Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu gas sebesar 1 derajat Celcius disebut

Buat elo yang tinggal di daerah pinggiran pantai, pasti senang banget liburan di daerah dataran tinggi yang sejuk. Padahal, suhu antara rumah elo yang ada di pinggiran pantai dengan tempat liburan elo di dataran tinggi sama saja. Tapi tempat liburan elo terasa lebih dingin. Kenapa, ya?

Fenomena ini sebenarnya bisa dijelaskan secara fisika melalui kapasitas kalor gas.

Nah lho, apa tuh kapasitas kalor gas? Cari tahu bareng-bareng, yuk!

Apa Itu Kapasitas Kalor Gas?

Untuk memahami apa itu kapasitas kalor gas, elo harus paham dulu apa itu kalor dan kapasitas kalor. 

Kalor adalah energi yang dinyatakan dalam satuan Joule. Secara matematika, kalor ini dinyatakan sebagai Q.

Sementara, kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan sebuah zat untuk menaikkan suhu zat tersebut sebesar 1 Kelvin. Kapasitas kalor ini dinyatakan sebagai C. Penjelasan lengkap mengenai kalor dan kapasitas kalor dapat elo pahami melalui video ini.

Besaran kapasitas kalor dapat diketahui melalui rumus berikut:

Contohnya, elo mau menaikkan suhu kalor sebanyak 25 Joule sebesar 5 derajat Kelvin. Maka, kapasitas kalor yang dibutuhkan adalah:

Jadi, kapasitas kalor gas merupakan jumlah kalor yang diberikan kepada gas untuk menaikkan suhunya.

Kenaikan suhu ini dapat dilakukan pada tekanan tetap [isobarik] atau volume tetap [isokhorik].

Baca Juga: Rumus Kalor dan 3 Contoh Cara Menghitungnya

1. Kapasitas Kalor Gas pada Volume Tetap [Cv]

Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu gas dengan volume tetap sebanyak satu Kelvin.

Bayangkan nih, ada sebuah gas yang pengen elo ubah suhunya. Ada dua cara nih, untuk mengubah suhunya. Pertama, dengan memberikan kalor [Q], dan yang kedua dengan mengubah volumenya [ΔV].

Ketika terjadi perubahan volume, ada usaha yang muncul. Secara hukum termodinamika pertama, perubahan energi dalam sama dengan kalor yang masuk dikurangi usaha. Rumusnya begini:

Jadi, kalor sama dengan perubahan energi dalam yang ditambah dengan usaha.

Di mana ΔU=3/2n R T

Sehingga, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu gas adalah:

Jika gas yang akan ditingkatkan suhunya punya volume yang konstan, maka tidak ada usaha yang diperlukan [w=0]. Jadi, rumus kapasitas kalor gas pada volume tetap adalah:

Apa elo kebingungan? Coba pahami soal dan pembahasan berikut.

Gas Helium sebanyak 1 mol pada suhu 27 derajat Celcius tercampur dengan 1 mol Nitrogen pada suhu 127 derajat Celcius dalam ruang isolasi yang volumenya tetap. Kalau satu-satunya pertukaran energi pada peristiwa tersebut pada pencampuran itu hanyalah perpindahan kalor antara kedua gas tersebut, berapa nilai suhu akhir dari campuran tersebut?

Untuk menjawabnya, pertama-tama elo harus mengubah nilai suhu dari Celcius menjadi Kelvin. Kemudian, berdasarkan hukum kekekalan energi, elo tahu kalau kalor yang dilepas harus seimbang dengan kalor yang diterima. Selanjutnya, tinggal menggunakan rumus yang telah dijelaskan tadi seperti ilustrasi di bawah ini.

Pembahasan soal kapasitas kalor gas pada volume tetap [Arsip: Zenius]

Baca Juga: Konsep Dasar Hukum Termodinamika – Materi Fisika Kelas 11

2. Kapasitas Kalor Gas pada Tekanan Tetap [Cp]

Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu gas bertekanan tetap sebanyak satu Kelvin.Berhubung tekanannya tetap, ketika gas dipanaskan terjadi perubahan volumenya. Akibatnya, usaha yang dibutuhkan tidak sama dengan nol. Usaha ini dapat dijelaskan secara rumus:

Sehingga, dapat dijelaskan secara rumus bahwa:

Jika yang dinaikkan suhunya adalah gas ideal, berlaku rumus P V=n R T. Berhubung tekanannya konstan, konstanta n dan R juga ikutan konstan, sehingga:

Sehingga, rumus kapasitas kalor pada tekanan tetap adalah:

Dari penjelasan ini, elo bisa mengambil kesimpulan kalau:

Bagaimana? Apa elo masih bingung sama rumusnya? Coba pahami contoh soal dan penjelasan berikut, yuk!

Sebuah tabung berisi 1 mol gas Helium dengan suhu -23 derajat Celcius bercampur dengan 1 mol gas Nitrogen bersuhu 127 derajat Celcius dalam ruangan bertekanan tetap. Berapa nilai suhu akhir dari campuran tersebut?

Lagi-lagi, elo harus mengubah nilai suhunya dari Celcius menjadi Kelvin. Selanjutnya, berdasarkan Asas Black, nilai kalor yang dilepas sama dengan nilai kalor yang diterima. Elo kemudian bisa menggunakan rumus di atas sesuai dengan ilustrasi ini.

Pembahasan soal kapasitas kalor gas pada tekanan tetap [Arsip: Zenius]

Ada banyak rumus ya untuk mencari tahu kapasitas kalor gas? Supaya elo nggak pusing memahami rumus-rumusnya, ikuti tips dari video ini, yuk!

Bagaimana, apa sekarang elo sudah paham bagaimana cara menghitung kapasitas kalor gas? Coba bahas soal-soal di bawah ini, yuk!

Baca Juga: Gelombang Transversal dan Longitudinal – Materi Fisika Kelas 11

Contoh Soal

1. Kapasitas kalor Cv merupakan ….

a. Kapasitas kalor saat volume konstan

b. Kapasitas kalor saat tekanan konstan

c. Kapasitas kalor saat massa konstan

d. Kapasitas kalor saat temperatur konstan

e. Kapasitas kalor saat tidak ada kalor yang dapat keluar masuk sistem

Kapasitas kalor Cv merupakan kapasitas kalor saat volume konstan, jawabannya adalah a.

2. Berikut merupakan konsep yang benar tentang kapasitas kalor Cp adalah ….

a. Cp merupakan kapasitas kalor saat volume konstan

b. Cp merupakan kapasitas kalor saat tekanan konstan

c. Cp merupakan kapasitas kalor saat temperatur konstan

d. Cp merupakan kapasitas kalor saat volume dan tekanan konstan

e. Cp merupakan kapasitas kalor saat volume dan temperatur konstan

Cp merupakan kapasitas kalor saat tekanan konstan, jawabannya adalah b.

3. Nilai Cp lebih besar dari Cv karena ….

a. Kalor yang diberikan pada kondisi tekanan konstan akan digunakan untuk ekspansi volume sistem juga

b. Kalor yang diberikan pada kondisi tekanan konstan tidak akan digunakan untuk ekspansi volume

c. Kalor yang diberikan pada kondisi volume konstan akan menghasilkan nilai W [usaha]

d. Kalor yang diberikan pada kondisi volume konstan akan meningkatkan nilai energi dalam dan usaha [W]

e. Kalor yang diberikan pada kondisi tekanan konstan tidak menghasilkan perubahan temperatur

Nilai kapasitansi kalor Cp selalu lebih besar dari Cv karena kalor yang diberikan pada kondisi tekanan konstan [Cp] selain digunakan untuk meningkatkan energi dalam juga digunakan untuk melakukan ekspansi volume [ada usaha dari sistem]. Jadi, jawabannya adalah a.

