30 BAB III KAJIAN PUSTAKA A. Pengertian Penerapan Penerapan

30
BAB III
KAJIAN PUSTAKA
A. Pengertian Penerapan
Penerapan memiliki beberapa definisi yakni: proses, cara, perbuatan
menerapkan, Pemasangan,Pemanfaatan; perihal mempratikkan.35 Penerapan
dalam Kamus Istilah Manajemen didefinisikan pemanfaatan keterampilan oleh
pengetahuan baru di bidang manajemen. 36 Berdasarkan dua pengertian di atas,
maka penerapan dapat diartikan tindakan pelaksanaan atau pemanfaatan
keterampilan pengetahuan baru di bidang tertentu untuk suatu kegunaan ataupun
tujuan khusus.
B. Model pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat.
1.
Model Pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat
Model Pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat adalah model
pembelajaran yang dapat digunakan untuk melaksanakan pembelajaran dalam
konteks masyarakat. Istilah Sains Teknologi dan Masyarakat diterjemahkan
dari akronim bahasa Inggris STS (“Science-Technology-Society”), yang pada
awalnya dikemukakan oleh John Ziman dalam bukunya
Teaching and
Learning about Science and Society. Model pembelajaran science technology
society berarti menggunakan teknologi sebagai penghubung antara sains dan
35
Tim Penyusun Kamus Pusat Bahasa, Kamus Besar Bahasa Indonesia, Jakarta: Balai
Pustaka, 2007, h. 1180.
36
Widyatama dalam http://dspace.widyatama.ac.id/jspui/bitstream/10364/4/bab2a.pdf. di
akses pada tanggal 07 Agustus 2011, h. 14.
31
masyarakat.37
Teknologi secara etimologi berasal dari dua kata bahasa Yunani yaitu
kata tecne dan logos.38 Tecne artinya seni (art) atau keterampilan. Logos
artinya kata-kata yang terorganisir atau wacana ilmiah yang mempunyai
makna. Sedangkan Fischer, memberikan definisi bahwa teknologi merupakan
keseluruhan upaya yang dilakukan masyarakat dalam mengadakan benda
untuk memperoleh kenyamanan dan keamanan bagi diri manusia itu sendiri,
teknologi juga dapat diartikan sebagai kegiatan eksploitasi untuk memenuhi
kebutuhan manusia. Menurut Dagun sains dapat diartikan sebagai ilmu yang
teratur (sistematik) yang dapat diuji atau dibuktikan kebenarannya. 39
Rusmansyah berpendapat model pembelajaran Sains Teknologi dan
Masyarakat merupakan salah satu model pembelajaran pembelajaran yang
dapat memberikan harapan untuk menciptakan manusia yang berkualitas dan
peka terhadap masalah-masalah yang timbul di masyarakat.40 Model
pembelajaran ini dimaksudkan untuk menjembatani kesenjangan antara
kemajuan iptek, membanjirnya informasi ilmiah dalam dunia pendidikan, dan
nilai-nilai iptek itu sendiri dalam kehidupan masyarakat sehari-hari.
Sedangkan menurut Poedjiadi menyatakan bahwa tujuan dari model
pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat adalah untuk membentuk
individu yang memiliki literasi sains dan teknologi serta memiliki kepedulian
37
Anna poedjiadi, STM, Model Pembelajaran Konstektual Bermuatan Nilai, Bandung;
Remaja Rosdakarya, 2005. h. 99.
38
Asiyah, Penerapan Metode Pembelajaran Portofolio Dengan Pendekatan Sains Teknologi
dan Masyarakat (STM) Pada Mata Pelajaran Ekonomi Kelas X SMA Negeri 15 Semarang, Skripsi,
Semarang; Universitas Negeri Semarang, 2007, h. 36-37.
39
Ibid.
40
Ibid.
32
terhadap masalah masyarakat dan lingkungannya. 41 Secara sederhana,
hubungan sains, teknologi dan masyarakat dapat digambarkan sebagai berikut:
Masyarakat


Lingkungan
SAINS
APLIKASI SAINS
Teknologi
Gambar 3.1. Keterkaitan Sains Teknologi dan Masyarakat.
2.
Landasan Model pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat
Model pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat dilandasi oleh
tiga hal penting yaitu:
a. Adanya keterkaitan yang erat antara sains, teknologi dan masyarakat.
b. Dalam belajar-mengajar menganut pandangan konstruktivisme yang pada
pokoknya menggambarkan bahwa siswa membentuk atau membangun
pengetahuannya melalui interaksinya dengan lingkungan.
c. Dalam pengajarannya terkandung lima ranah, yang terdiri atas ranah
pengetahuan, ranah sikap, ranah proses sains, ranah kreativitas, dan ranah
hubungan dan aplikasi.42
41
Ibid. h. 38.
Purwanto, “Upaya Mengembangkan Kecerdasan Majemuk (Multiple Intelligences) Peserta
Didik SMK Melalui Penerapan Pendekatan STM (Sains-Teknologi-Masyarakat) dalam
Pembelajaran Fisika”, Disertasi, Yogyakarta: Dinas Pendidikan Kota Yogyakarta, 2008, h. 7.
42
33
3.
Karakteristik atau Ciri-ciri Model pembelajaran Sains Teknologi
Masyarakat
Model Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat memiliki beberapa
karakteristik atau ciri-ciri sebagai berikut:
a. Siswa mengidentifikasi masalah-masalah yang ada di daerahnya dan
dampaknya
b. Menggunakan sumber-sumber setempat (narasumber dan bahan-bahan)
untuk memperoleh informasi yang dapat digunakan dalam pemecahan
masalah.
c. Keterlibatan siswa secara aktif dalam mencari informasi yang dapat
diterapkan
untuk
memecahkan
masalah-masalah
nyata
dalam
kehidupannya.
d. Perluasan untuk terjadinya belajar melebihi periode, kelas, dan sekolah.
e. Memusatan pada pengaruh sains dan teknologi kepada individu siswa.
f. Pandangan mengenai sains sebagai content lebih dari sekedar yang hanya
berisi konsep-konsep dan untuk menyelesaikan ujian.
g. Penekanan keterampilan proses sains, agar dapat digunakan oleh siswa
dalam mencari solusi terhadap masalahnya.
h. Penekanan kepada kesadaran mengenai karier (career), khususnya karier
yang berhubungan dengan sains dan teknologi.
i.
Memberikan
kesempatan
kepada
siswa
untuk
berperan
dalam
bermasyarakat sebagai usaha untuk memecahkan kembali masalahmasalah yang diidentifikasinya.
34
j.
Menentukan proses (ways) sains dan teknologi yang mempengaruhi masa
depan.
k. Sebagai perwujudan otonomi setiap individu dalam proses belajar (sebagai
masalah individu).43
4.
Langkah-langkah Model Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat
Model pembelajaran pada pendahuluan ini mengemukakan isu-isu
masalah yang ada di masyarakat yang dapat digali dari siswa, tetapi jika guru
tidak berhasil memperoleh tanggapan dari siswa dapat saja dikemukakan
sendiri. Tahap ini disebut dengan inisiasi atau mengawali, memulai, dan dapat
pula disebut dengan invitasi yaitu undangan. Apersepsi dalam kehidupan juga
dapat dilakukan, yaitu mengaitkan peristiwa yang telah diketahui siswa
dengan materi yang akan dibahas, sehingga tampak adanya kesinambungan
pengetahuan, karena diawali dengan hal-hal yang telah diketahui siswa
sebelumnya yang ditekankan pada keadaan yang ditemui dalam kehidupan
sehari-hari. Guru juga dapat melakukan eksplorasi terhadap siswa pada
pendahuluan ini melalui pemberian tugas untuk melakukan kegiatan lapangan
atau di luar kelas secara berkelompok.44
Model
pembentukan
pembelajaran
konsep
(tahap
dan
metode
ke-2).
dapat
Misalnya
dilakukan
model
melalui
pembelajaran
keterampilan proses, model pembelajaran sejarah, model pembelajaran
kecakapan hidup, metode demonstrasi, eksperimen di laboratorium, diskusi
43
I Made Alit Mariana, Hakekat Pendekatan Sciene and Society Dalam Pembelajaran Sains,
Bandung; Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, 2000, h. 21.
44
Asiyah, Penerapan Metode Pembelajaran Portofolio Dengan Pendekatan Sains Teknologi
dan Masyarakat (STM) Pada Mata Pelajaran Ekonomi Kelas X SMA Negeri 15 Semarang, Skripsi,
Semarang; Universitas Negeri Semarang, 2007, h. 42.
35
kelompok, bermain peran dan lain-lain. Pada akhir tahap ke-2 diharapkan
melalui konstruksi dan rekonstruksi siswa menemukan konsep-konsep yang
benar atau merupakan konsep-konsep para ilmuwan.45
Aplikasi konsep dalam kehidupan (tahap ke-3) merupakan pemahaman
konsep yang benar dengan siswa melanjutkan analisis isu atau masalah yang.
Adapun konsep-konsep yang telah dipahami siswa dapat diaplikasikan dalam
kehidupan mereka sehari-hari.46
Guru perlu meluruskan kalau-kalau ada miskonsepsi selama kegiatan
belajar berlangsung dalam pembentukan konsep, penyelesaian masalah
dan/atau analisis isu, (tahap ke-2 dan tahap ke-3). Kegiatan ini disebut
pemantapan konsep. Apabila selama proses pembentukan konsep tidak tampak
ada miskonsepsi yang terjadi pada siswa, demikian pula setelah akhir analisis
isu dan penyelesaian masalah, guru tetap melakukan pemantapan konsep
sebagaimana tampak pada alur pembelajaran (tahap ke-4) melalui penekanan
pada konsep-konsep kunci yang penting diketahui dalam bahan kajian
tertentu. Hal ini dilakukan karena konsep-konsep kunci yang ditekankan pada
akhir pembelajaran akan memiliki retensi lebih lama dibandingkan dengan
kalau tidak dimantapkan atau ditekankan oleh guru pada akhir pembelajaran.47
Enam ranah yang terlibat dalam Model Pembelajaran Sains Teknologi
dan Masyarakat pada tahap penilaian dapat dirinci sebagai berikut:
a. Konsep, fakta, generalisasi, diambil dari bidang ilmu tertentu.
b. Proses diartikan dengan bagaimana proses memperoleh konsep.
45
Ibid.
Ibid., h. 42-43.
47
Ibid., h. 43.
46
36
c. Kreativitas mencakup lima perilaku individu, yaitu:
1) Kelancaran. Perilaku ini merupakan kemampuan sesesorang dalam
menunjukkan banyak ide untuk menyelesaikan masalah-masalah.
2) Fleksibilitas. Seseorang kreatif yang fleksibel mampu menghasilkan
berbagai macam ide di luar ide yang biasa dilakukan orang.
3) Orginilitas. Seseorang yang memiliki orginilitas dalam mencobakan
suatu ide memiliki kekhasan yang berbeda dibandingkan dengan
individu lain.
4) Elaborasi.
Seseorang
memiliki
kemampuan
elaborasi
mampu
menerapkan ide-ide secara rinci.
