Dalam bahasa sehari-hari, orang menggunakan istilah panas dan suhu secara bergantian. Namun, dalam bidang termodinamika dan fisika secara lebih luas, kedua istilah tersebut memiliki arti yang sangat berbeda. Jika Anda mencoba menghitung berapa banyak panas yang diserap oleh sesuatu ketika Anda menaikkan suhunya, Anda perlu memahami perbedaan antara keduanya dan cara menghitung satu dari yang lain. Anda dapat melakukannya dengan mudah: cukup kalikan kapasitas panas zat yang Anda panaskan dengan massa zat dan perubahan suhu untuk menemukan panas yang diserap.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Hitung penyerapan panas menggunakan rumus:
Q = mc∆T
Q berarti kalor yang diserap saya adalah massa zat yang menyerap kalor, c adalah kapasitas panas spesifik danTadalah perubahan suhu.
Hukum Pertama Termodinamika dan Panas
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa perubahan energi dalam suatu zat adalah jumlah kalor yang dipindahkan padanya dan kerja yang dilakukan padanya (atau kalor yang dipindahkan padanya
dikurangi pekerjaan selesai oleh saya t). "Kerja" hanyalah kata yang digunakan fisikawan untuk transfer energi fisik. Misalnya, mengaduk secangkir kopi bekerja dalam cairan di dalamnya, dan Anda bekerja pada suatu benda ketika Anda mengambilnya atau membuangnya.Panas adalah bentuk lain dari transfer energi, tetapi itu adalah salah satu yang terjadi ketika dua benda berada pada suhu yang berbeda satu sama lain. Jika Anda memasukkan air dingin ke dalam panci, dan menyalakan kompor, api akan memanaskan panci dan panci panas akan memanaskan air. Ini meningkatkan suhu air dan memberinya energi. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa panas hanya mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin, bukan sebaliknya.
Kapasitas Panas Spesifik Dijelaskan
Kunci untuk memecahkan masalah menghitung penyerapan panas adalah konsep kapasitas panas spesifik. Zat yang berbeda membutuhkan jumlah energi yang berbeda untuk ditransfer ke mereka untuk menaikkan suhu, dan kapasitas panas spesifik zat memberitahu Anda berapa banyak. Ini adalah besaran yang diberi simbol c dan diukur dalam joule / kg derajat Celcius. Singkatnya, kapasitas panas memberitahu Anda berapa banyak energi panas (dalam joule) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebesar 1 derajat C. Kapasitas kalor jenis air adalah 4.181 J/kg derajat C, dan kapasitas kalor jenis timah adalah 128 J/kg derajat C. Ini memberitahu Anda sekilas bahwa dibutuhkan lebih sedikit energi untuk meningkatkan suhu timbal daripada air.
Menghitung Penyerapan Panas
Anda dapat menggunakan informasi di dua bagian terakhir bersama dengan satu rumus sederhana untuk menghitung penyerapan panas dalam situasi tertentu. Yang perlu Anda ketahui adalah zat yang dipanaskan, perubahan suhu dan massa zat. Persamaannya adalah:
Q = mc∆T
Sini, Q berarti panas (apa yang ingin Anda ketahui), saya berarti massa, c berarti kapasitas panas spesifik danTadalah perubahan suhu. Anda dapat menemukan perubahan suhu dengan mengurangkan suhu awal dari suhu akhir.
Sebagai contoh, bayangkan menaikkan suhu 2 kg air dari 10 derajat C menjadi 50 derajat C. Perubahan suhu adalahT= (50 – 10) derajat C = 40 derajat C. Dari bagian terakhir, kapasitas kalor jenis air adalah 4.181 J/kg derajat C, sehingga persamaannya memberikan:
Q = 2 kg × 4181 J / kg derajat C × 40 derajat C
= 334.480 J = 334,5 kJ
Jadi dibutuhkan sekitar 334,5 ribu joule (kJ) kalor untuk menaikkan suhu 2 kg air sebesar 40 derajat C.
Kiat tentang Unit Alternatif
Kadang-kadang kapasitas panas spesifik diberikan dalam satuan yang berbeda. Misalnya, dapat dikutip dalam joule / gram derajat C, kalori / gram derajat C atau joule / mol derajat C. Kalori adalah satuan energi alternatif (1 kalori = 4,184 joule), gram adalah 1/1000 kilogram, dan mol (disingkat mol) adalah satuan yang digunakan dalam kimia. Selama Anda menggunakan satuan yang konsisten, rumus di atas akan berlaku.
Misalnya, jika kalor jenis dinyatakan dalam joule / gram derajat C, kutip massa zat dalam gram juga, atau sebagai alternatif, ubah kapasitas panas spesifik menjadi kilogram dengan mengalikannya dengan 1,000. Jika kapasitas panas diberikan dalam joule / mol derajat C, paling mudah untuk mengutip massa zat dalam mol juga. Jika kapasitas panas diberikan dalam kalori / kg derajat C, hasil Anda akan menjadi kalori panas, bukan joule, yang dapat Anda konversi setelahnya jika Anda membutuhkan jawabannya dalam joule.
Jika Anda menemukan Kelvin sebagai satuan suhu (simbol K), untuk perubahan suhu ini sama persis dengan Celcius, jadi Anda tidak perlu melakukan apa pun.