5. HO_7_3.4_SIL

SUHU DAN KALOR

PENDAHULUAN

Kalian pasti sudah tahu kan? bahwa Es diketahui lebih dingin dibandingkan benda-
benda yang ada di sekitarnya. Sebaliknya, api lebih panas dibandingkan dengan benda-benda
lainnya. Contoh lain, kalian pasti sudah merasakan bagaimana dinginnya ketika berada
didalam kelas dengan ketiga AC dinyalakan. Kemudian kalian juga sudah merasakan
bagaimana panasnya terkana matahari langsung ketika berolah raga dilapangan. Tahukah
kalian, bagaimana cara membedakan rasa panas dan dingin tersebut? Perasaan. Ya, dengan
perasaan. Akan tetapi, perasaan tidak dapat menjelaskan perbedaan panas dan dingin suatu
benda dengan teliti. Untuk mengetahui perbedaan panas dan dinginnya benda, diperlukan alat
ukur

AAYYOO MMEENMGBAAMCAATI

Sumber: eka cahya prima Sumber: eka cahya prima
Gambar 1 kopi siap disajikan Gambar 2. es teler

AAYYOOMBEEMRBPAIKCIAR

Berdasarkan gambar di atas,

a) Bagaimana cara kamu menentukan mana yang memiliki suhu yang lebih tinggi atau
rendah?

b) Dapatkah kamu menentukan nilaianya (dalam angka)?

Konsep suhu (temperatur) berasal dari ide kualitatif tentang “panas” dan “dingin”
yang didasarkan atas indera perasa. Suatu benda yang rasanya panas pada umumnya memiliki

1|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

suhu yang lebih tinggi daripada benda yang dingin. Jadi, suhu merupakan suatu besaran
yang menunjukkan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Secara
mikroskopik, suhu berkaitan dengan gerak partikel-partikel penyusun benda. Untuk benda
padat, berupa getaran atom- atom/molekul-molekul penyusun benda. Semakin cepat getaran
partikel-partikel benda, berarti suhu benda semakin tinggi, dan sebaliknya. Seperti
halnya kalian semua, ketika berolah raga tubuh akan terasa panas akibat suhu tubuh
meningkat. Ini dikarenakan oleh partikel yang ada dalam tubuh kalian bergerak cepat akibat
kegiatan yang kalian lakukan. Lalu dapatkah kalian menentukan berapa besar suhu tubuh
ketika itu?

Ketika kalian menyentuh dua zat cair dengan tangan, misalnya bejana berisi air hangat dan
bejana berisi campuran air dan es, dengan perasaan kalian dapat menentukan benda yang suhunya
lebih tinggi namun tidak dapat digunakan sebagai alat ukur yang tepat. Begitu banyak peristiwa sehari-
hari yang tidak lepas keberadaannya dengan suhu. Maka pada hand-out kali ini kita akan memepelajari
tentang suhu, perubahannya, dan pemuaian akibat kenaikan suhu.

A. SUHU

Kita menyadari bahwa setiap benda pada umumnya dapat mengalami perubahan, baik itu
sifatnya maupun wujudnya. Misalnya perubahan wujud yang terjadi pada air, dimana air dapat
berubah wujud menjadi es (membeku) atau berubah wujud menjadi uap (menguap). Tentu saja
perubahan itu tidak serta merta terjadi, tetapi ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan perubahan
wujudnya. Penyebab perubahan wujud pada air umumnya disebabkan oleh panas atau dingin
(meskipun panas atau dingin bukanlah satu-satunya penyebab air berubah wujud). Berbicara mengenai
panas atau dingin, maka sesungguhnya kita berbicara keberadaan sebuah besaran yang dapat
mengkuantitaskan keadaan panas dan dingin suatu benda, yaitu suhu.

AAYYOOMMEEMNBCAOCBAA

Untuk memahami lebih jelas tentang suhu, maka kalian perlu mencoba demonstrasi
mengenal suhu melalui alat indera kalian. Demonstrasi ini disesuaikan dengan “Ayo Kita Lakukan”
pada Buku Siswa Kelas VII halaman 135.

2|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

 Siapkan terlebih dahulu :
a. Gelas kimia ( sebanyak 3 gelas kimia)
b. Air hangat, air es, dan air biasa

 Lakukanlah langkah-langkah berikut:
1. Isilah gelas kimia pertama dengan air hangat, gelas kimia kedua dengan air biasa, dan gelas
kimia ketiga dengan campuran antara es dan air.
2. Letakan telapak tangan kanan kalian pada bagian luar gelas kimia pertama berisi air hangat
dan masukan tangan kiri kalian ke dalam gelas kimia ketiga berisi air bercampur es.
3. Diamkan beberapa saat dan rasakan perbedaan yang di rasakan oleh masing-masing telapak
tangan
4. Selanjutnya, angkatlah kedua tanganmu dan segera masukkan ke dalam gelas kimia kedua
yang berisi air biasa.

Berdasarkan demontrasi di atas,
a) Bagaimanakah hasil pengindraan terhadap air biasa oleh tangan kanan dan tangan kirimu?
b) Jika untuk benda yang sama, ternyata tingkat panas yang dirasakan berbeda antara tangan kanan

dan tangan kirimu. Apakah indra perasaanmu dapat diandalkan sebagai pengukur tingkat panas
benda? Diskusikan dengan teman-temanmu

Keadaan panas atau dinginnya suatu benda ini melahirkan pengertian yang relatif, artinya
setiap orang memiliki standar yang berbeda-beda. Oleh karena itu perlu dibuat standar dalam
menentukan derajat panas atau dingin, sehingga penting bagi kita untuk mengetahui besaran suhu
melalui alat pengukur suhu atau termometer.

3|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

C. THERMOMETER

Termometer dibuat berdasarkan sifat termometrik bahan, yaitu kepekaan bahan terhadap
perubahan suhu atau perubahan besaran fisika akibat perubahan suhu. Beberapa contoh perubahan
besaran fisika yang dapat digunakan untuk membuat termometer adalah pemuaian zat cair dalam pipa
kapiler, perubahan hambatan listrik kawat platina, pemuaian keping bimetal, dan perubahan tekanan
gas pada volume tetap.

Sumber: Puji, Rizki. 2018
Gambar 3 Bagian-bagaian Termometer

1. Termometer Zat Cair

Termometer zat cair yang paling banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah
termometer yang bahan pengisinya zat cair, misalnya raksa. Pada umumnya zat cair memiliki
pemuaian yang tidak teratur. Misalnya, air apabila dipanaskan dari suhu 0oC – 4oC volumenya justru
menyusut. Akan tetapi, raksa memiliki pemuaian yang teratur.
a) Termometer Raksa

Termometer raksa adalah termometer yang bahan pengisinya adalah raksa. Sebagai contoh
termometer raksa adalah termometer skala Celsius. Gambar 4 menunjukkan termometer raksa yang
digunakan di laboratorium. Bagaimanakah prinsip kerja termometer ini? Raksa dalam termometer
akan memuai apabila dipanaskan. Pemuaian ini menyebabkan raksa mengisi pipa kapiler dan
menunjuk pada skala tertentu. Nah, skala yang ditunjukkan oleh termometer ini menunjukkan suhu
benda yang diukur.

Beberapa keuntungan apabila raksa digunakan Sumber: Sasrawan, Hadi. 2017
sebagai bahan pengisi termometer adalah: Gambar .4 Thermometer Raksa
 raksa mengkilap dan tidak membasahi dinding

kaca;
 raksa merupakan penghantar yang baik

sehingga suhunya mudah menyesuaikan
dengan suhu benda yang diukur;

4|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

 pemuaiannya teratur;
 memiliki titik didih yang tinggi (357oC)

sehingga dapat digunakan untuk mengukur
suhu tinggi;

Adapun kerugian menggunakan raksa sebagai bahan pengisi termometer adalah
 harganya mahal,
 memiliki titik beku rendah (–39oC) sehingga tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah,
 beracun, sehingga apabila termometer pecah dapat menyebabkan keracunan.

b) Termometer Alkohol

Alkohol juga dapat digunakan sebagai bahan pengisi

termometer seperti gambar 5. Beberapa keuntungan apabila alkohol

digunakan sebagai bahan pengisi termometer adalah

 jika dibandingkan dengan raksa, alkohol lebih murah;

 pemuaiannya teratur; dan

 titik beku alkohol sangat rendah (–115oC) sehingga Sumber: Sasrawan, Hadi. 2017
termometer alkohol dapat digunakan untuk mengukur suhu Gambar 5 Thermometer Alkohol
rendah.

Adapun kerugian menggunakan alkohol sebagai bahan pengisi termometer adalah

 membasahi dinding;

 titik didih alkohol sangat rendah (–78oC) sehingga pemakaiannya menjadi terbatas; dan

 kalor jenisnya besar sehingga perlu perubahan panas yang besar untuk mengubah suhu.

Ada beberapa termometer zat cair yang dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kita hanya

akan membahas tiga termometer saja, yaitu: termometer klinis, termometer dinding, dan termometer

maksimum minimum Six.

c) Termometer Klinis

Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu

tubuh manusia. Oleh karena itu, termometer ini sering

disebut termometer suhu badan. Bagian-bagian dari

termometer klinis adalah tabung raksa, bagian yang

Sumber: Puji, Rizki. 2018

menyempit, dan pipa kapiler (Gambar 6). Zat cair yang digunakan uGnatumkbabra6haTnhepremnogmiseitteerrAmnoamloegter ini

adalah raksa. Skala termometer klinis memiliki jangkauan di atas dan di bawah suhu rata-rata tubuh
manusia, yaitu 37oC.

5|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

Suhu terendah tubuh manusia tidak pernah kurang dari 35oC dan tidak pernah lebih dari 42oC sehingga
skala termometer klinis terletak antara 35oC dan 42oC.

Termometer yang telah dibicarakan di atas merupakan
termometer klinis analog. Dalam termometer analog, hasil pengukuran
suhu dapat dibaca pada angka yang tertera pada termometer. Di
samping termometer analog, sekarang sudah ada termometer klinis
digital (Gambar 7). Dalam bentuk digital, hasil pengukuran langsung
ditampilkan dalam bentuk angka.

Sumber: Sasrawan, Hadi. 2017

Untuk mengukur suhu badan, termometer klinis ditempatkan di Gambar 7 Thermometer Digital
bawah lidah atau dijepit pada ketiak. Setelah beberapa saat, termometer
diambil dan raksa dalam tabung menjadi dingin dan menyusut. Dengan
adanya bagian yang menyempit, raksa di dalam pipa kapiler tidak dapat
memasuki tabung dan tetap menunjukkan skala tertentu, misalnya 37oC.

d) Termometer Dinding
Termometer dinding digunakan untuk mengukur suhu ruang.

Sesuai dengan namanya, termometer ini dipasang pada dinding
ruangan. Skala termometer ini memiliki jangkauan suhu yang
dapat terjadi dalam ruang, misalnya –50oC sampai 50oC (Gambar
8).

Sumber: Sasrawan, Hadi. 2017
Gambar 8 Thermometer Dinding

e) Termometer Maksimum-Minimum Six (Six Bellani)

Termometer maksimum-minimum Six digunakan untuk mengukur
suhu dalam rumah kaca, yaitu bangunan yang digunakan untuk
menanam tumbuh-tumbuhan sebagai bahan penelitian. Pada umumnya
suhu maksimum terjadi pada siang hari dan suhu minimum terjadi pada
malam hari.

Termometer ini ditemukan oleh James Six pada akhir abad ke-18.
Termometer ini terdiri atas tabung silinder A, tabung B, dan pipa U.

Sumber: Puji, Rizki. 2018
Gambar 9 Termometer Six

Bellani

6|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

Tabung silinder A yang berisi alkohol atau minyak creasote dihubungkan dengan tabung B yang juga
berisi alkohol melalui pipa U yang berisi raksa (Gambar 9).

Termometer maksimum-minimum Six dilengkapi dengan dua skala, yaitu skala minimum pada
pipa kiri dan skala maksimum pada pipa kanan. Jadi, suhu maksimum dan suhu minimum dapat dibaca
sesuai dengan tinggi kolom raksa pada masing-masing pipa.

Pada masing-masing permukaan raksa terdapat penunjuk baja yang dilengkapi dengan pegas
sebagai penahan. Jika suhu dalam rumah kaca naik, alkohol pada tabung silinder A memuai sehingga
mendesak raksa yang terdapat pada pipa kiri. Akibatnya, permukaan raksa pada pipa kiri turun dan
permukaan raksa pada pipa kanan naik. Penunjuk baja pada pipa kanan terdorong ke atas dan
menunjuk suhu maksimum.

Jika suhu dalam rumah kaca turun, alkohol pada tabung silinder A menyusut dan raksa pada
tabung B turun. Perlu diketahui, meskipun raksa pada tabung B turun tetapi posisi penunjuk baja tetap
tidak berubah. Ketika raksa pada tabung B turun, permukaan raksa pada tabung kiri naik dan
mendorong penunjuk baja sampai kedudukan tertentu. Kedudukan penunjuk baja pada tabung kiri ini
menunjukkan suhu minimum pada saat itu. Jadi, tinggi kolom raksa pada pipa kiri menunjukkan suhu
minimum dan tinggi kolom raksa pada pipa kanan menunjukkan suhu maksimum. Untuk
mengembalikan penunjuk baja supaya bersentuhan dengan permukaan raksa digunakan magnet.

2. Termometer Bimetal
Termometer bimetal dibuat dari dua lempeng logam

yang berbeda jenisnya. Kedua logam ini direkatkan satu
sama lain. Apabila lempeng bimatel dipanaskan, bimetal
akan melengkung ke arah salah satu logam. Jadi, lempeng
bimetal

Sumber: Puji, Rizki. 2018

akan melengkung apabila suhunya berubah. Lempeng bimetal pada umGuammnbayra9dTibheuramtobmeentetur kBimetal
spiral yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan jarum penunjuk (Gambar 9). Akibat
perubahan suhu, jarum penunjuk akan bergerak dan menunjukkan angka tertentu.

7|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

3. Termometer Hambatan

Prinsip termometer hambatan (Gambar 10) adalah memanfaatkan perubahan hambatan
logam (platina) akibat perubahan suhu. Platina dililitkan pada mika dan dimasukkan ke
dalam gelas silika atau tabung perak yang tahan panas.vTermometer hambatan memiliki
ketelitian yang tinggi. Ketelitian pengukuran dapat mencapai 0,0001oC. Jangkauan
pengukuran sangat lebar, yaitu –250oC sampai dengan 1760oC. Termometer hambatan
sering digunakan untuk mengukur suhu mesin mobil.

Skala Thermometer Sumber: informasiana.com

Gambar 10 Thermometer
Hambatan Platina

Untuk menentukan skala sebuah termometer diperlukan dua titik tetap: titik lebur es sebagai
titik tetap bawah dan titik didih air sebagai titik tetap atas. Seorang astronom Swedia, Anders Celsius
(1701-1744), adalah orang yang pertama kali menetapkan skala suhu berdasarkan titik lebur es dan
titik didih air. Sesuai dengan penemunya, termometer yang ditemukan oleh Anders Celsius dinamakan
termometer skala Celsius. Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Untuk mengetahui suhu
benda yang diukur, termometer perlu diberi skala.

Proses memberi skala pada termometer dinamakan kalibrasi. Bagaimanakah caranya? Kalian
dapat mengkalibrasi termometer dengan langkah-langkah sebagai berikut.
a. Menentukan Titik Tetap Bawah

Masukkan ujung bawah termometer secara tegak lurus ke dalam bejana yang berisi es murni.
Tunggu beberapa saat sampai es melebur yang ditandai dengan adanya air dalam bejana. Apabila
tinggi permukaan raksa pada pipa kapiler sudah tidak berubah lagi, artinya suhu termometer sama
dengan suhu es yang sedang melebur. Berilah tanda tepat pada permukaan raksa itu dan tulislah
dengan angka. Untuk termometer skala Celsius, titik tetap bawah ditulis 0oC.
b. Menentukan Titik Tetap Atas

Masukkan ujung bawah termometer ke dalam bejana yang berisi air murni. Panaskan air
sampai mendidih. Tunggu beberapa saat sampai suhu termometer sama dengan suhu air mendidih.
Apabila tinggi permukaan raksa pada pipa kapiler sudah tidak berubah lagi, artinya suhu termometer
sama dengan suhu air mendidih. Berilah tanda tepat pada permukaan raksa itu dan tulislah dengan
angka. Untuk termometer skala Celsius, titik tetap atas ditulis 100oC.

8|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

c. Membuat Pembagian Skala
Setelah titik tetap bawah dan titik tetap atas ditetapkan, selanjutnya jarak antara kedua titik

tetap ini dibagi menjadi beberapa bagian yang sama. Pada termometer skala Celsius, kedua titik tetap
ini dibagi menjadi 100 bagian yang sama. Jadi, setiap bagian skala menunjukkan suhu 1oC. Pembagian
skala ini dapat diperluas dengan memberi angka-angka tambahan, baik di bawah titik tetap bawah
maupun di atas titik tetap atas. Angka-angka di bawah titik tetap bawah diberi angka negatif,
sedangkan angka-angka di atas titik tetap atas diberi angka lebih dari 100oC.

