ASAS BLACK

         Jika kita ingin mendinginkan secangkir kopi panas, maka kita tinggal menuangkan air dingin ke dalam air panas tersebut dan mengaduknya agar tercampur merata. Setelah keseimbangan tercapai, kita akan memperoleh air hangat, yang suhunya diantara suhu air panas dan air dingin. Dalam pencampuran ini tentulah air panas melepaskan energi sehingga suhunya turun dan air dingin menerima energi sehingga suhunya naik. Jika pertukaran kalor hanya terjadi antara air panas dan air dingin (tidak ada kehilangan kalor ke udara sekitar dan kecangkir) maka sesuai prinsip kekekalan energi ; kalor yang dilepaskan oleh air panas (Q_lepas) sama dengan kalor yang diterima air dingin (Q_terima)

Asas Black

Q_lepas = Q_terima

         Kekekalan energi pada pertukaran kalor, seperti persamaan di atas pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799), seorang ilmuwan Inggris. Oleh karena itu persamaan tersebut dikenal sebagai asas Black.

Contoh soal

Sepotong aluminiun dengan massa 300g dipanaskan sampai suhunya mencapai 90°C, kemudian segera dijatuhkan ke dalam suatu bejana yang berisi 120g air pada suhu 30°C. Dengan mengabaikan pertukaran kalor terhadap lingkungan sekitar dan kalor yang diserap bejana, hitunglah suhu akhir campuran. Kalor jenis aluminium 900J/KgK, kalor jenis air 4200 J/KgK.

Penyelasaian

aluminium air

m₁ = 300 g =0,3 kg m₂ = 120 g = 0,12 kg

c₁ = 900 J/KgK c₂ = 4200 J/KgK

T₁ = 90°C T₂ = 30° C

Misal suhu akhir campuran (air dan aluminium) = x°C. Tentu saja nilai x°C di antara 30°C dan 90°C

Suhu aluminium turun:

DT₁ = T₁-x

= (90 - x)°C atau (90 - x) K

Aluminium melepas kalor :

Q₁= m₁c₁DT

= (0,3 kg)(900 J/KgK)(90-x) K

= 270 (90-x) J

Suhu air naik:

DT₂ = x-T₂

= (x-30)°C atau (x - 30) K

Air menerima kalor :

Q₂= m₂c₂DT

= (0,12 kg)(4200J/KgK)(x-30) K

= 504 (x-30) J

Dengan menggunakan persamaan asas Black:

Q_lepas = Q_terima

504(x-30) =270(90-x)

504x-15120 = 24300-270x

504x+270x = 24300+15120

774x = 9180

x = 11,86

jadi, suhu akhir campuran adalah 11,86 °C

 

 

 

Referensi
prasodjo, Budi. dkk.2006. Teori dan Aplikasi Fisika.Jakarta:Yudhistira

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga