PENGERTIAN KALOR DAN ENERGI

Pengertian Kalor dan Energi
ukalah kedua telapak tanganmu kemudian telungkupkan. Setelah itu, gosok-gosokkan kedua tanganmu dengan cepat untuk beberapa waktu lamanya. Apa yang kamu rasakan?
Setelah itu, lakukan kegiatan lain. Ambillah dua buah batu dari halaman sekolahmu.  Lalu gesek-gesekkan kedua batu itu beberapa waktu lamanya. Apakah yang terjadi?
Berdasarkan kedua percobaan di atas, tentu kamu dapat merasakan atau melihat timbulnya panas (rasa hangat).Berasal dari manakah rasa panas pada telapak tangan dan kedua batu yang digosok-gosokan itu?
Pada abad ke-18, Benyamin Thomson (1753-1804), salah seorang pekerja pabrik senjata di Munchen, Jerman, mendapat tugas untuk mengebor laras-laras meriam. Ia heran, mengapa potongan-potongan logam dalam pengeboran itu sangat panas, padahal ia tidak membakarnya. Keheranan Benyamin Thomson ini baru terjawab setelah seorang ahli fisika Jerman, Robert van Meyer (1818 -1878), melakukan percobaan dan berhasil menemukam sumber asal panas tersebut.
Robert van Meyer menggunakan air sebagai media percobaannyaa. Air dalam botol yang diguncang-guncang selama beberapa menit ternyata berubah menjadi hangat (terasa panas). Hangatnya air dalam botol ini karena memperoleh panas (kalor) yang berasal dari perubahan energi mekanik (gerak) tangan. Perubahan ini sesuai dengan hukum kekekalan energi yang berbunyi:

Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah menjadi bentuk lain.

Berdasarkan hukum kekekalan energi ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa apa yang diperoleh Robert van Meyer, yaitu kalor atau panas, merupakan bentuk energi yang berasal dari perubahan bentuk energi lain. Dengan demikian, keheranan Benyamin Thomson terhadap potongan-potongan logam yang mengandung panas dapat terjawab.
 Istilah kalor berasal dari kata caloric (bahasa latinnya adalah calor artinya panas). Istilah ini pertamakali diperkenalkan oleh Antoine Laurent Lavosier(1743-1794). Seorang ahli kimia bangsa Perancis, pada 1789. Satuan kalor diberi nama kalori dan disingkat menjadi kal.  Secara luas, kalor diartikan sebagai bentuk tenaga panas yang dapat diteruskan atau diterima oleh satu benda ke benda lain secara hantaran (konduksi),  penyinaran (radiasi), atau aliran (konveksi).                                       
 Sementara kalor didefinisikan sebagai satuan panas yang menyatakan jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air setinggi 1° C. Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang dibutuhkan adalah kalorimeter. Namun demikian, kita harus membedakan pengertian suhu dan kalor. Suhu adalah ukuran derajat panas, sedangkan kalor  adalah ukuran banyaknya panas.
Di dalam kehidupan sehari-hari, satuan kalori masih sering digunakan. Misalnya, tubuh orang laki-laki dewasa yang berusia antara 20-30 tahun dan bekerja, setiap harinya memerlukan energi sebanyak 2800 kalori. Contoh lain, setiap satu mangkok mie baso mengandung 500 kalori.                                           
Berdasarkan uraian di atas, dapat dikatakan bahwa kalori adalah salah satu bentuk energi yang sangat diperlukan oleh tubuh manusia untuk menghasilkan tenaga. Oleh karena itu bila makanan yang kita makan tidak mengandung kalori yang cukup sesuai dengan jumlah yang diperlukan, tubuh kita tidak akan sehat. Lalu, apa yang dimaksud dengan energi itu?
 Energi diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha (misalnya energi listrik dan mekanika), atau daya yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai kegiatan. Manusia, hewan, dan benda lainnya dikatakan mempunyai energi bila kita memiliki kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Di dalam kehidupan sehari-hari, energi ini mengandung tenaga. Misalnya, energi potensial, mekanik, listrik, kimia, cahaya, panas, bunyi, dan bentuk energi lainnya.                                            
Percobaan yang berhasil dilakukan oleh Robert van Meyer ini ternyata menimbulkan keragu-raguan terhadap teori kalor dari Joseph Black (1720 -1799). Teori Joseph Black, yang kemudian melahirkan Azas Black, itu adalah:      
            Kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan

Robert van Meyer dalam teorinya mengemukakan:
Kalor dianggap sebagai fluida yang terdapat dalam benda.

Keragu-raguan terhadap teori kalor ini berakhir setelah ada pernyataan dari ilmuwan Inggris James Prescott Joule (1818 -1889), yang menyatakan bahwa kalor merupakan zat alir.  James Prescott Joule menunjukkan bahwa kalor adalah suatu bentuk energi. Salah satu percobaannya, yakni dengan cara mengaduk-aduk air dengan menggunakan beban berupa timbal (plumbum = Pb) yang dijatuhkan.
Beban berupa plumbum itu digantungkan di sebuah tali yang dililitkan pada sebuah roda-roda.  Roda-roda sederhana itu dapat berputar di dalam sebuah bejana yang berisi air. Prinsip bejana ini disebut kalorimeter. Roda-roda ini dapat diputar, dengan cara menjatuhkan beban tersebut pada ketinggian lebih kurang 5 m. Dengan cara demikian, besarnya usaha yang dilakukan oleh beban tersebut dapat dihitung. Demikian pula besarnya usaha yang dilakukan oleh beban tersebut dapat dihitung. Demikian pula besarnya kalor yang terjadi.
Berdasarkan percobaan ini, Joule menyimpulkan, bahwa perbandingan antara usaha yang dilakukan kalor merupakan  bilangan  tetap.  Pada percobaan  berikutnya yang dilakukan lebih teliti menunjukkan, bahwa bilangan tetap yang dimaksud adalah 4,186. Disebabkan kalor merupakan bentuk energi, perlu memiliki satuan. Satuan kalor yang diakui Sistem International (SI) adalah joule.
Percobaan yang dilakukan oleh James Prescout Joule di atas, berhasil mengungkap dan mengetahui adanya kesetaraan antara Sistem Joule dengan satuan kalori yang kemudian dikenal dengan tara kalor mekanik. Tidak lama setelah itu, kalor diakui sebagai salah satu bentuk energi. Energi yang digunakan sebenarnya tidak hilang, melainkan berubah. Perubahan bentuk energi itu terjadi akibat pemakaian energi yang besamya sama dengan energi yang hilang atau terpakai.
Kalor sebenarnya adalah energi. Oleh karena itu, hukum yang berlaku bagi energi berlaku pula bagi kalor. Berdasarkan hal ini, kalor atau derajat panas bisa diartikan sebagai:

“Energi yang diterima atau dilepaskan oleh suatu benda dapat menyebabkan perubahan suhu atau wujud”

Adapun bilangan-bilangan yang berkaitan dengan kalor dan joule adalah sebagai berikut:
1 kalori    =          4,2  joule
1 joule                  =     0,24  kalori
                       =     2,4  x  l0 -6 kilo kalori
1 kilokalori      =     4,2 x 103 joule
Dengan demikian, 1 kalori adalah  banyaknya   kalori    yang   diperlukan   oleh    satu   gram   air untuk menaikkan suhu 1° C.