5) Sensitivitas. Kemampuan kreatif terakhir adalah peka terhadap
masalah atau situasi yang ada di lingkungannya.
d. Aplikasi konsep dalam kehidupan sehari-hari.
e. Sikap, yang dalam hal ini mencakup menyadari kebesaran Tuhan,
menghargai hasil penemuan ilmuan dan penemu produk teknologi, namun
menyadari kemungkinan adanya dampak produk teknologi, peduli
terhadap masyarakat yang kurang beruntung dan memelihara kelestarian
lingkungan.
f. Cenderung untuk ikut melaksanakan tindakan nyata apabila terjadi sesuatu
dalam lingkungannya yang memerlukan peran sertanya. 48
48
Ibid., h. 43-44. Langkah-langkah ini dapat dilihat pula dalam Aade Sanjaya, Pendekatan
STM (Sains Teknologi Masyarakat), dalam http://aadesanjaya.blogspot.com/2011/03/pendekatanstm-sains-teknologi.html. di akses pada tanggal 15 Maret 2011.
37
Model Pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat mempunyai
Langkah-langkah yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
TAHAP 1
TAHAP 2
TAHAP 3
TAHAP 4
TAHAP 5
PENDAHULUAN:
INISIASI/INVITASI/APERSEPSI
EKSPLORASI THD SISWA
PEMBENTUKAN/
PENGEMBANGAN
KONSEP
APLIKASI KONSEP
DLM KEHIDUPAN:
PENYELESAIAN
MASALAH ATAU
ANALISIS ISU
ISU ATAU
MASALAH
PEMANTAPAN
KONSEP
PEMANTAPAN
KONSEP
PEMANTAPAN
KONSEP
PENILAIAN
Gambar 3.2. Model Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat.49
5.
Kesulitan dan Kendala yang dihadapi dalam Model pembelajaran Sains
Teknologi Masyarakat
Pembelajaran menggunakan Model Pembelajaran Sains Teknologi dan
Masyarakat apabila dirancang dengan baik, memakan waktu lebih lama bila
dibandingkan dengan metode lainnya. Bagi guru tidak mudah untuk mencari
isu atau masalah pada tahap pendahuluan yang terkait dengan topik yang
49
Anna poedjiadi, STM, Model Pembelajaran Konstektual Bermuatan Nilai, Bandung; Remaja
Rosdakarya, 2005. h. 126.
38
dibahas atau dikaji, karena hal ini memerlukan adanya wawasan luas dari guru
dan melatih tanggap terhadap masalah lingkungan.50
Guru perlu menguasai konsep materi yang terkait dengan konsep dan
proses sains yang dikaji selama pembelajaran. Penyusunan perangkat
penilaian memerlukan usaha untuk mempelajari secara khusus, misalnya
untuk menilai kreativitas seseorang.51
6.
Faktor Pendukung dalam Model Pembelajaran Sains Teknologi
Masyarakat
Model pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat yang lengkap
yang dilakukan oleh seorang guru cukup dilakukan satu kali saja dalam satu
semester. Apabila dalam satu semester seorang guru telah melakukan satu kali
pembelajaran dengan Model Pembelajaran Sains Teknologi dan Masyarakat
maka siswa telah mengalami pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat
sejumlah mata pelajaran pelajaran yang ada di sekolah. 52
C. Penerapan Model pembelajaran Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat
Pada Materi Kalor
Pembelajaran Fisika dengan model pembelajaran Sains Teknologi
Masyarakat menurut keahlian dari guru untuk mampu menyajikan suatu
permasalahan dalam kehidupan nyata ataupun penerapan konsep yang akan
dipelajari dalam teknologi yang digunakan dilingkungan siswa. Berikut diuraikan
langkah-langkah pembelajaran dengan Model Pembelajaran Sains Teknologi
50
Asiyah, Penerapan Metode Pembelajaran Portofolio Dengan Pendekatan Sains Teknologi
dan Masyarakat (STM) Pada Mata Pelajaran Ekonomi Kelas X SMA Negeri 15 Semarang, Skripsi,
Semarang; Universitas Negeri Semarang, 2007, h. 46.
51
Ibid.
52
Ibid., h. 46-47.
39
Masyarakat pada sub konsep pengaruh kalor terhadap suhu benda.
1. Guru menyampaikan fenomena mendidihnya air dalam dispenser ataupun
masaknya beras dalam rice cooker. Kemudian guru mengeksplorasikan
pengetahuan siswa dengan menanyakan kemungkinan jawaban atas kasus
yang diungkapkan berdasarkan pengalaman siswa ataupun konsep-konsep
yang telah diketahui siswa. Selanjutnya, guru menyampaikan indikator
pembelajaran dan judul materi.
2. Guru dengan menggunakan metode demonstrasi menyampaikan satu konsep
dasar mengenai pengertian kalor. Bahwa kalor adalah energi yang berpindah
dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Dengan bekal
pengetahuan dasar ini, siswa melakukan kegiatan LKS. Dalam LKS ini
mereka akan menemukan hubungan kalor yang diberikan dengan kenaikan
suhu, massa, serta kalor jenis benda yang secara matematis dapat dituliskan Q
= m c  T.
3. Guru mengajak siswa mendiskusikan hubungan kasus yang dibahas dengan
konsep tersebut. Ternyata air serta beras tersebut mengalami kenaikan suhu,
artinya mereka menerima sejumlah energi kalor. Disini terlihat bahwa konsep
kalor dapat merubah suhu benda ternyata mampu menjawab secara ilmiah
kasus yang diungkapkan pada awal pembelajaran. Kemudian untuk melatih
kemahiran siswa dalam menerapkan persamaan-persamaan yang ada, guru
memberikan contoh soal dan latihan-latihan.