Tabel 1. Penentuan skala pada termometer celcius dan kelvin

JENIS- PENEMU SKALA PEMBAGIAN SKALA
JENIS
TERMOME Skala Celcius
TER Titik Bawah = 0oC
Titik Atas = 100oC
CELCIUS Antara titik bawah dan
titik atas dibagi menjadi
100 bagian. Tiap bagian
disebut 1 (satu) derajat.

Anders Celcius Skala Kelvin
(1701 – 1744) Titik Bawah (tb)= 273oC
Beliau adalah astronom Titik Atas (ta) = 373oC
Swedia yang membuat Antara titik bawah dan
skala suhu Celcius pada
tahun 1742. titik atas dibagi menjadi

KELVIN 100 bagian. Tiap bagian

disebut 1 (satu) derajat.

9|IPA KELAS VII SEMESTER 1

SUHU DAN KALOR

Para ilmuwan lebih suka menggunakan termometer skala Kelvin. Oleh karena itu, dalam SI

(Sistem Internasional) satuan suhu adalah kelvin (K). Skala Kelvin tidak dikalibrasi berdasarkan titik

lebur es dan titik didih air, tetapi dikalibrasi berdasarkan energi yang dimiliki oleh partikel-partikel

dalam benda. Apabila suhu benda turun, gerak partikel lambat. Sebaliknya, apabila suhu benda naik
gerak partikel cepat. Ketika suhu benda mencapai –273,15oC, biasanya dibulatkan menjadi –273oC,
partikel-partikel tidak bergerak sama sekali. Suhu –273oC merupakan suhu paling rendah yang dapat
dimiliki benda. Oleh karena itu, suhu –273oC dinamakan suhu nol mutlak

Tabel 2. Penentuan skala termometer Reamur dan Fahrenheit

JENIS-JENIS PENEMU SKALA PEMBAGIAN SKALA
TERMOME
TER Skala Reamur
Titik Bawah = 0oC
REAMUR Titik Atas = 80oC
Antara titik bawah dan
titik atas dibagi menjadi
80 bagian. Tiap bagian
disebut 1 (satu) derajat.

FAHRENHEIT Skala Fahrenheit
10 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1
Titik Bawah(tb) = 32oC
Titik Atas(ta) = 212oC
t Antara titik bawah dan

titik atas dibagi menjadi

180 bagian. Tiap bagian

disebut 1 (satu) derajat.

SUHU DAN KALOR

Pada pengukuran dengan menggunakan termometer, suhu suatu zat yang diukur sama besar
dengan skala yang ditunjukkan oleh termometer saat terjadi kesetimbangan termal antara zat dengan
termometer. Skala termometer dibedakan menjadi skala Celcius, skala Fahrenhait, skala Reamur dan
skala Kelvin. Perbandingan skala thermometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin;

.

Sumber : Rfina Prisca Indriyani
Gambar 11. Perbandingan skala suhu termometer
Dimana skala adalah suhu titik didih air dikurangi suhu titik lebur es.
Perbandingan skala = C : F : R : K : Rn

= 100 : 180 : 80 : 100 : 180
=5:9:4:5:9

Keterangan:

11 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Contoh : Hubungan Skala celcius dengan Reamur

(Hubungan skala celcius dengan reamur)

AAYYOOMMEEMNBCAOCBAA Berdasarkan uraian yang telah dijabarkan diatas,

coba kamu tentukan dengan langkah yang sama :

a. Hubungan skala celcius dengan fahrenheit
b. Hubungan skala celcius dengan Kelvin
c. Hubungan skala reamur dengan fahrenheit
d. Hubungan skala Reamur dengan Kelvin
e. Hubungan skala fahrenheit dengan Kelvin

Contoh penerapan :

1. 200 R = ............C
Jawab :
Dengan menggunakan perbandingan skala pada persamaan diatas, maka dapat
dihitung:

0

12 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

2. Seorang anak membuat skala termometer X dengan menggunakan suhu air mendidih
sebagai titik tetap atas dan suhu air mulai membeku sebagi titik tetap bawah.
Termometer tersebut digunakan untuk mengukur suhu air bersama dengan termometer
Celsius seperti gambar.

Berdasarkan data pada gambar, suhu 90 0X sama dengan

….
Jawab:

Jadi, suhu 900 X sama dengan 400 C
13 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

AYAOYOMLEAMTBIAHCANA

1. Ubahlah suhu berikut ini:
a. 140 F = .......C
b. 85 C =..........F
c. 110 K==......C
d. -30 C= .........K

2. Ali membuat thermometer sendiri, kemudian termometer yang dibuatnya disebut
thermometer X.

Apabila termometer X menunjukkan 30oX, maka jika diukur dengan termometer
Farenheit menujukkan suhu ….
3. Segelas besar air 80oC dituang ke dalam 2 gelas kecil, berapakah suhu masing-
masing air pada kedua gelas tersebut?
4. Jika suhu pada termometer Reamur 20 0, maka suhu pada termometer celcius 250.
Menurut pendapatmu,bagaimanakah tingkat panas pada benda tersebut? Apakah
sama atau berbeda, jelaskan pendapatmu!

PERLU DIKETAHUI

Gambar 21. Proses fermentasi.
Perubahan suhu juga terjadi pada proses fermentasi. Misalnya pada proses
pembuatan tape. Pada proses tersebut, bakteri mengubah glukosa menjadi alcohol
dan karbondioksida. Suhu terbaik untuk melakukan fermentasi adalah 350 C-400 C.

14 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

E. PERUBAHAN BENDA AKIBAT SUHU

Pernahkah kalian memperhatikan kaca jendela sebuah rumah yang tiba-tiba retak
ketika terkena cahaya matahari? Pernahkah kalian memperhatikan rel kereta api yang
merenggang (ada celah kecil) diantara sambungan rel kereta api ketika pagi hari, tetapi
ketika siang hari celah tersebut nampak merapat? Atau pernahkah Anda mengalami kesulitan
membuka tutup botol ketika tutup tersebut dalam keadaan dingin? Fenomena-fenomena
tersebut menunjukkan kepada kita bahwa pada dasarnya setiap benda atau zat, baik itu zat
padat, zat cair, ataupun gas akan memuai (mengalami pertambahan panjang, luas, atau
volume) ketika dipanaskan, dan sebaliknya, ketika benda atau zat tersebut didinginkan akan
menyusut (mengalami pengurangan panjang, luas, atau volume). Pengecualian pada air,
karena air memiliki sifat anomali sehingga perilaku pemuaian dan penyusutannya berbeda
pada rentang suhu 0 °C hingga 4 °C.
15 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Akan tetapi, pemuaian atau penyusutan ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik zat
atau benda itu sendiri. Artinya, untuk masing-masing zat yang berbeda, perilaku
pemuaiannya pun akan berbeda. Karakteristik pemuaian pada suatu zat atau benda berbeda-
beda, baik itu untuk zat padat, zat cair, dan gas. Berikut akan dibahas mengenai pemuaian
pada masing-masing zat padat, cair, dan gas.
1. Pemuaian Zat Padat

Pada umumnya, zat padat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut bila
didinginkan. Penjelasannya secara fisis, pada saat zat padat belum dipanaskan, partikel-
partikel pada zat padat akan bergerak (bervibrasi). Ketika zat padat dipanaskan, gerakan
(vibrasi) partikel-partikel tersebut akan lebih cepat sehingga jarak antar partikelnya akan
menjadi semakin besar (berjauhan). Semakin besarnya jarak antar partikel direpresentasikan
oleh adanya pertambahan ukuran zat padat, baik itu pertambahan panjang, luas, ataupun
volume.
a. Pemuaian Panjang

Sebuah benda atau zat padat yang berbentuk batang tipis (seperti kawat logam yang
berdiameter kecil) ketika dipanaskan akan mengalami perubahan panjang ke arah
panjangnya, sehingga benda-benda seperti ini dikatakan mengalami pemuaian panjang.
Oleh karena bentuknya yang dominan ke arah panjangnya, sehingga aspek pemuaian luas
dan volumenya relatif sangat kecil dibandingkan pemuaian panjangnya, sehingga pemuaian
luas dan volumenya dapat diabaikan.