Sekarang, elo sudah paham bukan mengenai kapasitas kalor gas? Tapi kapasitas kalor nggak cuma dibutuhin oleh gas, lho. Zat padat dan zat cair juga membutuhkan kapasitas kalor untuk menaikkan suhu. Bagaimana caranya? Cari tahu selengkapnya dengan klik banner di bawah ini!

Video yang berhubungan

SUHU DAN KALOR A. Pengertian kalor Kalor adalah suatu bentuk energy yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda itu berubah,suhu wujud bentuk. Kalor berasal dari kata calonc, ditemukan oleh ahli kimia prancis bernama Anntonie Laurent Lavoiser [1743-1794]. Kalor memiliki satuan kalori [kal] dan kilokalori [kkal]. 1 kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air,sehingga naik 10C. Kalor juga merpukan energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda[zat] bergantung pada 3 faktor : 1. Massa zat 2. Jenis zat 3. Perubahan suhu Sehingga secara matematis dapat dirumuskan : Q = m.c.[t2 t1] Dimana: Q adalah kalor yang dibutuhkan [J] M adalah massa benda [kg] C adalah kalor jenis [J/kgC] [t2-t1] adalah perubahan suhu [C] Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis : Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud [kalor laten],

persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.u dan Q = m.l. Dengan U adalah kalor uap [J/kg] dan L adalah kalor lebur [J/kg] Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor [H] dan kalor jenis [c] Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius. H = Q/[t2-t1] Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter. c = Q/m.[t2-t1] Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru H = m.c Pengaruh kalor terhadap perubahan suhu benda Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Besarnya kalor suatu zat menunjukkan berapa besar energi kinetik dari partikel-partikel penyusunnya. Kalor mempunyai satuan Joule [SI] atau kalori. Pengaruh kalor terhadap suatu benda selain akan meningkatkan suhu suatu benda bisa mengakibatkan terjadinya perubahan wujud zat. Perubahan Wujud Zat 1 kalori = 4,2 joule Kalor dapat mengubah wujud benda dan dapat mengubah suhu benda. Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Suhu Benda Besarnya kalor [Q] yang diberikan pada sebuah benda sebanding dengan kenaikan suhu benda itu [Δt].

Δt = perubahan suhu [K] atau [ C] Semakin lama pemanasan berarti kalor yang diterima air semakin besar dan suhu air semakin tinggi Hubungan Kalor dan Massa Benda Jumlah kalor [Q] yang diserap benda untuk menaikkan suhu yang sama adalah sebanding dengan massa benda itu. Hubungan Kalor dan Jenis Zat Untuk menaikkan suhu yang sama, jumlah massa zat sama, tetapi jenis zat berbeda membutuhkan kalor yang berbeda pula. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat. c = kalor jenis zat [j/kg C] Kalor Jenis

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:.. c = kalor jenis zat [j/kg C] Δt = perubahan suhu [K] atau [ C] Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Wujud Benda Benda Cair Menjadi Uap Kalor untuk mengubah wujud benda dari cair menjadi uap tergantung pada: massa zat dan kalor uap zat. =.

U = kalor uap [j/kg] Kalor didih atau kalor uap adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk mengubah dari wujud cair menjadi wujud gas pada titik didihnya. Benda Padat Menjadi Cair Kalor untuk mengubah wujud benda dari padat menjadi cair tergantung pada: massa zat dan kalor lebur zat, dapat dituliskan: =. L = kalor lebur [j/kg] Kalor lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk mengubah dari wujud padat menjadi cair pada titik leburnya. Seperti yang kita ketahui bersama bahwa energi kalor dapat mengubah wujud suatu benda, dalam hal ini saya akan menggunakan air sebagai contohnya. Air dalam suhu yang amat rendah [-40 o Celcius ] akan berbentuk sebagai es yang berwujud padat, sedangkan pada suhu 0 o Celcius air akan mengalami perubahan wujud dari padat [ es ]

