Kalor Sensibel dan Laten

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Istilah panas dan temperatur sering kali membingungkan dan tertukar, padahal keduanya merupakan hal yang berbeda. Heat dalam bahasa inggris sering kali diterjemahkan sebagai “panas”. Hal ini tidaklah keliru, namun akan membingungkan karena kata Hot juga diterjemahkan sebagai “panas”. Heat dan Hot merupakan hal yang sangat berbeda, oleh karena itu untuk membedakannya maka dalam artikel ini digunakan kata kalor sebagai terjemahan dari kata heat.

Panas dan dingin merupakan kata sifat yang sangat relatif. Contohnya ruangan ber-AC itu dingin. Akan tetapi, jika dibandingkan dengan freezer maka ruangan ber-AC itu panas. Kulit manusia dapat merasakan panas atau dingin sehingga manusia dapat menentukan mana benda-benda yang panas atau dingin. Namun, indera yang yang dimiliki oleh manusa juga sangat relatif, berbeda satu oang dengan yang lainnya. Oleh karenaya dibutuhkan suatu besaran yang dapat dikuantifikasi besarnya, yaitu temperatur.

Temperatur merupakan suatu besaran yang menunjukkan sebarapa panas atau dingin suatu objek. Jika temperatur suatu benda lebih tinggi dibandingkan dengan benda lain, maka benda tersebut dikatakan lebih panas. Alat ukur atau sensor dibutuhkan untuk mengetahui tinggi rendahnya temperatur. Beberapa jenis sensor temperatur yang umum digunakan adalah termoemeter raksa/alkohol, Thermocouple, Termistor, RTD, dll.

Kalor adalah bentuk energi yang dapat berpindah secara alami karena adanya perbedaan temperatur, dari temperatur yang tinggi ke temperatur yang rendah. Suatu benda yang dapat menyerap kalor harus memiliki temperatur yang lebih rendah dibandingkan benda lainnya. Sebaliknya benda yang melepaskan kalor harus memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan benda lainnya. Adanya penyerapan dan pelepasan kalor dapat mengakibatkan dua hal, yaitu naik/turunnya temperatur (kalor sensible) atau perubahan fasa (kalor laten). 

Kalor Sensibel dan Kalor Jenis

Secara fisis untuk menaikkan temperatur suatu zat maka dibutuhkan kalor yang besarnya sebanding dengan massanya. Sebagai contoh untuk menaikkan temperatur air yang bermassa 2 kg sebesar 5 ^oC membutuhkan kalor yang lebih besar dibandingkan dengan air yang bermassa 1 kg. Selain itu perubahan temperatur juga sebanding dengan kalor yang dibutuhkan. Dapat dilihat untuk memanaskan air sebesar 10 ^oC dibutuhkan kalor yang lebih besar dibandingkan memanaskan air sebesar 5 ^oC. Selain massa dan perubahan temperatur, kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur juga tergantung dari jenis zatnya. Kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air lebih besar dibandingkan untuk memanaskan alumnium walaupun massa dan perubahan temperaturnya sama. Ini menandakan bahwa setiap zat memiliki nilai suatu besaran lain yang berbeda-beda. Dalam hal ini dinamakan kalor jenis. Besaran ini menunjukkan banyaknya kalor yang dibutuhkan/dilepaskan untuk  menaikkan/menurunkan setaip satu satuan  temperatur dan setiap satu satuan massa. Besaran ini memiliki satuan J/kg^oC. Jika suatu zat memiliki kalor jenis 10 J/kg^oC, artinya untuk menaikkan temperatur 1 kg zat tersebut sebesar 1^oC maka dibutuhkan kalor sebesar 10 Joule.

Gambar 1. Ilustrasi Kalor Sensibel

Air yang berada pada tekanan 1 atm memiliki titik didih sekitar 100 ^oC. Jika air ini memiliki temperatur 27 ^oC kemudian diberikan kalor (dipanaskan), maka temperaturnya akan naik sampai dengan 100 ^oC. Kalor yang diberikan ini disebut sengan kalor sensibel, yaitu kalor yang dapat dirasakan oleh alat ukur temperatur.

Seperti yang disebutkan di atas bahwa kalor merupakan salah satu jenis energi. Oleh karena itu nilai kalor absolut sebuah benda tidak/belum dapat dihitung. Namun, penambahan/pengurangan kalor dari sebuah proses dapat dihitung. Sebagai contoh: kalor yang dimiliki oleh air bertemperatur 27 ^oC atau 100 ^oC adalah tidak diketahui. Namun perbedaan nilai kalor antara dua keadaan tersebut dapat dihitung dengan cara:

Sering kali satuan perubahan temperatur adalah Kelvin, hal ini bukanlah masalah karena perubahan temperatur dalam satuan K dan ^oC adalah sama. Oleh karena itu, satuan dari kalor jenis sering kali ditulis J/kg.K.

Kalor Laten

Ketika air berada di tekanan 1 atm dan 100 ^oC kemudian diberikan kalor, maka temperaturya akan tetap di 100 ^oC. Pada keadaan ini kalor tidak dapat menaikkan temperatur, akibatnya energi yang masuk ke dalam air digunakan untuk merubah fasa zat dari cair ke gas (menguap). Hal yang sama terjadi pada saat es batu yang mencair.

Gambar 2. Ilustrasi lalor laten

Semakin bebas molekul zat bergerak maka energi kalor yang dimiliki semakin besar. Pada zat padat molekulnya sangat teratur pada susunan yang sangat rapat sehingga tingkat energi kalornya rendah. Sedangkan zat cair molekulnya lebih bebas bergerak sehingga energi kalornya lebih besar. Begitu pula zat gas, melekulnya lebih bebas bergerak karena jarak antar molekul sangat besar. Temperatur pada saat terjadi proses perubahan fasa tidak berubah. Kalor yang diberikan/dilepaskan ini disebut dengan kalor laten. Besarnya kalor untuk merubah fasa adalah sebagai berikut: