Pembelajaran Fisika Berbasis Kearifan Lokal pada Proses Pembakaran Gerabah untuk Pokok Bahasan Kalor

Salah satu tahapan dalam pembuatan gerabah terdapat tahapan pembakaran gerabah. Berdasarkan hasil wawancara dengan ibu Sutinah, salah satu pengrajin gerabah di dukuh Krajan desa Mayong Lor kabupaten Jepara proses pemabakaran gerabah dilakukan setelah proses pembentukan gerabah.

Gerabah yang telah dibentuk dengan bantuan alat Subang Pelarik, gerabah tersebut akan dijemur selama kurang lebih 5 sampai dengan 10 menit saat musim kemarau sedangkan saat musim penghujan proses penjemuran dilakukan hingga tiga hari. Setelah proses penjemuran gerabah dilapisi dengan tanah merah. Proses selanjutnya adalah proses pembakaran gerabah di tungku besar. Gerabah-gerabah disusun terlebih dahulu dengan cara membuka genteng penutup tungku. Setelah memenuhi ruang tungku, jerami yang diletakkan dari lubang pintu tungku mulai dinyalakan.

Proses pemanasan ini tidak menggunakan bahan bakar kayu namun menggunakan bahan bakar jerami. Waktu yang dibutuhkan dalam proses pembakaran pun cukup lama, biasanya selesai hingga siang hari (Sutinah, 2015). 

Gambar 1 Pembakaran Gerabah (sumber pribadi)

Pada proses pembakaran gerabah para pengrajin sebenarnya sedang mengaplikasikan ilmu fisika dalam kehidupan sehari-hari. Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan Kalor? kenapa bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari?

yuuk mari simak penjelasan tentang kalor dalam proses pembakaran gerabah...

     Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Kalor dapat disebut juga dengan panas. Menurut Tipler, panas adalah energi yang ditransfer dari satu benda ke benda lain karena beda temperatur. (Tipler, 1991, hal. 597).

Peristiwa yang terjadi pada saat gerabah melalui proses pembakaran di dalam tungku adalah suhu tinggi yang berasal dari jerami yang telah terbakar (bahan bakar) akan berpindah ke gerabah yang masih memiliki suhu yang rendah. Pada proses ini akan terjadi perpindahan energi dari jerami yang memiliki suhu lebih tinggi ke gerabah yang suhunya lebih rendah.

Salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya energi kalor adalah kalor jenis. Untuk menentukan besarnya kalor jenis suatu zat dapat menggunakan kalorimeter. Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Selain itu, besaran lain yang berkaitan dengan kalor terdapat Kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah banyak energi yang harus diberikan dalam bentuk kalor untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar satu derajat.

Pembakaran gerabah mengubah tanah liat menjadi lebih padat. Gerabah ini mempunyai karkater mampu menyerap kalor. Untuk mengetahui besarnya kalor jenis dari gerabah dapat dilakukan dengan kegiatan percobaan menentukan kalor jenis patahan gerabah.

Kekekalan energi pada pertukaran kalor pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799). Oleh karena itu persamaan kekekalan energinya disebut juga dengan Asas Black. Prinsip kekekalan energi menurut Black ialah kalor yang dilepaskan oleh air panas (Q_lepas) sama dengan kalor yang diterima air (Q_terima).

Kalor dapat mengakibatkan perubahan wujud dari suatu zat. Contohnya jika es diberi kalor, beberapa waktu kemudian es berubah wujud menjadi air, dan selanjutnya air berubah wujud menjadi uap. Demikian juga jika uap air didinginkan. Beberapa waktu kemudian uap air berubah wujud menjadi air, dan selanjutnya air akan berubah wujud menjadi es.

