MODUL PERPINDAHAN KALOR

n

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
1. Pendahuluan
1. Deskripsi Singkat 3
2. Relevnsi 5
3. Petunjuk Belajar 6

2. Inti 7
1. Capaian Pembelajaran 8
2. Sub Capaian Pembelajaran
3. Uraian Materi 9
Kegiatan PBL 11
Perpindahan Kalor 11
Perpindahan Kalor secara Konduksi 16
Perpindahan Kalor secara Konveksi 20
Perpindahan Kalor secara Radiasi 24
Materi Pengayaan
25
3. Penutup 26
1. Rangkuman 30
2. Tes Formatif 31
3. Kriteria Keberhasilan
5
Daftar Pustaka 9
11
Daftar Gambar 11
12
Gambar 1. Es batu yang dipegang di telapak tangan 12
Gambar 2. Percobaan lilin dengan beberapa keadaan 13
Gambar.3 Perpindahan Kalor 14
Gambar 4. Peristiwa konduksi saat memasak menggunakan spatula. 14
Gambar 5. Partikel yang bergetar karena proses konduksi 16
Gambar 6. Elektron yang berpindah dalam atom. 17
Gambar 7. Kalor mengalir dalam sebuah konduktor 17
Gambar 8. Kemampuan bahan mengahantaran kalor 18
Gambar 9. Bagian bagian Setrika listrik 18
Gambar 10. Proses konveksi pada saat memasak air 20
Gambar 11. Proses konveksi alamiah pada saat memasak air 21
Gambar 12. Proses konveksi alamiah pada angin 22
Gambar 13. Proses konveksi paksa pada lemari es
Gambar 14. Proses konveksi paksa pada radiator mobil 13
Gambar 15. Proses Radiasi sinar matahari 19
Gambar 16. Kalor yang menghangatkan tubuh
Gambar 17. Kalor radiasi pada rumah kaca 2SUHU DAN KALOR

Daftar Tabel

Tabel 1. Konduktifitas Termal bahan
Tabel 2. koefieen konveksi termal

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 perpindahan
kalor serta faktor faktor yang mempengaruhinya.
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. Es batu yang dipegang di telapak tangan
Sumber : https://news.detik.com/berita/d-2883292/

Pernahkah kamu menaruh sebongkah es di telapak sebongkah es di telapak tanganmu
tanganmu? Apa yang terjadi selama beberapa menit? Bukankah telapak tanganmu akan
terasa dingin dan bongkahan es akan mencair? Mengapa fenomena tersebut dapat terjadi
? Hal ini dikarenakan suhu telapak tanganmu lebih tinggi dibandingkan suhu bongkahan es,
sehingga kalor berpindah dari telapak tanganmu ke bongkahan es tersebut. Proses ini
berlangsung sampai telapak tanganmu dan es mencair ( suhu keduanya sama atau
seimbang). Jadi, dapat disimpulkan bahwa kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi
ke benda yang suhunya rendah. 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)

3.5.12 Menjelaskan tiga cara perpindahan kalor.
3.5.13 Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi tiga cara perpindahan kalor.
3.5.14 Mengkategorikan cara perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari.
4.5.5 Mengomunikasikan hasil percobaan tentang perpindahan kalor secara konduksi,

konveksi dan radiasi. (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 Keempat
1 Melalui video percobaan sederhana menggunakan lilin dan beberapa bahan dari link youtube

peserta didik dapat menjelaskan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi
dengan baik.
2 Melalui virtual labxchange.org siswa dapat mengidentifikasi faktir faktor yang mempengaruhi
perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi dengan benar.
3 Melalui modul dan LKPD perpindahan kalor perserta didik dapat mengkategorikan cara
perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari dengan tepat.
4 Melalui virtual labxchange.org peserta didik dapat mengomunikasikan hasil percobaan
perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi dengan tepat.