Gambar 12 . Pemuaian panjang pada zat padat
Pertambahan panjang benda karena benda tersebut dipanaskan bergantung pada
beberapa faktor, diantaranya panjang benda tersebut mula-mula, jenis bahan yang
digunakan, dan besarnya perubahan suhu yang dialami benda tersebut. Secara matematis
dinyatakan sebagai berikut:

16 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Keterangan :
∆L = perubahan (pertambahan) panjang zat padat (m)

L0 = panjang zat padat mula-mula (pada suhu T0) (m)
L = panjang zat padat (pada suhu T) (m)
∆T = T – T0 = perubahan suhu (°C atau K-1)

= koefisien muai panjang ( °C-1 atau K-1)

Jika panjang logam mula-mula sama, untuk logam dengan jenis yang berbeda ternyata
pertambahan panjangnya benda karena pemuaian juga berbeda. Besaran yang menentukan
pemuaian panjang zat padat adalah koefisien muai panjang ( . Koefisien muai panjang
suatu zat adalah bilangan yang menunjukan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang
zat jika suhunya dinaikan 10 C.

Tabel 3 berikut menunjukkan koefisien muai panjang untuk beberapa zat padat.

Tabel. 3 Koefisien muai panjang beberapa zat padat

Zat padat α ( °C-1)

Aluminium 24 x 10-6

Perunggu 19 x 10-6

Kaca 9 x 10-6

Kaca (Pyrex) 3,2 x 10-6

Kuningan 19 x 10-6

Baja 11 x 10-6

Tembaga 17 x 10-6

Timah hitam 29 x 10-6

Berlian 1 x 10-6

Grafit 2 x 10-6

Perak 20 x 10-6

Platina 9 x 10-6

17 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

b. Pemuaian Luas
Bila zat padat yang dipanaskan tidak berbentuk batang tipis, melainkan berbentuk

pelat atau kepingan, maka pemuaian tidak hanya terjadi ke arah panjangnya saja, tetapi juga
ke arah lebarnya. Atau dengan kata lain, zat padat tersebut mengalami pemuaian luas.

A

A0

Gambar 13. Pemuaian luas pada zat padat

Sebagaimana halnya dengan pemuaian panjang, untuk pemuaian luas juga
dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya luas mula-mula sebelum dipanaskan, jenis zat
padat yang digunakan, serta berapa besar perubahan suhu yang dialami zat padat itu.

Idealnya, suatu zat padat tidak hanya akan mengalami pemuaian panjang atau
pemuaian luas, tetapi mengalami pemuaian volume atau pemuaian ruang. Hal ini
dikarenakan pada dasarnya bagaimanapun bentuk suatu benda padat atau zat padat, selalu
memiliki dimensi ruang (panjang, lebar, dan tinggi) sehingga pemuaian zat padat ketika zat
padat itu dipanaskan adalah memuai ke segala arah atau mengalami.
c. Pemuaian volume.

Pemuaian volume pun dipengaruhi beberapa faktor, diantaranya volume zat padat
mula- mula sebelum dipanaskan, jenis zat padat yang digunakan, serta besarnya perubahan
suhu yang dialami zat padat tersebut.
d. Manfaat dan Kerugian dari Pemuaian Zat Padat

Secara praktis, pemuaian pada zat padat menimbulkan sejumlah keuntungan dan
kerugian bagi kita. Berikut ini akan diuraikan sejumlah keuntungan atau manfaat dari adanya
pemuaian zat padat yang sering kita jumpai.

18 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Beberapa keuntungan pemuaian ini diantaranya:
 Pemasangan ban roda lori kereta api

Diameter ban roda lori kereta api dibuat lebih kecil dibandingkan diameter rodanya.
Untuk memasangkan ban ke roda lori kereta api, biasanya sebelum dipasangkan, ban lori
ini dipanaskan sehingga sedikit memuai, kemudian ban ini dipasangkan dalam kondisi
sedang memuai. Ketika suhu ban ini turun, ban akan menyusut dan melekat kuat pada
rodanya tanpa perlu dibaut dengan rodanya.
 Pembuatan keping bimetal
Keping bimetal merupakan gabungan dua buah keping logam dengan koefisien
pemuaian berbeda yang diikat (dikeling) menjadi satu. Misalnya keping baja dan keping
kuningan. Ketika dipanaskan, keping bimetal ini akan melengkung ke arah baja karena
baja memiliki koefisien pemuaian lebih kecil dibandingkan dengan kuningan. Apabila
suhunya kembali turun, maka keping ini akan lurus kembali. Untuk lebih jelasnya,
perhatikan ilustrasi pada Gambar berikut ini.

Gambar. Keping bimetal (kiri) dan keping bimetal yang telah memuai (kanan)

Sumber: Physics for Scientists and Engineers 6th editio

Oleh karena sifatnya yang unik dan aplikatif, keping bimetal banyak digunakan untuk
keperluan teknik, misalnya dalam pembuatan termometer bimetal, termostat bimetal,
lampu tanda belok, saklar otomatis pada setrika listrik, dan tanda peringatan kebakaran.
 Membuka tutup botol.
Pada sejumlah kasus, terdapat suatu botol atau kemasan yang tutupnya terbuat dari
logam. Terkadang kita kesulitan dalam membuka tutup botol tersebut. Dengan
memanfaatkan prinsip pemuaian, kita dapat dengan lebih mudah membuka tutup
tersebut dengan cara memanaskan (mengalirkan air panas) pada tutup botol tersebut
hingga sedikit memuai. Dengan cara ini tutup botol atau kemasan tersebut dapat lebih
mudah dibuka.

19 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Disamping memberikan keuntungan atau manfaat, pemuaian zat padat juga
menimbulkan sejumlah kerugian dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa kerugian yang sering
kita jumpai diantaranya:
 Sambungan rel kereta api

Sambungan rel kereta api umumnya diberi celah yang cukup untuk pemuaian. Ketika
batang rel ini masih dingin maka celah antar batang rel ini cukup lebar, namun seiring dengan
peningkatan suhu rel, sehingga batang rel menjadi panas, timbul pemuaian antara masing-
masing batang rel, sehingga celah antar batang rel ini menyempit dan kadang-kadang merapat
sama sekali.

Bila diantara batang rel ini tidak diberi celah ketika rel bersuhu dingin, maka ketika rel
bersuhu panas, masing-masing batang rel akan memuai. Akibatnya, karena tidak ada celah
ruang antar batang rel, maka pemuaian batang rel ini akan mengakibatkan terjadinya
lengkungan pada bagian sambungan batang rel.

 Pemasangan kabel listrik atau kabel telepon
Pemasangan kabel listrik atau kabel telepon pada tiang penyangga umumnya dibuat

kendur pada waktu suhunya rendah (pada pagi hari). Hal ini dimaksudkan agar kabel listrik
atau kabel telepon tersebut tidak putus ketika suhunya tinggi (pada siang hari) akibat adanya
pemuaian dari kabel karena adanya pemanasan.
 Konstruksi sambungan jembatan

Jembatan yang terbuat dari logam pun dibuat bercelah diantara ujung-ujung jembatan. Hal
ini juga dimaksudkan agar jembatan tersebut memiliki ruang yang cukup untuk pemuaian.
Biasanya ujung-ujung jembatan ini ditopang oleh roda yang dapat berputar sehingga pada saat
terjadi pemuaian atau pemyusutan, jembatan dapat memuai dengan bebas.
Contoh Soal 1:
1. Sebuah batang kuningan memiliki panjang mula-mula 0,5 m pada suhu 15 °C. Berapa

panjang batang kuningan itu pada suhu 165 °C jika koefisien muai panjangnya
0,000019 / °C?
Jawab :
Diket ;

L0 = 0,5 m
∆T = T – T0 = 165 °C - 15 °C = 150 °C

= 0,000019 / °C?
Ditanya : L = ……?
20 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Jawab :

0,000019 / °C. 150 °C)
0,00285)
1,00285)

Jadi, panjang batang kuningan itu pada suhu 165 °C adalah artinya, kuningan
hanya bertambah panjang sebesar 0,001425 m = 1,425 mm

2. Pemuaian Zat Cair

Sebagaimana halnya zat padat yang memuai ketika dipanaskan, zat cair pun akan

memuai ketika dipanaskan. Oleh karena zat cair memiliki bentuk yang tidak tetap (mengikuti

bentuk wadahnya), maka pemuaian yang terjadi pada zat cair adalah pemuaian volume.

Pemuaian pada zat cair ini dapat diteliti dengan menggunakan alat yang dinamakan

dilatometer, yaitu sebuah labu gelas yang mempunyai pipa kecil berskala, dan hasil

pengukurannya memenuhi persamaan pemuaian volume seperti pada zat padat yang secara

matematis dinyatakan sebagai berikut. yΔT)
V = VO(

Anomali Air

Pada umumnya hampir setiap zat cair akan memuai bila dipanaskan, dan akan menyusut

bila didinginkan. Tetapi tidak demikian halnya dengan air. Pada suhu 0 °C hingga 4 °C, air

menunjukkan perilaku yang berbeda, dimana bila dipanaskan maka volumenya akan

menyusut (berkurang) dan bila didinginkan maka volumenya akan mengembang (memuai).

