Isi
- TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
- Hukum Termodinamika dan Panas Pertama
- Kapasitas Panas Spesifik Dijelaskan
- Menghitung Penyerapan Panas
- Kiat Unit Alternatif
Dalam bahasa sehari-hari, orang menggunakan istilah panas dan suhu secara bergantian. Di bidang termodinamika dan fisika secara lebih luas, kedua istilah ini memiliki makna 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 bagaimana menghitung satu dari yang lain. Anda dapat melakukan ini dengan mudah: cukup gandakan kapasitas panas dari zat yang Anda panaskan dengan massa zat dan perubahan suhu untuk menemukan panas yang diserap.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Hitung penyerapan panas menggunakan rumus:
Q = mc∆T
Q berarti panas yang diserap, m adalah massa zat yang menyerap panas, c adalah kapasitas panas spesifik dan ∆T adalah perubahan suhu.
Hukum Termodinamika dan Panas Pertama
Hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa perubahan energi internal suatu zat adalah jumlah panas yang ditransfer ke dalamnya dan pekerjaan yang dilakukan di atasnya (atau panas yang ditransfer ke sana) minus pekerjaan selesai oleh saya t). "Bekerja" hanyalah kata yang digunakan fisikawan untuk transfer energi fisik. Misalnya, mengaduk secangkir kopi memang berfungsi di dalam cairan di dalamnya, dan Anda mengerjakan sesuatu saat Anda mengambilnya atau membuangnya.
Panas adalah bentuk lain dari transfer energi, tetapi itu adalah sesuatu 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 itu memanaskan air. Ini menaikkan 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 penghitungan 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 memberi tahu Anda berapa banyak. Ini adalah kuantitas yang diberi simbol c dan diukur dalam joule / kg derajat Celcius. Singkatnya, kapasitas panas memberi tahu Anda berapa banyak energi panas (dalam joule) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg material hingga 1 derajat C. Kapasitas panas spesifik air adalah 4.181 J / kg derajat C, dan spesifik kapasitas panas timbal adalah 128 J / kg derajat C. Ini memberitahu Anda secara sekilas bahwa dibutuhkan lebih sedikit energi untuk meningkatkan suhu timbal daripada air.
Menghitung Penyerapan Panas
Anda dapat menggunakan informasi dalam 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), m berarti massa, c berarti kapasitas panas spesifik dan ∆T adalah perubahan suhu. Anda dapat menemukan perubahan suhu dengan mengurangi suhu awal dari suhu akhir.
Sebagai contoh, bayangkan meningkatkan suhu 2 kg air dari 10 derajat C menjadi 50 derajat C. Perubahan suhu adalah ∆T = (50 - 10) derajat C = 40 derajat C. Dari bagian terakhir, kapasitas panas spesifik 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) panas untuk menaikkan suhu 2 kg air hingga 40 derajat C.
Kiat Unit Alternatif
Terkadang kapasitas panas spesifik diberikan dalam unit yang berbeda. Misalnya, itu dapat dikutip dalam joule / gram derajat C, kalori / gram derajat C atau joule / derajat mol C. Kalori adalah satuan energi alternatif (1 kalori = 4,184 joule), gram 1/1000 dari satu kilogram , dan mol (disingkat mol) adalah satuan yang digunakan dalam kimia. Selama Anda menggunakan unit yang konsisten, rumus di atas akan berlaku.
Misalnya, jika panas spesifik diberikan dalam joule / gram derajat C, kutip massa zat dalam gram juga, atau jika tidak, ubah kapasitas panas spesifik menjadi kilogram dengan mengalikannya dengan 1.000. Jika kapasitas panas diberikan dalam joule / derajat mol C, akan lebih mudah untuk mengutip massa zat dalam mol juga. Jika kapasitas panas diberikan dalam kalori / kg derajat C, hasil Anda akan menjadi kalori panas alih-alih joule, yang dapat Anda konversi sesudahnya jika Anda membutuhkan jawaban dalam joule.
Jika Anda menemukan Kelvin sebagai satuan suhu (simbol K), untuk perubahan suhu ini persis sama dengan Celsius, jadi Anda tidak perlu melakukan apa pun.