Mana yang membutuhkan lebih banyak energi untuk memanaskan: udara atau air? Bagaimana dengan air versus logam atau air versus cairan lain seperti soda?
Pertanyaan-pertanyaan ini dan banyak lainnya terkait dengan sifat materi yang disebut panas spesifik. Kalor jenis adalah jumlah kalor per satuan massa yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar satu derajat Celcius.
Jadi dibutuhkan lebih banyak energi untuk memanaskan air daripada udara karena air dan udara memiliki panas spesifik yang berbeda.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Gunakan rumus:
Q = mcΔT, juga ditulis Q = mc (T - t0)
untuk mencari suhu awal (t0) dalam masalah panas tertentu.
Faktanya, air memiliki salah satu kalor jenis tertinggi dari semua zat "umum": 4,186 joule/gram °C. Itulah mengapa air sangat berguna dalam mengatur suhu mesin, tubuh manusia, dan bahkan planet ini.
Persamaan untuk Panas Spesifik
Anda dapat menggunakan sifat panas spesifik untuk menemukan suhu awal suatu zat. Persamaan untuk panas spesifik biasanya ditulis:
Q = mcΔT
di mana Q adalah jumlah energi panas yang ditambahkan, m adalah massa zat, c adalah panas jenis, konstanta, dan T berarti "perubahan suhu".
Pastikan unit pengukuran Anda cocok dengan unit yang digunakan dalam konstanta panas spesifik! Misalnya, terkadang panas spesifik dapat menggunakan Celcius. Di lain waktu, Anda akan mendapatkan satuan SI untuk suhu, yaitu Kelvin. Dalam kasus ini, satuan untuk kalor jenis adalah Joule/gram °C atau Joule/gram K. Hal yang sama bisa terjadi dengan gram versus kilogram untuk massa, atau Joule ke Bmu untuk energi. Pastikan untuk memeriksa unit dan membuat konversi yang diperlukan sebelum Anda memulai.
Menggunakan Panas Spesifik untuk Menemukan Suhu Awal
T juga dapat ditulis (T - t0), atau suhu baru suatu zat dikurangi suhu awalnya. Jadi cara lain untuk menulis persamaan untuk panas spesifik adalah:
Q = mc (T - t0)
Jadi bentuk persamaan yang ditulis ulang ini memudahkan untuk menemukan suhu awal. Anda dapat memasukkan semua nilai lain yang diberikan, lalu selesaikan untuk t0.
Misalnya: Katakanlah Anda menambahkan energi 75,0 Joule ke 2,0 gram air, menaikkan suhunya menjadi 87 °C. Kalor jenis air adalah 4,184 Joule/gram °C. Berapa suhu awal air?
Masukkan nilai yang diberikan ke dalam persamaan Anda:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J/g°C) x (87 °C - t0).
Menyederhanakan:
75.o J = 8.368 J/°C x (87 °C - t0).
8,96 °C = (87 °C - t0)
78°C = t0.
Panas Spesifik dan Perubahan Fase
Ada satu pengecualian penting yang perlu diingat. Persamaan panas spesifik tidak bekerja selama perubahan fasa, misalnya, dari cair ke gas atau padat ke cair. Itu karena semua energi ekstra yang dipompa digunakan untuk perubahan fasa, bukan untuk menaikkan suhu. Jadi suhu tetap datar selama periode itu, membuang hubungan antara energi, suhu, dan panas spesifik dalam situasi itu.