Hukum Kekekalan Energi SUHU dan Kalor

<

• Hukum Kekekalan Energi
  

      Asas Black
  

          Jika ada dua benda A dan B yang berlainan suhunya saling kita sentuhkan atau kita canpur dan suhu A lebih tinggi dari suhu B, maka pada suatu saat kedua benda menjadi sama yaitu terletak antara kedua suhu tadi. Dalam hal ini ada suatu yang pindah dari A menuju B yaitu yang disebut kalor. Jadi, benda B menerima kalor dan benda A memberi kalor. Seandainya perpindahan kalor hanya antara kedua benda tersebut, maka :
  

  
   

                      atau      atau
  

      Contoh soal :
  

      Misalkan kita memiliki dua cangkir, yang satu berisi 0,2 kg air pada suhu 70°C dan yang lain berisi 0,3 kg air pada suhu 20°C. kedua isi cangkir kemudian dituangkan ke dalam sebuah cangkir besar. Ukurlah suhu campuran dengan thermometer, misalnya pada saat keseimbangan termal dicapai suhu akhir campuran 39,8°C!
  

      Penyelesaian :
  

      Kalor yang dilepaskan air panas :        Kalor yang diserap air dingin :
  

      Q1     = Qlepas = m1.c.Δt1            Q2 = m2.c.Δt2
  

          = 0,2.4200.30,2                  = 0,2.4200.30,2
  

          = 2,5.10⁴ joule                 = 2,5.10⁴ joule
  

          Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa kalor yang dilepas oleh air panas (Q1) sama dengan kalor yang diterima air dingin (Q2). Dapat disimpulkan Q_lepas = Q_terima.
  

      Langkah mudah untuk menyelesaikan permasalahan mengenai asas Black (kalor), yaitu:
  

1. Identifikasi zat yang melepas dan menerima kalor!
   
2. Buatlah grafik suhu!
   

 

 

 

 

 

 

 

1. Masukkan ke persamaan Asas Black!
   
2. Perhatikan satuan yang ada dan sesuaikan!
   
3. Selesaikan/hitung soal yang diminta!
   

 

Faktor-faktor yang dapat mempercepat penguapan:

1. Memanaskan zat cair, suhu zat cair lebih tinggi berarti kecepatan molekul-molekul menjadi lebih besar sehingga lebih banyak kemungkinan molekul-molekul meninggalkan permukaan zat itu.
   
2. Memperluas permukaan, dapat mengakibatkan lebih banyak kesempatan bagi molekul-molekul itu untuk meninggalkan permukaan.
   
3. Meniupkan udara di permukaan zat cair, berarti molekul-molekul zat yang ada di atas permukaan disingkirkan dari permukaan sehingga lebih banyak kemungkinan bagi molekul-molekul itu meninggalkan permukaan.
   
4. Mengurangi tekanan pada permukaan zat, molekul-molekul zat lebih cepat meninggalkan permukaan zat itu.
   

 

• Perubahan Wujud Zat
  

  Zat dapat berada dalam tiga fase, yaitu fase padat, cair, dan gas. Perubahan wujud zat adalah perubahan keadaan suatu zat. Perubahan wujud dari padat menjadi cair disebut melebur (mencair), sedangkan perubahan wujud dari cair menjadi uap atau gas disebut menguap.
  

  Untuk melebur dan menguap, zat memerlukan kalor. Dari hasil penelitian, masing-masing zat memerlukan kalor yang berbeda. Besar kalor yang diserap tiap satuan massa disebut kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang diperlukan oleh 1kg zat untuk berubah wujud dari satu wujud ke wujud lainnya.
  

Secara matematis ditulis:

 

 

Keterangan:

Q    = kalor yang diserap (joule)

m    = massa (kg)

L    = kalor lebur atau kalor laten (j/kg)

Macam-macam perubahan kalor:

1. Kalor Lebur (L_l)
   

   Kalor lebur suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan tiap 1 kg zat itu untuk melebur pada titik leburnya.
   

2. Kalor Beku (L_b)
   

   Kalor beku adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud cair menjadi padat.
   

3. Kalor Uapn (L_u)
   

   Kalor uap atau kalor didih suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan tiap 1 kg zat itu untuk menguap pada titik didihnya.
   

4. Kalor Embun (L_e)
   

   Kalor embun adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud uap menjadi cair.
   

Catatan:

• kalor lebur = kalor beku
  
• kalor uap = kalor embun
  

 

 

Perubahan wujud zat digambarkan:

 

            _membeku

Perubahan wujud es:

 

_Suhu(t)

 

                                    _{Uap (gas)}

 

_{100t                    Air + Uap}

                         _mendidih

_{0%     Es + Air    melebur    Kalor    Air    Cair}

        _Padat

                                

    

Pada waktu es (padat) cersuhu dibawah ini 0°C menyerap kalor sehingga suhu es naik sampai 0°C, kemudian es sedikit demi sedikit melebur menjadi air. Pada saat melebur suhu tidak naik sampai semua es berubah menjadi air. Baru kemudian air menyerap kalor untuk menaikkan suhu hingga 100°C. Tepat 100°C dan tekanan 1 atm air sedikit demi sedikit mendidih menjadi uap air. Selama mendidih suhu tidak naik, setelah semua menjadi uap air maka suhu naik untuk memanaskan gas (uap).

Contoh soal:

Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 4 kg es -10°C hingga menjadi uap air 110°C? c_es = 2.100 J/kg K, c_air = 4.180 J/kg K, c_uap = 2.010 J/kg K, L_f = 334.000 J/kg, dan L_u = 2.260.000 J/kg.

Penyelesaian:

 

 

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅

= m c_{es D}T_es + m L_f+ m c_{air D} T_air + m L_u + m c_{u D} T_u

= m (c_{es D}T_es + L_f + c_{air D} T_air + L_u + c_{u D} T_u)

= 4 (2.100 . 10 + 334.000 + 4.180 . 100 + 2.260.000 + 2.010 . 10)

= 12.212.400 joule

 

 

                    
 

        
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kegiatan Kompetensi Siswa

 

 

1. Timah intan sebanyak 2 kg, kalor jenis 0,03 kkal/g°C dipanasi sampai 100°C. Berapa massa es yang akan melebur, jika kalor lebur es 80 kkal/kg dan titik lebur es 0°C?
   

   Jawab:………………………………………………………………………………
   

2. Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalornya 0,05 kkal/°C berisi air 0,2 kg dari 20°C. Kemudian ke dalam kalorimeter dituangkan air 0,15 kg dari suhu 100°C. Berapakah suhu akhirnya?
   

   Jawab:………………………………………………………………………………
   

 

1. 
    
2. Berapa energi yang diperlukan untuk mengubah 200 gram es dari -10°C menjadi air seluruhnya pada titik didih, jika cair = 1 kal/g°C, L_es = 80 kal/g, c_es = 0,5 kal/g°C?
   

   Jawab:………………………………………………………………………………
   

3. Tentukan kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg es yang bersuhu -20°C menjadi air seluruhnya pada tekanan 1 atm bersuhu 50°C, jika diketahui c_es = 0,5 kkal/kg°C, L_es = 80 kkal/kg dan c_air = 1 kkal/kg°C!
   

   Jawab:………………………………………………………………………………