Peta Konsep

Kata Kunci  Emisivitas (e)

 Konduktivitas 8SUHU DAN KALOR
termal (k )

 Koefisien konveksi
termal (h)

Kasus Perpindahan Kalor

Aperpepsi Fase 1 PBL . Mengorientasikan peserta didik pada
masalah.
Sebelum mempelajari subbab ini, Fenomena fisika dalam kehiduan sehari hari
kerjakan soal – soal berikut di buku membuat manusia berfikir tentang banyak hal yang
latihan Anda. Jika anda berhasil mempengaruhinya seperti kasus berikut :
mengerjakannya dengan baik, Anda https://www.youtube.com/watch?v=q3wjPro_rUU
akan mudah mempelajari materi
berikutnya . Gambar 2. Percobaan lilin dengan beberapa keadaan
Sumber. https://www.youtube.com/watch?v=q3wjPro_rUU
1. Apakah yang kamu ketahui
tentang kalor ?

2. Bagaimana pengaruh kalor
terhadap suhu benda ?

3. Bagaimana kalor dapat
berpindah ?

4. Warna apakah yang dapat
menyerap kalor ?

Lakukan pretest
quizizz berikut :

https://quizizz.com/join?gc=438891
05

9SUHU DAN KALOR

Fase 2 PBL. Mengorganisasikan kegiatan pembelajaran.
Dari kasus lilin dengan beberapa keadaan 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 tersebut, 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 lab : https://www.labxchange.org/library
sesuai dengan LKPD Perpindahan Kalor.
4) Diskusikan dalam kelompok tentang tiga cara perpindahan kalor beserta faktor-
faktornya.
5) Diskusikan dalam kelompok tentang perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan
radiasi dengan melakukan simulasi virtual laboratorium sesuai dengan petunjuk di
dalam LKPD Perpindahan Kalor
6) Melalui Tugas terstuktur dengan proyek dan portofolio yang diberikan Guru peserta
didik dapat mengkategorikan penerapan cara perpindahan kalor dalam kehidupan
sehari-hari dengan tepat.

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. Perpindahan Kalor

Setelah pembelajaran sebelumnya memahami

adanya sejumlah kalor dapat menyebabkan perubahan

wujud atau kenaikan suhu pada suatu benda serta

proses pemuaian sebagai sebagai dampak adanya

penyerapan kalor pada bendapada benda, yang

tentunya menuntut pemahaman tentang adanya konsep

konversi dari berbagai satuan dari besaran perubahan

suhu, maka yang tak kalah pentingnya dari semua itu

bahwa kalor sebagai suatu bentuk energi ternyata dapat

mengalami perubahan tempat, atau dikatakan bahwa

kalor dapat berpindah tempat.

Tanpa usaha luar, maka kalor sebagai suatu Gambar.3 Perpindahan Kalor
bentuk energi dapat berpindah tempat dari benda yang Sumber :
bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dengan
berbagai cara, yaitu : Konduksi, Konveksi, dan Radiasi https://images.app.goo.gl/AfHkmcQSYZWcMjuu7

1. Perpindahan Kalor secara Konduksi

Saat kamu memasak, apa yang kamu

rasakan saat memegang bagian ujung spatula?

Bukankah kamu merasakan panas ? Padahal

ujung spatula yang kamu pegang tidak

bersentuhan langsung dengan minyak yang

mendidih, melainkan ujung spatula yang lain.

Mengapa hal ini bisa terjadi? Hal ini karena kalor

yang berada pada ujung spatula yang dekat

dengan minyak mendidih berpindah ke ujung

spatula yang kamuspatula yang dekat dengan

minyak mendidih berpindah ke ujung spatula Gambar 4. Peristiwa konduksi saat memasak
yang kamu pegang. Perpindahan kalor seperti dengan menggunakan spatula.
ini disebut perpindahan kalor secara konduksi.

Poin Penting!

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan
partikel-partikelnya. Perpindahan kalor secara konduksi umumnya terjadi pada
zat padat, seperti logam, besi, dan tembaga.

Secara mikroskopis, konduksi adalah perpindahan energi dalam (energi termis) dalam atom
atau molekul yang memiliki energi lebih besar ke atom atau molekul yang memiliki energi

11SUHU DAN KALOR

lebih kecil pada saat atom-atom atau molekulmolekul tersebut bertumbukan. Perpindahan

kalor secara konduksi biasanya terjadi pada zat padat

Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:

1. Getaran partikel

Jika suatu benda

mendapat energi panas

maka energi panas

tersebut digunakan untuk

menggetarkan partikel-

partikel benda tersebut.

Pemanasan pada satu

ujung benda

menyebabkan partikel-

partikel pada ujung itu

bergetar lebih cepat

dan suhunya naik. Gambar 5. Partikel yang bergetar karena proses konduksi.
Sumber : https://images.app.goo.gl/wE88VN4AJTjEXGeC7
Partikel-partikel yang
bergetar mempunyai

energi kinetik lebih besar ini, memberikan sebagian energi kinetiknya kepada

partikel tetangganya melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar

dengan energi kinetik lebih besar pula. Setelah itu partikel tetangga ini

memindahkan energi ke partikel tetangga berikutnya. Begitu seterusnya

sampaiproses pemindahan energi ke bagian ujung benda yang suhunya

rendah. Proses perpindahan kalor seperti ini berlangsung lambat karena

untuk memindahkan lebih banyak kalor diperlukan beda suhu yang tinggi di

antara kedua ujung.

2. Gerakan elektron bebas

Elektron bebas ialah

elektron yang dengan

mudah dapat berpindah

dari satu atom ke atom

yang lain. Di ujung logam

yang terkena panas,

energi kalor pada

elektron bertambah

besar. Oleh karena

elektron bebas mudah

berpindah, pertambahan

Gambar 6. Elektron yang berpindah dalam atom. energi kalor ini dengan

Sumber : https://images.app.goo.gl/Qw281E1GjEQjmbHh8 cepat dapat diberikan ke

elektron-elektron lain letaknya lebih jauh melalui tumbukan. Dengan proses

ini kalor pada logam dapat berpindah dengan cepat. Oleh karena itu, logam

tergolong konduktor yang sangat baik

12SUHU DAN KALOR

Proses konduksi diilustrasikan pada Gambar 7. Kalor mengalir dalam sebuah konduktor
gambar disamping. Kalor mengalir dalam sepanjang l dan luas penampang A akibat ada
sebuah konduktor sepanjang l dan luas perbedaan suhu pada kedua ujungnya
penampang A akibat ada perbedaan suhu pada
kedua ujungnya. Kalor merambat ke kanan dari
ujung yang bersuhu tinggi T1 menuju ujung
yang bersuhu rendah T2. Rasio jumlah kalor
yang mengalir tiap waktu disebut laju
rambatan kalor (Q/t). Laju aliran kalor
berbanding lurus dengan koefisien konduksi
atau konduktivitas termal dari bahan (k).
Konduktivitas termal bahan merupakan
kemampuan bahan untuk menghantarkan
kalor, jadi semakin besar nilai k, maka semakin
cepat kalor merambat.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan kalor secara konduksi adalah:

1. Panjang benda

Semakin panjang suatu benda yang dipanaskan maka semakin lambat panas

(kalor) yang merambat di dalam benda tersebut. Begitupun sebaliknya.

2. Luas permukaan benda

Semakin luas permukaan suatu benda yang dipanaskan maka semakin cepat

panas (kalor) yang merambat di dalam benda tersebut. Begitupun sebaliknya.

3. Jenis benda

Semakin bersifat konduktor (logam) suatu benda yang dipanaskan maka

semakin cepat panas (kalor) yang merambat di dalam benda tersebut.

Begitupun sebaliknya.

4. Perbedaan suhu

Semakin besar perbedaan suhu dua benda yang bersentuhan maka semakin

cepat kalor panas (kalor) yang merambat di dalam benda tersebut. Begitupun

sebaliknya.

Tabel 1. Konduktifitas Termal bahan Dengan demikian banyaknya
kalor (Q) yang melalui dinding selama

selang waktu (t) dinyatakan sebagai

berikut :

= . . Persamaan (1)


Keterangan:

Q = banyaknya kalor (Joule)

t = selang waktu (s)

k = Konduktivitas termal bahan (J/s.m 0C)

ΔT = kenaikan suhu (0C atau K).

