Kalor Lebur Es

HermanAnis.com – Teman-teman semua, dalam tulisan kali ini kita akan membahas satu topik dalam sains yaitu kalor lebur es.

Baca Juga = Kalor Jenis zat

A. Pengertian Kalor Lebur

Kalor laten atau kalor lebur adalah kuantitas panas yang harus di berikan persatuan massa zat agar semua zat berubah wujud menjadi cair. Atau, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan satu satuan massa dari sebuah zat pada suhu leburnya tanpa perubahan suhu. Sedangkan kuantitas panas yang harus diberikan persatuan massa zat agar semua zat berubah wujud gas di sebut kalor uap.

Kalor lebur adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa zat dari suatu fase ke fase lain tanpa mengubah suhu. Setiap bahan memiliki kalor lebur yang berbeda-beda tergantung pada zat dan fase yang mengalami perubahan. Kalor lebur dapat diukur dalam joule per gram (J/g) atau kalori per gram (cal/g). Ada tiga jenis kalor lebur yang umumnya digunakan, yaitu kalor lebur pendinginan, kalor lebur pemanasan, dan kalor lebur campuran.

Kalor lebur dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu kalor lebur pendinginan, kalor lebur pemanasan, dan kalor lebur campuran.

1. Kalor Lebur Pendinginan

Jumlah kalor yang dilepaskan ketika satu satuan massa dari sebuah zat berubah dari keadaan cair menjadi keadaan padat pada suhu lebur zat. Ini adalah jumlah kalor yang dilepaskan ketika zat membeku. Kalor lebur pendinginan adalah kalor lebur yang diperlukan untuk membekukan satu satuan massa zat dari suatu fase cair ke fase padat pada suhu leburannya.

Contohnya adalah kalor lebur pendinginan air, yang merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk membekukan satu gram air pada suhu 0 derajat Celsius, yang bernilai sekitar 334 J/g.

2. Kalor Lebur Pemanasan

Jumlah kalor yang diperlukan untuk mencairkan satu satuan massa dari sebuah zat pada suhu lebur zat. Ini adalah jumlah kalor yang harus disediakan untuk melawan gaya-gaya tarik antar partikel dalam zat, sehingga partikel dapat bergerak bebas dan zat dapat menjadi cair.

3. Kalor Lebur Campuran

Jumlah kalor yang diperlukan untuk mencampurkan dua zat pada suhu lebur yang sama sehingga membentuk campuran homogen. Ini terjadi karena dalam proses pencampuran, molekul-molekul zat bergerak lebih bebas dan lebih saling tercampur satu sama lain. Kalor lebur campuran bergantung pada sifat kimia dan fisika dari kedua zat.

Semua jenis kalor lebur ini penting dalam berbagai aplikasi seperti dalam industri pendinginan dan pembekuan makanan, pemrosesan logam, dan dalam teknologi pendinginan. Pada suhu lebur, zat mengalami perubahan wujud dari padat ke cair dan selama perubahan ini, suhu zat tetap konstan meskipun energi sedang ditransfer ke dalamnya.

Setiap zat memiliki nilai kalor lebur yang berbeda-beda tergantung pada sifat kimia dan fisikanya. Satuan untuk kalor lebur adalah Joule per kilogram (J/kg) atau kalori per gram (cal/g). Kalor lebur penting dalam berbagai aplikasi seperti dalam pemrosesan logam, pendinginan dan pembekuan makanan, dan dalam teknologi pendinginan.

B. Kalor Lebur Es

1. Apa yang dimaksud kalor jenis es?

Kalor jenis es adalah jumlah kalor yang di perlukan untuk menaikkan suhu satu kilogram es sebesar satu derajat Celsius tanpa mengalami perubahan fase (dari padat menjadi cair). Kalor jenis adalah sifat fisika dari suatu bahan yang menunjukkan seberapa banyak energi panas yang di perlukan untuk meningkatkan suhu bahan tersebut.

Pada umumnya, kalor jenis es adalah sekitar 2,05 kilojoule per kilogram per derajat Celsius (2,05 kJ/(kg°C)). Artinya, di perlukan sekitar 2,05 kilojoule energi panas untuk menaikkan suhu satu kilogram es sebesar satu derajat Celsius. Kalor jenis es sering di gunakan dalam perhitungan terkait dengan perubahan suhu dan perubahan fase es.

2. Berapakah kalor lebur es?

Kalor lebur es adalah sekitar 80 kalori per gram (80 kal/gram). Artinya, untuk mencairkan satu gram es menjadi air pada suhu 0 derajat Celsius, di perlukan sekitar 80 kalori energi panas tanpa mengubah suhu. Jumlah ini merupakan konstanta yang di kenal sebagai kalor lebur es atau entalpi lebur es, yang merupakan sifat fisika dari air dan di gunakan dalam banyak perhitungan terkait dengan perubahan fase air dari padat menjadi cair atau gas.

3. Berapa kalor lebur es dalam joule?

Untuk mengkonversi kalor lebur es dalam satuan kalori menjadi joule, kita dapat menggunakan konversi sebagai berikut:

1 kalori = 4,184 joule

Jadi, kalor lebur es sebesar 80 kalori per gram dapat di konversi menjadi:

80 kal/gram x 4,184 J/kal = 334,72 J/gram

Jadi, kalor lebur es sebesar 80 kalori per gram setara dengan sekitar 334,72 joule per gram. Ini adalah jumlah energi yang di perlukan untuk mencairkan satu gram es menjadi air pada suhu 0 derajat Celsius tanpa mengubah suhu.

Untuk mengkonversi kalor lebur es dari satuan per gram ke per kilogram, kita perlu mengalikan jumlahnya dengan faktor konversi 1000, karena satu kilogram sama dengan 1000 gram. Oleh karena itu, kalor lebur es dalam joule per kilogram (J/kg) dapat di hitung dengan menggunakan rumus berikut:

Kalor lebur es dalam J/kg = Kalor lebur es dalam J/gram x 1000

Dari jawaban sebelumnya, kalor lebur es es sebesar 80 kal/gram atau 334,72 J/gram, oleh karena itu:

Kalor lebur es dalam J/kg = 334,72 J/gram x 1000 = 334720 J/kg

Jadi, kalor lebur es es adalah sekitar 334720 J/kg, artinya di perlukan sekitar 334720 joule energi panas untuk mencairkan satu kilogram es menjadi air pada suhu 0 derajat Celsius tanpa mengubah suhu.

4. Kalor lebur es adalah 80 kal/g apa maksudnya?

Kalor lebur es sebesar 80 kal/gram merujuk pada jumlah energi yang di perlukan untuk mencairkan satu gram es menjadi air pada suhu 0 derajat Celsius tanpa mengubah suhu.

Dalam hal ini, kalor (dalam satuan kalori) adalah satuan untuk mengukur energi panas, sedangkan gram adalah satuan untuk mengukur massa. Jadi, ketika di katakan bahwa kalor lebur es adalah 80 kal/gram, artinya di perlukan sekitar 80 kalori energi panas untuk mencairkan satu gram es menjadi air pada suhu 0 derajat Celsius.

Kalor lebur es adalah 80 kal/gram. Hal ini berarti, untuk meleburkan 1 gram es di butuhkan kalor sebanyak 80 kalori. Sederhana toh, defenisinya. Olehnya itu, jika ada tanya, apa itu kalor lebur? jawabnya:

“besar atau banyaknya kalor yang di butuhkan untuk meleburkat zat, persatuan massanya”

Untuk memahaminya, kita bisa definisikan dari besar kalor leburnya, seperti,

“Kalor lebur es adalah 80 kal/gram. Ini berarti, untuk satu gram es di butuhkan sebanyak 80 kalori untuk meleburkannya.”

Untuk kalor lebur zat lain, definisinya sama saja. Silahkan teman-teman mendefinisikan sendiri!

Kemudian, apa itu kalor lebur sama dengan kalor beku? jawabannya, keduanya dapat di definisikan sama dan bisa juga berbeda. Berdasarkan definisinya kalor lebur adalah besarnya kalor yang harus di berikan untuk melebur zat persatuan massanya.

Sedangkan kalor beku, dapat di definisikan kalor yang harus keluarkan dari zat agar dapat berubah wujud menjadi padat. Ini hanya pendapat pribadi yah. Mudah-mudahan tidak salah. Istilah kalor beku jarang di pakai, kita lebih sering menggunakan istilah kalor llebut dan kalor laten.

C. Satuan dan Dimensi Kalor Lebur

Satuan dari kalor laten atau lebur adalah kalori per gram di simbol (kal/gr), atau Btu per pound yang di simbol (Btu/lb) atau bisa juga, kilo joule per kilogram atau (kJ/kg). Kalor laten es kira-kira 80 kal/gram atau setara dengan 144 Btu/lb.

Sementara Dimensi dari kalor lebur adalah [L/T]². Dimensi ini sama dengan dimensi kecepatan kuadrat. Apa maknanya? coba pikir-pikir yah, aku belum dapat referensinya.

Simbol kalor lebur es adalah ΔH_fus atau ΔH_m, di mana ΔH merupakan simbol untuk perubahan entalpi dan “fus” atau “m” merujuk pada perubahan fase dari padat (fus = fusion, artinya peleburan) ke cair. Jadi, ΔH_fus atau ΔH_m adalah simbol yang di gunakan untuk menyatakan perubahan entalpi selama proses peleburan dari suatu zat pada suhu tertentu. Satuan yang di gunakan untuk menyatakan kalor lebur es biasanya adalah joule per gram (J/g) atau joule per kilogram (J/kg).

Baca Juga : Proses Terjadinya Petir Secara Fisika

D. Kalor Lebur Es dan Beberapa zat lainnya

Besaran beberapa kalor laten beberapa zat dapat teman-teman lihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 1. Kalor dan titik lebur berbagai jenis zat atau bahan

Dari tabel 1, terlihat bahwa kalor laten atau lebur es adalah 334 kJ/kg, atau jika di jadikan satuan lain, kalor laten es juga sebesar 80 kal/gram atau 144 Btu/lb. Jadi kalor laten es adalah 80 kal/gr, 334 kJ/kg atau 144 Btu/lb. Yang mana ingin di gunakan terserah ketiga sama besarnya, namun kelihatan berbeda karena satuannya berbeda.

Ini hanya contoh untuk es, untuk bahan lainnya, teman-teman bisa lihat di tabel 1 di atas. Tabel ini juga menampulkan titik lebur dari berbagai jenis zat. Misalnya, titik lebur timbal 327 ⁰C, sementara titik lebur seng 420 ⁰C. Ini berarti timbal lebih mudah melebur di bandingkan dengan seng. Timbal sudah melebur ketika bersuhu 327 ⁰C, sementara seng baru melebur ketika suhunya 420 ⁰C.

Selain itu, kita juga bisa menyimpulkan bahwa, semakin besar titik lebur suatu zat, maka semakin banyak kalor yang di butuhkan untuk meleburnya. Begitupun sebaliknya.

E. Rumus kalor lebur es

Rumus kalor lebur es dapat di nyatakan sebagai berikut:

Q = m x ΔH_fus

dalam buku standar, ΔH_fus di tuliskan sebagai L.

Q = m x L_es

di mana:

• Q adalah jumlah kalor lebur es yang di perlukan untuk mencairkan massa m dari suatu zat pada suhu tertentu, di ukur dalam joule (J) atau kalori (cal).
• m adalah massa dari zat yang mencair, diukur dalam gram (g) atau kilogram (kg).
• ΔH_fus atau L adalah kalor lebur es, yaitu jumlah kalor yang di perlukan untuk mencairkan satu satuan massa zat pada suhu leburannya tanpa mengubah suhu, di ukur dalam J/g atau J/kg.

Rumus ini di gunakan untuk menghitung jumlah kalor yang di perlukan untuk mencairkan suatu zat pada suhu leburnya. Misalnya, jika kita ingin mencairkan 1 kg es pada suhu 0 derajat Celsius, maka jumlah kalor yang di perlukan dapat di hitung dengan menggunakan rumus di atas, dengan nilai ΔH_fus es sebesar sekitar 334720 J/kg.

F. Cara Menentukan Kalor Lebur Es (L_es)

Bagaimana cara mencari kalor lebur? Yah, jawabannya dengan melakukan ekperimen sederhana menggunakan alat-alat di laboratorium IPA atau Fisika. Berikut ini kami berikan cara untuk menentukan kalor laten atau lebur es.

Contoh ini bisa teman-teman, apa lagi yang berprofesi guru untuk kembangkan menjadi LKPD berbasis ketermpilan proses sains.

Untuk menentukan kalor laten atau lebur es, teman-teman perlu menyediakan alat dan bahan yang akan di gunakan seperti dalam gambar di bawah ini.

1. Alat dan bahan

Alat dan bahan yang akan di gunakan dalam menentukan L_es adalah,

• Satu set kalorimeter Joule (penyekat gabus, tutup plastik, pengaduk)
• Termometer batang celcius.
• Neraca Ohauss 311 gram atau alat ukur semacamnya.
• Air hangat panas (H₂O) secukupnya.
• Potongan-potongan kecil es batu, kira-kira seukuran kelereng secukupnya.

2. Prosedur kerja

1. Ukur dan catat massa kalorimeter beserta pengaduknya sebagai m₁ dengan neraca ohaus 311 gram atau alat ukur lain yang tersedia. Jangan lupa, tanpa penyekat dan tutup plastik.
2. Isilah kalorimeter dengan air murni (H₂O) sekitar 150 ml, kemudian, ukur dan catat massa kalorimeter dengan air (m₂). Jangan lupa lagi, tanpa penyekat dan tutup plastik.
3. Ukur suhu kalorimeter beserta air di dalamnya dengan termometer batang. Catatlah hasilnya sebagai
   Ta.
4. Ambil potongan es, ukur suhunya. Nyatakan sebagai T_es.
5. Kemudian potongan-potongan es tersebut ke dalam kalorimeter. Aduklah pelan-pelan sampai semua es melebur dan sistem mencapai suhu kesetimbangannya, lalu catat suhu kesetimbangannya (ts).

3. Hasil Pengamatan

Massa kalorimeter dengan pengaduk (m₁)

• m₁ = ……..

Massa kalorimeter dengan pengaduk di tambah air 150 ml (m₂)

• m₂ = …….

Suhu awal air panas (T_a)

• T_a = …….

Temperatur/suhu potongan-potongan es (T_es)

• T_es = …….

Suhu campuran (T_c)

• T_c = …….

Massa kalorimeter dengan pengaduk di tambah air 150 ml dan es sebagai (m_c)

• m_c = …….

4. Analisis Data

Untuk memperoleh besar kalor laten atau lebur es ikuti langkah-langkah analisis berikut ini.

• Tentukan besar massa air panas (m_a). Untuk memperolehnya anda dapat menggunakan persamaan ini.

m_a = m₂ – m₁

• Tentukan besar massa es (m_es). Untuk memperolehnya anda dapat menggunakan persamaan ini.

m_es = m_c – m₂

• Setelah itu, gunakan persamaan azas black untuk memperoleh kalor laten lebur es. Untuk memperolehnya anda dapat menggunakan persamaan ini.

Q₁ = Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅

Sehingga akan di peroleh, rumus untuk menentukan kalor laten es ini.

Dengan hasil pengukuran yang telah di lakukan maka, seharusnya tidak sulit lagi untuk menentukan kalor laten es (L_es) .

Penting di ingat sebagai catatan:

• Suhu air panas di anggap sama dengan suhu kalorimeter dan pengaduknya
• Anda perlu membuka referensi untuk menemukan kalor jenis air (c_a) dan kalor jenis es (c_es) . Ini di butuhkan dalam analisis.

Terima kasih telah membaca artikel ini,
semoga bermanfaat.