Hal yang bertentangan dengan sifat pemuaian ini dinamakan anomali air. Jadi, bila air

dipanaskan dari mulai suhu 0 °C hingga 4 °C volumenya akan berkurang, dan pada suhu lebih

dari 4 °C volumenya akan bertambah.

3. Pemuaian pada Gas

Sebagaimana halnya dengan zat padat dan zat cair, gas ketika dipanaskan akan memuai.

Pada gas, pemuaian yang terjadi adalah pemuaian volume. Untuk mengetahui pemuaian pada

gas, digunakan alat yang dinamakan dilatometer, yang berupa sebuah labu kosong yang

digunakan secara terbalik dan ujung pipanya dimasukkan kedalam air. Udara dalam

dilatometer suhunya dinaikkan dengan cara memegang bola dilatometer dengan tangan.

Karena suhu tangan lebih tinggi daripada suhu udara dalam bola kaca, maka suhu udara dalam

bola kaca akan meningkat.

21 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Kenaikan suhu udara tersebut menyebabkan pemuaian gas di dalam tabung, sehingga
dari ujung pipa dilatometer yang tercelup akan keluar gelembung-gelembung udara, dan ini
menunjukkan bahwa udara di dalam dilatometer memuai dan mendesak air hingga keluar dari
pipa Pemanfaatan sifat pemuaian pada gas adalah dalam penggunaan termometer gas, yaitu
dengan memanfaatkan perubahan volume gas pada tekanan tetap. Pemuaian pada gas
memenuhi tiga hukum fisika yaitu hukum Boyle, hukum Charles atau hukum Gay-Lussac,
dan hukum tekanan.
a. Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahwa tekanan suatu massa tertentu gas pada suhu tetap
berbanding terbalik dengan volumenya.
b. Hukum Charles atau Gay-Lussac

Hukum Charless atau hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa pada tekanan tetap, volume
gas sebanding dengan suhunya.
c. Hukum Tekanan

Hukum Tekanan menyatakan bahwa pada volume tetap tekanan suatu massa gas tertentu
sebanding dengan suhunya. Secara matematis hukum tekanan dapat dinyatakan sebagai
berikut

TES FORMATIF 1

1. Besaran fisika yang dimiliki bersama antara dua benda atau lebih yang berada dalam

kesetimbangan termal merupakan definisi dari ...

A. Suhu C. Pemuaian

B. Panas D. Kalor jenis

2. Termometer merupakan alat pengukur suhu. Ada beberapa jenis termometer diantaranya

termometer zat cair, termometer gas, termometer hambatan, termokopel, pirometer, dan

termometer bimetal. Termometer jenis ini bekerja berdasarkan pada sifat ...

A. termokimia C. termodinamika

B. termometrik D. Termofisika

22 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

3. Termometer yang sering digunakan untuk keperluan di laboratorium umumnya
merupakan termometer zat cair. Berdasarkan pertimbangan khusus, zat cair yang biasa
digunakan untuk mengisi termometer yang mampu mengukur suhu yang rendah adalah
A. air
B. Raksa
C. Spiritus
D. alkohol

4. Skala termometer yang menetapkan titik tetap bawahnya berdasarkan energi kinetik

rata-rata molekul suatu benda yang memiliki nilai minimum atau dinamakan nol mutlak

adalah skala ...

A. Celcius C. Reamur

B. Kelvin D. Fahrenheit

5. Pada skala Celcius, titik tetap bawahnya adalah 0 °C dan titik tetap atasnya adalah 100

°C. Pada skala Fahrenheit, titik tetap bawahnya adalah 32 °F dan titik tetap atasnya

adalah 212 °F. Ada suatu nilai yang menunjukkan bahwa nilai suhu pada skala Celcius

sama dengan nilai suhu pada skala Fahrenheit. Nilai tersebut adalah ...

A. 32 B. 0 C. -40 -273

6. Suhu sebuah benda ketika diukur dengan menggunakan termometer Fahrenheit adalah

149 °F. Nilai suhu benda tersebut dalam skala Celcius dan Kelvin adalah ...

A. 56 °C dan 128 K C. 25 °C dan 208 K

B. 65 °C dan 338 K D. 45 °C dan 358 K

7. Pemuaian pada benda umumnya terjadi ketika ketika suatu benda dipanaskan (suhu

benda naik) dan sebaliknya bila suatu benda didinginkan maka benda akan menyusut.

Akan tetapi ada pengecualian pada air, dimana ketika suhu air bertambah dari 0 °C

hingga 4 °C, air akan menyusut. Keadaan ini lebih dikenal dengan ...

A. anomali C. pembekuan

B. kalori D. Pemuaian

23 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

8. Sebuah pipa baja pada suhu 20 °C panjangnya 100 cm. Berapakah panjang pipa baja
tersebut pada suhu 60 °C? ( = 0,000011 °C-1)?

A. 100,144 cm C. 100,004 cm

B. 100,044 cm D. 100.114 cm

9. Ketika suhunya dinaikkan sebesar 50 °C, sebuah batang logam yang mula-mula

panjangnya 2 m berubah menjadi 2,00061 m. Koefisien muai panjang batang logam

tersebut adalah ... C. 61 x 10-6 °C-1
A. 0,61 x 10-6 °C-1 D. 610 x 10-6 °C-1
B. 6,1 x 10-6 °C-1

10. Tiga buah logam; A, B, dan C, masing-masing memiliki koefisien muai panjang ()
yang berbeda-beda, dimana koefisien muai panjang A lebih besar dari B dan koefisien
muai panjang C lebih besar dari A. Bila ketiga logam tersebut dipanaskan, maka ...
A. Logam A memuai lebih cepat dari logam B dan logam C
B. Logam B memuai lebih cepat dari logam A dan logam C
C. Logam C memuai lebih cepat dari logam A dan logam B
D. Ketiga logam A, B, dan C memuai bersamaan

D. KALOR

Pada Kegiatan Belajar sebelumnya kita telah mempelajari bahwa panas dan dingin
(perubahan suhu benda) dapat mempengaruhi wujud benda, sehingga benda dapat mengalami
perubahan wujud. Misalnya air dapat berubah wujud dari zat cair menjadi padat (membeku)
bila didinginkan, atau air berubah wujud menjadi gas (menguap) bila dipanaskan. Selain itu
setiap benda juga dapat mengalami pemuaian ketika dipanaskan dan penyusutan ketika
didinginkan.

Bagaimana sebuah benda dapat memuai ketika dipanaskan? Bagaimana panas dapat
berpindah? Untuk menjawab pertanyaan ini, pada Kegiatan Belajar berikut ini akan kita
lanjutkan pembahasan dengan konsep berikutnya, yaitu mengenai panas atau kalor.

24 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

A. Fenomena Kalor
Berbicara mengenai kalor, maka sesungguhnya kita sedang berbicara mengenai energi,
karena kalor itu sendiri merupakan salah satu bentuk energi. Kalor adalah energy panas
yang berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Sebagai
energi, kalor dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya, dari satu keadaan ke
keadaan lainnya. Kita tentu masih ingat bahwa energi bersifat kekal; energi tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah bentuk atau berpindah
dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Kekekalan
Energi. Sebagai bentuk energy, dalam SI kalor memiliki satuan Joule (J). Satuan kalor yang
populer digunakan dalam nilai gizi adalah kalori (kal) dan kilokalori (kkal)

AAYYOO MMEENMGBAAMCAATI

Pada kemasan makanan, produsen makanan diharuskan mencantumkan energy pada kemasan
makanan seperti pada gambar.

Gambar 14 Label energy pada kemasan makanan
Tahukah kamu berapa energy yang dikandung pada kemasan makan tersebut?

Pada Kegiatan Belajar sebelumnya kita membicarakan pengaruh panas terhadap
perubahan wujud benda atau zat. Pada dasarnya setiap benda atau zat dapat berubah dari satu
wujud (padat, cair, dan gas) ke wujud lain dan perubahan ini terjadi karena adanya peranan
kalor. Proses perubahan wujud pada suatu benda dapat digambarkan pada diagram berikut.