4. Pada tahap ini adalah pemantapan konsep, guru menegaskan jawaban LKS
yang benar serta menjelaskan kembali materi yang dipelajari dengan
40
penekanan pada konsep-konsep dasar. Kegiatan ini dapat sekaligus merupakan
suatu bimbingan bagi siswa untuk membuat rangkuman.
5. Tahap terakhir adalah evaluasi. Setelah guru memastikan tidak terjadi
miskonsepsi atas konsep yang dipelajari, guru dapat memberikan evaluasi
untuk mengukur tingkat keberhasilan pembelajaran pada pertemuan tersebut.
D. Penelitian Terdahulu
Model Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat yang terkait dari
beberapa penelitian terdahulu dengan baik berupa skripsi, buku maupun jurnaljurnal ilmiah. Penelitian yang berbentuk skripsi antara lain peneitian Zainatul
Mualiffah dengan judul penelitian Penggunaan Model Pembelajaran Sains
Teknologi Masyarakat (STM) pada Pokok Bahasan Kalor di Kelas VII SMP
Negeri I Jekan Raya Tahun Ajaran 2007/2008. Tujuan penelitian ini antara lain
untuk mendeskripsikan aktifitas siswa, mengetahui pengelolaan pembelajaran,
mengetahui respon siswa, dan mengetahui hasil belajar siswa pada pokok bahasan
kalor setelah diajarkan dengan model pembelajaran STM.
Hasil penelitian ini adalah seluruh aspek kegiatan siswa pada pembelajaran
STM terlaksana dengan baik dengan skor rata-rata 35,5. Demikian halnya dengan
aspek pengelolaan pembelajaran juga terlaksana dengan baik dengan skor rata-rata
44,5. Respon siswa terhadap pembelajaran pada umumnya menyatakan senang
dan membantu untuk memahami materi kalor. Hasil belajar siswa dilihat dari
ketuntasan individu, terdapat 3 orang yang tidak tuntas dari 29 siswa yang
mengikuti tes akhir. Seara klasikal, pembelajaran ini dikatakan tuntas karena
mampu menuntaskan sebanyak 89,65 % siswa. Tujuan pembelajaran khusus yang
41
digariskan tuntas sebanyak 90 % dengan ketuntasan rata-rata 75,97 %. Dari hasil
tersebut dapat disimpulkan bahwa pembelajaran dengan STM dapat digunakan
sebagai saah satu alternatif dalam pembelajaran fisika khususnya pada pokok
bahasan kalor.53
Penelitian lainnya adalah penelitian yang dilakukan oleh Alwi, dengan
judul penelitiannya Peningkatan Hasil Belajar Struktur Bumi Melalui Model
pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat Pada Siswa Kelas V Sd Negeri 008
Sebatik Barat Kabupaten Nunukan. Penelitian yang dilakukan oleh saudara Alwi
memiliki rumusan masalah yaitu bagaimanakah meningkatkan hasil belajar
struktur bumi melalui model pembelajaran sains teknologi masyarakat pada Siswa
kelas V SD Negeri 008 Sebatik Barat. Adapun hasil penelitiannya antara lain (1)
Model pembelajaran pembelajaran struktur bumi melalui model pembelajaran
sains teknologi masyarakat dikondisikan agar siswa mau dan mampu menerapkan
prinsip sains untuk menghasilkan karya teknologi sederhana atau solusi pemikiran
untuk mengatur dampak negatif yang mungkin timbul akibat munculnya produk
teknologi. (2) Hasil belajar struktur bumi pada siswa kelas V SDN 008 Sebatik
Barat Kabupaten Nunukan mengalami peningkatan dengan menggunakan model
pembelajaran sains teknologi masyarakat dan mencapai indikator yang ditetapkan
yaitu nilai KKM 60.54
53
Zainatu Mualifah, Penggunaan Model Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat (STM)
pada Pokok Bahasan Kalor di Kelas VII SMP Negeri I Jekan Raya Tahun Ajaran 2007/2008,
Skripsi, (Palangka Raya; Universitas Palangka Raya, 2008), Abstrak.
54
Alwi, Peningkatan Hasil Belajar Struktur Bumi Melalui Pendekatan Sains Teknologi
Masyarakat Pada Siswa Kelas V Sd Negeri 008 Sebatik Barat Kabupaten Nunukan, Skripsi,
(Tarakan; Universitas Borneo Tarakan, 2011), Abstrak.
42
Penempatan model pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat pada
Penelitian ilmiah di atas sebagai salah satu model pembelajaran penting dalam
dunia pendidikan. Walaupun demikian, penulis beranggapan penelitian yang
dilakukan oleh penulis berbeda dengan penelitian model pembelajaran Sains
Teknologi Masyarakat di atas. Penelitian yang dilakukan oleh Alwi, model
pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat digunakan sebagai alat ukur untuk
menilai sejauh mana efektivitas model pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat
dalam kemajuan anak didik menerima pelajaran Strukur Bumi. Selain itu, obyek
penelitiannya adalah anak kelas V SD Negeri 008 Sebatik Barat Kabupaten
Nunukan. Sedangkan penelitian penulis menekankan model pembelajaran Sains
Teknologi Masyarakat sebagai pengukur kemampuan anak didik dalam
memahami pelajaran Fisika pembahasan Kalor, dan obyek penelitian dari penulis
adalah siswa kelas VII MTsN-2 Palangka Raya yang tentunya memiliki pola pikir
yang berbeda.
Penelitian yang dilakukan oleh Zainatul Mualifah pun berbeda dengan
penelitian yang dilaukan oleh penulis. Objek penelitian yang dilakukan oleh
saudari Zainatul Mualifah adalah siswa kelas VII SMP Negeri I Jekan Raya
Palangka Raya, sedangkan objek penelitian penulis adalah siswa kelas VII MTsN
2 Palangka Raya yang tentunya memiliki perbedaan karakteristik pembelajaran
antara kedua sekolah tersebut, yang berimplikasi pada berbedanya hasil penelitian.
43
E. Kalor
1. Pengertian Kalor
Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih
tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda
bersentuhan.55Kalor juga dapat didefinisikan sesuatu yang dipindahkan di
antara sebuah system dan sekelilingnya sebagai akibat dari hanya perbedaan
temperature.56
Kalor merupakan salah satu bentuk energi dalam satuan kalori.57 Akan
tetapi, Satuan kalor dalam SI (Satuan Internasional) adalah joule karena kalor
adalah energi. 58 Karena satuan energi dalam SI adalah joule (J) maka satuan
kalor dalam SI juga joule (J).59 Sebagai informasi, 1 kalori kira-kira sama
dengan 4,18 J atau sering dibulatkan 4,2 J, atau 1 J sama dengan 0,24 kalori.60
2. Pengaruh Kalor Terhadap Suhu Suatu Benda
Kalor merupakan energi yang ditansfer dari satu benda ke benda
lainnya karena adanya perbedaan temperature.61 Dengan kata lain, setiap
perbedaan suhu antara dua benda maka akan terjadi perpindahan kalor.
Perpindahan kalor pada umumnya lebih mudah diamati secara langsung antara
kedua benda yang berbeda suhunya.
Pengertian kalor berbeda dengan suhu. Suhu adalah ukuran derajat
55
Edi Istiyono, IPA Fisika Untuk SMA kelas X,2004, Klaten: PT. intan Pariwara, hal 13
David Halliday dan Robert Resnick, Physics, 3rd Edition, diterjemahkan oleh Pantur Silaban
dan Erwin Sucipto, dengan judul Fisika, Edisi Ketiga, jilid 1, Jakarta; Erlangga, 1985, h. 722.
57
Akhmad Manna, DKK, IPA Fisika kelas VII, Klaten: PT. intan Pariwara,2006, hal 62
58
Ibid, hal 62
59
Sulistyo dan P. Setyono, Intisari Fisika untuk SMP: Ringkasan Materi Lengkap disertai
Contoh Soal-Jawab dan Latihan UNAS, Bandung: Pustaka Setia, 2006, h. 157.
60
Marthen Kanginan, Fisika untuk SMP Kelas VII, Jakarta; Erlangga, 2006, h.132.
61
Douglas C. G, Fisika Edisi Kelima Jilid 1, Jakarta: Erlangga,2011, hal.49
56
44
panas atau dinginnya suatu benda.62 Kalor adalah energi yang berkait dari
gerak acak molekul-molekul yang dapat kita rasakan sebagai panas, sesuatu
yang pindah dari benda panas ke benda lebih dingin sampai sama suhunya.63
Jadi, kalor bukanlah jumlah energi yang dikandung dalam suatu benda
melainkan sejumlah energi yang berpindah.
Partikel-partikel bergerak lebih cepat dalam benda yang panas,
sehingga memiliki energi kinetik yang lebih besar daripada partikel-partikel
dalam benda yang lebih dingin. Ketika benda panas menyentuh benda dingin,
partikel-partikel dalam benda panas menumbuk partikel-partikel dalam benda
dingin. Tumbukan-tumbukan memindahkan energi dari partikel-partikel benda
panas ke partikel-partikel benda dingin. Energi termal partikel-partikel dalam
benda dingin bertambah sehingga suhunya naik. Pada akhirnya, kelajuan
parikel benda panas sama dengan kelajuan partikel benda dingin. Kedua benda
ini dikatakan mencapai keseimbangan termal.
Benda-benda yang bersuhu lebih rendah dari pada suhu lingkungannya
akan menerima kalor dari lingkungan sehingga suhunya mendekati
lingkungan. Maka apabila kita membiarkan air es di tempat terbuka, lama
kelamaan suhunya akan naik mendekati suhu lingkungan (tidak terasa dingin
lagi). Banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat
bergantung pada tiga faktor, yaitu: massa zat, kalor jenis zat, dan kenaikan
suhunya.64 Sehingga dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa kalor yang
diberikan pada suatu zat:
62
Supiyanto, Fisika untuk SMU/MA, Jakarta: Phibeta, 2006, hal.140
Ibid, hal.155
64
Ibid., h.134.
