Kalorik
München, 1798. Count Rumford menyaksikan laras meriam dibor di gudang senjata dan mengajukan pertanyaan hitungan. Jika kalor adalah zat yang tersebar di dalam logam, persediaannya terbatas, dan pengeboran suatu hari akan berhenti menghasilkan panas. Ia mengambil mata bor tumpul, menaruh laras di bak air, dan setelah dua setengah jam air mendidih. Ia mengganti airnya — mendidih lagi.
Kalorik adalah materi tanpa bobot yang dimasukkan Lavoisier ke tabel zat sederhananya. Orang percaya ia mengalir dari yang panas ke yang dingin dan tetap kekal selama itu. Jumlahnya diukur dalam kalori: satu kalori memanaskan satu gram air sebesar satu derajat. Teori ini menghasilkan tabel kapasitas kalor yang benar, bahkan teori mesin kalor Carnot. Tetapi percobaan Rumford menunjukkan bahwa selama usaha dilakukan, kalor bisa diperoleh tanpa habis.
| Notasi | caloric · calorique · ukuran cal |
| Cara menghitungnya | dari massa es yang mencair dan kenaikan suhu air · Q = c·m·ΔT |
| Yang diandaikan | kekekalan: sebanyak yang keluar dari satu benda, sebanyak itu masuk ke benda lain |
| Diperkenalkan dan ditinggalkan | calorique — Lavoisier, 1789 · percobaan Rumford — 1798 · kesetaraan mekanik — Joule, 1843—1850 |
| Penulisan kini | kalor adalah salah satu bentuk energi, dalam joule · 1 cal = 4,184 J · ISO 80000-5 |
| Nilai khas | 79,7 cal — mencairkan satu gram es · 540 cal — menguapkan satu gram air · 2000 kcal — makanan sehari |
01 · Definisi
Fluida kalor tanpa bobot
Menurut sistem akhir abad ke-18, kalorik ada di dalam benda dan mengalir dari benda hangat ke benda dingin. Partikelnya saling tolak — karena itu kalor menyebar dan benda memuai ketika dipanaskan. Tiap zat menampung kalorik secara berbeda: besi butuh sepuluh kali lebih sedikit daripada air untuk naik satu derajat.
Kalor laten Black pun mendapat penjelasan: es yang sedang mencair menerima kalorik tetapi tidak menjadi hangat, jadi kalorik masuk dalam bentuk terikat. Seluruh hitungan sistem bertumpu pada satu andaian — kalorik itu kekal. Justru andaian inilah yang harus ditinggalkan. Rumus kapasitas kalor tetap berlaku; hanya saja kalor kini dihitung sebagai energi.
Kalor di atas timbangan, tanpa termometer
Di tengah ada sampel panas di dalam ruang es; warnanya bergantung pada suhunya. Warna toska adalah es dan air lelehan, yang menetes ke cangkir di bawah — kalor dihitung dari massa air itu. Selubung luar juga dari es dan melindungi percobaan dari hangatnya ruangan. Titik-titik amber adalah kalorik seperti yang dibayangkan: ia pindah dari sampel ke es sampai sampel dingin ke nol.
Bagaimana kalorik menjelaskan segalanya — sampai pengeboran dimulai
Di sini kalorik digambar seperti yang dibayangkan: 260 partikel amber dari fluida tanpa bobot. Pada tiga percobaan pertama jumlahnya tidak berubah; partikel hanya mengalir ke benda lain, mendorong benda memuai, atau bersembunyi di es yang mencair. Lingkaran berongga adalah kalorik terikat, lapisan toska adalah es. Pada percobaan keempat, mata bor melahirkan partikel baru, putih, dari ketiadaan — dan hitungannya tak lagi cocok. Penggeser menjalankan percobaan; angka di bawah adegan dihitung dalam kalori seperti zaman itu.
Laras yang tak kunjung dingin
Di tengah ada mesin bor gudang senjata. Kuda-kuda berjalan melingkar; kincir kuda mereka memutar laras perunggu melalui roda besar dan roda gigi kecil. Laras berdiri di bak air, dan mata bor tumpul menekan ke lubangnya. Warna lila adalah usaha mekanik: transmisi, poros, daya kuda. Amber adalah kalor yang lahir di titik gesekan: partikel naik dari mata bor menembus air. Toska adalah air dan suhunya. Di kanan, layar mencatat kenaikan suhu air, dan di bawahnya hitungan kalorik. Menurut teori, persediaan kalorik dalam laras terbatas. Batang menunjukkan berapa dari persediaan itu yang seharusnya sudah habis. Waktu dipercepat 120 kali: satu detik sama dengan dua menit. Jika 20 s tidak disentuh, percobaan berjalan sendiri.
—
02 · Konversi
| {n} | {v} | {note} |
Ada beberapa macam kalori. Kalori termokimia tepat 4,184 J, kalori internasional 4,1868 J, kalori lima belas derajat 4,1855 J. Selisihnya hanya sepersekian persen. Dalam pekerjaan cermat, jenis kalori disebutkan — atau lebih baik langsung ditulis dalam joule.
Gram es dan air mendidih adalah ukuran zaman itu: begitulah kalor terlihat. Mencairkan satu gram es butuh 79,7 cal, menguapkan satu gram air pada 100 °C sekitar 540 cal. Uap melepuhkan lebih parah daripada air mendidih justru karena 540 itu.
03 · Orde besaran
04 · Alat ukur
05 · Aturan penulisan
06 · Satuan tetangga
Kalorik telah pergi, tetapi meninggalkan warisan. Carnot menurunkan batas mesin kalor dengan menganggap kalorik kekal — dan rumusnya masih benar hingga kini. Usaha dan kalor ternyata satu besaran, dan dari perbandingan kalor dengan suhu lahirlah entropi.
07 · Bagian sejarah
Teori kalorik tidak merusak satu pengukuran pun: kalorimeter mengukur kalor yang berpindah, bukan suatu zat. Karena itu tabel kapasitas kalor Lavoisier dan Laplace bertahan lebih lama daripada teorinya. Yang ditinggalkan hanya andaian kekekalan; ukurannya — kalori — tetap dipakai.
Kalori didefinisikan lewat air dan punya beberapa versi: pada 15 °C, rata-rata dari 0 sampai 100 °C, internasional. Pada 1948 Konferensi Umum Timbangan dan Ukuran menganjurkan agar kalor dinyatakan dalam joule. Kalori tetap tinggal di kemasan makanan dan buku pegangan lama.
Katalog besaran
seluruh indeks →Tujuh satuan pokok SI
Setetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.
Buka indeks →