A = Luas Penampang (m2)

l = panjang benda (m)

13SUHU DAN KALOR

Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dibagi atas dua golongan besar, yaitu:

1. Konduktor

Konduktor ialah zat atau bahan yang mudah menghantarkan kalor. Konduktor dapat
mudah menghantarkan kalor karena gerakan-gerakan elektron bebas pada atomnya
dapat dengan mudah menghantarkan energi kalor ke elektron atom yang letaknya
jauh.
Contoh zat yang tergolong konduktor: logam, seperti alumunium, baja, dan tembaga.

2. Isolator

Isolator ialah zat atau bahan yang sukar menghantarkan kalor.
Contoh zat yang tergolong isolator: kayu, plastik, busa, wol, kain, dan lain-lain.

Gambar 8. Kemampuan bahan mengahantaran kalor
Sumber : https://images.app.goo.gl/eRFGKuADGEWD6r7e8
Aplikasi Pepindahan Kalor Konduksi
Prinsip kerja setrika listrik adalah mengubah energi listik menjadi energi panas. Bila

seterika dihubungkan ke sumber
tegangan listrik dan dihidupkan,
maka arus listrik mengalir melalui
elemen pemanas, yaitu alas besi
tebal. Dengan adanya arus listrik yang
mengalir ini, alas besi tebal akan
membangkitkan panas. Panas ini
kemudian disalurkan secara konduksi
pada permukaan dasar setrika
Gambar 9. Bagian bagian Setrika listrik
Sumber : https://images.app.goo.gl/YSQ18ePSbxWzFxY9A

14SUHU DAN KALOR

Pada musim dingin, penduduk di wilayah Eropa selalu menyalakan tungku pemanas
di dalam rumah. Sebagian besar kalor di dalam rumah hilang merambat ke luar
rumah melalui jendela. Jendela berbahan kaca (k=0,9 J/s.m 0C)dengan ukuran seluas
2m×1,5m dan ketebalan 3,0 mm. Jika suhu di dalam rumah 15 oC dan suhu di luar
rumah 5 oC, maka besar laju aliran kalor adalah..

Masing-masing batang P dan Q memiliki ukuran yang sama, tetapi berbeda jenis logamnya.
Keduanya saling didekatkan dan saling bersentuhan seperti pada gambar di bawah ini.

Jika konduktivitas termal logam P dua kali konduktivitas termal Q, maka suhu pada bidang
batas P dan Q adalah...

15SUHU DAN KALOR

2. Perpindahan Kalor secara Konveksi

Di dalam proses memasak air terdapat

fenomena konveksi kalor. Perlu dipahami

bahwa proses konveksi hanya terjadi pada

air (yang berupa fluida), bukan proses

rambatan kalor pada panci airnya.

Ilustrasinya ditunjukkan pada gambar di

bawah ini. Jadi ketika dipanaskan, air di

bagian bawah panci akan lebih dulu panas,

sedangkan air di bagian atas masih dingin.

Akibat ada perbedaan suhu antara air di

bagian bawah dan dia bagian atas, maka

terjadi rambatan kalor. Air di bagan bawah

akan merambatkan kalor ke bagian atas

beserta aliran molekul airnya. Jadi proses

rambatan kalor diikuti oleh molekul zat

perantaranya dan inilah yang disebut

Gambar 10. Proses konveksi pada saat memasak air sebagai proses konveksi. Proses ini akan
Sumber : lakonfisika.net berlangsung selama air dipanaskan, sampai
air mendidih dan menguap.

16SUHU DAN KALOR

Jenis-jenis Konveksi

Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiahalamiah dan konveksi dan
konveksi paksa. Paksa

1. Konveksi alamiah

Konveksi alamiah merupakan

pergerakan fluida yang terjadi

akibat perbedaan massa jenis. Bagian

fluida yang menerima kalor/dipanasi

memuai dan massa jenisnya menjadi

lebih kecil, sehingga bergerak ke atas.

Kemudian tempatnya akan digantikan

oleh bagian fluida dingin yang Gambar 11. Proses konveksi alamiah pada saat memasak air
jatuh ke bawah karena massa Sumber : https://images.app.goo.gl/G5HPwh4Q77Z7CcFo8

jenisnya lebih besar.

Contoh :

a. Memasak air
Saat memasak air, ketika panci dipanaskan, volume molekul air bagian bawah yang
terkena panas akan mengembang (V1>V2) dan mengakibat massa jenisnya
mengecil. Hal tersebut mengakibatkan molekul air bagian bawah menjadi lebih
ringan dan bergerak naik ke atas, sedangkan molekul air atas (massa jenisnya lebih
besar) akan bergerak turun ke bawah menggantikan posisi molekul air sebelumnya.

b. Terjadinya angin darat dan angin laut

Gambar 12. Proses konveksi alamiah pada angin darat dan angin laut
Sumber https://images.app.goo.gl/A1BU89FPj1LaiuS38

17SUHU DAN KALOR

2. Konveksi paksa Konveksi paksa adalah

suatu proses pergerakan fluida yang

langsungdiarahkan tujuannya oleh

sebuah pompa atau blower.

Contoh :

a. Pertukaran udara pada lemari es

Udara dingin pada kompartemen

pendingin bergerak ke bawah

dan tempatnya digantikan oleh

udara hangat yang naik dari bagian

bawah dan didinginkan oleh pipa-

pipa pendingin.Pergerakan udara

ini dapat terjadi dengan adanya

kompresor sebagai tenaga

penggerak. Pergerakan udara ini

menghasilkan suatu aliran konveksi

udara yang akan Gambar 13. Proses konveksi paksa pada lemari es
mendinginkan semua Sumber : https://images.app.goo.gl/VeU57wphEhV64EM48
makanan yang disimpan di

lemari es.

b. Radiator mobil

Gambar 14. Proses konveksi paksa pada radiator mobil
Sumber : https://images.app.goo.gl/feaDQkhq6fLcuPrbA

Pada sistem pendingin mesin mobil (radiator), air di paksa mengalir melalui
pipa-pipa dengan batuan pompa air (water pump). Panas mesin yang tidak di
kehendaki dibawa oleh sirkulasi air tersebut menuju radiator. Di dalam

18SUHU DAN KALOR

radiator, air di dinginkan dengan bantuan udara. Air yang telah mendingin ini
kemudian di pompa untuk mengulang kembali proses transfer panas
dari mesin mobil ke radiator. Jadi, dalam hal ini terjadi konveksi paksa. Ingat
bahwa proses konveksi melibatkan fluida (dalam kasus ini di wakili oleh air)
sebagai penghantar panas. Air yang di gunakan dalam radiator lama-
lama akan berkurang akibat penguapan dan akhirnya akan habis. Oleh
karena itu, radiator perlu di isi air kembali untuk memastikan lancarnya
proses pendinginan mesin selama mobil berjalan.

Poin Penting!

Konveksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi pada zat yang

mengalir (fluida) , seperti pada zat cair dan gas. Konveksi terjadi karena
adanya perbedaan massa jenis zat cair akibat dari pemanasan. Bila suhu naik
massa jenis fluida mengecil, dan bila suhu rendah massa jenis fluida lebih
besar. Itulah sebabnya bila memanaskan air terjadi aliran air yang bagian panas akan naik
dan yang di atas turun sehingga terjadi aliran.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perambatan kalor secara konveksi:
a. koefisien konveksi termal zat yang memindahkan kalor,
b. luas permukaan perpindahan kalor,
c. beda suhu antara tempat kalor dialirkan dengan tempat pembuangan kalor, dan
d. waktu lamanya pemanasan

Laju kalor secara konveksi , secara matematis dapat dirumuskan:

(2)
= ℎ. . ∆

Keterangan: Tabel 2. koefieen konveksi termal ( J/sm2K)

Q = banyaknya kalor (Joule)

t = selang waktu (s)
h = koefieen konveksi termal ( J/sm2K)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K).
A = Luas Penampang (m2)

l = panjang benda (m)

