KALOR (1) kELAS VII SEMESTER 1

Pengertian Kalor

Suhu menyatakan tingkat panas benda. Benda memiliki tingkat panas tertentu karena di dalam benda terkandung energi panas.

Seperti telah kamu lakukan dalam kegiatan penyelidikan tersebut bahwa segelas air dan seember air yang bersuhu sama memiliki energi panas yang berbeda. Untuk menaikkan suhu 200 g air, memerlukan energi panas yang lebih besar daripada 100 g air. Pada suhu yang sama, zat yang massanya lebih besar mempunyai energi panas yang lebih besar pula.

Energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah disebut kalor. Apakah satuan kalor? Sebagai bentuk energi, dalam SI kalor mempunyai satuan joule (J). Satuan kalor yang populer (sering digunakan pada bidang gizi) adalah kalori dan kilokalori.

Tubuh kamu mengubah sebagian makanan menjadi energi panas. Perhatikan Gambar 4.3. Energi panas yang disediakan oleh makanan diukur dalam kilokalori, sering disingkat kkal atau Kal (dengan K huruf kapital). Satu Kal makanan  sama dengan 1.000 kalori. Kita menggunakan kilokalori untuk makanan, karena kalori terlalu kecil untuk dipakai mengukur energi pada makanan yang dimakan (agar bilangan yang dikomunikasikan tidak terlalu besar).

Zat gizi makanan mengandung energi kimia yang dapat diubah menjadi energi panas atau energi bentuk lain. Sebagian energi ini digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh. Saat kamu sedang kedinginan, kamu akan menggigil untuk mempercepat  metabolisme tubuh sehingga suhu tubuh tetap terjaga. Setiap makanan kemasan harus tercantum kandungan energinya.

 

 1. Kalor dan Perubahan Suhu Benda

Pada kegiatan sebelumnya, kamu telah mengamati bahwa air jika diberi panas dari pembakar spiritus yang menyala, ternyata suhunya naik. Secara umum, suhu benda akan naik jika benda itu mendapatkan kalor. Sebaliknya, suhu benda akan turun jika kalor dilepaskan dari benda itu. Air panas jika dibiarkan lama-kelamaan akan mendingin mendekati suhu ruang. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian kalor dilepaskan benda tersebut ke lingkungan. Telah kamu ketahui pula bahwa kenaikan suhu oleh kalor dipengaruhi massa benda. Untuk menaikkan suhu yang sama, air bermassa 200 g memerlukan kalor yang lebih besar daripada air bermassa 100 g. Apakah yang memengaruhi kenaikan suhu hanya jumlah kalor dan massa benda saja? 

Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda hingga suhu tertentu dipengaruhi juga oleh jenis benda. Besaran yang digunakan untuk menunjukkan hal ini adalah kalor jenis.

Ingat kembali, bahwa perubahan suhu pada skala Celcius sama dengan perubahan suhu pada skala Kelvin. Tabel 4.1 menunjukkan kalor jenis beberapa bahan. Kamu dapat mengamati bahwa bahan yang berbeda memiliki kalor jenis yang berbeda pula.

Dari kegiatan tersebut, kamu dapat menyimpulkan hasilnya sebagai berikut.

Jika simpulanmu ini dirumuskan secara matematis, dapat ditulis seperti berikut.

atau

kalor yang diperlukan untuk kenaikan suhu = kalor jenis x massa benda x kenaikan suhu

Kesimpulan di atas dapat dilambangkan sebagai berikut.

Q = m x c x ∆T

Contoh Penerapan

Berapa   kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 500 g air, dari suhu mula-mula  20 C menjadi 100 C ?

Massa    m = 500 g = 0,5 kg

Kalor jenis air (lihat Tabel 4.1) c = 4.184J/(kg.K)

Kenaikan suhu air    ∆t = (100-20) C  = 80 K

Pertanyaan Q =  ?

Jawab :

Q = c x m x ∆t

    = 4.184 x 0.5 x 80 J

    = 167.360 J

Jadi kalor yang diperlukan sebesar 167.360 J

 2. Kalor pada Perubahan Wujud  Benda

Terjadinya perubahan wujud sering diamati dalam kehidupan seharhari. Contoh yang sering kamu jumpai, yaitu pada air mendidih kelihatan gelembung- gelembung uap air yang menunjukkan adanya perubahan wujud dari air menjadi uap. Untuk mendidihkan air, diperlukan kalor. Jadi, untuk mengubah wujud zat cair menjadi gas diperlukan kalor.

Proses perubahan wujud benda dapat dilihat pada gambar berikut

Berdasarkan kegiatanmu, tampak bahwa saat perubahan wujud tidak terjadi perubahan suhu. Kalor untuk mengubah wujud zat disebut kalor laten.

 

 dengan:

Q  =  kalor yang dibutuhkan/dilepas untuk berubah wujud (J)

m  = massa zat yang berubah wujud (kg)

L   =  kalor lebur atau kalor beku (J/kg)

U   = kalor penguapan atau kalor pengembunan (J/kg)

 

Contoh Penerapan

Berapakah kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg air dalam keadaan beku (es), jika kalor lebur air tersebut 336.000 J/kg?

Langkah-langkah Penyelesaian

Apa yang diketahuinya?

Massa, m = 5 kg

Kalor lebur air L = 336.000 J/kg = 3,36 x 10⁵ Jkg

Pertanyaan Q meleburkan es = ?

Q = m L

Q = (5 kg) (3,36 x 10⁵  Jkg)

Q =  16,8 x 10⁵ J

Jadi, es tersebut memerlukan kalor sebesar 1,68 x 10⁶  untuk melebur

PERTANYAAN 

Berapa   kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 200 g air, dari suhu mula-mula  50 C menjadi 100 C ?

Berapakah kalor yang diperlukan untuk meleburkan 3 kg air dalam keadaan beku (es), jika kalor lebur air tersebut 336.000 J/kg?

Jangan lupa presensi pada link di bawah ini

PRESENSI HARI INI

KEBUTUHAN ENERGI DAN JENIS NUTRISI KELAS VIII SEMESTER 1

KEBUTUHAN ENERGI

Makanan merupakan sumber energi utama bagi makhluk hidup, tanpa makanan yang masuk ke dalam tubuh, manusia dapat mati karena tidak punya energi untuk bertahan hidup. Coba pikirkan apa yang akan terjadi jika kamu tidak makan selama sehari saja? Tentu tubuhmu akan lemas dan tidak berenergi. Begitu penting peran makanan, oleh karena itu kamu harus tahu apa saja jenis makanan dan kandungan gizi di dalamnya.

Coba perhatikan aktivitasmu sehari-hari, hampir setiap hari kamu harus belajar di sekolah, pengerjakan tugas, atau melakukan kegiatan ekstrakurikuler di sekolah. Tentu kamu membutuhkan banyak energi untuk menunjang semua kegiatanmu itu. Pada masa-masa pertumbuhan ini, kamu membutuhkan asupan nutrisi yang cukup untuk menunjang pertumbuhanmu. Ketika kamu lapar, makanan apakah yang kamu pilih? Makanan yang sesuai dengan seleramu atau memilih makanan berdasarkan nilai gizinya?

Banyak orang-orang yang lebih mementingkan rasa suatu makanan daripada nilai gizi yang terkandung di dalam makanan. Sepotong roti tawar akan mudah kita santap, namun hanya memberikan beberapa nutrisi yang kita butuhkan. Tahukah kamu bahwa nutrisi pada makanan berperan dalam memberikan energi dan bahan untuk perkembangan, pertumbuhan, dan perbaikan sel tubuh. Oleh karena itu, memilih makanan dengan kandungan nutrisi yang tepat sangat penting untuk kamu ketahui.

Apakah dengan hanya mengonsumsi makanan ringan kamu dapat mendapatkan banyak energi? Tentu saja tidak, kamu butuh makan makanan pokok lain seperti nasi, lauk pauk, sayur dan buah agar kamu mendapatkan cukup energi.

Pernahkah kamu berpikir apakah fungsi energi bagi tubuhmu? Tubuhmu membutuhkan energi untuk setiap kegiatan, seperti belajar, berjalan ke sekolah, dan membaca buku. Tubuhmu juga menggunakan energi untuk mempertahankan suhu tubuh normal sekitar 37°C. Energi ini berasal dari makanan yang kamu makan. Jumlah energi yang dibutuhkan oleh tubuh untuk aktivitas tersebut menggunakan satuan kalori. Sama halnya pada tubuh,  jumlah energi yang tersedia dalam makanan juga diukur dalam satuan kalori. Satu satuan kalori (kal) menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1°C. 1 kilokalori (kkal) sama dengan 1.000 kalori (kal) sama dengan 4.200 joule (J).

Cara yang dapat digunakan untuk mengetahui jumlah kalori yang terkandung dalam setiap gram makanan  adalah  dengan  menggunakan kalorimeter. Kalorimeter merupakan alat yang terdiri atas wadah logam yang direndam dengan sejumlah air yang diketahui volumenya. Sampel makanan kering dengan berat tertentu diletakkan pada sebuah tempat di dalam wadah. Wadah tersebut kemudian diisi dengan oksigen dan direndam dengan air. Selanjutnya makanan tersebut dipanaskan hingga teroksidasi sempurna, kemudian perubahan suhunya diukur. Karena volume airnya telah diketahui, maka sejumlah panas yang dilepaskan dari makanan dapat dihitung nilai kalorinya. Berdasarkan hal tersebut maka rerata yang diambil untuk menyatakan kalori  yang dihasilkan 1 gram karbohidrat adalah 4,1 kkal, 1 gram protein menghasilkan 4,1 kkal, dan 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kkal.

Sejumlah energi yang dibutuhkan untuk mendukung aktivitas metabolisme tubuhmu selama sehari berbeda-beda bagi setiap orang. Beberapa faktor yang memengaruhi kebutuhan energi seseorang diantaranya adalah usia, jenis kelamin, serta aktivitas yang dilakukan. Sebagai contoh, kamu akan cenderung lebih cepat lapar ketika selesai melakukan olahraga dibandingkan jika hanya duduk atau beristirahat.

Hal itu dapat terjadi karena pada saat olahraga kalori yang dibutuhkan tubuhmu lebih banyak sehingga pembakaran energi dari makanan yang kamu makan juga lebih cepat dibandingkan jika kamu hanya duduk dan beristirahat. Perhatikan Tabel 4.2 berikut ini.

 

Keseimbangan energi dapat terjadi ketika kalori yang masuk dalam tubuh melalui makanan sama dengan kalori yang dikeluarkan melalui metabolisme tubuh dan aktivitas otot. Dalam kondisi ini, berat badanmu akan cenderung tetap. Jika kalori yang masuk dalam tubuh melebihi kalori yang dikeluarkan, maka akan terjadi keseimbangan energi positif. Artinya jaringan tubuhmu akan menyimpan kelebihan nutrisi tersebut. Kenaikan berat badan dapat terjadi jika sekitar 3.500 kkal disimpan dalam bentuk lemak pada jaringan tubuh.

Sebaliknya, jika kalori yang dikeluarkan tubuh melalui aktivitasmu lebih besar dibandingkan dengan kalori yang masuk dalam tubuh, maka akan terjadi keseimbangan energi negatif. Artinya tubuhmu akan melakukan pembakaran simpanan nutrisi yang tersimpan dalam tubuh untuk memenuhi kalori yang dibutuhkan tubuhmu. Hal ini dapat menurunkan berat badan. Oleh karena itu, untuk menjaga berat badanmu tetap seimbang kamu harus menjaga agar kalori yang masuk dalam tubuh sama dengan kalori yang dikeluarkan.

Tahukah kamu total asupan kalori yang direkomendasikan dalam sehari agar tubuh tetap sehat? Perhatikan Tabel 4.3, Tabel 4.4, dan Tabel 4.5 berikut!

JENIS NUTRISI

Makanan yang kamu konsumsi seharusnya tidak hanya sekedar mengenyangkan tetapi harus mengandung nutrisi atau gizi.  Nutrisi atau gizi adalah zat yang dibutuhkan makhluk hidup sebagai sumber energi, mempertahankan kesehatan, pertumbuhan, dan untuk berlangsungnya fungsi normal pada setiap jaringan dan organ tubuh. Sebenarnya, makanan yang kamu konsumsi sehari-hari harus mengandung enam jenis nutrisi yaitu karbohidrat, lemak, protein, vitamin, mineral, dan air. Karbohidrat, lemak, dan protein dibutuhkan dalam jumlah yang banyak, sedangkan vitamin dan mineral dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang sedikit.

Karbohidrat, lemak, protein, dan vitamin merupakan nutrisi organik yang mengandung karbon. Sebaliknya, nutrisi anorganik seperti air dan mineral, tidak mengandung karbon. Makanan yang mengandung karbohidrat, lemak, dan protein perlu dicerna atau dipecah terlebih dahulu oleh tubuh. Sedangkan air, vitamin, dan mineral dapat diserap langsung oleh sel-sel tubuh.

a.   Karbohidrat

Bacalah kandungan nutrisi pada label beberapa bungkus biskuit! Kamu akan melihat bahwa jumlah karbohidrat yang tertera pada bungkus biskuit  lebih tinggi daripada jumlah nutrisi lainnya. Setiap molekul karbohidrat terbuat dari karbon, hidrogen, dan oksigen.

Karbohidrat adalah sumber utama energi bagi tubuh. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4,1 kilokalori (kkal). Terdapat tiga jenis karbohidrat yaitu gula, pati, dan serat. Gula disebut karbohidrat sederhana. Contoh makanan yang mengandung gula antara lain buahbuahan, madu, dan susu. Dua jenis karbohidrat lainnya, yaitu pati dan serat disebut karbohidrat kompleks. Pati ditemukan dalam umbi-umbian seperti kentang dan makanan yang terbuat dari biji-bijian. Serat, seperti selulosa, ditemukan di dinding  sel tumbuhan. Makanan seperti roti gandum atau sereal, kacang-kacangan, sayuran, dan buahbuahan merupakan sumber serat yang baik. Serat tidak dapat dicerna oleh saluran pencernaan makanan manusia, sehingga dikeluarkan sebagai feses. Dengan demikian, serat bukan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia.

Konsumsi karbohidrat terlalu berlebihan dapat menyebabkan penyakit gula atau diabetes. Hati-hati dengan diabetes, menurut WHO 246 juta orang di dunia mengidap diabetes. Jumlah ini menunjukkan hampir 6% dari populasi orang dewasa di dunia. Karena jumlahnya yang besar ini maka diabetes disebut sebagai “The Silent Epidemi”.

Penyebab utama peningkatan kejadian diabetes adalah gaya hidup. Olahraga teratur dan pengaturan pola makan dapat mengurangi atau menunda timbulnya diabetes lebih dari 50%. Untuk mengetahui kadar gula darah dalam tubuhmu, kamu dapat menggunakan alat pengukur kadar gula dalam darah.

Perhatikan Gambar 4.4! Kadar gula darah normal berkisar antara 60-100 mg/dL saat dalam kondisi tidak makan. Jika setelah makan, kadar maksimal kurang dari 140 mg/dL.

b. Lemak

Lemak atau lipid diperlukan tubuh karena menyediakan energi sebesar 9,3 kkal/gram, melarutkan vitamin A, D, E, K, dan menyediakan asam lemak esensial bagi tubuh manusia. Selama proses pencernaan, lemak dipecah menjadi molekul yang lebih kecil, yaitu asam lemak dan gliserol.

Lemak merupakan unit penyimpanan yang baik untuk energi. Kelebihan energi dari makanan yang kamu makan akan diubah menjadi lemak dan disimpan untuk digunakan di lain waktu. Berdasarkan struktur kimianya, dikenal lemak jenuh dan lemak tak jenuh. Lemak tak jenuh biasanya cair pada suhu kamar. Minyak nabati serta lemak yang ditemukan dalam biji  adalah  lemak tak jenuh. Lemak jenuh biasanya padat pada suhu kamar, ditemukan dalam daging, susu, keju, minyak kelapa, dan minyak kelapa sawit. Lemak jenuh yang berlebih dapat meningkatkan kolesterol darah yang dapat menyebabkan penyakit jantung dan stroke. Perhatikan Gambar 4.5!

 

Makanan yang mengandung lemak biasanya akan cenderung berminyak atau memiliki rasa yang gurih, misalnya pada keripik kentang dan kacangkacangan. Apakah kamu lebih suka memilih camilan berupa  keripik atau permen daripada buah-buahan dan sayuran? Camilan pada umumnya memiliki rasa yang lezat,  namun berhati-hatilah, sebab kandungan lemak pada camilan cukup tinggi. Pada Tabel 4.6  tertera beberapa camilan yang populer di kalangan anak-anak dan remaja dan rata-rata jumlah lemak yang terkandung di dalamnya.

 

 c.    Protein

Protein dibutuhkan sebagai penghasil energi, untuk pertumbuhan dan mengganti sel-sel tubuh  yang rusak, pembuat enzim dan hormon, dan pembentuk antibodi (sistem kekebalan tubuh). Protein merupakan molekul besar yang terdiri atas sejumlah asam amino. Asam amino terdiri atas karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan kadang-kadang belerang.

Protein yang kamu makan dapat berasal dari hewan (protein hewani) dan dari tumbuhan (protein nabati). Bahan makanan yang mengandung protein hewani antara lain daging, ikan, telur, susu, dan keju. Bahan makanan yang mengandung protein nabati adalah kacang kedelai, kacang hijau, dan kacang-kacangan lainnya. Kacang kedelai sebagai bahan baku tempe dan tahu merupakan salah satu sumber protein yang baik. Perhatikan Gambar berikut!

 

Tahukah kamu kandungan nutrisi dalam menu makanan sehari-hari? Kandungan nutrisi dalam bahan makanan dapat diketahui dengan menggunakan indikator uji makanan atau reagen. Tabel 4.7 menunjukkan jenis reagen untuk mengetahui nutrisi dalam bahan makanan.

d.   Vitamin

Masih ingatkah kamu bahwa vitamin dibutuhkan tubuh dalam jumlah sedikit? Walaupun dibutuhkan dalam jumlah sedikit namun harus ada, karena vitamin diperlukan untuk mengatur fungsi tubuh dan mencegah beberapa penyakit. Vitamin dikelompokkan menjadi dua, yaitu vitamin yang larut dalam air (vitamin B dan C) dan vitamin yang larut dalam lemak (vitamin A, D, E, dan K). Khusus vitamin D dapat  terbentuk ketika kulit terkena sinar matahari, karena di dalam tubuh ada pro vitamin D. Perhatikan Tabel 4.8!

 

Tahukah kamu bahwa sebenarnya ada waktu yang tepat untuk mengonsumsi buah-buahan. Buah-buahan mengandung serat, vitamin dan fruktosa atau penyedia gula sederhana alami yang mudah diserap oleh tubuh. Apabila buah dikonsumsi 30 menit sebelum makan berat seperti nasi, penyerapan nutrisi dalam buah dapat lebih optimal, karena insulin yang dihasilkan pankreas dapat segera mencerna fruktosa secara perlahan sehingga glukosa dapat terserap oleh tubuh lebih cepat. Penyerapan vitamin pun juga lebih optimal. Apabila buah dikonsumsi setelah memakan nasi, pankreas akan bekerja berat untuk mengolah nasi dan protein yang ada dalam lauk pauk yang  memerlukan waktu pencernaan berjam-jam.

Mengonsumsi buah juga dapat dilakukan setelah makan berat, namun sebaiknya dilakukan beberapa jam setelah makan, agar makanan yang sebelumnya masuk ke dalam tubuh sudah dicerna dengan baik sehingga nutrisi dalam buah dapat terserap secara optimal.

Kamu telah mengetahui beberapa sumber vitamin bagi tubuh kita. Kekurangan vitamin tersebut dapat menyebabkan beberapa gangguan di dalam tubuhmu. Salah satu contoh yang sering kita jumpai sehari-hari adalah kekurangan vitamin C. Salah satu akibat kekurangan vitamin C adalah sariawan.

Pernahkah kamu mengalaminya? Untuk pengobatan atau pencegahan sariawan biasanya disarankan untuk banyak mengonsumsi buah-buahan yang asam seperti jeruk, stroberi, atau asam jawa. Padahal tidak semua orang suka rasa yang terlalu asam. Tahukah kamu bahwa sebenarnya vitamin C itu tidak hanya terdapat pada buah-buahan yang asam.

e.    Mineral

Tubuhmu memerlukan sekitar 14 jenis mineral, di antaranya kalsium, fosfor, kalium, natrium, besi, iodium, dan seng. Mineral merupakan nutrisi yang sedikit mengandung atom karbon. Satu jenis makanan yang kita konsumsi ternyata dapat mengandung lebih dari satu jenis zat gizi, misalnya pada susu terkandung protein, lemak, serta juga mineral berupa kalsium.  Perhatikan Gambar 4.8!

Mineral berfungsi dalam proses pembangunan sel, membantu reaksi kimia tubuh, mengangkut oksigen ke seluruh tubuh, dan pembentukan dan pemeliharaan tulang. Beberapa mineral dibutuhkan tubuh kita dalam jumlah yang sangat sedikit sebagian yang lain cukup banyak. Berbagai mineral yang dibutuhkan tubuh, manfaatnya serta sumbernya dapat dicermati pada Tabel 4.10!

f.    Air

Apakah kamu pernah olahraga pada siang hari yang panas? Apa yang kamu rasakan? Kamu mungkin merasa haus, selanjutnya kamu akan mencari air minum. Air penting bagi tubuhmu untuk menjaga kelangsungan hidup. Kamu tentu lebih dapat menahan lapar daripada menahan haus. Mengapa demikian? Karena sel-sel tubuhmu membutuhkan air untuk beraktivitas. Di samping itu, nutrisi yang masuk ke tubuh kamu tidak dapat digunakan oleh sel-sel tubuh bila tidak terlarut dalam air.

Sekitar 60-80% sel tubuh makhluk hidup terdiri atas air. Tubuh dapat  kehilangan air ketika bernapas, berkeringat, buang air besar maupun air kecil. Kehilangan air tersebut harus segera diganti dengan minum air sebanyak 2 liter atau 8 gelas sehari.  Namun, minum air bukan satu-satunya cara untuk memasok sel-sel dengan air, karena tanpa kita sadari makanan yang kita makan mengandung banyak air. Contoh apel mengandung 80% air dan daging mengandung 66% air. Perhatikan Gambar 4.9!

Air dibutuhkan oleh tubuh sebagai pembentuk sel dan cairan tubuh, pengatur suhu tubuh, pelarut zat-zat gizi lain dan pembantu proses pencernaan makanan, pelumas dan bantalan, media transportasi,  dan media pengeluaran sisa metabolisme. 

PERTANYAAN

1. Apa yang dimaksud dengan kalori?

2. Jenis / kelompok makanan apa yang paling banyak mengandung kalori?

3.  Makanan apa saja yang mengandung protein (minimal 5)?

4. Apakah fungsi mineral? berilah contoh mineral 5 saja!

5. Apakah fungsi air?

Sebelum mengakhiri materi pembelajaran IPA ini silahkan kalian presensi melalui link berikut PRESENSI HARI INI