menjadi cair. Suhu air akan terus mengalami kenaikan ketika dipanaskan, yang pada akhirnya hinga di titik 100 o Celcius akan mengalami perubahan wujud dari cair menjadi gas [ uap air ]. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar dibawah : Gambar diatas menunjukkan grafik perubahan wujud air mulai dari fase es pada suhu -40 o Celcius hingga menjadi uap air pada suhu 120 o Celcius. Perhatikan grafik yang diberi warna merah dan hijau!! Hal ini dimaksudkan untuk membedakan antara fase dimana air mengalami kenaikan suhu dan fase dimana air mengalami perubahan wujud. Pelu diingat bahwa : Ketika air mengalami perubahan wujud maka air TIDAK mengalami perubahan suhu. Sedangkan, ketika air mengalami perubahan suhu maka air TIDAK mengalami perubahan wujud. AZAS BLACK Jika benda bersuhu tinggi dicampur dengan benda bersuhu rendah maka benda yang bersuhu tinggi akan melepas kalor dan benda yang bersuhu rendah menerima kalor. Jumlah kalor yang dilepas oleh benda bersuhu tinggi sama dengan jumlah kalor yang diterima benda yang bersuhu rendah. Atau dapat dituliskan:

Besar kalor lepas = Besar kalor terima Qlepas = Qterima Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh : Qlepas = Qterima m1.c1.[t1 ta] = m2.c2.[ta-t2] Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan [t1 ta] dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan [ta-t2]. Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

Berdasarkan pengertian yang ditulis dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, kalor adalah tenaga panas yang dapat diterima dan diteruskan oleh satu benda ke benda lain secara hantaran [konduksi], penyinaran [radiasi], atau aliran [konveksi].

Kalor juga disebut sebagai energi panas yang berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Dalam satuan internasional, kalor dinyatakan dengan Joule [J], satuan lainnya dikenal dengan kalori [kal] yang biasa digunakan di bidang gizi.

Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1 derajat selsius [oC].

Satu kalori = 4,184 J atau sering dibulatkan menjadi 4,2 J.

Kalor didefinisikan juga sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda umumnya dilakukan dengan mengukur suhu benda tersebut.

Air panas jika dibiarkan lama-kelamaan akan dingin, sebab kalor yang ada di dalamnya dilepaskan ke lingkungan sekitar air. Yang mempengaruhi kenaikan atau penurunan suhu benda adalah jumlah kalor, massa benda dan jenis benda.

Advertising

Advertising

Baca Juga

Secara alami, kalor dengan sendirinya berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor cenderung menyamakan suhu benda yang saling bersentuhan.

Pada abad ke-18, para fisikawan menduga bahwa aliran kalor merupakan gerakan suatu fluida, suatu jenis fluida yang tidak kelihatan [fluida adalah zat yang dapat mengalir. Fluida meliputi zat cair dan zat gas. Air [zat cair] termasuk fluida karena dapat mengalir.

Udara juga termasuk fluida karena dapat mengalir. Fluida tersebut dinamakan caloric. Teori mengenai caloric tidak digunakan lagi karena berdasarkan hasil percobaan, keberadaan caloric ini tidak bisa dibuktikan.

Jika suhu suatu benda tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda tersebut sangat besar. Begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda[zat] bergantung pada 3 faktor:

• massa zat,
• jenis zat [kalor jenis],
• perubahan suhu.

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan:

Q = m.c.[t2 – t1]

Keterangan:

Q adalah kalor yang dibutuhkan [J].
m adalah massa benda [kg].
c adalah kalor jenis [J/kgC].
[t2-t1] adalah perubahan suhu [C].