19SUHU DAN KALOR

3. Perpindahan Kalor secara Radiasi

Bagaimanakah energi kalor dari Matahari dapat masuk melalui atmosfer Bumi dan

menghangatkan Bumi?Kalor dari Matahari tidak dapat melalui atmosfer secara

konduksi karena udara yang terdapat di atmosfer tergolong konduktor paling

buruk.Kalor dari Matahari juga

tidak dapat sampai masuk ke

Bumi melalui konveksi karena

konveksi selalu diawali dengan

pemanasan Bumi terlebih

dahulu.Selain itu, perpindahan

kalor secara konduksi atau

konveksi tidak mungkin melalui

ruang hampa yang terdapat di

antara atmosfer Bumi dan

Matahari. Bagaimanakah proses

perpindahan kalor dalam

peristiwa ini? Gambar 15. Proses Radiasi sinar matahari

Kalor dari Matahari dapat Sumber : https://images.app.goo.gl/S9Rcj8CJqe3xtZbT9

sampai ke Bumi melalui ruang hampa tanpa zat perantara (medium).Perpindahan

kalor seperti ini disebut radiasi. Perpindahan kalor dapat melalui ruang hampa

Karena energi kalor dibawa dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Jadi,

radiasi atau pancaran adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang

elektromagnetik.

20SUHU DAN KALOR

Penyerap Kalor Radiasi yang Baik dan Buruk

Apa yang kamu rasakan ketika memakai baju hitam pada siang hari Dan apa yang kamu
rasakan saat memakai baju berwarna putih dan berwarna terang? Tentunya kamu akan
merasa lebih panas memakai baju hitam pada siang hari, bukan?

Hal ini karena di siang hari, baju hitam menyerap kalor radiasi lebih baik daripada baju putih
dan berwarna terang.Di malam hari, baju hitam terasa lebih dingin daripada baju putih
atau berwarna terang. Ini terjadi karena di malam hari, baju hitam memancarkan kalor
radiasi lebih baik daripada bajuputih dan berwarna terang.

Berdasarkan uraian di atas dapatlah kita simpulkan bahwa:

1. Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik
sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula;

2. Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap kalor radiasi yang
buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula;

3. Jika diinginkan agar kalor yang merambat secara radiasi berkurang,
permukaan (dinding) harus dilapisi suatu bahan agar mengkilap (misalnya
dilapisi dengan perak).

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Radiasi

1. Tetapan Stefan Boltzmann

2. Luas permukaan A, makin besar luas permukaan makin cepat perpindahan kalor

3. Suhu, makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor

4. Emisivitas

Laju Perpindahan Kalor Secara Radiasi dapat dihitung dengan persamaan :

= . . 4 (3)


Keterangan :
Q = kalor yang dialirkan (J)
t = waktu (s)
A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.p.r2
 = tetapan Stefan Boltzmann = 5.670374419...×10-8 W⋅m-2⋅K-4
T = suhu (K)
e = emisivitas benda (tanpa satuan)
(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak hitam
sama sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang memiliki
kemampuan menyerap semua kalor yang tiba
padanya, atau mampu memancarkan seluruh
energi yang dimilikinya).

Aplikasi Pepindahan Kalor secara Radiasi

a) Pendiangan rumah

Sebagian besar kalor pada pendiangan rumah

akan naik ke atas cerobong Gambar 16. Kalor yang menghangatkan tubuhdan
asap karena dibawa oleh berasal dari pendiangan merupakan kalor radiasi
konveksi udara. Tubuh kita
Sumber: www.google.co.id/gambar

21SUHU DAN KALOR

merasa hangat karena penjalaran kalor ke samping dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. Dengan kata lain, tubuh kita merasa hangat karena
penghantaran kalor secara radiasi

b) Rumah kaca

Ketika sinar Matahari mengenai kaca sebuah rumah kaca, cahaya tampak

dapat menembus kaca, sedang ultraviolet dan inframerah dipantulkan

kembali oleh kaca. Kalor radiasi cahaya tampak diserap oleh tanah dan

tumbuhan di dalam rumah

kaca sehingga tanah dan

tumbuhan menjadi

hangat.

Tanah dan tumbuhan yang

hangat dapat digolongkan

sebagai sumber yang lebih

dingin dibandingkan

dengan Matahari yang

suhunya sangat tinggi.

Tanah dan tumbuhan

sebagai sumber kalor yang

lebih dingin akan

memancarkan

kembali kalor yang Gambar 17. Kalor radiasi pada rumah kaca
diterimanya dalam Sumber: www.google.co.id/gambar

bentuk radiasi inframerah. Energi kalor radiasi inframerah yang

dipancarkan kembali ini tidak mampu menembus kaca.

