Pertemuan 1. Perpindahan Kalor (Ika Rian SarI)

1

DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL .................................................................................................... 1 DAFTAR ISI ............................................................................................................... 2 KD, IPK dan Tujuan Pembelajara ................................................................................. 3 A. Perpindahan Kalor.................................................................................. 4 1. Konduksi .......................................................................................... 4 2 Konveksi .......................................................................................... 6 3. Radiasi ……………………………………..................................... 8 B. Penerapan Perpindahan Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari ………… . 9 1. Peristiwa Konduksi ………………………………………………… 9 2. Peristiwa konveksi………………………………………………… 10 3. Peristiwa Radiasi …………………………………… .................... 10 RANGKUMAN ............................................................................................................. 12 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 13 2

EKoNmpEetRenGsi DIasar 3.4 Menganalisis konsep suhu, pemuaian, kalor, perpindahan kalor, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari termasuk mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh pada manusia dan hewan 4.4 Melakukan penyelidikan tentang pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda serta perpindahan kalor IndikatoEr NPeEncRapaGiaIn Kompetensi 3.4.1 Membedakan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi 3.4.2 Menjelaskan dua contoh peristiwa perpindahan kalor secara konduksi. 3.4.3 Menjelaskan dua contoh peristiwa perpindahan kalor secara konveksi 3.4.4..Menjelaskan dua contoh peristiwa perpindahan kalor secara radiasi 3.4.5 Menganalisis konsep perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari 4.4.1 Melakukan penyelidikan tentang pengaruh kalor terhadap perpindahan kalor TujuaEn NPeEmbRelaGjaIran Melalui literasi peserta didik dapat menganalisis, membedakan dan menjelaskan dua contoh perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi serta dapat melakukan penyelidikan tentang pengaruh kalor terhadap perpindahan kalor dengan menggunakan literasi media, kerjasama, berfikir kritis dalam menyelesaikan masalah serta selalu mensyukuri anugrah ciptaan Tuhan Yang Maha Esa 3

PEREPNINEDARHGANIKALOR Sumber kalor yang utama di bumi adalah matahari. Kalor dapat berpindah dari benda satu ke benda yang lain. Dalam beberapa hal kita memerlukan perpindahan kalor yang cepat, tetapi dalam hal tertentu kita perlu mencegah perpindahan kalor. Tanpa usaha luar, maka kalor sebagai suatu bentuk energi dapat berpindah tempat dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dengan berbagai cara. Kalor atau panas dari suatu benda dapat berbeda-beda, ketika terjadi kontak antara dua benda atau lebih yang memiliki perbedaan kalor, maka akan terjadi aliran kalor atau perpindahan kalor. Perpindahan kalor dibedakan menjadi tiga jenis yaitu perpindahan kalor secara konduksi, perpindahan kalor secara konveksi dan perpindahan kalor secara radiasi seperti gambar. Gambar 1. Perpindahan Kalor (Prima, 2020) KONDUKSI Konduksi, atau disebut juga hantaran, merupakan salah satu cara perpindahan kalor melalui suatu perantara zat tanpa disertai perpindahan bagian- 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. 4

Gambar 2. Proses perpindahan kalor secara konduksi (Widodo, 2016) Perpindahan kalor di dalam zat padat dapat dijelaskan dengan teori atom. Atom dalam zat padat yang dipanaskan akan bergetar dengan kuat. Atom atom yang bergetar akan memindahkan sebagian energinya kepada atom atom tetangga terdekat karena mereka saling berdekatan. Kemudian atom tetangga yang ditumbuk dan mendapatkan kalor ini akan ikut bergetar dan menumbuk atom tetangga lainnya, demikian seterusnya sehingga terjadi perpindahan kalor dalam zat padat 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. 1. Konduktor adalah benda/ bahan yang dapat mengantarkan kalor dengan baik. Konduktor dapat dimanfaatkan pada alat masak dari logam, raksa pada thermometer, tabung tembaga pada radioator mobil. Contoh konduktor adalah besi, tembaga, aluminium, silicon, dan perak. 2. Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan panas. Isolator dapat dimanfaatkan untuk pakaian dengan berbahan wol saat musim dingin, peralatan rumah tangga, dan digunakan oleh orang eskimo dalam membuat iglo. Contoh dari isolator adalah kayu, kaca, kertas, plastik. 5