25 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Gambar 15. Diagram perubahan fase (Sumber:www.edukasi.net)

Pada proses mencair (melebur), menguap, dan menyublim, zat membutuhkan
sejumlah kalor, yang artinya ada perpindahan kalor dari lingkungan kepada zat dan kalor itu
sendiri digunakan untuk merubah wujud dari padat menjadi cair, atau dari cair menjadi gas,
atau dari padat menjadi gas. Pada proses membeku, mengembun, dan mendeposit, zat
melepaskan sejumlah kalor, yang artinya ada perpindahan kalor dari zat kepada lingkungan
pada saat terjadinya perubahan wujud
B. Perpindahan Kalor

Kalor dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu. Kalor pada suatu benda dapat
berpindah dari suatu benda yang suhunya tinggi ke benda lain yang suhunya rendah.
Fenomena perpindahan kalor ini dapat dengan mudah dijumpai dalam kehidupan sehari-hari,
misalnya pada saat membuat kopi dengan air panas, sendok akan terasa panas apabila
dibiarkan lama didalam gelas. Contoh lainnya yaitu kalor (panas) matahari yang sampai ke
permukaan bumi. Berbicara mengenai perpindahan kalor, maka kita mengenal setidaknya ada
tiga cara terjadinya perpindahan kalor, yaitu melalui cara konduksi, cara konveksi, dan cara
radiasi.

26 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

1. Konduksi Sumber . Buku siswa kemendikbud
Konduksi, atau disebut juga hantaran, merupakan
salah satu cara perpindahan kalor melalui suatu Gambar 22. Proses perpindahan kalor
perantara zat tanpa disertai perpindahan bagian- secara konduksi
bagian dari zat itu. Misalnya, ketika kita
memanaskan logam pada salah satu ujungnya,
maka lambat laun ujung lainnya akan menjadi
panas karena adanya perpindahan kalor melalui
logam tersebut. Contohnya, apabila seseorang
memasak dengan menggunakan panci, maka
api dari kompor akan memanaskan bagian dasar
panci terlebih dahulu sebelum kemudian
seluruh permukaan badan panci menjadi panas.

Kemampuan zat atau benda dalam menghantarkan kalor juga berbeda-beda. Benda yang
jenisnya berbeda memiliki kemampuan menghantarkan panas secara konduksi
(konduktivitas) yang berbeda pula. Oleh karena itu, kemampuan benda-benda di alam dalam
menghantarkan kalor dibedakan kedalam dua kelompok: konduktor dan isolator.
a. Konduktor adalah kelompok benda-benda yang mudah menghantarkan kalor. Contoh

konduktor adalah tembaga, besi, aluminium, emas, perak dan sejenisnya.
b. Isolator adalah kelompok benda-benda yang sukar menghantarkan kalor. Contoh isolator

adalah kayu, karet, plastik, dan sejenisnya.
Secara umum, bahan- bahan yang terbuat dari logam umumnya merupakan konduktor
kalor, sedangkan bahan- bahan yang terbuat dari non logam umumnya merupakan isolator
kalor.

Sumber buku siswa kemendikbud
27 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Gambar 24. Bahan konduktor dan isolator panas

Contohnya pada peralatan memasak, bagian
yang bersentuhan dengan api menggunakan
konduktor yang baik, sedangkan bagian
pegangannya menggunakan isolator yang
baik.

Sumber. Buku siswa kemendikbud

Gambar 23. Peralatan rumah tangga yang
memanfaatkan sifat konduksi bahan

2. Konveksi
Air merupakan konduktor yang buruk. Namun ketika air bagian bawah dipanaskan

ternyata air bagian atas juga ikut panas. Berarti ada cara perpindahan panas yang lain pada air
tersebut, yaitu konveksi. Konveksi merupakan salah satu cara perpindahan kalor melalui suatu
zat disertai oleh perpindahan zat tersebut. Perpindahan kalor secara konveksi hanya terjadi
pada zat cair dan gas (fluida). Perpindahan kalor secara konveksi dinamakan juga aliran
panas, karena bagian- bagian zat itu terus mengalir selama pemanasan. Misalnya, perpindahan
kalor melalui air yang dipanaskan.

Ketika air dipanaskan, maka bagian air Sumber teguh sugiarto
yang panas akan berkurang massa jenisnya, Gambar 25. Arus konveksi
sehingga akan naik ke permukaan. Tempat
air panas tersebut akan digantikan oleh air
dingin yang juga akan mengalami hal
serupa dengan air panas sebelumnya.
Proses seperti ini terus berulang hingga
akhirnya seluruh bagian air menjadi panas.

Perpindahan panas secara konveksi juga terjadi pada udara, sehingga terjadi apa yang
dinamakan angin darat dan angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari. Air lebih lambat
menyerap panas dari tanah, sehingga pada siang hari udara di atas lautan lebih dingin daripada
udara di atas daratan. Akibatnya massa jenis udara di atas daratan lebih kecil. Oleh karenanya,
udara di atas daratan akan naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas lautan, sehingga
terjadi aliran angin dari laut ke darat yang dinamakan angin laut.
28 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Angin darat terjadi pada malam hari. Udara di atas daratan lebih cepat dingin
dibandingkan udara di atas lautan, sehingga udara di atas lautan akan naik dan tempatnya diisi
oleh udara di atas daratan, dan terjadi aliran angin dari darat ke laut yang dinamakan angin
darat.

Sumber buku siswa kemendikbud
Gambar 26. Konveksi menimbulkan Angin
laut dan angin darat

3. Radiasi

Saat kamu berjalan di tengah hari yang cerah, Sumber buku siswa kemendikbud
kamu merasakan panasnya matahari dimukamu .
Bagaimana kalor dari matahari dapat pindah Gambar 27. Perpindahan kalor dengan
ke wajahmu? Bagaimana kalor dapat melalui Radiasi
jarak berjuta kilometer dan melewati ruang
hampa? Dalam ruang hampa tidak ada materi
yang memindahkan kalor secara konduksi
dan konveksi. Jadi perpindahan kalor dari
matahari ampai ke bumi dengan cara lain
yang dinamakan radiasi.

Radiasi atau pancaran merupakan cara perpindahan kalor tanpa perpindahan zat perantara.
Sifat pancaran dari berbagai permukaan benda juga berbeda-beda. Setiap benda dapat
memancarkan dan menyerap energy kalor yang besarnya bergantung pada suhu benda. Makin
panas benda dibandingkan dengan panas lingkungan sekitar, makin besar pula kalor yang
diradiasikan ke lingkungannya.

29 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Saat kamu menjemur dua kaos basah dengan
warna berbeda. Kamu mendapatkan bahwa
kaos yang bewarna gelap lebih cepat kering.

Sumber : www. Google.com
Gambar 28. Baju di jemur dengan warna
berbeda
Beberapa jenis benda tercatat ada yang mudah menyerap dan memancarkan radiasi kalor dan
beberapa jenis benda lainnya ada yang tidak mudah menyerap dan memancarkan radiasi
kalor. Berdasarkan sejumlah penyelidikan diketahui bahwa benda hitam lebih mudah
menyerap dan memancarkan kalor dibandingkan dengan benda selain hitam. Oleh karena itu,
apabila pada siang hari yang terik kita menggunakan pakaian berwarna hitam, maka kita akan
merasakan panas yang lebih dibandingkan apabila kita menggunakan pakaian yang berwarna
selain hitam.

AAYYOO MMEENMGBAAMCAATI

Perhatikan gambar berikut!

Sumber : eka cahya prima
Gambar 16. Perpindahan kalor pada proses pemanasan air
Tahukah kamu, pada proses kita memanaskan air melibatkan tiga perpindahan kalor.
Yaitu konduksi yang terjadi pada gagang pegangan panic, konveksi yang terjadi pada air, dan
radiasi yang dipancarkan oleh sumber api.
30 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

AAYYOOMBEEMRBPAIKCIAR

Mengapa panas setrika sampai di baju yang
disetrika?

Sumber : eka cahya prima
Gambar 17 Proses menyetrika

Mengapa kopi tidak ditempatkan
gelas bukan di logam?

Sumber eka cahya prima
Gambar 18. Kopi siap disajikan

A. Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis
Istilah kalor pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli kimia Perancis, Antoine Laurent

Lavoisier (1743 – 1794). Mulanya kalor diartikan sebagai fluida (zat alir). Namun teori yang
menyatakan bahwa kalor sebagai fluida ini tidak bertahan lama, karena kemudian James
Presscott Joule (1818 – 1889) melakukan percobaan untuk menghitung jumlah energi
mekanik yang ekivalen dengan kalor sebanyak satu kalori. Berdasarkan percbaan tersebut,
Joule menyimpulkan bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energi. Besar energi satu
kalori setara dengan 4,2 joule (1 kalori = 4,2 J).

