5 Perbedaan Kalor Jenis & Kapasitas Kalor, Rumus, Rujukan Soal Dan Pembahasan
Misalkan, dua buah zat yang mempunyai temperatur berbeda dicampurkan pada sebuah wadah. Maka temperatur kedua benda tersebut akan menjadi sama. Besarnya temperatur tamat berada di antara temperatur awal kedua zat tersebut. Pada tanda-tanda ini, kalor berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah hingga mencapai temperatur setimbangnya.
Pada 1850, untuk pertama kalinya Joule memakai sebuah alat yang di dalamnya terdapat beban-beban yang jatuh dan merotasikan sekumpulan pengaduk di dalam sebuah wadah air yang tertutup.
Dalam satu siklus, beban-beban yang jatuh tersebut melaksanakan sejumlah kerja pada air tersebut dengan massa air yakni m dan air tersebut mengalamikenaikan temperatur sebesar Δt. Percobaan ini mengambarkan wacana adanya energi yang menjadikan timbulnya kalor dalam siklus tersebut.
Apa itu Kalor?
Kalor sanggup didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan temperatur. Satuan kalor yakni joule (J) yang diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika, yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya yakni kalori. Hubungan satuan joule dan kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule.
Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Apabila temperatur dari suatu benda dinaikkan dengan besar kenaikan temperatur yang sama, ternyata setiap benda akan menyerap energi kalor dengan besar yang berbeda. Misalnya, terdapat empat buah bola masing-masing terbuat dari aliminium, besi, kuningan, dan timah. Keempat bola ini mempunyai massa sama dan ditempatkan di dalam suatu daerah yang berisi air mendidih.
Setelah 30 menit, keempat bola akan mencapai kesetimbangan termal dengan air dan akan mempunyai temperatur yang sama dengan temperatur air. Kemudian, keempat bola diangkat dan ditempatkan di atas kepingan parafin. Bola aluminium sanggup melelehkan parafin dan jatuh menembus parafin.
Beberapa sekon kemudian, bola besi mengalami insiden yang sama. Bola kuningan hanya sanggup melelehkan parafin sebagian, sedangkan bola timah hampir tidak sanggup melelehkan parafin. Bagaimanakah Anda sanggup menjelaskan insiden yang terjadi pada keempat bola tersebut?
Keempat bola tersebut menyerap kalor dari air mendidih, lalu memindahkan kalor tersebut pada parafin sehingga parafin meleleh. Oleh alasannya yakni setiap benda mempunyai kemampuan berbeda untuk melelehkan parafin, setiap bola akan memindahkan kalor dari air ke parafin dengan besar yang berbeda.
Kemampuan yang dimiliki setiap benda ini berafiliasi dengan kalor jenis benda tersebut. Kalor jenis suatu benda sanggup didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diharapkan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis menawarkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor.
Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor. Secara matematis, kalor jenis suatu zat sanggup dituliskan sebagai berikut.
c | = | Q | …………..……. Pers. (1) |
m∆T |
Dengan:
c = kalor jenis suatu zat (J/kg K)
Q = kalor (J)
m = massa benda (kg)
∆T = perubahan suhu/temperatur (K)
Untuk suatu benda, faktor mc dipandang sebagai satu kesatuan dan faktor ini disebut sebagai kapasitas kalor. Secara teoritis kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1oC atau 1 K. Secara matematis dituliskan sebagai berikut.
C | = | cm | = | Q | ………. Pers. (2) |
m |
Satuan kapasitas kalor yakni J/K. Jika persamaan (1) dan persamaan (2) diuraikan, besarnya kalor suatu zat yakni sebagai berikut.
Q = mc∆T ………………..…. Pers. (3) |
Q = C∆T …………………..…. Pers. (4) |
Dengan:
Q = kalor (J)
C = kapasitas kalor (J/K)
c = kalor jenis suatu zat (J/kg K)
m = massa benda (kg)
∆T = perubahan suhu/temperatur (K)
Dari klarifikasi di atas, maka sanggup kita simpulkan beberapa hal mengenai perbedaan antara kalor jenis dan kapasitas kalor, yaitu ibarat yang ditunjukkan pada tabel berikut ini.
Tabel Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Perbedaan | Kalor Jenis | Kapasitas Kalor |
Definisi | Jumlah kalor untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 K | Jumlah kalor untuk menaikkan suhu zat sebesar 1 K |
Simbol | c | C |
Satuan | J kg-1 K-1 | J K-1 |
Rumus | c = Q/m∆T | C = Q/m |
Hubungan dengan kalor | Q = mc∆T | Q = C∆T |
Contoh Soal dan Pembahasan
1. Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC hingga 80oC yakni 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
∆T = 80oC – 10oC = 70oC
Q = 9,45 kJ = 94.500 J
Ditanyakan: c
Jawab:
c | = | Q |
m∆T |
c | = | 94.500 J |
3 kg × 70oC |
c | = | 94.500 J |
210 kgoC |
c | = | 450 J/kgoC |
Jadi kalor jenis zat tersebut yakni 450 J/kgoC.
2. Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/goC?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 5 kg = 5.000 g
c = 2 kal/goC
Ditanyakan: C
Jawab:
C = m × c
C = 5.000 g × 2 kal/goC
C = 10.000 kal/oC
3. Air sebanyak 100 gram yang mempunyai temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air sehabis pemanasan tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 100 gram
T0 = 25oC
cair = 1 kal/goC
Q = 1.000 kal
Jawab:
Dengan memakai persamaan (3), diperoleh:
Q = mc∆T
∆T | = | Q |
mc |
∆T | = | 1.000 kal |
100 gram × 1 kal/goC |
∆T = 10oC
Perubahan temperatur mempunyai arti selisih antara temperatur tamat air sehabis pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
ΔT = T – T0
10°C = T – 25°C
T = 35°C
Jadi, temperatur tamat air sehabis pemanasan yakni 35oC.