KALOR
"kalor adalah energi yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut".
Oleh karena kalor adalah salah satu bentuk energi seperti halnya energi kinetik, energi potensial, dan lain-lain, maka satuan kalor sama dengan satuan energi, yaitu joule (disingkat J). Satuan lebih besar yang sering digunakan adalah kilojoule (KJ).
"kalor adalah energi yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut".
Oleh karena kalor adalah salah satu bentuk energi seperti halnya energi kinetik, energi potensial, dan lain-lain, maka satuan kalor sama dengan satuan energi, yaitu joule (disingkat J). Satuan lebih besar yang sering digunakan adalah kilojoule (KJ).
1 Kalori = 4,18 Joule atau 4,2 Joule1 Joule = 0,24 kalori
Kapasitas kalor
Pada bab ini kita simbolkan energi kalor dengan huruf Q. Energi kalor 5,5 kalori ditulis Q = 5,5 kalori. Kalau kalian panaskan berbagai macam benda di atas kompor yang sama selama selang waktu yang sama maka kalian akan amati bahwa kenaikan suhu benda yang mengalami kenaikan suhu sangat cepat. Contoh benda ini adalah aluminium, besi, atau logam lainnya. Ada benda yang mengalami kenaikan suhu lambat. Contoh benda iniadalah air. karena dipanaskan selama selang waktu yang sama maka semua benda tersebut sebenarnya menyerap energi kalor dalam jumlah yang sama. Tetapi mengapa kenaikan suhu dapat berbeda ?
Untuk membedakan benda satu dengan benda lain berdasarkan berapa besar perubahan suhu apabila diberikan energi kalor maka kita definisikan suatu besaran yang dinamakan kapasitas kalor.
"kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 10C". Jika kapasitas kalor diberi lambang C (huruf besar), maka:
keterangan :
Persamaan kapasitas kalor diatasjelas mengatakan bahwa :
Untuk membedakan benda satu dengan benda lain berdasarkan berapa besar perubahan suhu apabila diberikan energi kalor maka kita definisikan suatu besaran yang dinamakan kapasitas kalor.
"kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 10C". Jika kapasitas kalor diberi lambang C (huruf besar), maka:
keterangan :
C adalah kapasitas kalor;
Q adalah jumlah kalor yang diberikan atau ditarik dari benda tersebut;
ΔT adalah perubahan suhu bendaSatuan Q adalah kalori atau joule. Satuan ΔT adalah 0C atau K.. Jadi satuan kapasitas kalor dapat berupa kal/0C atau J/0C, atau kal/K, atau J/K
Persamaan kapasitas kalor diatasjelas mengatakan bahwa :
- Jika kapasitas kalor sebuah benda bernilai besar maka diperlukan kalor yang banyak untuk mengubah suhu benda.
- Sebaliknya, jika kapasitas kalor sebuah benda bernilai kecil maka cukup diperlukan kalor sedikit untuk mengubah suhu benda.
Contoh Soal :
Misalkan kalian memiliki sejumlah benda: potongan besi, potongan aluminium, dan potongan tembaga. Suhu awal semua potongan logam diukur. Potongan tersebut dimasukkan ke dalam 2.000 g air secara bergantian. Setelah suhu air turun 5 0C, potongan dikeluarkan dari air dan suhu potongan logam diukur. Tabel 3.1 adalah data yang diperoleh. Hitunglah kapasitas kalor masing-masing potongan !
Tabel 3.1 Tabel untuk contoh soal
Jawab :
Dari semua proses di atas, penurunan suhu air disebabkan oleh perpindahan kalor dari air ke potongan logam. Jadi besar pengurangan energi kalor air sama dengan besar kalor yang diserap potongan logam.
Karena air mengalami penurunan suhu yang sama maka kalor yang diserap semua potongan logam dari air sama besar, yaitu Q = massa air x 1 kalori x perubahan suhu aur = 2.000 x 1 x 5 = 10.000 kalori. Dari data tabel di atas, kita dapatkan data kapasitas kalor seperti ditunjukkan pada Tabel 3.2
Tabel 3.2 Tabel untuk jawaban contoh.
Kalor jenis
"kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu 1 kg massa zat itu sebesar 10C".
Tabel 3.3 Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sejumlah zat pada berbagai massa sebesar 1 0C.
Tabel 3.3 adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air, besi, dan aluminium sebesar 1 0C. Jumlah massa masing-masing zat berbeda-beda. Perhatikan kolom paling kanan dalam Tabel 3.3. Kapasitas kalor dibagi massa selalu sama nilainya untuk zat yang sama. Berapa pun massa zat maka perbandingan kapasitas kalor dengan massa selalu tetap. Kita simpulkan bahwa perbandingan kapasitas kalor dan massa merupakan sifat khas suatu zat, Besaran ini kita namai kalor jenis. ditulis dengan persamaan :
dengan c adalah kalor jenis
Satuan kalor jenis adalah kal/kg 0C atau J/kg 0C, atau kal/kg K, atau J/kg K. Hampir semua zat telah didokumentasikan nilai kalor jenisnya.
Tabel 3.4 adalah kalor jenis sejumlah zat.
dengan :
kalor yang diserap besi
Asas Black
Prinsip kekekalan energi yaitu kalor yang dilepas suatu zat (Qlepas) sama dengan kalor yang diterima (Qterima). Kekekalan energi pada pertukaran kalor pertama kali diukur oleh Joseph Black seorang ilmuwan Inggris dan dikenal sebagai Asas Black. Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang menjelaskan pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah.
Contoh Soal :
Sebuah termos berisi 2 kg air pada suhu 200 C, ke dalamnya dimasukkan 1 kg besi yang bersuhu 800 C . Tentukan suhu akhir setelah keadaannya setimbang, ika kalor jenis air 4,18 x 103 J/(kg K) dan kalor jenis besi 4,48 x 102 J/(kg K) ! (Perpindahan kalor hanya terjadi antara air dan besi).
Jawab :
Air dingin menyerap kalor dari besi.
"kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu 1 kg massa zat itu sebesar 10C".
Tabel 3.3 Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sejumlah zat pada berbagai massa sebesar 1 0C.
Tabel 3.3 adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air, besi, dan aluminium sebesar 1 0C. Jumlah massa masing-masing zat berbeda-beda. Perhatikan kolom paling kanan dalam Tabel 3.3. Kapasitas kalor dibagi massa selalu sama nilainya untuk zat yang sama. Berapa pun massa zat maka perbandingan kapasitas kalor dengan massa selalu tetap. Kita simpulkan bahwa perbandingan kapasitas kalor dan massa merupakan sifat khas suatu zat, Besaran ini kita namai kalor jenis. ditulis dengan persamaan :
dengan c adalah kalor jenis
Satuan kalor jenis adalah kal/kg 0C atau J/kg 0C, atau kal/kg K, atau J/kg K. Hampir semua zat telah didokumentasikan nilai kalor jenisnya.
Tabel 3.4 adalah kalor jenis sejumlah zat.
Ketika benda menyerap atau melepas kalor maka besar kalor dapat dihitung dengan rumus :
Q = CΔT
Jika kita belum mengetahui nilai kapasitas kalor (C), maka kita hitung kapasitas kalor dengan rumus C = mc .
Q = jumlah kalor yang diberikan (J)
c = kalor jenis (J/ kg K)
m = massa benda (Kg)
ΔT = penambahan suhu (0C atau K)
Contoh Soal :
Sebanyak 0,4 kg besi di tempat pandai besi dibakar sehingga suhunya naik daari 30 0C menjadi 450 0C. Berapa jumlah kalor yang diserap besi untuk menaikkan suhu tersebut ?
Jawab :
Karena tidak ada informasi kapasitas kalor, maka kita hitung dulu kapasitas kalor. Untuk ituperlu informasi tentang kalor jenis besi. Berdasarkan Tabel 3.4 kalor jenis besi adalah c = 0,108 kal/g 0C. Massa besi di soal adalah m = 0,4 kg = 400 g. maka kapasitas kalor besi adalah
C = mc = 400 x 0,108 = 43,2 kal/0Ckenaikan suhu besi, ΔT = 450 - 30 = 420 0C
kalor yang diserap besi
Q = CΔT = 43,2 x 420 = 18.144 kal = 18, 144 kkal.
Asas Black
Prinsip kekekalan energi yaitu kalor yang dilepas suatu zat (Qlepas) sama dengan kalor yang diterima (Qterima). Kekekalan energi pada pertukaran kalor pertama kali diukur oleh Joseph Black seorang ilmuwan Inggris dan dikenal sebagai Asas Black. Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang menjelaskan pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah.
Asas Black
Qlepas = Qterima
Contoh Soal :
Sebuah termos berisi 2 kg air pada suhu 200 C, ke dalamnya dimasukkan 1 kg besi yang bersuhu 800 C . Tentukan suhu akhir setelah keadaannya setimbang, ika kalor jenis air 4,18 x 103 J/(kg K) dan kalor jenis besi 4,48 x 102 J/(kg K) ! (Perpindahan kalor hanya terjadi antara air dan besi).
Jawab :
Air dingin menyerap kalor dari besi.
Qlepas = Qterima
mbesi cbesi Δtbesi = mair cair Δtair
1 x 4,48 x 102 x (80 - ta ) = 2 x 4,18 x 103 x (ta - 20)
448 (80 - ta ) = 8,36 x 103 (ta - 20)
35.840 - 448 ta = 8.360 ta - 167.200
(8.360 + 448) ta = 35.840 + 167.200
8808 ta = 203.040
ta = 23,050 C
jadi, suhu akhir setelah keadaan setimbang adalah 230 C.
Kalorimeter
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor Jenis suatu zat. Kalorimeter menggunakan teknik pencampuran dua zat didalam suatu wadah. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor jenis zat lain yang dicampur dengan zat tersebut dapat dihitung. Pada dasarnya kalorimeter didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi didalam bejana kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor kelingkungan sekitarnya.
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor Jenis suatu zat. Kalorimeter menggunakan teknik pencampuran dua zat didalam suatu wadah. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor jenis zat lain yang dicampur dengan zat tersebut dapat dihitung. Pada dasarnya kalorimeter didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi didalam bejana kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor kelingkungan sekitarnya.
No comments:
Post a Comment