosehat.com/sehat/informasi-kesehatan/

Tahukah, pada siang hari kita sering merasa kepanasan dan ketika itu juga kita mengatakan
bahwa suhu udara tinggi. Sedangkan pada pagi hari terkadang kita merasa kedinginan dan
kita mengatakan suhu udara rendah. Apakah suhu itu? Bagaimana suhu itu dinyatakan
dengan besaran kuantitatif dan dengan apa kita mengukur suhu tersebut? Benda yang
bersuhu tinggi disentuhkan ke benda yang bersuhu rendah maka apa yang terjadi. Ketika
udara dingin, biasanya orang akan menggunakan jaket yang tebal untuk mengurangi udara
dingin sehingga badan terasa hangat. Ini merupakan salah satu contoh yang berkaitan
dengan suhu dan kalor. Materi suhu dan kalor telah anda pelajari di SMP, kegiatan belajar
berikut ini merupakan pemantapan dan pendalaman akan hal- hal yang sudah anda pelajari
tersebut. Kegiatan belajar ini hendaknya anda pelajari dan kuasai dalam waktu 4 jam
pelajaran 45 menit. Selanjutnya mintalah evaluasi akhir kegiatan belajar yang harus anda
kerjakan pada guru anda. Jika nilai anda belum mencapai nilai ketuntasan, maka pelajari
kembali kegiatan belajar ini dengan seksamaa kemudian mintalah remedial test pada guru
anda. Setelah mempelajari kegiatan belajar ini Anda diharapkan dapat memahami konsep
suhu dan kalor secara utuh dan menyeluruh. Bagaimana cara Anda mempelajari kegiatan
belajar ini? Untuk lebih mudahnya ikuti petunjuk penggunaan kegiatan belajar ini.

5SUHU DAN KALOR

Bagi Peserta Didik

Agar peserta didik dapat menguasai dan memahami materi bahan ajar ini, kemudian dapat
mengaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, maka baca dan ikutilah petunjuk berikut
dengan seksama :

1) Berdoa terlebih dahulu, agar dapat diberikan kemudahan oleh Tuhan YME dalam
mempelajari materi ini.

2) Pelajarilah peta konsep.
3) Baca dan pahamilah tujuan dari pembelajaran.
4) Anda harus telah menguasai prasyarat agar dapat mempelajari kegiatan belajar ini

dengan baik.
5) Bacalah dengan seksama sehingga isi materi dapat dipahami dengan baik.
6) Buatlah catatan kecil mengenai materi atau rumus yang belum dipahami untuk

ditanyakan kepada guru.
7) Diskusikan kembali dengan teman atau guru.
8) Ulangi sampai kamu memahami materi bahan ajar.
9) Bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi kegiatan belajar ini agar

anda mendapatkan pengetahuan tambahan.
10) Kerjakanlah Soal – soal Evaluasi Akhir.

Bagi Guru

Agar guru berhasil membimbing peserta didik untuk menguasai dan memahami
materi dalam bahan ajar ini, maka ikutilah petunjuk antara lain sebagai berikut :

1) Berdoa terlebih dahulu, agar dapat diberikan kemudahan oleh Tuhan YME dalam
membimbing peserta didik.

2) Berikan pemahaman awal kepada peserta didik.
3) Berikan bimbingan kepada peserta didik dalam melakukan masalah.
4) Menjadi fasilator dalam membantu peserta didik memecahkan masalah.
5) Mengkordinasikan kegiatan pembelajaran.
6) Melakukan evaluasi dan penilaian

6SUHU DAN KALOR

Kompetensi Dasar

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik
termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari

4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal suatu bahan,
terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil
percobaan dan pemanfatannya

Indikator Pencapaian Kompetensi
(IPK)

3.5.5 Menjelaskan hubungan kalor dengan suhu benda, kapasitas kalor dan kalor jenis
benda.
3.5.6 Menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda
3.5.7 Menganalisis perbedaan kalor yang diserap dan kalor yang dilepas.
3.5.8 Mengkreasi asas Black dalam peristiwa pertukaran kalor.
4.5.3 Melakukan percobaan hubungan kalor, massa, beda suhu dan kalor jenis benda
menggunakan v-lab kalor (daring)