63
45
a. Sebanding dengan kenaikan suhu zat (ΔT)
b. Sebanding dengan massa zat (m)
c. Sebanding dengan kalor jenis zat (c)65
Hubungan antara kalor (Q) dan massa air (m) adalah sebanding.66 Semakin
besar massa air yang dipanaskan, semakin banyak kalor yang dibutuhkan. Jika
besarnya kalor yang dibutuhkan suatu zat yang bermassa m untuk kenaikan
suhu ΔT sebesar Q, Secara matematis percobaan di atas dapat ditulis: 67
Q  m T ................................................................................................(3.1)
Selain massa dan kenaikan suhu, jumlah kalor yang dibutuhkan benda
tergantung dari jenis zat yang dipanaskan. Untuk membedakan jenis zat
biasanya setiap zat mempunyai kalor jenis yang berbeda satu dengan yang
lainnyadan disimbolkan dengan c sehingga persamaan menjadi:68
Q  m c T ...............................................................................................(3.2)
Keterangan:
Q= kalor yang diperlukan (joule)
m= massa benda (Kg)
c= kalor jenis (J/Kg°C)
∆T= perubahan suhu (°C) atau (°K)
3. Kalor Jenis Dan Kapasitas Kalor
Besarnya kalor suatu benda yang diperlukan atau dibuang bergantung
65
Zainatu Mualifah, Penggunaan Model Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat (STM)
pada Pokok Bahasan Kalor di Kelas VII SMP Negeri I Jekan Raya Tahun Ajaran 2007/2008,
Skripsi, (Palangka Raya; Universitas Palangka Raya, 2008), hal.23
66
Ibid, hal.6
67
Edi Istiyono, IPA Fisika Untuk SMA kelas X, Klaten: PT. intan Pariwara,2004,hal 13
68
Marthen Kanginan, Fisika untuk SMP Kelas VII, Jakarta; Erlangga, 2004, hal.46.
46
pada jenis zat tersebut. Kalor jenis (c) suatu zat adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk menaikkan atau melepaskan suhu tiap kilogram massa suatu
zat sebesar 1 K atau 1℃.69 Defenisi kalor jenis secara matematis dapat
ditulis:70
c=
.∆
…………….……………..………………………...................... (3.3)
Bila energi panas ditambahkan pada suatu zat, maka temperatur itu
akan naik, misal: air satu panci yang dipanaskan hingga mendidih memerlukan
kalor tertentu. Jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhunya suatu zat adalah sebanding dengan perubahan temperatur dan massa
zat itu.71 Secara matematis dapat ditulis:72
Q = C T…….………………….....…..……………….……………….. (3.4)
Keterangan:
C = kapasitas kalor yang didefinisikan sebagai energi panas yang dibutuhkan
untuk menaikkan temperatur suatu zat dengan satu derajat satuannya (J/K
atau J/0C).
Hubungan kalor jenis (c) dan kapasitas kalor (C), secara matematis
dapat dijabarkan sebagai berikut:73
Kalor jenis = Kapasitas kalor
m c T = C T…...........................................(3.5)
69
Edi Istiyono, IPA Fisika Untuk SMA kelas X, Klaten: PT. intan Pariwara, 2004, hal 15
Marthen Kanginan, Fisika untuk SMP Kelas VII, Jakarta; Erlangga, 2004, hal.157
71
Paul A. Tippler, Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 1, Jakarta: Erlangga,
1998, hal.598
72
Ibid
73
Ibid
70
47
4. Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Wujud Zat
Benda (suatu zat) pada umumnya jika diberi kalor terus menerus, maka
dalam waktu tertentu zat tersebut wujudnya akan berubah menjadi wujud yang
lain. Perubahan wujud zat pada prinsipnya merupakan suatu proses reversibel
(prosenya dapat dibalik). Pada saat terjadi perubahan wujud zat, ternyata tidak
terjadi kenaikan suhu meskipun pada zat tersebut ada kalor yang diberikan.
Kalor yang ada digunakan untuk mengubah wujud zat, misalnya dari padat
menjadi cair, bila diamati tidak nampak adanya pengaruh kalor (yang biasanya
ditandai dengan perubahan suhu) disebut kalor laten (artinya kalor
tersembunyi) dan dilambangkan dengan L. 74
Zat mengalami perubahan wujud seperti es batu, yaitu dari padat
menjadi cair kemudian dari cair menjadi gas, misalnya besi padat pada suhu
tertentu melebur menjadi besi cair. Bahkan, jika kalor erus diberikan, pada
suhu yang sangat tinggi besi cair menjadi uap. Diagram perubahan wujud zat
dapat dilukiskan sebagai berikut:
Gas
2
5
6
4
3
Padat
Cair
1
74
Supiyanto, Fisika UntukSMU/MA……………, hal.160
48
Keterangan:
Melepaskan kalor
Memerlukan kalor
1. Melebur
4. Mengembun
2. Menguap
5. Menyublim
3. Membeku
6. Desposisi
Gambar 3.3 Diagram perubahan wujud zat41
a. Menguap, Mendidih, dan Mengembun
Menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi uap (gas). 42
Menguapkan suatu zat cair memerlukan kalor, misalnya spiritus atau
alkohol diteteskan pada tangan. Spiritus akan menguap dengan cepat dan
tangan akan terasa dingin. Untuk menguap spiritus memerlukan kalor.
Kalor tersebut diambil dari tangan sehingga tangan terasa dingin karena
kalor mengalir meninggalkan tangan. 43
Beberapa faktor yang dapat mempercepat proses penguapan antara
lain:44
1) Memanaskan
2) Memperluas permukaan
3) Meniupkan udara di atas permukaan
4) Menyemburkan zat cair
5) Mengurangi tekanan pada permukaan
41
Marthen Kanginan, Fisika untuk SMP Kelas VII, Jakarta; Erlangga, 2006,, h.138.
Ibid, hal.159
43
Ibid
44
Ibid, hal.139
42
49
Peristiwa lain yang memperlihatkan bahwa pada waktu menguap
diperlukan kalor adalah mendidih. Jika penguapan terjadi di permukaan
zat cair saja yang dapat terjadi pada setiap suhu, maka mendidih adalah
penguapan yang terjadi di seluruh bagian zat cair akibatnya dimana-mana
timbul gelembung yang kemudian naik dan hanya terjadi pada titik
didih.45 Pada waktu mendidih suhu zat tetap, sekalipun pemanasan terus
dilakukan. Kalor yang diberikan pada zat digunakan untuk mengubah
wujud dari cair menjadi wujud uap. Suhu tetap ini disebut titik didih yang
besarnya sangat bergantung pada tekanan di permukaan zat itu. Titik
didih zat pada tekanan 1 atm disebut titik didih normal. Kalor yang
diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi uap pada titik
didih normalnya disebut kalor laten uap atau kalor uap. Kalor uap disebut
juga kalor didih. Zat yang berubah wujud dari gas menjadi cair maka zat
tersebut melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan untuk mengubah 1 kg
uap menjadi cair pada titik didih normalnya dinamakan kalor laten
embun atau kalor embun. Dari kedua istilah tersebut yang paling sering
digunakan adalah kalor uap/ kalor embun (diberi simbol Lv). Banyak
kalor yang diperlukan untuk mendidihkan zat bermassa m kg adalah Q
joule, dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:46
Q = m.Lv ............................................................................................(3.6)
Dengan:
Q = kalor (J)
45
46
Ibid, hal.141
Mikrajuddin. A, Fisika 1 B………………., hal. 100
50
m = massa (kg)
Lv = kalor didih (J/kg)
b. Melebur dan membeku
Melebur adalah perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Pada
saat melebur,47
zat memerlukan kalor meskipun tidak mengalami
kenaikan suhu. Titik lebur adalah suhu pada waktu zat melebur.48 Kalor
yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat padat menjadi cair dinamakan
kalor laten lebur atau kalor lebur. 49 Kalor yang dilepaskan pada waktu zat
membeku dinamakan kalor laten beku atau kalor beku. Untuk zat yang
sama kalor lebur sama dengan kalor bekunya. Selanjutnya kedua jenis
kalor laten ini kalor lebur diberi simbol Lf. Jika banyak kalor yang
diperlukan oleh zat bermassa m kg untuk melebur adalah Q joule, maka
sesuai dengan definisi di atas dapat ditulis:50
Q = m.Lf …………….................................................………………..(3.7)
Keterangan:
Q = kalor (J)
m = massa (kg)
Lf = kalor lebur (J/kg)
c. Menyublim
Suatu zat kadang-kadang dapat berubah wujud dari padat langsung
47
Mikrajuddin. A, Fisika 1 B………………., hal. 97
Ibid
49
Supiyanto, Fisika UntukSMU/MA……………, hal.148
50
Ibid, hal.149
48
51
menjadi gas, proses ini disebut menyublim sebagai contoh kamper.51
Kebalikan dari proses menyublim adalah deposisi yakni perubahan wujud
dari gas menjadi padat, misalnya pembentukan salju di atmosfer.52
5. Azas Black
Ketika secangkir air teh panas didinginkan, hal ini biasanya
dilakukan dengan mencampurkan air dingin. Setelah keseimbangan termal
tercapai maka diperolehlah air hangat. Dalam pencampuran ini, tentulah
air panas melepaskan energi kalor sehingga suhunya turun dan air dingin
menerima energi kalor sehingga suhunya naik. Jika pertukaran kalor hanya
terjadi antara air panas dan air dingin (tidak ada kehilangan kalor ke udara
sekitar dan ke cangkir), maka sesuai dengan prinsip kekekalan energi:
kalor yang dilepaskan oleh air panas (Qlepas) sama dengan kalor yang
diterima air dingin (Qterima).53
Qlepas = Qterima......................................................(3.8)
m c (T2 – T1) = m c (T1 – T2)54
Keterangan:
Qlepas = Energi panas yang keluar atau yang dilepas
51
m
= massa zat
c
= massa jenis zat
T1
= Temperatur awal
Supiyanto, Fisika UntukSMU/MA……………, hal.160
Marthen Kanginan, IPA Fisika………………………………………………......., hal.79
53
Paul A. Tippler, Fisika Untuk Sains …………………………………...……..., hal.601
54
Edi Istiyono, IPA Fisika Untuk SMA kelas X, Klaten: PT. intan Pariwara, 2004, hal 17
52
52
T2
= Temperatur akhir
Prinsip kekekalan energi pada pertukaran kalor, pertama kali
diukur oleh Joseph Black (1728-1799), seorang ilmuwan Inggris. Oleh
karena itu prinsip kekekalan energi atau persamaan (3.8) dikenal dengan
asas Black.
6. Perpindahan kalor
Kalor adalah bentuk energi yang dapat berpindah karena perbedaan
suhu benda.55 Kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu
rendah, ditunjukkan pada Gambar 3.4 berikut ini:56
Gambar 3.4. Kalor Berpindah dari Suhu Tinggi ke Suhu Rendah
Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu
konduksi
(hantaran),
perpindahan
secara
perpindahan secara
konveksi
(aliran),
dan
perpindahan secara radiasi (pancaran).
a. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Proses perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan
kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel zat tersebut.57
Misalnya, letakkan sebuah sendok logam ke dalam cangkir berisi air teh
55
Mikrajudin Abdullah, IPA Fisika Untuk SMP kelas VII, Jakarta: PT. Erlangga, 2004, hal
56
Paul A. Tippler, Fisika Untuk Sains …………………………………...……..., hal.159
Supiyanto, Fisika UntukSMU/MA…, hal.163
127
57
53
panas sentuhlah ujung sendok yang tidak tercelup dalam air. Tangan akan
terasa panas walaupun ujung sendok yang dipegang tidak bersentuhan
langsung dengan air panas. Pada proses perpindahan kalor dari bagian
sendok yang panas ke ujung sendok yang dingin tidak terjadi perpindahan
molekul/atom logam dalam sendok. Pemanasan pada ujung zat
menyebabkan partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat dan
suhunya naik, atau energi kinetiknya bertambah ditunjukkan pada Gambar
3.5.
Partikel bergerak cepat
Aliran kalor
Partikel bergerak lambat
Gambar 3.5. Perindahan Kalor Konduksi
Pada peristiwa konduksi kalor berpindah dari satu molekul ke
molekul lain dalam batang besi. Molekul-molekul pada ujung besi yang
dipanaskan akan bergetar lebih cepat karena menerima kalor. Getaran ini
mengakibatkan molekul di sampingnya lagi ikut bergetar. Demikian
seterusnya, sampai molekul-molekul pada ujung besi yang lain juga ikut
bergetar. Akibatnya, ujung besi itu yang semula dingin berubah menjadi
panas. 58
Partikel-partikel dengan energi kinetik lebih besar ini memberikan
58
127
Mikrajudin Abdullah, IPA Fisika Untuk SMP kelas VII, Jakarta: PT. Erlangga, 2004, hal
54
sebagian energi kinetiknya pada partikel-partikel tetangganya secara terus
menerus. Dalam logam, kalor dipindahkan melalui elektron-elektron bebas
yang terdapat dalam struktur atom logam. Oleh karena elektron bebas
mudah berpindah, pertambahan energi ini dengan cepat dapat diberikan ke
elektron-elektron lain yang letaknya lebih jauh melalui tumbukan.
b. Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi adalah proses dimana kalor
ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang
lain, yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.59 Ketika air yang diberi zat
warna (kristal kalium permanganat) dipanasi, massa jenis air pada bagian
itu menjadi lebih kecil karena memuai, sehingga air bergerak naik ke atas
dan tempatnya digantikan oleh air dingin yang massa jenisnya lebih besar.
Pemanas
Gambar 3.6. Konveksi Alami dalam Zat Cair
Ada dua cara perpindahan kalor secara konveksi yaitu konveksi
alamiah oleh pemberian kalor akibatnya memuai sehingga massa jenisnya
kecil lalu bergerak naik dan konveksi paksa oleh pemberian usaha. Contoh
konveksi alamiah adalah pemanasan air dalam panci, aliran udara pada
59
Douglas. C. Giancoli, Fisika Edisi…, hal.504
55
ventilasi rumah, angin darat dan angin laut sedangkan konveksi paksa
seperti kipas angin atau baling-baling, pompa, blower, dan pengering
rambut (hair dryer). Konveksi dalam keseharian adalah konveksi udara
yang terjadi sewaktu membakar sampah, konveksi alami udara juga terjadi
pada sistem ventilasi rumah dan peristiwa angin laut dan angin darat.
c. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Kalor dari matahari dapat sampai ke bumi melalui ruang hampa
tanpa zat perantara disebut radiasi.60 Perpindahan kalor dapat terjadi
melalui ruang hampa karena energi kalor dibawa dalam bentuk gelombang
elektromegnetik. Hanya sebagian kecil saja dari spektrum gelombang
elektromagnetik yang diamati langsung oleh indera mata yaitu cahaya
tampak, sedangkan bagian yang lain tidak dapat diamati secara langsung.
Perpindahan kalor secara radiasi ditunjukkan pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor radiasi, dinyatakan
dalam hukum Stefan-Boltzmann, ia menyatakan energi yang dipancarkan
oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu
60
Mikrajuddin. A, Fisika 1 B…, hal. 506
56
(Q/t) sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat
empat suhu mutlak permukaan itu (T4).
Contoh perpindahan radiasi lainnya, jika kita berdiri di dekat api
unggun, perapian, tungku pemanas, dan semacamnya, maka kita akan
merasakan panas. Panas yang kita rasakan tidak dihantarkan melalui udara
karena udara termasuk konduktor kalor yang buruk. Panas tersebut juga
tidak dipindahkan secara konveksi karena udara yang panas akan mengalir
ke atas, bukan ke samping.
Penerapan konsep perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari
yaitu:61
1. Termos merupakan peralatan rumah tangga yang dapat mencegah
perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, maupun radiasi.
Gambar 3.8 Termos Mengurangi Kehilangan Kalor Konduksi, Konveksi, dan
Radiasi.
2. Setrika memindahkan kalor ke pakaian yang disetrika secara konduksi.
3. Panci umumnya terbuat dai bahan logam agar dapat memasak bahan
makanan dengan cepat dan aman, karena bahana logam mampu
mengalirkan kalor secara konduksi.
61
Agus. T, dkk, Fisika Untuk SLTP …, hal.23-24
57
4. Pada tungku-tungku pemanas yang menggunakan kayu bakar selalu dibuat
cerobong yang tinggi, selain untuk mengeluarkan asap cerobong itu
berfungsi juga untuk mengalirkan udara. Pembakaran di bawah cerobong
membuat massa jenis udara menjadi kecil sehingga udara naik ke atas
maka asap (butir-butir padat) ikut terbawa ke atas tidak mengganggu
lokasi.62
5. Angin laut dan angin darat yang dimanfaatkan nelayan untuk berlayar
menangkap ikan, pada malam hari suhu udara di darat lebih rendah
daripada suhu di daratan sehingga udara di atas laut naik dan tempatnya
digantikan udara diatas daratan dan terjadilah angin darat. Pada siang hari
udara di atas daratan lebih tinggi daripada udara di atas lautan sehingga
udara di atas daratan naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas laut
dan terjadilah angin laut, seperti yang ditunjukkan gambar di bawah ini:
Gambar 3.9 Terjadinya angin Laut dan Angin Darat63
62
63
Ibid hal 24
Anni Winarsih . Kelas VII SMP IPA Terpadu hal 131