Pengertian dan Rumus Kalor Uap serta Contoh Soalnya

Berbeda dengan kalor lebur, pada pembahasan kali ini akan dijelaskan tentang kalor uap, pengertian kalor uap, rumus kalor uap, contoh soal kalor uap.

Pengertian Kalor Uap

Coba, bayangkan ketika kita sedang merebus air. Mula-mula air dingin. Setelah dipanasi (diberi kalor), suhu air meningkat hingga air mendidih. Oleh karena diberi kalor, air segera berubah wujud menjadi uap air (menguap).

Oleh karena terus mendapatkan kalor, proses perubahan wujud tersebut terus meningkat. Akhirnya, mencapai puncaknya ketika air mendidih, sehingga uap air yang terbentuk sangat banyak. Peristiwa itu disebut menguap.

Perhatikan grafik proses perubahan wujud dari es → air → uap air seperti pada gambar di bawah ini. Pada saat mencapai suhu 100°C air mulai mendidih.

Grafik: Perubahan Wujud Es menjadi Uap Air

Dalam proses mendidih ini wujud air (cair) semakin banyak yang berubah menjadi uap air. Sejak mendidih hingga air menguap seluruhnya, suhu air tetap 100°C. Suhu ini disebut titik didih air.

Sementara itu, banyak kalor yang dibutuhkan oleh 1 kg zat cair agar berubah menjadi uap seluruhnya pada titik didihnya disebut kalor uap.

Rumus Kalor Uap

Pada peristiwa menguap berlaku persamaan:

Q = m × U

Keterangan:
Q = banyak kalor yang diperlukan untuk menguapkan zat, satuannya joule (J)
m = massa zat yang menguap, satuannya kilogram (kg)
U = kalor uap zat, satuannya joule/kg (J/kg)

Seperti halnya titik lebur dan kalor lebur, setiap zat juga memiliki titik didih dan kalor uap yang berbeda. Coba pelajari Tabel berikut ini.

Tabel: Titik Didih dan Kalor Uap berbagai Zat

Contoh Soal Kalor Uap

1. Uap air dengan massa m kg diembunkan hingga menjadi air. Bila dalam peristiwa itu kalor yang dilepaskan oleh uap air sebesar 9,0 × 10⁶ J dan kalor uap air 2,25 × 10⁶ J/kg, hitunglah massa uap air!

Penyelesaian:

Diketahui:
Q = 9,0 × 10⁶ J
Uair = 2,25 × 10⁶ J/kg

Ditanyakan: massa uap air (m)

Jawab:
kalor embun = kalor uap
                 Q = m U
  9,0 × 10⁶ J = m (2,25 × 10⁶ J/kg)
                m = (9,0 x 10⁶)/(2,25 x 10⁶ J/kg)
                    = 4 kg
Jadi, massa uap air sebesar 4 kg.

2. Dua ratus lima puluh gram alkohol (metil) dengan suhu 20°C akan diuapkan seluruhnya. Diketahui titik didih alkohol 65°C, kalor uap alkohol 1,1 × 10⁶ J/kg, dan kalor jenis alkohol 2,5 × 10³ J/kg C°. Hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan seluruh alkohol tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:
malkohol                   = 250 g = 0,25 kg
Tmula-mula                 = 20°C
titik didih alkohol  = 65°C
Ualkohol                   = 1,1 × 10⁶ J/kg
calkohol                    = 2,5 × 10³ J/kg C°

Ditanyakan: banyak kalor yang diperlukan (Q)?

Jawab:
Pada peristiwa ini lebih jelas bila kita buat grafiknya.

Dari grafik tampak:
Q = Q1 + Q2

Q1 = m c (T – T0)
     = (0,25 kg)(2,5 × 10³ J/kgC°)(65°C – 20°C)
     = (0,25 kg)(2,5 × 10³ J/kgC°)(45 C°)
     = (28,125 × 10³) J
     = (2,8125 × 10⁴) J
     = 28.125 J

Q2 = m U
     = (0,25 kg)(1,1 × 10⁶ J/kg)
     = (0,275 × 10⁵) J
     = (2,75 × 10⁴) J
     = 27.500 J

Q = Q1 + Q2
    = (28.125 + 27.500) J
    = 55.625 J

Jadi, kalor yang diperlukan untuk menguapkan alkohol tersebut seluruhnya sebesar 55.625 J.