Pengertian dan Rumus Kalor Jenis Zat Padat atau Cair (Asas Black) serta Contoh Soalnya

Berikut ini merupakan pembahasan tentang definisi kalor atau pengertian kalor, rumus kalor, contoh soal kalor, definisi kalor jenis, pengertian kalor jenis, rumus kalor jenis, contoh soal kalor jenis, kalor jenis zat, kalor jenis air, kalor jenis es, rumus mencari kalor, 1 kalori berapa joule.

Kalor sebagai Bentuk Energi

Peristiwa yang terjadi seperti ilustrasi di depan erat kaitannya dengan perubahan wujud zat dan kalor. Misalnya air menjadi uap merupakan perubahan wujud yang memerlukan kalor.

Adapun air menjadi es merupakan perubahan wujud zat yang melepaskan kalor. Apakah sebenarnya kalor itu? Marilah kita pelajari bersama dalam pembahasan ini!

Pengertian Kalor

Sesuatu menyebabkan air dingin berubah menjadi panas (mendidih). Sesuatu tersebut adalah kalor yang dibawa oleh api. Kita biasa menyebut kalor dengan panas atau bahang. Energi kalor disebut juga dengan energi panas. Jadi, kalor adalah salah satu bentuk energi. Satuan kalor adalah kalori.

Energi yang diterima/dilepaskan oleh suatu zat sehingga suhu zat tersebut naik/turun atau bahkan berubah wujudnya disebut kalor.

Kalor berbeda dengan suhu. Suhu adalah ukuran derajat (tingkat) panas suatu zat, sedangkan kalor adalah ukuran banyaknya panas yang diterima atau dilepaskan oleh zat.

Satu kalori setara dengan usaha (energi potensial) sebesar 4,2 joule.

Bilangan 4,2 joule ini disebut tara kalor mekanik.

Satu kalori adalah banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1C°.

Rumus Kalor Jenis

Ketika seseorang memasak air! Mula-mula air dingin (suhunya rendah). Setelah diberi energi kalor dari api kompor, suhu air meningkat menjadi panas. Ini berarti kalor dapat menaikkan suhu zat. Apakah kalian belum percaya?

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda dari T0 menjadi T dapat dihitung dengan rumus berikut.

Q = m c (T – T0)

Keterangan:
Q = banyak kalor dengan satuan joule (J)
m = massa benda dengan satuan kg
T – T0 = kenaikan suhu benda dengan satuan °C
T0 = suhu mula-mula benda dengan satuan °C
T = suhu akhir benda dengan satuan °C
c = konstanta pembanding yang dinamakan kalor jenis benda dengan satuan J/kg C°

Kalor jenis (c) adalah banyak kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhu sebesar 1°C. Nilai kalor jenis (c) ini bergantung pada jenis zat.

Tabel: Kalor Jenis (c) berbagai Zat

Contoh Soal Kalor Jenis

1. Adi memanaskan air sebanyak 200 gram dari suhu awal 30°C hingga suhu 70°C. Bila kalor jenis air 4,2 × 103 J/kg C°, hitunglah kalor yang diperlukan!

Penyelesaian:

Diketahui:
       mair = 200 gram
              = 0,2 kg
T0 = Tair = 30°C
          T = 70°C
  T – T0 = 70 – 30 = 40 C°
        cair = 4,2 × 10³ J/kg C°

Ditanyakan: Kalor yang diperlukan (Q)?

Jawab:
Q = m c (T – T0)
    = (0,2 kg)(4,2 × 10³ J/kg C°)(40 C°)
    = 33,6 × 10³ J
    = 33.600 J
Jadi, kalor yang diperlukan sebesar 33.600 J.

2. Aluminium (cAl = 8,8 × 10² J/kg C°) dengan massa 4 kg dan suhu 60°C dimasukkan ke dalam 20 kg air (cair = 4,2 × 10³ J/kg C°) yang suhunya 15°C. Tentukan:
a. suhu akhir air/aluminium,
b. banyaknya kalor yang diterima air,
c. banyaknya kalor yang dilepaskan aluminium!

Penyelesaian:

Diketahui:
mAl = 4 kg
TAl = 60°C
cAl = 8,8 × 10² J/kg C°
Tair = 15°C
cair = 4,2 × 10³ J/kg C°
mair = 20 kg

Ditanyakan:
a. suhu akhir air/aluminium
b. Qair
c. QAl

Jawab:
Dalam peristiwa ini suhu akhir aluminium sama dengan suhu akhir air. Suhu kedua benda lebih tinggi dari 15°C, tetapi lebih rendah dari 60°C.

Intinya: DT = suhu tinggi – suhu rendah

Prinsip yang digunakan adalah asas Black, yaitu kalor yang dilepas oleh aluminium sama dengan kalor yang diterima air.

a.                              QAl = Qair
             mAl × cAl × DTAl = mair × cair × DTair
4 × 8,8 × 10² × (60 – T) = 20 × 4,2 × 10³ × (T – 15)
               3,520 (60 – T) = 84.000 (T – 15)
         211.200 – 3.520 T = 84.000 T – 1.260.000
       84.000 T + 3.520 T = 211.200 + 1.260.000
                        87.520 T = 1.471.200
                                    T =1.471.200/87.520
                                       = 16,81
                                    T ≈ 17 (pembulatan)
Jadi, suhu akhir sistem 17°C.

b. Kalor yang dilepaskan aluminium sebesar:
QAl = m × c × DT
      = 4 × 8,8 × 10² × (60 – 17)
      = 151.360 J

c. Kalor yang diterima air sebesar:
Qair = m × c × DT
      = 20 × 4,2 × 103 × (17 – 15)
      = 168.000 J

Pada contoh di atas:
a. Aluminium memberikan (melepaskan) kalor. Oleh karena itu, DTAl = TAl – T.
b. Air menerima kalor. Oleh karena itu, DTair = T – Tair.