Asas Black

Pernahkah anda melakukan kegiatan mencampurkan air panas dengan air biasa? Mengapa lama-kelamaan suhu air panas tersebut perlahan-lahan turun seiring dengan banyaknya air biasa yang dicampurkan? Atau pernahkah anda merasakan saat berlama-lama di dalam ruangan ber-AC lalu setelah keluar anda merasakan udara di luar sangat panas namun lama-kelamaan rasa panas itu hilang dengan sendirinya? Mengapa hal itu bisa terjadi? Semua fenomena ini akan banyak ditemukan di dalam kehidupan sehari-hari yang hampir tiap waktu kita rasakan. Fenomena ini mungkin terasa sudah biasa kita rasakan, namun adakah yang mengetahui apa yang sebenarnya terjadi pada kejadian tersebut? Oleh karena alasan tersebut maka kali ini kita akan membahas mengenai teori Joseph Black mengenai kalor dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Joseph Black adalah seorang fisikawan yang lahir pada 16 april 1728 dan meninggal pada 16 Desember 1799 dimana pada tahun 1760 ia mengemukakan pertama kalinya tentang Azas Black dimana ia menyatakan bahwa "Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah" dimana teori ini dapat dirumuskan sebagai berikut;

Q_lepas = Q_terima

Keterangan:

Qlepas = jumlah kalor yang dilepas oleh zat

Qterima = jumlah kalor yang diterima oleh zat

Dilihat dari persamaan di atas dan teori yang disampaikan oleh Joseph Black dapat ditemukan hubungan - hubungan seperti berikut;

1.        Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama.

2.      Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas .

3.      Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan.

Hubungan-hubungan ini akan menjawab dua fenomena di atas, mengapa air panas saat dicampur dengan air biasa lama-kelamaan suhunya menjadi turun? Dan mengapa saat kita keluar dari rungan ber-AC, kita akan merasakan panas yang lebih dari biasanya namun lama-kelamaan panas yang kita rasakan perlahan-lahan menghilang. Hal ini dapat dijelaskan dengan Azas Black yang menyatakan bahwa "kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima", pada fenomena pertama dimana suhu air panas yang tinggi lama-lama akan menjadi seimbang atau sama dengan suhu air biasa karena air biasa akan menerima kalor yang sama dengan kalor yang dilepaskan oleh air panas sehingga dalam hal ini akan terjadi keseimbangan termal. Lalu pada fenomena kedua rasa panas yang dirasakan saat keluar dari rungan ber-AC lama-kelamaan akan hilang karena suhu tubuh akan selalu menyesuaikan dengan keadaan sekitarnya. Jadi pada kasus ini, pada saat keluar dari rungan ber-AC kulit akan menerima kalor dari luar hingga suhu badan menjadi setara dengan suhu di luar dan akhir kembali terjadi keseimbangan termal.

Perpindahan kalor dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya yang lebih rendah ini sebenarnya dapat diukur dengan menentukan perubahan suhu pada zat tersebut. Salah satu cara yang digunakan untuk mengukur disebut dengan "cara mencampurkan". Cara ini didasarkan atas suatu Azas yang menyatakan bahwa bila dua zat yang berbeda suhunya disentuhkan (dicampurkan) maka pada akhirnya suhu kedua zat itu akan menjadi sama. Alat yang digunakan untuk mnegukur pertukaran kalor antara zat-zat yang dicampur adalah calorimeter.

Secara umum kalorimeter biasanya digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat , jika salah satu kalor jenis suatu zat diketahui maka kalor jenis yang lain dapat ditentukan menggunakan hukum kekalan energi (Azas Black). Dalam menentukan kalor jenis suatu logam secara eksperimen dengan metode mencampur, logam sampel yang massanya diketahui yang telah dipanaskan sampai dengan suhu tertentu lalu dicelupkan ke dalam air yang suhunya yang lebih rendah. Setelah tercapai kesetimbangan, air di dalam kalorimeter mendapat kalor yang dilepas oleh logam. Kenyataan ini dinyatakan dengan persamaan: 

Dengan:

            M = massa logam (gram)

            c = kalor jenis logam sampel

t1 = suhu logam sebelumnya 
      mencapai kesetimbangan

            t2 = suhu awal air dan calorimeter

            m = massa air

            m1 = massa cawan calorimeter

            c1 = kalor jenis bahan pembuat cawan 

HOME^~^

Pengaruh Kalor Terhadap Suhu dan Wujud Zat

1. Pengaruh Kalor terhadap Suhu

Pengertian kalor berbeda dengan pengertian suhu. Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda, sedangkan kalor adalah energi yang dipindahkandari suatu benda ke benda lainnya kerena perbedaan suhu/temperatur. Jika sebuah benda dipanaskan, maka suhu/temperatur benda akan naik, sebaliknya jika benda didinginkan,maka suhu/temperaturnya akan turun.

2. Pengaruh Kalor terhadap Wujud Zat

Kalor yang diserap suatu zat tidak selalu menyebabkan kenaikan suhu/temperatur zat tersebut. Kadangkala kalor yang diserap oleh suatu zat dapat mengubah wujud zat tersebut tanpa menaikkan suhunya, contoh es yang dipanaskan lama kelamaan akan menjadi air, sebaliknya air yang didinginkan, lama kelamaan akan menjadi es. Zat dapat berada dalam tiga wujud, yaitu padat, cair, dan gas. Pada saat terjadi perubahan wujud, misalnya dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi gas, selalu disertai dengan pelepasan atau penyerapan kalor. Akan tetapi perubahan wujud tidak disertai dengan perubahan suhu.