7SUHU DAN KALOR

Melalui proses mencari informasi, menanya dan berdiskusi Peserta didik dapat memahami
pengetahuan faktual, konseptual dan prosedural tentang Suhu dan Kalor serta mampu membangun
sikap ilmiah dan ketrampilan prosedural melalui proses mencoba, mengasosiasi dan
mengomunikasikannya dalam presentasi dan laporan tertulis.
Pertemuan Ketiga

1) Dengan melakukan eksperimen untuk menentukan persamaan kalor, peserta didik dapat
menjelaskan hubungan kalor dengan suhu benda kapasitas kalor dan kalor jenis benda
dengan benar.

2) Melalui eksperimen sederhana peserta didik dapat menganalisis pengaruh kalor terhadap
perubahan wujud benda dengan tepat

3) Melalui percobaan sederhana mencampurkan air dingin dan air panas, peserta didik dapat
menjelaskan bunyi Azas Black dengan baik.

4) Melalui proyek dan portofolio, peserta didik dapat mengkreasi penerapan Azas Black dalam
kehidupan sehari-hari dengan baik.

5) Melalui percobaan v-lab kalor, peserta didik dapat menemukan hubungan kalor, massa,
beda suhu dan kalor jenis benda dengan tepat.

Peta Konsep

Kata Kunci

\

 Desposisi  Menyublim  Mengembun
 Kalor jenis  Menguap
 Kapasitas kalor  Membeku
 Kalor laten  Mencair

8SUHU DAN KALOR

Aperpepsi Kasus 3

Sebelum mempelajari subbab ini, Fase 1 PBL . Mengorientasikan peserta didik pada
kerjakan soal – soal berikut di buku masalah.
latihan Anda. Jika anda berhasil Kemajuan teknologi bertujuan untuk membuat
mengerjakannya dengan baik, Anda manusia semakin nyaman dengan kehidupannya.
akan mudah mempelajari materi Seperti pada percobaan sederhana tentang bahan
berikutnya . tahan api 1200 derajat celsius berikut :
https://youtu.be/llw1cJvO664
1. Apakah yang kamu ketahui
tentang suhu ? Gambar 2. Bahan tahan api
Sumber. https://youtu.be/llw1cJvO664
2. Bagaimana pengaruh suhu
terhadap wujud benda ? Fase 2 PBL. Mengorganisasikan kegiatan

3. Apakah yang menyebabkan 9SUHU DAN KALOR
pemuaian benda ?

4. Bagaimana hubungan suhu
dengan pemuaian?

Lakukan pretest
quizizz berikut :

https://quizizz.com/join?gc=1220
0542

pembelajaran.

Dari penggunaan dua jenis heatar pada video, catatatlah beberapa pertanyaan yang
ada di pikiran kalian. Sampaikanlah dalam kelompok yang sudah terbentuk.

Fase 3 PBL. Membimbing penyelidikan mandiri.
1) Pelajari dengan seksama kasus di atas, identifikasi permasalahannya
2) Kalian tidak harus mencari satu solusi untuk mengatasi permasalahan di atas, kalian
mengajukan beberapa opsi solusi yang sekiranya tepat sesuai dengan
permasalahannya. Namun coba apapun jawabannya kalian sesuaikan dengan
alasannya.
3) Berkaitan dengan materi yang dipelajari maka peserta didik melakukan percobaan
pemuaian benda menggunakan virtual laboratorium kalor sesuai dengan LKPD 3 pada
link download aplikasinya di :

https://m-edukasi.kemdikbud.go.id/medukasi/?m1=lomba&produksi=2019&kd=ME19LOMUVL02

4) Diskusikan dalam kelompok tentang hubungan kalor dengan suhu benda kapasitas
kalor dan kalor jenis benda

5) Diskusikan dalam kelompok tentang hubungan kalor dengan suhu benda kapasitas
kalor dan kalor jenis dengan melakukan simulasi virtual laboratorium sesuai dengan
petunjuk di dalam LKPD berikut :( link E-LKPD )

6) Melalui Tugas terstuktur yang diberikan Guru peserta didik melakukan eksperimen
untuk menentukan suhu akhir campuran sehingga degan proyek dan portofolio,
peserta didik dapat mengkreasi penerapan Azas Black dalam kehidupan sehari-hari

Fase 4 PBL. Mengembangkan dan menyajikan karya.
Presentasikan hasil penyelidikan kalian di pertemuan virtual Ms Teams 365.

