Azas Black (Hukum Kekekalan Energi Untuk Kalor)

Mungkin Anda pernah membuat teh manis dan terlalu panas. Agar bisa diminum maka harus didinginkan terlebih dahulu. Untuk mendinginkan cukup menambahkan air dingin atau es kedalam teh tersebut. Kejadian menurunkan suhu zat yang suhunya tinggi dengan cara mencampurkan zat yang suhunya rendah ternyata sangat sesuai dengan konsep fisika.

Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor hingga mencapai keseimbangan yaitu suhunya sama. Dalam sistem terisolasi, pelepasan dan penyerapan kalor ini besarnya imbang. Sejumlah kalor yang hilang dari zat yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang didapat oleh zat yang suhunya lebih rendah. Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku hukum kekekalan energi. Pada sistem tertutup, kekekalan energi panas (kalor) ini dapat dituliskan sebagai berikut.

Qlepas = Qterima

Persamaan tersebut berlaku pada pertukaran kalor, yang selanjutnya disebut Asas Black. Hal ini sebagai penghargaan bagi seorang ilmuwan dari Inggris bernama Joseph Black (1728 - 1799). Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri. Untuk melakukan pengukuran kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat digunakan kalorimeter. Salah satu kegunaan yang penting dari kalorimeter yakni untuk  mengukur kalor jenis suatu zat.
Azas Black (Hukum Kekekalan Energi Untuk Kalor)
Kalorimeter sederhana
Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang hukum kekekalan energi untuk kalor, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 1
50 gr air dengan suhu 20°C dicampur dengan 100 gr air teh bersuhu 80°C. Berapakah suhu akhir campuran setelah terjadi kesetimbangan termal?

Penyelesaian:
mair = 50 gr
Tair = 20°C
mteh = 100 gr
Tteh = 80°C

Qlepas = Qterima
mteh.cteh.ΔT = mair.cair.ΔT
karena kalor jenis air sama dengan kalor jenis air teh maka persamaannya menjadi:
mteh.(Tteh – T) = mair.(T – Tair)
100.(80 – T) = 50(T – 20)
8000 – 100T = 50T – 100
8100 = 150T
T = 8100/150
T = 54°C

Contoh Soal 2
Air bermassa 300 gr  dengan suhu 4 °C dicelupkan besi 2000 gr dengan suhu 90 °C. Jika kalor jenis air = 1,0 kal/gr°C dan kalor jenis besi = 0,10 kal/gr°C, maka tentukan suhu kesetimbangannya!

Penyelesaian:
mair = 300 gr
Tair = 4°C
cair = 1,0 kal/gr°C
mbesi = 2000 gr
Tbesi = 90°C
cbesi = 0,10 kal/gr°C

Qlepas = Qterima
mbesi.cbesi.ΔT = mair.cair.ΔT
2000.0,1.(90 – T) = 300.1,0.(T – 4)
18000 – 200T = 300T – 1200
19200 = 500T
T = 19200/500
T = 38,4°C

Contoh Soal 3
Dalam gelas berisi 200 cc air 40 °C kemudian dimasukkan 40 gram es – 10 °C. Jika kapasitas kalor gelas = 20 kal/°C, kalor jenis air =  1 kal/gr°C, kalor jenis es = 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es = 80 kal/gr, maka berapakah suhu seimbangnya?

Penyelesaian:
mair = 200 gr
Tair = 40 °C
Cgelas = 20 kal/°C
Tgelas = Tair
mes = 40 gr
cair = 1 kal/gr°C
ces = 0,5 kal/gr°C
Tes = – 10 °C
Les = 80 kal/gr

Dari massa dan suhu air dibandingkan dengan massa dan suhu es dapat diprediksikan bahwa suhu akhir campuran akan melebihi 0 °C. Pada proses tersebut kalor yang diterima sebagai berikut.
Qterima = mes.ces.ΔT + mes.Les + mes.cair.ΔT
Qterima = 40.0,5.10 + 40.80 + 40.1.(T – 0)
Qterima = 200 + 3200 + 40T
Qterima = 3400 + 40T

Sedangkan kalor yang dilepaskan sebagai berikut.
Qlepas = Cgelas.ΔT + mair.cair ΔT
Qlepas = 20.(40 – T) + 200.1.(40 – T)
Qlepas = 800 – 20T + 8000 – 200T
Qlepas = 8800 – 220T

Pada proses tersebut berlaku azas Black sebagai berikut.
Qterima = Qlepas
3400 + 40T = 8800 – 220T
40T + 220T= 8800 – 3400
260T = 5400
T = 20,8°C

Subscribe to receive free email updates:

0 Response to "Azas Black (Hukum Kekekalan Energi Untuk Kalor)"

Post a Comment

Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.