Hukum Kekekalan Energi Kalor, Rumus, Pola Soal Dan Pembahasan

Kalian sudah mempelajari bahwa energi tidak sanggup diciptakan dan tidak pernah musnah, tetapi energi sanggup berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Sebagai contoh, energi mekanik sanggup bermetamorfosis energi listrik. Kemudian, energi listrik sanggup berubah lagi menjadi energi cahaya, dan seterusnya. Demikian juga, energi dalam bentuk kalor berasal dari bentuk energi lain.

Apa itu kalor?

Kalor yaitu energi yang dipindahkan dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berafiliasi dengan perpindahan energi.

Bagaimana Hukum Keabadian Energi untuk Kalor?

Energi yaitu abadi sehingga benda yang mempunyai temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QLepas dan benda yang mempunyai temperatur lebih rendah akan melepaskan energi QTerima dengan besar yang sama. Secara matematis, pernyataan tersebut sanggup ditulis sebagai diberikut.

QLepas = QTerima ………. Pers. (1)

(mc∆T)Lepas = (mc∆T)Terima

Keterangan:

QLepas = jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat (Joule)

QTerima = jumlah kalor yang diterima oleh zat (Joule)

m = massa benda (g atau kg)

c = kalor jenis (kal/goC atau J/kgoC)

∆T = perubahan suhu (oC)

Persamaan (1) menyatakan aturan keabadian energi pada pertukaran kalor yang disebut sebagai Asas Black. Nama aturan ini diambil dari nama seorang ilmuwan Inggris sebagai penghargaan atas jasa-jasanya, yakni Joseph Black (1728 – 1799). Pengukuran kalor sering dilakukan untuk memilih kalor jenis suatu zat.

Info Fisika!

Joseph Black menerka bahwa kapasitas gerah ialah jumlah gerah yang sanggup ditampung oleh suatu benda. Hal ini bergotong-royong ialah ukuran tentang jumlah tenaga yang diharapkan untuk menaikan temperatur suatu benda dalam jumlah tertentu. Misalnya, untuk menaikkan temperatur 1 kg (2,2 lb) air sebesar 1°C (1,8°F) dibutuhkan lebih banyak gerah daripada menaikkan temperatur 1 kg besi dengan kenaikan temperatur yang sama.

Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor yang diserap atau dilepaskan sanggup ditentukan dengan mengukur perubahan temperatur zat tersebut. Kemudian, dengan memakai persamaan:

Q = mc∆T

Besarnya kalor sanggup dihitung. Ketika memakai persamaan ini, perlu diingat bahwa temperatur naik berarti zat mendapatkan kalor, dan temperatur turun berarti zat melepaskan kalor. Hukum keabadian energi untuk kalor sanggup diamati dengan memakai kalorimeter.

Poin Fisika

Kalor mempunyai satuan kalori dan joule. Untuk konversi satuan kalor dari joule ke kalori atau sebaliknya yaitu sebagai diberikut. 1 kalori = 4,18 Joule 1 Joule = 0,24 kalori

Apa itu kalorimeter?

Kalorimeter yaitu alat yang dipakai untuk mengukur kalor. Salah satu bentuk kalorimeter, tampak pada gambar di bawah ini.

Kalorimeter ini terdiri atas sebuah ember logam dengan kalor jenisnya sudah diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan di dalam ember lain yang agak lebih besar. Kedua ember dipisahkan oleh materi penyekat, contohnya gabus atau wol.

Kegunaan ember luar yaitu sebagai pelindung supaya pertukaran kalor dengan lingkungan di sekitar kalorimeter sanggup dikurangi. Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan di dalam kalorimeter, air di dalam kalorimeter perlu diaduk supaya diperoleh temperatur merata dari percampuran dua zat yang suhunya tidak sama.

Batang pengaduk ini biasanya terbuat dan materi yang sama menyerupai materi ember kalorimeter. Zat yang diketahui kalor jenisnya digerahkan hingga temperatur tertentu. Kemudian, zat tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter yang meliputi air dengan temperatur dan massanya yang sudah diketahui. Selanjutnya, kalorimeter diaduk hingga suhunya tetap.

Bagaimana memakai kalorimeter untuk menghitung kalor?

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, aturan keabadian energi untuk kalor sanggup diamati dengan memakai kalorimeter, sehingga pengukuran besarnya kalorpun sanggup dihitung. Tekniknya yaitu sebagai diberikut:

Sejumlah massa zat cair digerahkan. Kemudian, zat cair tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter. Suhu zat cair tersebut diukur dengan termometer dan dicatat. Selanjutya, sejumlah massa zat cair dengan suhu yang lebih rendah dimasukkan ke dalam kalorimeter dan diaduk dengan pengaduk hingga kedua zat cair bercampur secara merata.

Kemudian, suhu zat cair yang tergabung diukur dan dicatat. Selama pengadukan berlangsung, terjadi perpindahan kalor. Zat cair yang bersuhu lebih tinggi melepaskan kalornya, sedangkan zat cair yang bersuhu lebih rendah menyerap kalor dari zat cair yang bersuhu tinggi sehingga pada jadinya mencapai suhu kesetimbangan yang disebut dengan setimbang termal.

misal Soal Hukum Keabadian Energi untuk kalor

1. Sebanyak 300 gram air digerahkan dari 30oC menjadi 50oC. Jika massa jenis air yaitu 1 kal/goC atau 4.200 J/kgK, tentukan:

a. banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori)

b. banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule)

Penyelesaian:
Diketahui:

m = 300 g

c = 1 kal/goC

∆T = 50oC – 30oC = 20oC

Ditanyakan: Q dalam kalori dan joule

Jawab:

a. Banyaknya kalor yang diterima air dihitung dengan memakai rumus atau persamaan diberikut ini.

Q = mc∆T

Q = (300 g)(1 kal/goC)(20oC)

Q = 6.000 kal

Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut yaitu 6.000 kalor.

b. Dari kesetaraan kalori dan joule diketahui bahwa:

1 kalori = 4,2 joule sehingga:

Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule.

2. Sepotong aluminium bermassa 200 g dan bersuhu 20oC dimasukkan ke dalam 100 g air yang bersuhu 80oC. melaluiataubersamaini mengabaikan pertukaran kalor dengan lingkungan, hitung suhu tamat adonan bila kalor jenis aluminium 900 J/kgK dan kalor jenis air 4.200 J/kgK.

Penyelesaian:

Diketahui:

mAir = 100 g

TAir = 80oC

cAir = 4.200 J/kgK

mAl = 200 g

TAl = 20oC

cAl = 900 J/kgK

Ditanyakan: suhu tamat (TA) adonan = …?

Jawab:

QLepas = QTerima

≫ mAir × cAir × ∆TAir = mAl × cAl × ∆TAl

≫ mAir × cAir × (TAir – TA) = mAl × cAl × (TA – TAl)

≫ 100 × 4.200 × (80 – TA) = 200 × 900 × (TA – 20)

≫ 420.000(80 – TA) = 180.000(TA – 20)

≫ 42(80 – TA) = 18(TA – 20)

≫ 3.360 – 42TA = 18TA – 360

≫ 18TA + 42TA = 3.360 + 360

≫ 60TA = 3.720

≫ TA = 3.720/60

≫ TA = 62

Jadi, suhu tamat setelah terjadi kesetimbangan termal yaitu 62oC.

Latihan Soal Keabadian Energi untuk kalor

1| Es sebanyak 100 gram mempunyai temperatur –10°C. Kemudian, pada es tersebut didiberikan kalor sehingga seluruh es mencair menjadi air dengan temperatur 20°C. Berapa kalori kalor yang didiberikan pada es tersebut?

2| Air sebanyak 1.000 gram yang mempunyai temperatur 15°C digerahkan dengan energi sebesar 2.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g°C, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut.

3| Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es sebanyak 200 gram yang bertemperatur 0°C? Diketahui kalor laten peleburan air 80 kal/g.

4| Ke dalam 50 gram air yang bersuhu 40°C, dimasukkan es sebanyak 10 gram. Jika temperatur es mula-mula 0°C, tentukanlah temperatur tamat dari adonan es dan air ini, bila dianggap tidak ada kalor yang hilang.

5| Jelaskan aturan Asas Black yang Anda ketahui dan sebutkan contohnya dalam kehidupan sehari-hari.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :