Kamu pasti pernah melihat seterika listrik. Alat yang satu ini sering kita temui dalam rumah tangga yang biasa digunakan untuk merapikan baju yang kusut. Tahukah kamu bahwa prinsip kerja seterika listrik ini mengubah energi listrik menjadi energi panas atau kalor. Selain seterika listrik, masih banyak sekali peralatan yang memanfaatkan perubahan energi listrik menjadi energi kalor seperti soder listrik, pelurus rambut, pengering rambut, rice cooker, dan lain sebagainya.
 |
| Alat yang mengubah energi listrik menjadi kalor |
Bagaimana
cara menghitung energi listrik yang diperlukan oleh peralatan untuk mengubahnya
menjadi energi kalor? Untuk menjawab pertanyaan tersebut kamu harus paham
dengan pengertian dengan energi listrik dan energi kalor.
Energi
listrik adalah energi yang mampu menggerakkan muatan-muatan
listrik pada suatu beda potensial tertentu. Energi listrik dirumuskan dengan persamaan:
W
= I2Rt
Atau
W
= V2t/R
Kalor
atau energi kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu
lebih tinggi ke benda yang beruhu lebih rendah. Energi kalor dirumuskan dengan
persamaan:
Q
= mcΔT
Jika
tidak ada energi yang hilang, maka kalor yang diterima benda akan sama dengan
energi listrik yang digunakan. Jadi:
W = Q
I2Rt = mcΔT
atau
V2t/R
= mcΔT
Dengan:
W
= energi listrik
I
= arus listrik
R
= hambatan listrik
t
= waktu
Q
= kalor yang diperlukan
m
= massa benda
c
= kalor jenis benda
ΔT = perubahan suhu
Nah untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara menghitung kalor listrik, silahkan simak contoh soal berikut ini yang admin ambil dari buku sekolah elektronik (BSE).
Contoh Soal 1
Elemen pemanas sebuah kompor
listrik 110 V mempunyai hambatan 20 Ω. Jika kompor ini digunakan untuk
memanaskan 1 kg air bersuhu 20 °C
selama 7 menit
dan dipasang pada tegangan 110 volt, maka tentukan suhu akhir air jika kalor jenis air
4200 J/kg.°C!
Peneyelesaian:
Diketahui:
V
= 110 V
R
= 20 Ω
t
= 7 menit = 420 detik
m
= 1 kg
T1 = 20 °C
c
= 4200 J/kg°C
Ditanyakan:
T2 = ?
Jawab:
Cari
terlebih dahulu energi listrik yang digunakan selama 7 menit yakni:
W
= V2t/R
W
= 1102.420/20
W
= 254.100 Joule
Selanjutnya
cari perubahan suhunya air setelah dipanaskan selama 7 menit yakni:
W
= Q
254100
= mcΔT
254100
= 1.4200.ΔT
ΔT = 254100 /4200
ΔT = 60,5 °C
Suhu
akhir dapat dicari dengan menggunakan rumus perubahan suhu yakni suhu akhir
dikurangi suhu awal yakni:
ΔT = T2 – T1
60,5
°C = T2 – 20 °C
T2
= 60,5 °C + 20 °C
T2
= 80,5 °C
Jadi
suhu akhir air tersebut adalah 80,5 °C
Contoh Soal 2
Suatu kumparan yang berhambatan 12
ohm dimasukkan ke dalam 4 kg air 100 °C. Jika
kalor uap air 2,2 x 106 J/kg, ujung-ujung kumparan dipasang pada
beda potensial
220 volt, maka berapakah waktu
yang diperlukan untuk menguapkan air tersebut pada 100 °C?
Penyelesaian:
Diketahui:
R
= 12 Ω
m
= 4 kg
U
= 2,2 x 106 J/kg
V
= 220 V
Ditanyakan:
t = ?
Jawab:
Energi
listrik yang perlukan kumparan untuk menguapkan air besarnya sama (tidak ada
energi yang hilang), maka:
W
= Qu
V2t/R
= m.U
2202.t/12
= 4.(2,2 x 106)
2202.t
= 48(2,2 x 106)
t
= 48(2,2 x 106)/2202
t
= 2181,82 detik = 36,36 menit = 0,6 jam
Contoh Soal 3
Sebuah alat pemanas air yang hambatannya
50 ohm dan dialiri arus listrik 1 ampere, digunakan untuk memanaskan 1 liter
air bersuhu 25 °C selama 10
menit. Jika diangap hanya air yang menerima kalor, maka tentukan suhu akhir air setelah dipanaskan.
Penyelesaian:
Diketahui:
R
= 50 Ω
I
= 1 A
V
= 1 lt = 0,001 m3
T1
= 25 °C
t
= 10 menit = 600 detik
ρair
= 1000 kg/m3
cair
= 4200 J/kg.°C
Ditanyakan:
T2 = ?
Jawab:
Cari
terlebih dahulu massa air yakni dengan menggunakan rumus massa jenis:
m
= ρ.V
m
= 1000.0,001
m
= 1 kg
Energi
listrik yang diperlukan yakni:
W
= I2Rt
W
= 12.50.600
W
= 30.000 J
Perubahan
suhu yang terjadi:
W
= Q
30000
= mcΔT
30000
= 1.4200.ΔT
30000
= 4200.ΔT
ΔT
= 30000/4200
ΔT
= 7,2 °C
Suhu
akhir air yakni:
ΔT
= T2 – T1
7,14
°C = T2 – 25 °C
T2
= 7,2 °C + 25 °C
T2
= 32,2 °C
Jadi
suhu akhir air tersebut adalah 32,2 °C
Contoh Soal 4
Suatu alat pemanas listrik yang hambatannya
24 Ω
khusus dipakai untuk beda potensial 120 volt. Bila alat tersebut digunakan
untuk memanaskan 10 kg air sehinggga temperaturnya naik dari 25° C menjadi 45° C. Tentukan waktu yang
dibutuhkan memanaskan
air tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
R
= 24 Ω
V
= 120 volt
m
= 10 kg
T1
= 25° C
T2
= 45° C
c
= 4200 J/kg° C
Ditanyakan:
t = ?
Jawab:
Hitung
terlebih dahulu perubahan suhunya yakni:
ΔT
= T2 – T1
ΔT
= 45° C – 25° C
ΔT
= 20° C
Kalor
yang diperlukan untuk memanaskan air yakni:
Q
= mcΔT
Q
= 10.4200.20
Q
= 840.000 J
Waktu
yang diperlukan untuk memanaskan air yakni:
Q
= W
Q
= V2.t/R
840.000
= 1202.t/24
840.000
= 600.t
t
= 840.000/600
t
= 1400 detik
Jadi
waktu yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut adalah 1.400 detik.
0 Response to "Cara Menghitung Kalor Listrik"
Posting Komentar
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.