Fase 5 PBL. Analisa dan evaluasi.
Lakukan evaluasi terhadap solusi yang telah kamu buat, ajak temantemanmu untuk
memberikan masukan dan perbaikan terhadap solusi yang telah dibuat.
Tanyakanlah kepada guru berkenaan dengan solusi tersebut, dan dengarkan masukan
dari gurumu.

10SUHU DAN KALOR

A. Kalor

Dalam proses pembakaran batu bata

tanpa kita sadari mengaplikasikan konsep kalor.

Dimana besar kalor/nyala api yang dibutuhkan

untuk proses pembakaran sebanding dengan

massa/jumlah batu bata yang akan dibakar.

Konsep perubahan suhu sebagai akibat

penyerapan kalor ditunjukan pada bagian batu

bata yang dekat dengan sumber api akan lebih

mudah untuk matang. Selain itu untuk pengaruh

kalor jenis terhadap besarnya kalor yang diserap

dapat di ditunjukan dengan lamanya proses Gambar 3. Pembakaran Batu Bara
pembakaran yang dipengaruhi oleh jenis/kontur Sumber : National Geographik. Grid.Id

tanah sebagai bahan dasar batu bata.

Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya

dengan diikuti perubahan temperatur. Satuan kalor adalah joule (J) yang diambil dari nama

seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika, yaitu James Joule. Satuan kalor

lainnya adalah kalori. Hubungan satuan joule dan kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule.

1. Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Apabila temperatur dari suatu benda dinaikkan dengan besar kenaikan temperatur
yang sama, ternyata setiap benda akan menyerap energi kalor dengan besar yang berbeda.
Kemampuan yang dimiliki setiap benda ini berhubungan dengan kalor jenis benda tersebut.
Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk
menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis menunjukkan kemampuan suatu
benda untuk menyerap kalor.

Poin Penting!

Kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. Karena bentuk energi maka dalam sistem SI,
kalor memiliki satuan joule. Kesetaraannya:
1 kal = 4,2 joule atau
1 joule = 0,24 kal
Berarti dalam sistem SI, kalor jenis dapat didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 kg benda agar
suhunya naik 1K.

Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda

tersebut untuk menyerap kalor. Secara matematis, kalor jenis suatu zat dapat dituliskan

sebagai berikut.

= Persamaan (1)

∆

11SUHU DAN KALOR

Untuk suatu benda, faktor mc dipandang sebagai satu kesatuan dan faktor ini disebut sebagai
kapasitas kalor. Secara teoritis kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang
dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1oC atau 1 K. Secara matematis dituliskan
sebagai berikut.

= = Persamaan (2)

∆

Satuan kapasitas kalor adalah J/K. Jika persamaan (1) dan persamaan (2) diuraikan, besarnya
kalor suatu zat adalah sebagai berikut.

= ∆ Persamaan (3)
Persamaan (4)
= ∆

Keterangan:
c = kalor jenis benda (J/kg0C atau J/kgK)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K).
Q = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (Joule)
m = massa benda (kg)
C = kapasitas kalor (J/K)

Dari penjelasan di atas, maka dapat kita simpulkan beberapa hal mengenai perbedaan antara
kalor jenis dan kapasitas kalor, yaitu seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut ini.

Tabe 1. Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Perbedaan Kalor Jenis Kapasitas Kalor
Definisi Jumlah kalor untuk Jumlah kalor untuk menaikkan
menaikkan suhu 1 kg zat suhu zat sebesar 1 K
Simbol sebesar 1 K
Satuan C
Rumus c J K-1
Hubungan dengan kalor J kg-1 K-1 C = Q/∆T
c = Q/m∆T Q = C∆T
Q = mc∆T

Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC sampai 80oC
adalah 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?

12SUHU DAN KALOR

Diketahui:

m = 3 kg

∆T = 80oC – 10oC = 70oC

Q = 9,45 kJ = 94.500 J

Ditanyakan: kalor jnis zat (c)

Jawab:

c = Q
m∆T

c= 94.500 J
3 kg × 70oC

c = 94.500 J
210 kgoC

c = 450 J/kgoC

Jadi kalor jenis zat tersebut adalah 450 J/kgoC.

Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/goC?

Diketahui:
m = 5 kg = 5.000 g
c = 2 kal/goC
Ditanyakan: Kapasitas kalor (C)
Jawab:
C=m×c
C = 5.000 g × 2 kal/goC
C = 10.000 kal/oC

13SUHU DAN KALOR

Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi
sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air setelah

pemanasan tersebut!

Diketahui:

m = 100 gram

T0 = 25oC
cair = 1 kal/goC

Q = 1.000 kal

Jawab:

Dengan menggunakan persamaan (3), diperoleh:

Q = mc∆T

∆T = Q
mc

∆T = 1.000 kal
100 gram × 1 kal/goC

∆T = 10oC

Perubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah
pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai
berikut.

ΔT = T – T0

10°C = T – 25°C

T = 35°C

Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35oC

14SUHU DAN KALOR

2. Kalor dapat Mengubah Wujud Zat

Kalor yang diberikan pada zat dapat
mengubah wujud zat tersebut. Perubahan
wujud yang terjadi ditunjukkan oleh Gambar
di bawah ini. Cobalah mengingat kembali
pelajaran SMP, dan carilah contoh dalam
kehidupan sehari-hari yang menunjukkan
perubahan wujud zat karena dipengaruhi
kalor.

Kalian pasti sudah mengetahui bahwa wujud

zat ada tiga yaitu padat, cair dan gas.

Pernahkah kalian melihat es yang mencair

atau air yang sedang menguap? Ternyata Gambar 4. Perubahan wujud zat
perubahan wujud zat itu membutuhkan Sumber :kibrispdr.org
kalor. Banyaknya kalor untuk mengubah

wujud 1 g zat dinamakan kalor laten. Kalor laten ada dua jenis,

■ Pertama: kalor lebur untuk mengubah dari padat ke cair. Kalor lebur zat sama
dengan kalor bekunya.

■ Kedua: kalor uap yaitu kalor untuk mengubah dari cair menjadi gas. Kalor uap zat
sama dengan kalor embun. Kalor laten ini disimbulkan L.

Dari penjelasan di atas maka dapat ditentukan kalor yang dibutuhkan zat bermassa
m untuk mengubah wujudnya yaitu sebagai berikut:

= Persamaan (5)

Keterangan:

Q = kalor (kal)

m = massa benda (g)

L = kalor laten (kal/g)

Poin Penting!
Sesuai dengan kalor jenis, dalam sistem SI, kalor laten dapat didefinisikan
sebagai kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud 1 kg zat.
Kalor jenis air: 1 kal/goC = 4200 joule/kgK

Kalor lebur es: 80 kal/g = 3,36 × 105 J/kg

15SUHU DAN KALOR

Di atas piring terdapat 100 g es bersuhu 0OC. Kalor lebur es diketahui sebesar 80 kal/g.
Jika pada es tersebut diberikan kalor sebesar 6000 kal maka berapa persenkah es yang
sudah melebur?

m0 = 100 g

L = 80 kal/g

Q = 6000 kal

Massa es yang melebur dapat ditentukan sebagai berikut.

Q = mL

6000 = m × 80

m = 6000/80

m = 75 g

Massa es yang melebur adalah 75 g berarti prosentasenya sebesar:

m = 75 × 100% = 75%
m0 100

3. Perubahan Suhu dan Wujud Zat

Baru saja kalian telah belajar bahwa kalor dapat merubah suhu atau wujud zat. Berarti
jika suatu benda diberi kalor yang cukup dapat terjadi kedua perubahan itu.
Perubahan benda ini dapat digambarkan dengan bantuan grafik Q-T. Contoh
perubahan ini dapat digunakan perubahan air dari bentuk padat (es) hingga bentuk
gas (uap). Grafik Q-T nya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

16SUHU DAN KALOR

Pada gambar grafik di atas, terlihat bahwa air dapat mengalami tiga kali perubahan
suhu dan dua kali perubahan wujud. Pada saat mencair (Q2) dan menguap (Q4)
membutuhkan kalor perubahan wujud Q = mL. Sedangkan kalor Q1, Q3 dan
Q5 merupakan kalor perubahan suhu Q = mcΔT. Untuk lebih memahami perubahan
zat karena pengaruh kalor dapat kalian cermati contoh berikut.

20 g es bersuhu –5oC dan tekanan 1 atm diberi kalor hingga menjadi air bersuhu 80oC.
Kalor jenis air 1 kal/goC, kalor jenis es 0,5 kal/goC dan kalor lebur es 80 kal/g. Berapakah
kalor yang diberikan pada es tersebut?

Pada tekanan 1 atm air mencair pada suhu 0oC dan menguap pada suhu 100oC.
Berarti untuk menghitung kalornya dapat dibuatkan grafik Q-t seperti pada gambar
berikut ini.

Kalor yang dibutuhkan sebesar:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q = mscsΔTs + mL + macaΔTa

Keterangan:

ms = massa es ma = massa air
cs = kalor jenis es ca = kalor jenis air
ΔTs = perubahan suhu es ΔTa = perubahan suhu air

Q = (10 × 0,5 × 5) + (20 × 80) + (20 × 1 × 80o)
Q = 50 + 1600 + 1600
Q = 3250 kal

17SUHU DAN KALOR

B. Asas Black

Jika dua buah benda yang berbeda yang dalam suhunya dicampurkan, benda
yang panas akan memberi sebuah kalor pada benda yang dingin sehingga suhu
tersebut akhirnya sama.
Jumlah kalor yang diserap benda dingin akan sama pada jumlah kalor yang
dilepas dari benda panas. Benda yang didinginkan akan melepaskan kalor yang
sama besar dengan kalor yang diserap jika dipanaskan.

1. Bunyi Asas Black

Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut :

“Pada pencampuran dua zat,
banyaknya kalor yang dilepas zat yang
suhunya lebih tinggi sama dengan
banyaknya kalor yang diterima zat yang
suhunya lebih rendah”.

Joseph Black adalah seorang ilmuwan
yang berasal dari kota Skotlandia. Dia
menyatakan bahwa es bisa mencair
tanpa adanya perubahan suhunya. Hal
ini berarti bahwa es bisa menyerap
panas dan memakai energi panas itu
untuk mengubah bentuknya kedalam
cairan. Dia juga mengemukakan bahwa
kejadian yang sama akan terjadi ketika air berubah menjadi uap
air.

Energi yang telah diserap di sebuah bahan untuk berubah dari
benda padat menjadi cair disebut sebagai kalor laten peleburan,
sedangkan jika benda cair berubah menjadi gas disebut sebagai
kalor laten penguapan.

Joseph Black juga telah menyatakan bahwa sejumlah substansi
yang berbeda akan memerlukan sejumlah energi panas yang
berbeda pula dalam menentukan suhunya pada kenaikan yang
sama.

2. Rumus Asas Black

Secara matematis, rumus Asas Black bisa ditulis sebagai berikut:

= Persamaan (6)

18SUHU DAN KALOR

Keterangan:

Qlepas = merupakan jumlah kalor yang dilepaskan oleh suatu zat (Joule)
Qterima = merupakan jumlah kalor yang diterima oleh suatu zat (Joule)

Besarnya kalor dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan Q = mc∆T. Ketika menggunakan persamaan ini, perlu diingat
bahwa temperatur naik berarti zat menerima kalor, dan temperatur
turun berarti zat melepaskan kalor.