Sebagai hasilnya, energi kalor ini terperangkap di dalam rumah kaca, dan

rumah kaca menjadi hangat.Suhu di dalam rumah kaca dapat tetap tinggi

dibandingkan dengan suhu di luarnya.Keadaan ini membuat tumbuhan

dapat tumbuh dengan subur.

Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu
sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

22SUHU DAN KALOR

Benda hitam, maka e = 1
T1 = 300 K
T2 = 350 K
= 5,672.10 s -8 watt/m2K4
a. R = e s ( T24 - T14)
= 1. 5,672.10-8 (3504 - 3004)
= 391,72 watt/m2
b. R = Q/A.t
Q = R. A. t
Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule

23SUHU 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. Selain radiator mobil, sitem seperti
ini juga diembangkan sebagai sistem pendinginan air di Komputer.
Adapun beberapa alasan digunakannya sistem pendinginan air di
komputer antara lain

1) Efisiensi yang lebih baik
2) Meningkatkan potensi overclocking
3) Tidak banyak suara
4) Mempertahankan temperatur lebih lama
5) Tidak menghabiskan tempat
6) Mendinginkan GPU berperforma tinggi
7) Baik untuk iklim hangat
8) Menawarkan komponen pendinginan yang lebih spesifik
9) Bisa digunakan untuk pekerjaan berat
10) Tampak keren

Video lengkap Cara kerja radiator AIO water cooling PC
https://www.youtube.com/watch?v=5ytA8NiI76I

Sumber informasi : https://www.idntimes.com/tech/gadget/abraham-
herdyanto/alasan-perlunya-sistem-pendinginan-air-di-komputer/full/10

24SUHU DAN KALOR

POSTTEST & REFLEKSI :

Kerjakan Post Test pada link tautan berikut :
https://quizizz.com/join?gc=40791089

1) Apa yang kamu ketahui tentang perpindahan kalor?
2) Sebutkan satu fenomena yang menggambarkan perpindahan kalor konduksi,

konveksi, dan radiasi secara bersamaan!

1) Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.
2) Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu ; Konduksi ,Konveksi dan Radiasi

3) Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel

perantaranya.

4) Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:

a. Getaran partikel

b. 2Gerakan elektron bebas

5) Konduktor ialah zat atau bahan yang mudah menghantarkan kalor.

Contoh zat yang tergolong konduktor: logam, seperti alumunium, baja, dan tembaga.

6) Isolator ialah zat atau bahan yang sukar menghantarkan kalor.

Contoh zat yang tergolong isolator: kayu, plastik, busa, wol, kain, dan lain-lain

7) Untuk menghitung laju kalor konduksi digunakan persamaan berikut :

. . 
=

8) Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida

itu sendiri dinamakan konveksi

9) Ada dua jenis konveksi: konveksi alami dan konveksi paksa

10) Secara matematis laju kalor konveksi dapat dituliskan sebagai berikut:


= ℎ. . ∆
11) Radiasi atu pancaran adalah perpindahan energi kalor dealam bentuk gelombang

elektromagnetik.

12) Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus

pemancar kalor radiasi yang baik pula.

13) Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap kalor radiasi yang buruk

sekaligus pemancar kalor yang buruk pula.

14) Secara matematis laju kalor radiasi dapat dituliskan sebagai berikut

= . . 4


25SUHU DAN KALOR

3. Radiasi
1.

2.
3.

26SUHU DAN KALOR

4.
5. Soal Essay

27SUHU DAN KALOR

Jawaban soal :
1.
2.

28SUHU DAN KALOR

3.
4.
5.

29SUHU 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 perpindahan kalor

2 Saya dapat menyebutkan perbedaan 3 macam perpindahan kalor

3 Saya dapat menjelaskan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi
laju kalor secara konduksi

4 Saya dapat menjelaskan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi
laju kalor secara konveksi

5 Saya dapat menjelaskan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi
laju kalor secara radiasi

6 Saya dapat menjelaskan aplikasi penerapan perpindahan kalor
secara konduksi, konveksi dan radiasi

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 4

30SUHU 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.

31SUHU DAN KALOR