Massa air yang perlu ditambahkan ke ember sebanyak 3 kg. Hasil ini diperoleh dengan menggunakan rumus Azas Black. Kalor yang dilepas oleh air mendidih sama dengan kalor yang diterima oleh air dari bak mandi. Simak penjelasan berikut!

Pembahasan

Kalor adalah energi panas yang berpindah. Kalor mengalir secara alami dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi. Sebagai contoh, panas api unggun berpindah ke orang-orang yang mengitarinya dan teh panas lama-kelamaan menjadi dingin jika dibiarkan di udara terbuka. Orang-orang di sekitar api unggun mengalami kenaikan suhu di tubuhnya dikatakan menerima kalor. Sedangkan, air yang menjadi dingin mengalami penurunan suhu dikatakan melepas kalor.

Banyaknya kalor yang diterima atau dilepas suatu zat yang mengalami perubahan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Q = m × c × ΔT

dengan

Q = banyaknya kalor yang diterima atau dilepas (J)

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (J/kg°C)

ΔT = perubaha suhu (°C)

Catatan:

• Kalor jenis air = 4.200 J/kg°C = 1 kal/g°C.
• Kalor jenis es = 2.100  J/kg°C = 0,5 kal/g°C

Pada proses melebur dan menguap, benda tidak mengalami perubahan suhu.

Banyaknya kalor untuk melebur atau membeku dapat dirumuskan sebagai berikut.

Q = m × L

dengan

L = kalor lebur/kalor beku suatu zat (J/kg)

Catatan:

• Kalor lebur es = 336.000 J/kg = 80 kal/g

Banyaknya kalor untuk menguap atau mengembun dapat dirumuskan sebagai berikut.

Q = m × U

dengan

U = kalor uap atau kalor embun suatu zat (J/kg)

Catatan:

• Kalor uap air = 2.268.000 J/kg = 540 kal/g

Bagaimana dengan kalor pada proses pencampuran air panas dengan air dingin??

Joseph Black, ilmuwan Skotlandia, berdasarkan penelitiannya, menyatakan bahwa banyaknya kalor yang dilepaskan air panas sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh air dingin. Pernyataan ini dikenal dengan azas Black. Secara matematis, azas Black dapat dirumuskan sebagai berikut.

Banyak kalor yang dilepas = Banyak kalor yang diterima

Q lepas = Q serap

Azas Black sangat bermanfaat dalam berbagai hal. Misalnya, ketika memanasakan air dengan dispenser, energi listrik diubah menjadi energi kalor sehingga dapat memanaskan air. Kalor yang diterima air sama dengan besarnya energi listrik yang digunakan .

Diketahui

Suhu air dari bak mandi T₁ = 20 °C

Volume air dari bak mandi V₁ = 9 Liter

Suhu akhir campurn Ta = 40 °C

Kalor jenis air c = 4.200 J/kg°C

Massa jenis air ρ = 1000 kg/m³

Suhu ari mendidih T₂ = 100 °C

Ditanya

Massa air mendidih m₂

Penyelesaian

Volume air dari bak mandi

= 9 L

= 9 dm³ ... (naik satu tangga ke meter kubik)

= 9 × 10⁻³ m³

ρ = m / V

Massa air dari bak mandi m₁

= ρ × V₁

= 1000 × 9 × 10⁻³

= 9 kg

Kalor lepas = Kalor serap ... (Azas Black)

Q lepas = Q serap

m₂ × c × ΔT = m₁ × c × ΔT ... (coret c-nya karena bernilai sama)

m₂ × (100 - 40) = 9 × (40 - 20)

60m₂ = 180

m₂ = 180 / 60

m₂ = 3 kg

Kesimpulan

Jadi, massa air yang perlu ditambahkan ke ember sebanyak 3 kg.

Pelajari lebih lanjut

1. Mentukan suhu akhir campuran: yomemimo.com/tugas/5493966

2. Materi dan soal tentang pemuaian: yomemimo.com/tugas/21091430

3. Materi dan soal tentang konversi suhu: yomemimo.com/tugas/21236269

Detail jawaban

Kelas: 7

Mapel: Fisika

Bab: Suhu, Pemuaian, dan Kalor

Kode: 7.6.7

Kata kunci: aza, Black, serap, terima, lepas, suhu, campuran, gayung, hangat, massa, jenis, mendidih