Jelaskan apa yang terjadi apabila dua zat yang berbeda suhunya dicampur dalam wadah yang terisolasi dari lingkungan sekitarnya?

Tnunya kalan ahu bahwa kalor aalah nrg yang pnahkan ar bna yang mmlk mpraur ngg k bna yang mmlk mpraur lbh rnah shngga pngukuran kalor slalu brhubungan ngan prpnahan nrg.

Enrg aalah kkal shngga bna yang mmlk mpraur lbh ngg akan mlpaskan nrg sbsar QL an bna yang mmlk mpraur lbh rnah akan mnrma nrg sbsar QT ngan bsar yang sama.

Scara mamas, prnyaaan rsbu apa uls sbaga brku.

QLpas = QTrma ………. Prs. (1)

Krangan:

QLpas = jumlah kalor yang lpaskan olh za (Joul)

QTrma = jumlah kalor yang rma olh za (Joul)

Bsarnya kalor apa hung ngan mnggunakan prsamaan Q = mc∆T. Kka mnggunakan prsamaan n, prlu nga bahwa mpraur nak brar za mnrma kalor, an mpraur urun brar za mlpaskan kalor.

Dngan mnggunakan prsamaan (2), maka prsamaan (1) apa jabarkan scara lbh spsfk sbaga brku.

QLpas = QTrma

m1c1∆T1 = m2c2∆T2 ..… Prs. (3)

ngan ∆T1 = T – Takhr an ∆T2 = Takhr – T maka ka mnapakan prsamaan brku.

m1c1(T1 – Tc) = m2c2(Tc – T2) ….. Prs. (4)

Krangan:

m1 = massa bna 1 yang suhunya ngg (kg)

m2 = massa bna 2 yang suhunya rnah (kg)

c1 = kalor jns bna 1 (J/kgoC)

c2 = kalor jns bna 2 (J/kgoC)

T1 = suhu mula-mula bna 1 (oC aau K)

T2 = suhu mula-mula bna 2 (oC aau K)

Tc = suhu akhr aau suhu campuran (oC aau K)

Conoh Soal Asas Black an Jawabannya

1. Sbanyak 300 gram ar panaskan ar 30oC mnja 50oC. Jka massa jns ar aalah 1 kal/goC aau 4.200 J/kgK, nukan:

a. banyaknya kalor yang rma ar rsbu (alam kalor)

b. banyaknya kalor yang rma ar rsbu (alam joul)

Pnylsaan:
Dkahu:

m = 300 g

c = 1 kal/goC

∆T = 50oC – 30oC = 20oC

Danyakan: Q alam kalor an joul

Jawab:

a. Banyaknya kalor yang rma ar hung ngan mnggunakan rumus aau prsamaan brku n.

Q = mc∆T

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

Q = 6.000 kal

Ja, banyaknya kalor yang rma ar rsbu aalah 6.000 kalor.

b. Dar ksaraan kalor an joul kahu bahwa:

1 kalor = 4,2 joul shngga:

Q = 6.000 × 4,2 joul = 25.200 joul.

2. Ar sbanyak 0,5 kg yang brsuhu 100oC uangkan k alam bjana ar alumnum yang mmlk massa 0,5 kg. Jka suhu awal bjana sbsar 25oC, kalor jns alumnum 900 J/kgoC, an kalor jns ar 4.200 J/kgoC, maka nukan suhu ksmbangan yang rcapa! (anggap ak aa kalor yang mngalr k lngkungan)

Pnylsaan:

Dkahu:

mbjn = 0,5 kg

mar = 0,5 kg

Tar = 100oC

Tbjn = 25oC

car = 4.200 J/kgoC

cbjn = 900 J/kgoC

Danyakan: Takhr/Trmal = … ?

Jawab:

QLpas = QTrma

mar × car × ∆Tar = mbjn × cbjn × ∆Tbjn

mar × car × (Tar – Trmal) = mbjn × cbjn × (Trmal – Tbjn)

0,5 × 4.200 × (100 – Trmal) = 0,5 × 900 × (Trmal – 25)

2.100 × (100 – Trmal) = 450 × (Trmal – 25)

210.000 – 2.100Trmal = 450Trmal – 11.250

450Trmal + 2.100Trmal = 210.000 + 11.250

2.550Trmal = 221.250

Trmal = 221.250/2.550

Trmal = 86,76oC

Ja, suhu ksmbangannya aalah 86,76oC.

3. Jka h 200 cm3 paa suhu 95oC uangkan k alam cangkr glas 150 g paa suhu 25oC, brapa suhu akhr (T) ar campuran kka capa ksmbangan, ngan mnganggap ak aa kalor yang mngalr k skarnya? (kalor jns cangkr glas aalah 840 J/kgoC)

Pnylsaan:

Dkahu:

h sbagan bsar brupa ar, maka kalor jnsnya aalah kalor jns ar.

ch = car = 4.200 J/kgoC

Vh = 200 cm3 = 200 × 10-6 m3

mh = ρh × Vh

mh = ρar × Vh

mh = (1,0 × 103 kg/m3)(200 × 10-6 m3)

mh = 200 × 10-3 kg = 0,2 kg

mgls = 150 g = 0,15 kg

cgls = 840 J/kgoC

Th = 95oC

Tgls = 25oC

Danyakan: T akhr (Tc) = …?

Jawab:

Dngan mnrapkan Hukum Kkkalan Enrg Kalor, maka:

Kalor yang hlang ar h = kalor yang rma canggr glas

QLpas = QTrma

mh × ch × ∆Th = mgls × cgls × ∆Tgls

mh × ch × (Th – Tc) = mgls × cgls × (Tc – Tgls)

0,2 × 4.200 × (95 – Tc) = 0,15 × 840 × (Tc – 25)

840 × (95 – Tc) = 126 × (Tc – 25)

79.800 – 840Tc = 126Tc – 3.150

126Tc + 840Tc = 79.800 + 3.150

966Tc = 82.950

Tc = 82.950/966

Tc = 85,87oC

Ja, suhu ksmbangan aau suhu akhr h ngan cangkr aalah 85,86oC.

4. Dalam glas brs 200 cc ar 40oC kmuan masukkan 40 gram s 0oC. Jka kapasas kalor glas 20 kal/oC an kalor lbur s aalah 80 kal/g, maka brapakah suhu smbangnya?

Pnylsaan:

Dkahu:

Tar = 40oC

Var = 200 cc = 200 cm3

mar = ρar × Var

mar = (1 g/cm3)(200 cm3)

mar = 200 g

Cglas = 20 kal/oC

Tglas = Tar

Ts = 0oC

ms= 40 g

Ls = 80 kal/g

car = 1 kal/goC

Danyakan: suhu akhr (TA)= …?

Jawab:

Dar massa an suhu ar banngkan ngan massa an suhu s apa prks bahwa suhu akhr campuran akan mlbh 0oC, shngga apa gambarkan grafk Q-T spr paa gambar bawah n.

Paa pross rsbu, brlaku azas Black sbaga brku.

Q1 + Q2 = Q3 + Q4

≫ (ms × Ls) + (ms × car × ∆Ts) = (Cglas × ∆Tar) + (mar × car × ∆Tar)

(ms × Ls) + [ms × car × (TA – Ts)] = [Cglas × (Tar – TA)] + [mar × car × (Tar – TA)]

≫ (40 × 80) + [40 × 1 × (TA – 0)] = [20 × (40 – TA)] + [200 × 1× (40 – TA)]

≫ 3200 + 40TA = 20(40 – TA) + 200(40 – TA)

≫ 320 + 4TA = 2(40 – TA) + 20(40 – TA)

≫ 320 + 4TA = 80 – 2TA + 800 – 20TA

≫ 4TA + 2TA + 20TA = 80 + 800 – 320

≫ 26TA = 560

≫ TA = 560/26

≫ TA = 21,54

Ja, suhu smbangnya aalah 21,54oC.

5. Bool rmos brs 230 gram kop paa suhu 80oC. Kmuan ambahkan susu sbanyak 20 gram brsuhu 5oC. Jka ak aa kalor pncampuran maupun kalor yang rsrap bool rmos an kalor jns kop = susu = ar = 1,00 kal/goC, maka brapakah suhu ksmbangan campuran?

Pnylsaan:

Dkahu:

TK = 80oC

mK = 250 g

TS = 5oC

mS = 20 g

c = 1 kal/goC

Danyakan: suhu akhr (TA)= …?

Jawab:

Unuk mmprmuah prhungan apa gambar grafk hubungan Q-T spr yang prlhakan paa gambar bawah n.

Dar grafk rlha bahwa kop akan mlpas kalor (QLpas) an susu akan mnyrap kalor (QTrma). Bsarnya mmnuh Asas Black sbaga brku.

QTrma = QLpas

QS = QK

≫ mS × cS × ∆TS = mK × cK × ∆TK

≫ mS × cS × (TA – TS) = mK × cK × (TK – TA)

≫ 20 × 1 × (TA – 5) = 230 × 1 × (80 – TA)

≫ 20(TA – 5) = 230(80 – TA)

≫ 2(TA – 5) = 23(80 – TA)

≫ 2TA – 10 = 1840 – 23TA

≫ 2TA + 23TA = 1840 + 10

≫ 25TA = 1850

≫ TA = 1850/25

≫ TA = 74

Ja, suhu ksmbangan aau suhu akhr campuran anara kop an susu rsbu aalah 74oC.

6. Sbuah kompor lsrk yang ayanya 500 wa an aya gunanya 40% gunakan unuk mmanaskan 1 lr ar yang suhu awalnya 20oC. Jka kalor jns ar aalah 4 J/goC, maka brapakah suhu ar slah ¼ jam?

Pnylsaan:

Dkahu:

P = 500 wa

Daya guna = 40%

mar = 1 lr = 1000 cm3 = 1000 g

car = 4 J/goC

T0 = 20oC

= ¼ jam = ¼ × 3600 s = 900 s

Danyakan: suhu akhr (TA) = …?