Gambar 3. Bahan konduktor dan isolator panas (Widodo, 2016) KAITYAO PMEERMLBUATCAAHU Contohnya pada peralatan memasak, bagian yang bersentuhan dengan api menggunakan konduktor yang baik, sedangkan bagian pegangannya menggunakan isolator yang baik. Gambar 4. Peralatan rumah tangga yang memanfaatkan sifat konduksi bahan (Widodo, 2016) KONVEKSI Konveksi adalah peristiwa berpindahnya kalor dalam suatu medium yang disertai dengan perpindahan partikel mediumnya. Perpindahan partikel medium terjadi karena adanya perbedaan massa jenis. Konveksi biasa terjadi pada medium berupa zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi dibedakan menjadi dua yaitu konveksi paksa dan konveksi alami. Konveksi paksa ialah proses perpindahan kalor yang difasilitasi oleh usaha luar sehingga kalor berpindah dari suhu rendah ke suhu tinggi. Konveksi paksa menggunakan pompa atau blower, peristiwa konveksi paksa terjadi pada radiator mobil dan proses pertukaran udara pada lemari pendingin. 6

Sedangkan konveksi alami ialah perpindahan kalor yang terjadi secara alami akibat perbedaan massa jenis antara dua benda. Molekul zat yang menerima kalor akan memuai dan massanya jenisnya menjadi lebih ringan sehingga akan bergerak ke atas dan akan digantikan oleh molekul zat yang ada diatasnya. Peristiwa konveksi alami terjadi pada saat merebus air. Air yang letaknya dekat dengan api akan mendapat panas sehingga molekul air akan saling bertumbukan dan massa jenisnya lebih ringan, kemudian air akan bergerak ke atas dan digantikan oleh air yang ada di atasnya. 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 yang panas akan berkurang massa jenisnya, 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 Gambar 5. Arus konveksi akhirnya seluruh bagian air menjadi panas. (https://kelassainsedu.wordpress.com/konveksi/, 2020) , 2020) 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. 7

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. Gambar 6. Konveksi menimbulkan Angin laut dan angin darat ( Widodo, 2016) RADIASI Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda halnya dengan konduksi atau konveksi yang selalu membutuhkan medium. Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energi radiasi. Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar. Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Bagaimanakah energi kalor matahari dapat sampai ke bumi? Telah kita ketahui bahwa antara matahari dengan bumi berupa ruang hampa udara, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa melalui zat perantara. Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium ini disebut radiasi/pancaran. Seperti diketahui peristiwa radiasi terjadi perpindahan kalor dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa. Radiasi kalor dapat dihalangi dengan cara memberikan tabir/penutup yang dapat menghalangi cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya. 8

Gambar 7. Perpindahan kalor dengan Radiasi ( Widodo, 2016) 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. Untuk mengamati ketiga peristiwa perpindahan kalor silakan kunjungi link berikut https://www.youtube.com/watch?v=Bbra1CuhleU&t=152s Penerapan Perpindahan Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari Berikut ini ada beberapa contoh penerapan perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari seperti: 1. Peristiwa Konduksi  ketika membakar besi, maka besi akan panas, tetapi partikel- partikel pada besi tidak ikut berpindah atau tetap pada tempatnya.  Ketika mencelupkan sendok ke dalam air panas, maka sendok ujung sendok yang tidak tercelup juga akan panas, meskipun tidak terjadi perpindahan partikel di dalam sendok tersebut.  Ketika tangan memegang gelas yang panas, tangan pun akan merasakan panasnya, meskipun tidak terjadi perpindahan partikel dari gelas ke tangan  Knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan.  Tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air.  Mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena panas 9

2. Peristiwa Konveksi  Ketika memanaskan air, maka akan melihat air itu seperti diaduk. Inilah proses ketika partikel-partikel air yang ada di bawah yang telah panas berpindah ke atas. Sehingga terjadilah perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel air yang dipanaskan.  Terjadinya angin darat dan air laut, karena partikel-partikel udara yang panas berpindah.  Angin darat terjadi pada malam hari dan berhembus dari darat ke laut. Peristiwa ini terjadi karena pada malam hari udara di atas laut lebih panas dari udara di atas darat, sehingga udara di atas laut naik diganti udara dari atas darat. Maka terjadilah aliran udara dari darat ke laut. Angin darat dimanfaatkan oleh para nelayan menuju ke laut untuk menangkap ikan.  Angin laut terjadi pada siang hari dan berhembus dari laut ke darat. Hal ini terjadi karena pada siang hari udara di atas darat lebih panas dari udara di atas laut, sehingga udara di atas darat naik diganti udara dari atas laut. Maka terjadilah aliran udara dari laut ke darat. Angin laut dimanfaatkan oleh nelayan untuk kembali ke darat atau pantai setelah menangkap ikan.  Adanya sirkulasi udara dari luar rumah ke dalam rumah karena partikel- partikel udara panas dari luar ruangan masuk ke dalam rumah. 3. Peristiwa Radiasi  Panas dari sinar matahari yang melewati luar angkasa hampa udara tetap dapat sampai ke bumi tanpa perpindahan partikel apapun.  Ketika mendekatkan tangan kita ke api, maka akan terasa panas meskipun tidak ada partikel api yang berpindah ke tangan kita.  Menetaskan telur unggas dengan menggunakan lampu.  Pakaian menjadi kering pada saat dijemur di bawah terik matahari. Selain contoh diatas ada juga penerapan perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari, walaupun kita seringkali tidak menyadarinya. Pada malam hari bumi menjadi tidak dingin sekali karena atmosfer memainkan peran sebagai isolator sekaligus sebagai medium konveksi udara. Pada siang hari yang terik sepatu atau sandal 10