Kalor Laten

Umumnya, ketika kalor diberikan pada suatu at, maka zat itu mengalami kenaikan suhu.akan tetapi,jika kalor yang diterima oleh suatu zat digunakan untuk mengubah wujud, misalnya dari es menjadi air, maka suhu zat adalah tetap. Kalor yang digunakan oleh zat untuk mengubah wujud disebut Kalor Laten (‘laten’ berarti ‘tersembunyi’); kata tersembunyi ini untuk menggambarkan bahwa kalor yang diterima oleh zat untuk mengubah wujud tidak terlihat sebagai kenaikan suhu. (Kanginan, 2007)

Kalor Laten (diberi simbol L) didefinisikan sebagai banyak energi kalor Q yang diterima atau dilepas tiap satuan massa oleh suatu zat untuk berubah wujud. Secara matematis ditulis:

Q = m. L

Keterangan :

L: Kalor Laten (J/kg)

Q: Energi Kalor (J)

m: massa zat (kg)

a.       Kalor Lebur

Kalor yang dibutuhkan untuk merubah 1,0 kg zat padat menjadi cair disebut kalor lebur; dinyatakan dengan L_F. kalor lebur air adalah 79,7 kkal/kg atau dalam SI yang sesuai 333 kJ/kg (=3,33 × 10⁵ J/kg) (Giancoli, 2001).

b.      Kalor Penguapan

       Kalor yang dibutuhkan untuk merubah suatu zat dari fase cair ke uap disebut kalor penguapan, dinyatakan L_v. Kalor penguapan untuk air adalah 539 kkal/kg atau 2260 kJ/kg (Giancoli, 2001).

Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu:

1. Konduksi 

    Konduksi adalah proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel. Berdasarkan          kemampuan menghantarkan kalor, zat dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu konduktor              dan isolator

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor konduksi antara lain:              a.       Beda suhu di antara kedua permukaan ; makin besar beda suhu, makin cepat perpindahan                    kalor.              b.      Ketebalan dinding (d);  makin tebal dinding, makin lambat perpindahan kalor.              c.       Luas Permukaan (A); makin besar luas permukaan, makin cepat perpindahan kalor.              d.      Konduktivitas termal zat (k); merupakan ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor;                    makin besar nilai k, makin cepat perpindahan kalor.

.     

        Proses pembakaran gerabah pada tungku besar merupakan salah satu contoh proses perpindahan kalor secara konduksi berlangsung. Hal ini disebabkan api yang menyala dari jerami yang dibakar akan merambatkan kalor ke gerabah yang tersusun di dalam tungku besar tersebut namun tidak ada perpindahan partikel tanah liat dari pembakaran tersebut.

    2.     Konveksi (aliran) adalah perpindahan panas yang dipindahkan langsung lewat perpindahan massa. Contohnya, bila udara dekat lantai dipanaskan, udara memuai dan naik karena kerapatannya yang lebih rendah. Jadi energi termis di udara panas ini dipindahkan dari lantai ke langit-langit bersama dengan massa udara panas. (Tipler, 1991).

      Perpindahan kalor secara konveksi pada proses pembakaran gerabah akan terjadi saat udara di dekat tungku yang dipanaskan memiliki suhu yang tinggi sehingga energi termal tersebut dipindahkan dari dalam tungku bersama massa udara panas.

Gambar 2 Perpindahan kalor secara konveksi (sumber: dokumen pribadi)

 3. Radiasi adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.  (Kanginan, Fisika Kelas X Kurikulum 2013, 2013)

        

       Proses penjemuran gerabah dilakukan di bawah terik matahari kurang lebih selama lima sampai sepuluh menit saat musim kemarau dan tiga sampai dengan seminggu apabila di saat musim penghujan. Proses penjemuran di bawah terik sinar matahari ini termasuk ke perpindahan kalor secara radiasi. Karena perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dalam hal ini sinar mataharilah yang merupakan gelombang elektromagnetik tersebut.

Gambar 3 Perpindahan Kalor secara Radiasi (sumber: dokumen pribadi)

          Mudahkan mengaplikasikan ilmu fisika dalam kehidupan sehari-hari? Belajar fisika dapat lebih mendekatkan diri kepada Allah SWT yang telah menciptakan Alam seisinya, tunggu bahasan selanjutnya ...