Suatu zat apabila diberi kalor terus-menerus dan mencapai suhu maksimum, maka zat akan mengalami perubahan wujud. Peristiwa ini juga berlaku jika suatu zat melepaskan kalor terus-menerus dan mencapai suhu minimumnya. Oleh karena itu, selain kalor dapat digunakan untuk mengubah suhu zat, juga dapat digunakan untuk mengubah wujud zat. Perubahan wujud suatu zat akibat pengaruh kalor dapat digambarkan dalam skema berikut.

Keterangan Skema:

Melebur/Mencair

Melebur merupakan perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Pada saat benda mencair, diperlukan kalor dan pada kejadian ini tidak terjadi kenaikan suhu. Titik lebur merupakan suhu pada waktu zat melebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat padat menjadi cair disebut Kalor Laten Lebur.

Seperti contoh gambar disamping pada peristiwa batu es yang dimasukkan ke dalam gelas kemudian didiamkan beberapa saat. Maka es tersebut akan mencair menjadi air. Pada peristiwa ini tidak terjadi kenaikan suhu.

Membeku

Perubahan wujud benda cair menjadi benda padat disebut membeku. Es adalah wujud air dalam bentuk padat. Air dapat membeku jika mengalami penurunan suhu yang sangat dingin. 

Puncak gunung yang tinggi selalu diselimuti oleh salju. Salju tersebut adalah uap air yang membeku. Tahukah anda mengenal lemari es?? Lemari Es merupakan alat rumah tangga yang dapat mengubah air menjadi es dengan menuruhkan suhu air.

Menguap

Pernahkan kamu merebus air di dalam ketel? Jika pernah, bagaimanakah jika air dalam cerek tersebut dipanaskan terus-menerus? Air dalam ketel lama-kelamaan akan habis. Ke manakah uap air panas yang keluar dari mulut ketel itu? Uap air panas yang keluar dari mulut cerek tersebut berada di udara, hanya saja mata kita tidak mampu untuk melihat titik-titik uap air yang berada di udara. 

Peristiwa berubahnya zat cair menjadi gas disebut penguapan. Penguapan terjadi jika ada kenaikan suhu yang besar. Ada empat cara untuk mempercepat terjadinya penguapan, yaitu memanaskan, memperluas permukaan, meniupkan udara di atas permukaan, dan mengurangi tekanan di atas permukaan. Prinsip penguapan dapat digunakan sebagai dasar membuat mesin pendingin, seperti lemari es dan AC.

Mengembun

Mengembun merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi gas. Jadi, mengembun merupakan kebalikan dari menguap. 

Pada waktu gas mengembun, gas melepaskan kalor. Pernahkan kamu membuat minuman dingin, seperti es teh atau es jeruk? Bila kamu amati, bagian luar gelas tempat kamu membuat es teh atau es jeruk menjadi basah. Mengapa? Karena uap air dalam udara yang menyentuh gelas tersebut mengembun. Hal ini disebabkan suhu gelas lebih rendah daripada suhu uap air di sekitar gelas.

Menyublim/Mengkristal

Menyublim adalah peristiwa perubahan zat padat menjadi gas atau sebaliknya. Untuk membedakannya, kamu bisa menggunakan istilah melenyap dan mengkristal. 

Melenyap adalah peristiwa perubahan wujud padat menjadi gas. Mengkristal adalah perubahan wujud gas menjadi padat. Contoh melenyap dan mengkristal adalah kapur barus ataupun kamfer.

3. Kalor Jenis dan Kalor Laten

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1°C Kalor yang dilepas / diterima oleh zat ketika berubah suhunya, tergantung pada: massa zat, jenis zat, dan perubahan suhu. Dapat dirumuskan: 

Dengan:

            Q = kalor (joule)

m = massa zat (kg)

            c = kalor jenis zat (j/kg°C)

 t = perubahan suhu (K) atau (°C)

Alat yang digunakan untuk mengukur kalor jenis zat adalah kalorimeter. Berdasarkan hasil percobaan, didapatkan bahwa perubahan suhu yang diakibatkan oleh jumlah kalor yang sama pada zat yang berbeda adalah tidak sama. Selama perubahan wujud zat, kalor yang diterima atau di lepaskan oleh zat tidak digunakan untuk menaikkan suhu tetapi mengubah wujud. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud ini seakan- akan tersembunyi, karena itu kalor ini disebut kalor laten. Kalor laten dinyatakan dalam bentuk persamaan: 

Keterangan:

            L = Kalor Laten (J/kg)

            Q = Kalor (J)

            m = massa zat (Kg)

Dengan adanya beberapa macam perubahan wujud zat, maka muncul istilah kalor laten khusus untuk suatu perubahan wujud tertentu, yaitu: a) Kalor Laten Lebur (Kalor lebur) Banyaknya kalor yang diserap untuk mengubah 1 kg zat dari wujud padat menjadi cair pada titik leburnya. b) Kalor Laten Beku (Kalor beku) Banyaknya kalor yang di lepas untuk mengubah 1kg zat dari wujud cair menjadi padat pada titik bekunya. c) Kalor Laten didih (Kalor didih) Banyaknya kalor yang diserap untuk mengubah 1kg zat dari wujud cair menjadi uap pada titik didihnya. d) Kalor Laten embun (Kalor embun) Banyaknya kalor yang di lepas untuk mengubah 1kg zat dari wujud uap menjadi cair pada titik embunnya.

HOME ^~^