Sebuah benda yang dipanaskan (diberi kalor), maka benda tersebut akan mengalami
kenaikan suhu. Besarnya kenaikan suhu yang dialami suatu benda yang diberi kalor
bergantung pada jumlah kalor yang diterima atau diserap oleh benda dan jenis bendanya itu
sendiri. Semakin banyak kalor yang diterima atau diserap oleh benda, semakin besar kenaikan
suhunya. Adapun kaitannya dengan jenis benda, ada beberapa benda yang membutuhkan
sedikit kalor untuk menaikkan suhunya, akan tetapi ada pula beberapa benda yang
membutuhkan kalor yang cukup besar untuk menaikkan suhunya.

31 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Sebagaimana yang telah diungkapkan pada bagian awal Kegiatan Belajar ini, dalam

mekanisme penyerapan atau pelepasan kalor oleh suatu benda ini berlaku hukum kekekalan
energi, dimana “kalor yang dilepaskan akan sama dengan kalor yang diserap”. Pernyataan in

diungkapkan oleh Joseph Black dan dikenal dengan istilah Asas Black. Penulisan matematis
Asas Black adalah Q lepas = Qterina.

1. Kapasitas Kalor

Bila sejumlah kalor atau energi panas ditambahkan pada suatu zat, maka suhu zat itu tentu

akan naik (kecuali pada saat perubahan wujud, misalnya air menguap atau es mencair).

Banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebanding dengan
perubahan temperatur (∆T) zat tersebut. Secara matematis hubungan tersebut dinyatakan

sebagai berikut.

Q = C. AT……………………..(8)

dengan C merupakan kapasitas kalor zat.

Kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor atau energi panas yang dibutuhkan

untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1 °C atau 1 K. Oleh karena satuan untuk kalor

adalah joule dan satuan suhu adalah kelvin, maka satuan untuk kapasitas kalor adalah

joule/kelvin (J/K).

Contoh Soal :
Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 150
C bila kapasitas kalor benda tersebut adalah 840 J/0C

Penyelesaian: C = 840 J/0C
Diketahui: ∆T = 15 °C

Ditanya: Q=?

Jawab:

Q C ΔT
Q = 840 J/0C. 15 °C
Q= 12.600 J

Jadi, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda tersebut adalah 12.600 J.

32 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

2. Kalor Jenis
Disamping kapasitas kalor, ada besaran lain yang berkaitan dengan kalor yaitu kalor jenis

zat. Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1 kilogram zat itu sebesar 1 °C atau 1 K. Atau dengan kata lain, banyaknya
kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebanding dengan perubahan
temperatur (∆T) dan massa (m) zat tersebut. Secara matematis hubungan tersebut dinyatakan
sebagai berikut.

Dengan,

m merupakan massa (kg)
c merupakan kalor jenis zat (J/Kg0C

Dari persamaan-persamaan di atas, kita melihat adanya hubugan antara kalor jenis zat dengan

kapasitas kalor zat.

Q =Q

Berdasarkan persamaan tersebut, maka satuan kalor jenis suatu zat adalah joule/kg K (J/kg
K).

Kalor jenis suatu zat merupakan sifat termal zat terhadap kemampuannya menyerap
kalor. Nilai kalor jenis zat tentu akan beragam, bergantung pada kemampuan masing-masing
zat dalam menyerap kalor. Berikut ini disajikan beberapa nilai kalor jenis zat.

Tabel 4. Kalor jenis beberapa zat pada suhu 20 °C dan tekanan 1 atm.

Nama zat Kalor jenis (J/kg.K)
Aluminium 900
Tembaga 385
Emas 130
Baja/besi 450
Timah 130

33 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

B. Kalor pada perubahan wujud benda
Setiap zat memiliki kecenderungan untuk berubah jika zat tersebut diberikan temperatur

yang tinggi (dipanaskan) ataupun temperatur yang rendah (didinginkan). Kecenderungan
untuk berubah wujud ini disebabkan oleh kalor yang dimiliki setiap zat. Suatu zat dapat
berubah menjadi tiga wujud zat, di antaranya cair, padat, dan gas. Perubahan wujud zat ini
diikuti dengan penyerapan dan pelepasan kalor.
1. Kalor peleburan dan pembekuan

Pernahkah kalian mendengar atau menerima informasi tentang peristiwa mencairnya
gunung-gunung es di kutub utara akibat pemanasan global? Mencair atau meleburnya es di
kutub utara disebabkan oleh adanya pemanasan. Jika benda mengalami peleburan, perubahan
wujud yang terjadi adalah dari wujud zat padat menjadi zat cair. Dalam hal ini, akan terjadi
penyerapan kalor pada benda. Adapun perubahan wujud zat dari cair ke padat disebut sebagai
proses pembekuan. Dalam hal ini, akan terjadi proses pelepasan kalor. Besarnya kalor yang
dibutuhkan pada saat peleburan dan besarnya kalor yang dilepaskan dalam proses
pembekuan adalah sama. Perumusan untuk kalor peleburan dan pembekuan sama dengan
perumusan pada kalor penguapan dan pengembunan, yakni sebagai berikut:

2. Kalor penguapan dan pengembunan
Kalor penguapan adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu zat untuk menguapkan zat

tersebut. Jadi, setiap zat yang akan menguap membutuhkan kalor. Adapun kalor
pengembunan adalah kalor yang dilepaskan oleh uap air yang berubah wujud menjadi air.
Jadi, pada setiap pengembunan akan terjadi pelepasan kalor. Besarnya kalor yang dibutuhkan
pada saat penguapan dan kalor yang dilepaskan pada saat pengembunan adalah sama. Secara
matematis, kalor penguapan dan pengembunan dapat dituliskan sebagai berikut

34 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

3. Hubungan kalor laten dalam perubahan wujud
Ketika sedang berubah wujud, baik melebur, membeku, menguap, dan mengembun,

temperatur zat akan tetap, walaupun terdapat pelepasan atau penyerapan kalor. Dengan
demikian, terdapat sejumlah kalor yang di- lepaskan atau diserap pada saat perubahan wujud
zat, tetapi tidak digunakan untuk menaikkan atau menurunkan temperatur. Kalor ini disebut
sebagai kalor laten dan disimbolkan dengan huruf L. Besarnya kalor ini bergantung pada
jumlah zat yang mengalami perubahan wujud (massa benda). Jadi, kalor laten adalah kalor
yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk mengubah wujudnya per satuan massa

Sumber: Aip sudipjo
Gambar 19. Grafik perubahan suhu dan wujud benda

Perhatikan Gambar 19 yang menunjukkan proses perubahan temperature dan wujud zat pada
sebuah es. Dari gambar tersebut terdapat proses perubahan temperatur dan wujud zat yang
terjadi, yakni sebagai berikut:

 Proses A – B merupakan proses kenaikan temperatur dari sebongkah es. Pada proses
kenaikan temperatur ini, grafik yang terjadi adalah linear. Pada grafik AB, kalor
digunakan untuk menaikkan temperatur.

 Proses B – C merupakan proses perubahan wujud zat dari es menjadi air. Pada grafik
BC, kalor tidak digunakan untuk menaikkan atau menurunkan temperatur benda,
tetapi hanya digunakan untuk mengubah wujud zat benda tersebut, yakni dari wujud es
menjadi air.

35 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

 Pada grafik C – D, terjadi proses kenaikan temperatur yang sama dengan proses pada
(a). Akan tetapi, pada proses ini yang dinaikkan suhunya adalah air dari 0oC sampai
100oC.

 Sama halnya pada proses B – C, proses D – E tidak mengalami perubahan temperatur,
tetapi yang terjadi hanya perubahan wujud zat dari air menjadi uap.

Mekanisme Pengaturan Suhu Tubuh Manusia

Manusia memiliki mekanisme pengaturan untuk bisa mempertahankan suhu tubuh
tetap optimal dalam berbagai macam kondisi lingkungan. Suhu tersebut, utamanya
dipertahankan pada suhu 37°C apabila diukur secara oral atau melalui mulut. Akan tetapi,
suhu tubuh masih dianggap normal apabila suhu tubuh dalam rentang 35,5⁰ C pada pagi hari
hingga 37,7⁰C pada malam hari. Rata-ratanya adalah 36,7⁰C. Pengaturan suhu ini amat
penting supaya metabolisme sel tetap optimal. Istilah ini kita sebut sebagai termoregulasi.

Termoregulasi adalah suatu mekanisme makhluk hidup untuk mempertahankan suhu
internal agar berada di dalam kisaran yang dapat ditolelir. Proses yang terjadi pada hewan
untuk mengatur suhu tubuhnya agar tetap konstan dinamis. Mekanisme Termoregulasi terjadi
dengan mengatur keseimbangan antara perolehan panas dengan pelepasan panas.
Termoregulasi manusia berpusat pada hypothalamus anterior terdapat tiga komponen
pengatur atau penyusun sistem pengaturan panas, yaitu termoreseptor, hypothalamus, dan
saraf eferen serta termoregulasi dapat menjaga suhu tubuhnya, pada suhu-suhu tertentu yang
konstan biasanya lebih tinggi dibandingkan lingkungan sekitarnya.

36 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

MENGAPA KITA BERKERINGAT?

Sistem tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 36,5oC hingga 37,5oC. Seringkali
aktivitas dan lingkungan sekitar memaksa tubuh manusia bereaksi untuk menjaga agar suhu
tubuhnya tetap optimal. Pada saat Anda beraktivitas, misalnya berolahraga akan terjadi
peningkatan proses perubahan energi kimia makanan menjadi energi gerak

Proses ini menghasilkan panas yang dapat meningkatkan suhu tubuh. Pada saat ini,
mekanisme dalam tubuh Anda memberi perintah agar tubuh berkeringat. Pada saat keringat
itu menguap, proses penguapan keringat memerlukan kalor. Kalor ini diambil dari kulit
tubuhmu, sehingga tubuh Anda yang memanas itu menjadi dingin, dan kembali ke suhu
optimal. Pada saat itu, mengapa Anda merasa nyaman jika dikipasi? Saat dikipasi, proses
penguapan keringat itu terjadi lebih cepat, sehingga tubuhmu segera kembali ke suhu
optimumnya.

Pada konveksi, panas berpindah melalui aliran udara atau air. Misalnya dengan
hembusan dari kipas angin maupun seperti pada saat mengendarai sepeda atau kendaraan
dengan jendela terbuka. Itulah mengapa pada kondisi tersebut, kita cenderung merasa lebih
dingin. Sementara itu, evaporasi berkaitan dengan keluarnya panas melalui penguapan
keringat.

Pada tubuh, fungsi termostat diperankan oleh hipotalamus. Hipotalamus menerima
informasi dari berbagai bagian tubuh. Selanjutnya dilakukan koordinasi untuk penentuan
mekanisme mempertahankan atau melepaskan panas. Perubahan suhu hingga 0,01⁰C dapat
terdeteksi oleh hipotalamus ini. Sensor pada tubuh yang berperan untuk memberikan
informasi mengenai suhu tubuh maupun suhu kulit disebut sebagai termoreseptor.

MENGAPA SAAT KEDINGINAN KITA CEPAT MERASA LAPAR?

Pada saat Anda kedinginan, Anda akan menggigil (Gambar 4.36). Dengan menggigil,
maka tubuh Anda bergerak cepat. Gerak tubuh Anda ini memaksa tubuh melakukan
metabolisme, membakar energi kimia makanan menjadi energi gerak (dan tentu saja
menghasilkan energi panas). Dengan cara ini, suhu tubuh tidak turun. Tentu saja, ada “harga
yang harus dibayar”. Pada saat kedinginan, Anda cepat merasa lapar .

Pada bayi, karena kemampuan untuk menggigilnya kurang, terdapat mekanisme non
menggigil untuk mempertahankan panas. Pada saat bayi baru lahir, terdapat deposit jaringan
adiposa berupa lemak coklat yang dapat mengkonversi energi kimia menjadi panas. Selain
sebagai jalur pengiriman nutrisi, aliran darah pada pembuluh darah juga berperan dalam
37 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

pengaturan suhu, terutama aliran darah yang menuju kulit. Sebagai pengatur suhu, aliran
darah kulit dapat bervariasi dari 400 ml/menit hingga 2500 ml/menit. Semakin banyak darah
yang mengalir ke kulit, panas yang terbawa dari tubuh bagian dalam melalui darah akan
semakin banyak yang dapat keluar melalui proses konduksi-konveksi serta radiasi.

Mekanisme Pengaturan Suhu Tubuh Hewan

Semua jenis hewan memperoleh panas dari lingkungan dan melepaskannya kembali
ke lingkungan, disamping mereka sendiri dapat menghasilkan panas sendiri dari dalam
tubuhnya sebagi akibat aktivitas metabolismenya. Panas dari kedua asal dan peristiwa ini
(dari luar dan dari dalam tubuh hewan tersebut) pada dasarnya merupakan sumber
kemampuan untuk mengatur suhu tubuhnya, yang selanjutnya akan berakibat kepada perilaku
metabolisme, perilaku gerak dan kelangsungan hewan tersebut

Berdasarkan karakteristik temperatur tubuh yang dihasilkan hewan dan dipengaruhi
tidaknya suhu tubuh hewan oleh lingkungan, dikenal empat istilah mekanisme pengaturan
suhu tubuh pada hewan sebagai berikut:

1. Ecthothermic, hewan-hewan yang menyediakan suhu tubuhnya dari luar. Contohnya:
semua jeni reptile dan ikan dilaut dalam

2. Endhothermic, hewan-hewan yang mnyediakan panas tubuh dari dalam tubuhnya
sendiri. Contohnya: gajah dan burung hantu

3. Homeothermic, hewan-hewan yang suhu tubuhnya konstan (relatif tetap)
4. Poikilothermic, hewan-hewan yang suhu tubuhnya fluktuatif mengikuti suhu

tubuhnya dan fluktuatif mengikuti suhu lingkungannya.
Ikan dilaut dalam termasuk kedalam hewan yang echtoterm-homoiterm; panas tubuhnya
berasal dari luar tubuhnya (dari lingkungannya) akan tetapi suhu tubuhnya konstan (tetap).
Reptil adalah hewan ektoterm-poikiloterm karena tubuh mereka sangat dipengaruhi oleh
temperatur lingkungan, akan tetapi suhu tubuh reptil juga dipengaruhi oleh tingkah lakunya.
Mereka akan berjemur di bawah sinar matahari untuk menghangatkan tubuhnya atau mencari
tempat yang teduh untuk menghindari overheating (panas yang berlebih).

38 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

Ayo… Latihan

1. Perhatikan perubahan wujud benda berikut!

Gambar 20. Perubahan wujud benda
a. Identifikasilah jenis perubahan wujud pada setiap nomor dari gambar 20!
b. Identifikasilah jenis Perubahan wujud yang melepas kalor dan yang menerima kalor!
2. Untuk menaikkan suhu 2 kg zat sampai 50ºC diperlukan kalor sebesar 38.500 J.
Tentukanlah besar kalor jenis zat tersebut!..........J/Kg0C
3. Untuk menaikkan suhu 500 gr suatu zat cair yang kalor jenis-nya 400 J/kg.oC dari 28oC
menjadi 38oC diperlukan kalor sebesar...........Joule
4. Untuk menaikkan suhu suatu 2 kg zat sampai 50ºC diperlukan kalor sebesar 38.500 J,
dengan memperhatikan tabel kalor jenis beberapa zat berikut, tentukan jenis zat yang
dinaikkan suhunya!

No. Nama Zat Kalor Jenis
J/kg° C
1. Air
2 Es 4.200
3.. Besi 2.100
4. Tembaga 450
385

39 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1

SUHU DAN KALOR

DAFTAR PUSTAKA
Depdiknas Tipler, P.A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga
Muslim, dkk. (2006). Konsep Dasar Fisika. Bandung. UPI Press
Prakoso, Taufan. 2017. https://motivasee.com/infografik/soal-asah-otak-test-iq/.

diakses pada hari Kamis, tanggal 13 September 2018.
Prima , eka cahya, dkk. 2018. Pendalaman materi suhu dan kalor pada proses biologis.
Jakarta : Kemenritek.
Puji, Rizki. 2018. Pengertian dan Macam Alat Ukur Suhu.

https://www.softilmu.com/2014/08/pengertian-dan-alat-ukur-suhu.html.
Diakses pada hari senin , 15 Oktober 2018.
Saripudin, Aip. 2009. Praktis belajar Fisika. Jakarta : Pusat perbukuan
Sasrawan, Hadi. 2017. 10 Jenis Termometer (Beserta Fungsi dan Gambar).
http://hedisasrawan.blogspot.com/2017/04/10-jenis-termometer-beserta-
fungsi-dan.html. Diakses hari Jumat, 15 Oktober 2018.
Sulistyanto, H & Edy Wiyono. (2008). Ilmu Pengetahuan Alam untuk SD/MI Kelas
IV. Jakarta: Pusat Perbukuan Depdiknas.
Widodo, W, dkk. 2017. Ilmu pengetahuan alam smp/mts kelas vii semesetr 1. Jakarta:
Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia.
https://informasiana.com/jenis-fungsi-dan-cara-kerja-termometer-zat-padat/
http://belajar-suhu-dan-pengukuran.blogspot.com/p/materi.html
http://lksfisikasma.blogspot.com/2013/03/suhu-dan-termometer.html

40 | I P A K E L A S V I I S E M E S T E R 1