Jawab:

Paa pmanasan ar ngan kompor lsrk n rja prubahan nrg lsrk mnja kalor. Karna aya gunanya 40% maka apa brlaku:

Kalor = nrg

Q = 40%W

≫ mar × car × ∆T = 0,4 × P ×

≫ mar × car × (TA – T0) = 0,4 × P ×

≫ 1000 × 4 × (TA – 20) = 0,4 × 500 × 900

≫ 4000(TA – 20) = 180000

≫ 4(TA – 20) = 180

≫ 4TA – 80 = 180

≫ 4TA = 180 + 80

≫ 4TA = 260

≫ TA = 260/4

≫ TA = 64

Ja, suhu akhr ar slah ¼ jam aau 900 k aalah 65oC.

7. Spoong alumnum brmassa 200 g an brsuhu 20oC masukkan k alam 100 g ar yang brsuhu 80oC. Dngan mngabakan prukaran kalor ngan lngkungan, hung suhu akhr campuran jka kalor jns alumnum 900 J/kgK an kalor jns ar 4.200 J/kgK.

Pnylsaan:

Dkahu:

mAr = 100 g

TAr = 80oC

cAr = 4.200 J/kgK

mAl = 200 g

TAl = 20oC

cAl = 900 J/kgK

Danyakan: suhu akhr (TA) campuran = …?

Jawab:

QLpas = QTrma

≫ mAr × cAr × ∆TAr = mAl × cAl × ∆TAl

≫ mAr × cAr × (TAr – 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

Ja, suhu akhr slah rja ksmbangan rmal aalah 62oC.

8. Ans mnyapkan mnuman s h unuk pkrja rumahnya alam suau waah. Ia mncampur 0,5 kg s yang brsuhu 5oC ngan 1 kg ar h yang suhunya 20oC. Apabla prukaran kalor hanya rja paa kua bna, cs = 2.100 J/kgoC, an car = 4.200 J/kgoC, brapa suhu akhr mnuman rsbu?

Pnylsaan:

Dkahu:

ms = 0,5 kg

Ts = -5oC

cs = 2.100 J/kgoC

mar = 1 kg

Tar = 20oC

car = 4.200 J/kgoC

Danyakan: suhu akhr campuran (Tc) = …?

Jawab:

Unuk mncar suhu campuran, gunakan prsamaan brku.

Qar = Qs

≫ mar × car × ∆Tar = ms × cs× ∆Ts

≫ mar × car × (Tar – Tc) = ms × cs× (Tc – Ts)

≫ 1 × 4.200 × (20 – Tc) = 0,5 × 2.100 × (Tc – (-5))

≫ 4.200(20 – Tc) = 1.050(Tc + 5)

≫ 420(20 – Tc) = 105(Tc + 5)

≫ 8.400 – 420Tc = 105Tc + 525

≫ 105Tc + 420Tc = 8.400 – 525

≫ 525Tc = 7.875

≫ Tc = 7.875/525

≫ Tc = 15

Ja, suhu akhr mnuman rsbu aalah 15oC.

9. Sbuah logam brmassa 0,2 kg panaskan sampa 200oC. Kmuan, logam u masukkan paa 450 g ar ngan suhu 25oC yang mpakan paa bjana kalormr alumnum 200 g. Dmukan suhu akhr campuran aalah 40oC. Jka kalor jns ar 4.200 J/kgoC an kalor jns bahan kalormr 900 J/kgoC, hunglah kalor jns logam rsbu.

Pnylsaan:

Dkahu:

mlog = 0,2 kg

Tlog = 200oC

Tar = Tkal = 25oC

mar = 450 g = 0,45 kg

car = 4.200 J/kgoC

mkal = 200 g = 0,2 kg

ckal = 900 J/kgoC

Tc = 40oC

Danyakan: kalor jns logam (clog) = …?

Jawab:

Unuk mncar kalor jns logam, ka gunakan prsamaan brku.

≫ clog

=

(marcar + mkalckal)(Tc – Tar)

mlog(Tlog – Tc)

≫ clog

=

(0,45 × 4.200 + 0,2 × 900)(40 – 25)

0,2(200 – 40)

≫ clog

=

(1.890 + 180)(15)

0,2(160)

≫ clog

=

(2070)(15)

32

≫ clog

=

31.050

32

≫ clog

=

970,3125

Dngan mkan, kalor jns logam rsbu aalah 970,31 J/kgoC.

10. Sbuah kalormr yang kapasas kalornya 40 kal/oC brs 200 gram ar suhunya 20oC akan paka unuk mnnukan kalor jns kunngan. K alam kalormr masukkan 100 gram kunngan yang brsuhu 80

Apa yang rja jka ua za ngan suhu yang brba saukan?

Jka ua buah ar ngan suhu yang brba campurkan manakah lak suhu ksmbangannya?

Jlaskan scara sngka apa u Asas Black?

Bagamana buny Asas Black yang nyaakan olh Josph Black?