Q = QLepas Terima

m1c1∆T1 = m2c2∆T2 ..… Pers. (3)

dengan ∆T1 = T – Takhir dan ∆T2 = Takhir – T maka kita mendapatkan
persamaan berikut.

m1c1(T1 – Tc) = m2c2(Tc – T2) Persamaan (7)

Keterangan:
m1 = massa benda 1 yang suhunya tinggi (kg)
m2 = massa benda 2 yang suhunya rendah (kg)
c1 = kalor jenis benda 1 (J/kgoC)
c2 = kalor jenis benda 2 (J/kgoC)
T1 = suhu mula-mula benda 1 (oC atau K)
T2 = suhu mula-mula benda 2 (oC atau K)
Tc = suhu akhir atau suhu campuran (oC atau K)

Catatan : Pada pencampuran antara dua zat, sesungguhnya terdapat kalor yang hilang ke
lingkungan sekitar. Misalnya, wadah pencampuran akan menyerap kalor sebesar hasil kali
antara massa, kalor jenis dan kenaikan suhu wadah.

Dengan menggunakan Asas Black, kita dapat menghitung suhu akhir dari dua buah
benda atau zat yang dicampurkan. Selain itu, jika kalor jenis salah satu benda
diketahui, kita dapat mencari kalor jenis benda kedua. Alat yang digunakan untuk
mencari kalor jenis benda atau zat yang menggunakan Asas Black adalah kalorimeter.

19SUHU DAN KALOR

Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100oC dituangkan ke dalam
bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. Jika suhu awal
bejana sebesar 25oC, kalor jenis aluminium 900 J/kgoC, dan kalor
jenis air 4.200 J/kgoC, maka tentukan suhu kesetimbangan yang
tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)

Penyelesaian:

Diketahui:

mbjn = 0,5 kg
mair = 0,5 kg
Tair = 100oC
Tbjn = 25oC
cair = 4.200 J/kgoC
cbjn = 900 J/kgoC
Ditanyakan: Takhir/Ttermal = … ?
Jawab:

QLepas = QTerima
mair . cair . ∆Tair = mbjn . cbjn . ∆Tbjn
mair . cair . (Tair – Ttermal) = mbjn . cbjn . (Ttermal – Tbjn)
0,5 . 4.200 . (100 – Ttermal) = 0,5 . 900 . (Ttermal – 25)
2.100 (100 – Ttermal) = 450 (Ttermal – 25)
210.000 – 2.100Ttermal = 450Ttermal – 11.250
450Ttermal + 2.100Ttermal = 210.000 + 11.250
2.550Ttermal = 221.250
Ttermal = 221.250/2.550
Ttermal = 86,76oC
Jadi, suhu kesetimbangannya adalah 86,76oC.

20SUHU DAN KALOR

Materi suhu, kalor dan perpindahannya yang dipelajari dipelajari pada
materi ini antar lain : konsep suhu, konsep kalor, asas black dan konsep
perpindahan kalor. Konsep suhu, kalor, dan perpindahannya dapat
diajarkan melalui peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang
bermanfaat dalam kehidupan. Adanya pemahaman terhadap konsep
suhu, kalor, dan perpindahannya, siswa mampu memahami desain dan
teknologi yang bermanfaat dan tidak membahayakan bagi penggunanya.
Salah satu contohnya adalah desain radiator mobil yang menggunakan
coolant sebagai pendingin mesin yang efektif.
Berikut cara kerja pendingin mobil (Radiator mobil)

https://www.youtube.com/watch?v=VhYos1ulsm8

21SUHU DAN KALOR

POSTTEST & REFLEKSI :

Kerjakan Post Test pada link tautan berikut :
https://quizizz.com/join?gc=60369502

1) Kalor adalah proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan
temperatur. Satuan kalor adalah joule (J)

2) Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk
menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1 K


= ∆

3) Kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu benda sebesar 1oC atau 1 K.


= = ∆

4) Ada 6 macam perubahan wujud yaitu :

5) Kalor laten ada dua jenis,
■ Pertama: kalor lebur untuk mengubah dari padat ke cair. Kalor lebur zat sama

dengan kalor bekunya.
■ Kedua: kalor uap yaitu kalor untuk mengubah dari cair menjadi gas. Kalor uap zat

sama dengan kalor embun. Kalor laten ini disimbulkan L.