Kalor dapat menaikkan atau menurunkan suhu. Semakin besar kenaikan suhu, kalor yang diterima semakin banyak. Semakin kecil kenaikan suhu maka kalor yang diterima semakin sedikit. Artinya, hubungan kalor [Q] berbanding lurus atau sebanding dengan kenaikan suhu [∆ T], jika massa [m] dan kalor jenis zat [c] tetap.

Baca Juga

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kalor jenis juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor. Masing-masing benda mempunyai kalor jenis yang berbeda-beda, lho. Satuan kalor jenis ialah J/kg⁰C.

Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diserap oleh benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Satuan kapasitas kalor dalam sistem international ialah J/K.

Rumus Kapasitas Kalor: C = Q / ΔT

Keterangan:

C = kapasitas kalor [J/K]
Q = banyaknya kalor [J]
ΔT = perubahan suhu [K]

Selain itu, ada rumus lain untuk menentukan kapasitas kalor itu sendiri, yaitu: C = m. c

Keterangan:

C = kapasitas kalor [J/K]
m = massa benda yang menerima atau melepas kalor [kg]
c = kalor jenis zat [J/kg.K]

Kalor atau Panas [Freepik]

Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor atau panas adalah perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu di antara dua tempat yang berbeda. Perpindahan panas meliputi proses pemasukan dan pengeluaran panas.

Panas sangat lekat dalam kehidupan kita sehari-hari. Misalnya saja saat sebuah sendok stainless dimasukkan ke air panas, sendok pun ikut menjadi panas.

Di sisi lain, benda-benda yang terdapat di sekitar kita, ada yang bisa menghantarkan panas ada juga yang tidak bisa. Benda yang bisa menghantarkan panas disebut dengan konduktor. Contoh benda konduktor ialah tembaga, besi, air, timah, dan alumunium. Perpindahan Kalor sendiri terbagi atas tiga macam, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat padat yang tidak ikut mengalami perpindahan. Artinya, perpindahan kalor pada suatu zat tersebut tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.

Contoh:

Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika memegang kembang api yang sedang dibakar, knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan, tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup rebusan air, atau mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena panas.

Rumus perpindahan kalor secara konduksi adalah:

Laju Kalor = Q/t = kA [T2 – T1]/x

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran yang zat perantaranya ikut berpindah. Jika partikel berpindah dan mengakibatkan kalor merambat, terjadilah konveksi. Konveksi terjadi pada zat cair dan gas [udara/angin].

Contoh:

Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan.Gerakan naik dan turun kacang hijau, kedelai dan lainnya ketika dipanaskan.Terjadinya angin darat dan angin laut.Gerakan balon udara.

Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.

Rumus perpindahan kalor secara konveksi adalah:

Laju Kalor = Q/t = hA [T2 – T1]

3. Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium. Dalam ruang hampa tidak ada materi yang memindahkan kalor secara konduksi dan konveksi. Jadi, perpindahan kalor dari matahari sampai ke bumi dengan cara lain. Cara tersebut dinamakan radiasi.

Kamu juga merasakan akibat radiasi kalor saat menghadapkan telapak tanganmu pada bola lampu yang menyala atau saat kamu duduk di dekat api unggun. Udara merupakan konduktor buruk dan udara panas api unggun bergerak ke atas. Namun, kamu yang berada di samping api unggun dapat merasakan panas.

Setiap benda dapat memancarkan dan menyerap radiasi kalor, yang besarnya bergantung pada suhu benda dan warna benda. Perhatikan benda-benda yang diletakkan di ruangan bersuhu 30oC. Besar kalor yang dipancarkan atau diserap benda ditunjukkan oleh banyaknya anak panah.

Makin panas benda dibandingkan dengan panas lingkungan sekitar, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya. Makin luas permukaan benda panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.

Rumus perpindahan kalor secara radiasi adalah:

Laju Kalor = Q/t = σeAT4

Video yang berhubungan

Video yang berhubungan