KALORIMETER

 Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat, perhatikan gambar 7.14! Salah satu bentuk kalorimeter yaitu kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan di dalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat, misalnya gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator agar pertukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat dikurangi.

Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan di dalam kalorimeter, air di dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan kalorimeter adalah Asas Black.

     Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanaskan sampai suhu tertentu. Dengan cepat zat itu dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air dengan suhu dan massanya sudah diketahui. Kalorimeter diaduk sampai suhunya tidak berubah lagi. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, kalor jenis zat yang dimasukkan dihitung. 

Gambar 7.14 Kalorimeter

Contoh soal 7.7

Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalor  berisi 200 gram air suhunya  akan dipakai untuk menentukan kalor jenis kuningan. Ke dalam kalorimeter dimasukkan 100 gram kuningan yang bersuhu . Jika suhu akhir air  dan kalor jenis air , berapa kalor jenis kuningan?

Penyelesaian :

Diketahui :  
                   
                  
                  
                 
                 
                 
Ditanya : =.........?

Jawab :

Kalor yang dilepas oleh kuningan = kalor yang diterima oleh kalorimeter dan air.

Jadi, kalor jenis kuningan tersebut adalah

Latihan 7.4

1.   Tulislah dengan jelas Asas Black! 
2.   Kalor jenis aluminium lebih besar dari kalor jenis kuningan. Apa akibatnya apabila pada jumlah massa yang sama kedua benda diberi kalor yang sama? 
3.   Ke dalam panci aluminium yang massanya 0,5 kg, suhu . Hitung suhu air di dalam panci aluminium (lihat tabel 7.2)! 
4.  Untuk menentukan kalor jenis suatu zat, ke dalam kalorimeter yang mempunyai kapasitas kalor, berisi 400 gram air suhu . Dimasukkan 200 gram ke dalam kalorimeter. Jika suhu benda 80 , hitung kalor jenis benda (dalam SI)! 
5.  Sebuah peluru yang massanya 2,0 gram bergerak dengan laju sebesar tertanam di dalam sebuah balok kayu yang massanya 2,0 kg yang digantungkan seperti bandul. Hitunglah kenaikan temperatur dari peluru tersebut dengan menganggap bahwa semua tenaga yang diserap digunakan untuk menaikkan temperatur!

Read more...

ASAS BLACK

         Hukum Kekekalan Energi untuk Kalor

          Kita ingin mandi dengan air hangat, untuk keperluan ini kita ambil 2 liter air yang bersuhu 70 derajat celcius, kita campurkan dengan 4 liter air yang bersuhu 30 derajat celcius. Bagaimana suhu air 70 derajat celcius setelah dicampur dan bagaimana pula suhu air 30 derajat celcius? Ternyata air hangat itu bersuhu kurang lebih 40 derajat celcius. Mengapa hal itu dapat terjadi?

Gambar 7.12 Hukum kekekalan energi

1.      Asas Black

     Menurut hukum kekekalan energi, bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, yang terjadi hanyalah perubahan bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain. Kita ambil contoh, sebuah benda A massa , suhu  dan massa jenisnya (), kita masukkan ke dalam air B yang massanya , suhu , dan massa jenis . Setelah terjadi keseimbangan dianggap tidak ada kalor yang diserap oleh tempat, suhu air menjadi T. Perhatikan gambar 7.13 di bawah!

   Dalam hal ini benda A suhunya turun dari  ke T. Maka kalor yang dilepas banda A adalah . Sedangkan air B, suhunya naik dari  ke T. Maka kalor yang diserap air B adalah .

Berdasarkan hukum kekekalan energi untuk kalor, jumlah kalor yang dilepas benda A sama dengan jumlah kalor yang diserap oleh air B. hal ini dikenal dengan Asas Black.

Read more...

RADIASI

      Kita semua sudah mengetahui bahwa matahari jauh letaknya dari bumi. Dan kita ketahui pula bahwa sebagian besar ruangan antara bumi dan matahari adalah hampa. Tetapi kenyataannya bumi kita selalu menerima panas terus-menerus.

      Mungkinkah perpindahan panas ini dengan cara konveksi dan konduksi? Mengapa? Dengan cara bagaimanakah perpindahan panas ini? Energi yang dipancarkan matahari berupa gelombang elektromagnetik. Cara rambatan energi panas semacam ini disebut radiasi. Jadi, radiasi adalah perpindahan panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik dan tidak memerlukan zat perantara.

     Pada umumnya semua benda pada temperatur tertentu memancarkan atau menerima energi ke atau dari

lingkungan. Dalam keseimbangan energi yang diterima sebesar energi yang dipancarkan benda. Hubungan

antara energi radiasi per satuan waktu per satuan luas (W), dan temperatur sumber radiasi/radiator ()

terhadap temperatur lingkungan () dirumuskan :

dengan W dinyatakan , e = emisivitas benda yang nilainya tergantung sifat permukaan benda dan 

adalah tetapan Stefan yang besarnya adalah  dan T adalah temperatur mutlak

benda dinyatakan dalam K.

       Persamaan di atas disebut hukum Stefan-Boltzman yang menunjukkan bahwa besarnya energi yang

dipancarkan atau diterima besarnya sebanding dengan pangkat empat temperatur mutlaknya. Nilai e

bervariasi dari 0 sampai 1 tergantung sifat permukaan. Apa yang terjadi jika e = 0? Apakah ada proses

radiasi?

       Untuk nilai e = 1 menunjukkan bahwa benda tersebut mempunyai daya absorbs dan radiasi yang ideal.

Benda yang mempunyai nilai e = 1 disebut radiasi benda hitam. Bisakah kalian menemukan benda yang

bernilai e = 1?

Gambar 7.11 Proses pertukaran energi pada badan terhadap lingkungan

    Gambar 7.11 menunjukkan suatu model bagaimana seseorang kehilangan energy panas terhadap lingkungan. Walaupun seseorang tidak melakukan aktivitas, mereka tetap kehilangan energi untuk proses metabolisme dasar sebesar 90 watt. Suatu hal yang menarik dan penting dalam radiasi adalah adanya mekanisme transfer panas akibat adanya perbedaan temperatur kamar dengan temperatur kulit. Akibatnya badan terasa dingin, bukan?

    Jika suhu kamar naik menjadi , apa yang dirasakan oleh badan? Tentu, badan terasa panas dan badan selalu berkeringat. Oleh karena itu energi yang dikeluarkan (keluarnya keringat) akan lebih tinggi yaitu mencapai 234 watt.

Read more...