Rumus dan Bunyi Hukum Kekekalan Energi Kalor Menurut Azas Black

Asas Black, suatu kata yag sudah tidak asing bagi kita. Di smp kita pernah mendengar asas black ketika ketika belajar materi suhu dan kalor mata pelajaran fisika. Ketika kita ingin mandi degan air hangat tetunya kita mencampur air panas yag telah mendidih dengan air dingin pada suhu normal sehingga air campuran tersebut mejadi hagat dan dapat kita gunakan untuk mandi. Pada peristiwa tersebut sebenarnya yang kita lakukan adalah mecari suhu kesetimbagan antara dua beda yang suhunya berbeda ketika keduanya bersetuhan (bercampur). untuk lebih jelasnya lagsung saja ke artikel rumus dan bunyi hukum kekekalan energi kalor menurut azas black. Seperti yag telah kita pahami sebelumnya bahwa kalor adalah merupakan perpindahan energi dari satu benda ke benda yang lain ketika bersentuhan akibat adanya perbedaan suhu. Dimana benda yang suhunya lebih panas aka melepas kalor dan benda yang bersuhu rendah akan menyerap panas hingga akhirnya suhu kedua benda mejadi setimbang. Selam proses berlaku hukum asas black yang berbunyi "jumlah kalor yang dilepas sama denga jumlah kalor yang diserap". Syarat untuk kalor yag dilepas sama degan kalor yang diserap yaitu kedua benda dalam sistem yang tertutup, hukum kekekalan energi kalor dapat dituliskan sebagai berikut.

 Keterangan :

m₁        :           massa benda yang suhunya lebih tinggi (kg)

m₂        :           massa benda yang suhunya lebih redah (kg)

c₁         :           kalor jenis benda yang lebih tiggi ( joule/kg.°c )

c₂         :           kalor jenis benda yang lebih redah ( joule/kg.°c )

∆T       :           perubahan suhu (°c )

Orang yag pertama kali menjelaskan hubunga diatas adalah Joseph Black. Yang kemudian persamaan diatas dikenal sebagai azas Black.

Contoh:     

Termos berisi 500 g teh pada suhu  60^OC. Kemudian ditambahkan air sebanyak 40 g dengan suhu 10 ^OC. Jika selama proses tidak ada kalor yang terserap oleh termos dan kalor teh = air= 1,0 kal/g^OC, tetukan suhu kesetimbanganya?

Penyelesaian !

                   t T = 60 ^OC,          t A = 10 ^OC,

                   mT = 500 g           mA = 40 g

                   c = 1 kal/g ^OC

Supaya lebih mudah dalam menghitung lihat grafik Q - t sebagai berikut.

Dari grafik  diatas terlihat bahwa teh  melepas kalor dan air menyerap kalor.

Perhitungan matematis :                  

                   QT                        =  QA         

                   mT cT ΔtT            =  mA cA ΔtA 

                   40 . 1,0 . (t - 10)    =   460 . 1,0. (60 - t)             

                                  500 t   =  27600 + 400    

                                        t   =  56^OC  

jika selama proses pecampuran terjdi proses perubahan wujud maka hal tersebut perlu medapat perhatian khusus. Karena dalam perpidahan kalor erat hubunganya dengan perubahan wujud, maka rumus dan bunyi hukum kekekalan energi kalor menurut azas black perlu sedikit modifikasi.

Berikut contoh supaya lebih dimengerti :

Sebuah gelas berisi 400 g air bersuhu 50 ^OC kemudian kedalam gelas dimasukkan 60 g es bersuhu 0 ^OC. Apabila C (kapasitas kalor ) gelas sebesar 25 kal/ ^OC dan es memiliki kalor lebur sebesar 80 kal/g, maka hitunglah berapa suhu setimbangnya?

Jawab :

       ma  =  400 g                     ta = 50 ^OC

       Cg  =  25 kal/^OC,              tg = ta =  50 ^OC

       ms  =  60 g                       ts = 0 ^OC

       Ls  =  80 kal/g

Dari perbadingan massa dan suhu air dengan massa dan suhu es dapat di perkirakan bahwa suhu akhir campuran diatas suhu 0 ^OC,

Asas Black menjadi :         

            Q1 + Q2           = Q3 + Q4       

       ms.Ls + ms ca Δts = Cg Δta + ma ca Δta 

60 . 80 + 60 . 1 . (t - 0)= 25(50 - t) + 400. 1 . (50-t)                              

                        485 t     =   21.2500 - 4800                                    

                                  t  =   33,91^OC

terima kasih telah meluagkan waktu untuk membaca artikel rumus dan bunyi hukum kekekalan energi kalor menurut azas black pada blog ini. semoga memberikan manfaat yang lebih bagi saudara pembaca.