yang kita pakai melindungi perpindahan panas dari aspal jalan, karena bahan sepatu termasuk isolator kalor. 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. KAIYTOA MPEEMRLBUATCAAHU Perhatikan gambar berikut! Gambar 8. Perpindahan kalor pada proses pemanasan air (Prima,2019) Tahukah kamu, pada proses kita memanaskan air melibatkan tiga perpindahan kalor. Yaitu konduksi yang terjadi pada gagang pegangan panci, konveksi yang terjadi pada air, dan radiasi yang dipancarkan oleh sumber api. 11

AYO MBERMDBIASKCUASI Benarkah Pakaian Berwarna Hitam Akan Lebih Cepat Kering saat Dijemur? Gambar 9. Pakaian yang dijemur (https://www.indozone.id/news/8JsxjD/benarkah-pakaian-warna-hitam-lebih-cepat-kering-saat-dijemur/read-all, 2020) Apakah teman-teman punya pakaian yang berwarna hitam? Atau semua pakaian teman-teman justru berwarna cerah? Saat kita membeli pakaian, biasanya kita memang mencari warna kesukaan kita atau warna yang terlihat cocok di kulit kita. Atau kita juga bisa memilih warna pakaian yang senada dengan aksesoris lain yang kita miliki. Misalnya, jika punya sepatu berwarna biru, mungkin teman-teman akan lebih memilih untuk membeli baju berwarna biru juga supaya terlihat senada. Nah, banyak orang percaya bahwa memakai pakaian berwarna hitam atau gelap bisa membuat kita merasa lebih panas saat siang hari. Begitu juga saat kita menjemurnya setelah dicuci, pakaian berwarna hitam dipercaya lebih cepat kering daripada pakaian berwarna terang. Benarkah begitu? (https://bobo.grid.id/read/081884747/benarkah-pakaian-berwarna-hitam-akan-lebih-cepat-kering- saat-dijemur?page=all) RANGKUMAN  Perpindahan kalor bisa terjadi melalui konduksi, konveksi dan radiasi  Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel zat contoh : Knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan  Konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel zat contoh : Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan  Radiasi adalah perpindahan partikel kalor tanpa melalui zat perantara contoh :  Panas matahari sampai ke bumi walau melalui ruang hampa. 12

DAFTAR PUSTAKA Sumber Buku: Saripudin, Aip. 2009. Praktis belajar Fisika. Jakarta : Pusat perbukuan Prima , Eka C. 2019. Pendalaman Materi Suhu Dan Kalor Pada Proses Biologis. Jakarta : Kemenritek. Vestari, Dewi. 2019. Kalor dan Perpindahannya. Jakarta: Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Widodo, W, dkk. 2017. Ilmu Pengetahuan Alam Smp/Mts Kelas VII Semester 1. Jakarta: Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia Sumber Internet: https://www.kelaspintar.id/blog/tips-pintar/mengenal-konduksi-konveksi-dan-radiasi- pada-perpindahan-kalor-5040/ diakses 2 Oktober 2020 https://pendidikan.co.id/perpindahan-kalor/ diakses 2 Oktober 2020 https://blog.ruangguru.com/perpindahan-kalordiakses 2 Oktober 2020 Sumber Gambar : https://kelassainsedu.wordpress.com/konveksi/ di akses 2 Oktober 2020 https://www.indozone.id/news/8JsxjD/benarkah-pakaian-warna-hitam-lebih-cepat-kering-saat- dijemur/read-all di akses 2 Oktober 2020 Sumber Video : https://www.youtube.com/watch?v=Bbra1CuhleU&t=152s diakses 2 Oktober 2020 13