=

6) Secara matematis, rumus Asas Black bisa ditulis sebagai berikut:

=

22SUHU DAN KALOR

1. Batang logam bermassa 2 kg memiliki suhu 25oC. Untuk menaikkan suhunya menjadi
75oC dibutuhkan kalor sebesar 5 × 104 kal. Jika suhunya dinaikkan menjadi 125oC
maka berapakah kalor yang dibutuhkan?

2. Jika teh 200 cm3 pada suhu 95oC dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu
25oC, berapa suhu akhir (T) dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan
menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya? (kalor jenis cangkir gelas
adalah 840 J/kgoC)

3. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari 30oC menjadi 50oC. Jika massa jenis air
adalah 1 kal/goC atau 4.200 J/kgK, tentukan:
a) banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori)
b) banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule)

4. Dalam gelas berisi 200 cc air 40oC kemudian
dimasukkan 40 gram es 0oC. Jika kapasitas kalor gelas
20 kal/oC dan kalor lebur es adalah 80 kal/g, maka
berapakah suhu seimbangnya?

Jawaban Tes Formatif

1. Diketahui:

m = 2 kg = 2.000 g

∆T1 = 75oC – 25oC = 50oC → Q1 = 5 × 104 kal

∆T2 = 125oC – 25oC = 100oC → Q2 = ?

Kalor jenis benda dapat ditentukan dari keadaan pertama.

Q1 = mc∆T1

5 × 104 = 2.000 × c × 50

5 × 104 = 100.000 × c

c = 5 × 104/105

c = 5 × 10-1

c = 0,5 kal/goC

berarti kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ∆T2 sebesar:

23SUHU DAN KALOR

Q2 = mc∆T2

Q2 = 2.000 × 0,5 × 100

Q2 = 100.000
Q2 = 105 kal

Konsep kesebandingan

Kalor untuk menaikkan suhu sebanding dengan kenaikan suhunya.

Q ~ ∆T

Berarti dapat diperoleh:

Q2 = ∆T2
Q1 ∆T1

Q2 = 100 × 5 × 104 = 105 kal
50

2. Penyelesaian:

Diketahui:

teh sebagian besar berupa air, maka kalor jenisnya adalah kalor jenis air.
cteh = cair = 4.200 J/kgoC
Vteh = 200 cm3 = 200 × 10-6 m3
mteh = ρteh × Vteh
mteh = ρair × Vteh
mteh = (1,0 × 103 kg/m3)(200 × 10-6 m3)
mteh = 200 × 10-3 kg = 0,2 kg
mgls = 150 g = 0,15 kg
cgls = 840 J/kgoC
Tteh = 95oC
Tgls = 25oC
Ditanyakan: T akhir (Tc) = …?
Jawab:

Dengan menerapkan Hukum Kekekalan Energi Kalor, maka:

Kalor yang hilang dari teh = kalor yang diterima canggir gelas

QLepas = QTerima

24SUHU DAN KALOR

mteh × cteh × ∆Tteh = mgls × cgls × ∆Tgls
mteh × cteh × (Tteh – Tc) = mgls × cgls × (Tc – Tgls)
0,2 × 4.200 × (95 – Tc) = 0,15 × 840 × (Tc – 25)
840 × (95 – Tc) = 126 × (Tc – 25)
79.800 – 840Tc = 126Tc – 3.150
126Tc + 840Tc = 79.800 + 3.150
966Tc = 82.950
Tc = 82.950/966
Tc = 85,87oC
Jadi, suhu kesetimbangan atau suhu akhir the dengan cangkir adalah 85,86oC.
3. Penyelesaian:
Diketahui:
m = 300 g
c = 1 kal/goC
∆T = 50oC – 30oC = 20oC
Ditanyakan: Q dalam kalori dan joule
Jawab:
a) Banyaknya kalor yang diterima air dihitung dengan menggunakan rumus atau

persamaan berikut ini.
Q = mc∆T
Q = (300 g)(1 kal/goC)(20oC)
Q = 6.000 kal
Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut adalah 6.000 kalor.
b) Dari kesetaraan kalori dan joule diketahui bahwa:
1 kalori = 4,2 joule sehingga:
Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule.
4. Penyelesaian:
Diketahui:
Tair = 40oC
Vair = 200 cc = 200 cm3
mair = ρair × Vair

25SUHU DAN KALOR

mair = (1 g/cm3)(200 cm3)
mair = 200 g
Cgelas = 20 kal/oC
Tgelas = Tair
Tes = 0oC
mes= 40 g
Les = 80 kal/g
cair = 1 kal/goC
Ditanyakan: suhu akhir (TA)= …?
Jawab:
Dari massa dan suhu air dibandingkan dengan massa dan suhu es dapat diprediksi
bahwa suhu akhir campuran akan melebihi 0oC, sehingga dapat digambarkan grafik
Q-T seperti pada gambar di bawah ini.

Pada proses tersebut, berlaku azas Black sebagai berikut.
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
≫ (mes × Les) + (mes × cair × ∆Tes) = (Cgelas × ∆Tair) + (mair × cair × ∆Tair)
(mes × Les) + [mes × cair × (TA – Tes)] = [Cgelas × (Tair – TA)] + [mair × cair × (Tair – TA)]
≫ (40 × 80) + [40 × 1 × (TA – 0)] = [20 × (40 – TA)] + [200 × 1× (40 – TA)]
≫ 3200 + 40TA = 20(40 – TA) + 200(40 – TA)
≫ 320 + 4TA = 2(40 – TA) + 20(40 – TA)
≫ 320 + 4TA = 80 – 2TA + 800 – 20TA
≫ 4TA + 2TA + 20TA = 80 + 800 – 320
≫ 26TA = 560
≫ TA = 560/26
≫ TA = 21,54
Jadi, suhu seimbangnya adalah 21,54oC.

26SUHU DAN KALOR

KRITERIA KEBERHASILAN
Penilaian Diri
Jawab pertanyaan dibawah ini dengan memberi tanda (√) pada kolom
jawaban sesuai dengan keadaan peserta didik yang jujur-jujurnya.

Jawaban
NO Pertanyaan

Ya Tidak
1 Saya mampu menjelaskan pengertian kalor

2 Saya dapat menyebutkan beberapa pemanfaatan kalor dalam
kehidupan sehari-hari.

3 Saya dapat menjelaskan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi
besarnya kalor jenis suatu bahan

4 Saya dapat menjelaskan tentang macam-macam perubahan wujud
zat

5 Saya dapat menganalisis perubahan suhu pada saat terjadinya
perubahan wujud zat

6 Saya dapat menjelaskan tentang Asas Black

7 Saya dapat menjalankan aplikasi virtual lab dengan baik

8 Saya mampu menyelesaikan soal-soal evaluasi yang terdapat pada
modul ini

Bagi peserta didik yang menjawab “TIDAK” segera lakukan review
pembelajaran.
Bagi peserta didik yang sudah menjawab “YA” bisa melakukan
pengayaan soal pada LKPD Pertemuan 3

27SUHU DAN KALOR

DAFTAR PUSTAKA

1. Giancoli, D.C. 2005. Physics. New York : Pretice Hall. Inc
Halliday, R., Resnick, R., & Walker, J. (2014). Fundamentals of Physics (10th ed.). Ney
York: Jhon Wiley & Sons.

2. Lasmi. K. N. 2013. fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Erlangga.
3. Kangenan, Marthen. 2016. Fisika untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga.
4. Kemdikbud. (2018). Permendikbud 37 tahun 2018 tentang Perubahan atas Peraturan

Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 24 Tahun 2016 Tentang Kompetensi Inti
dan Kompetensi Dasar Pelajaran Pada Kurikulum 2013 pada Pendidikan Dasar dan
Pendidikan Menengah. Jakarta:Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
5. Sasmita. R. P. 2015. Modul Fisika Untuk SMA/MA Kelas X Semester 2 Fisika. Padang.
6. Pemuaian Volume pada Zat Padat, Cair & Gas (Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan) |
FISIKABC
7. https://www.fisikabc.com/2018/04/pengaruh-kalor-terhadap-suhu-dan-wujud-zat.html

28SUHU DAN KALOR