Asas BlackPeristiwa pelepasan kalor dari zat yang mempunyai suhu tinggi ke zat yang mempunyai suhu rendah sehingga mencapai suhu yang setimbang diteliti oleh ilmuwan Skotlandia bernama Joseph Black. Joseph meneliti pelepasan kalor pada air panas yang dicampur air dingin. Menurut Black, banyaknya kalor yang dilepaskan air panas sama dengan banyaknya kalor yang diterima air dingin. Pernyataan tersebut kemudian dikenal dengan Asas Black. Secara matematis, Asas Black dinyatakan :

Q lepas = Q terima

Asas Black juga dipakai juga dipakai dalam pembuatan air panas pada dispenser. Air dalam dispenser tersebut dapat mendidih karena memperoleh energi panas dari energi listrik yang berasal dari elemen panas. Pada peristiwa tersebut, elemen pemanas memberikan energi panas dan air menerimanya. Secara matematis, dapat dituliskan dengan persamaan:

Q lepas = Q terima

W listrik = Q

P. t = m.c. ΔT

Keterangan:

W = energi listrik (J)Q = banyaknya kalor yang diterima (J)P = daya listrik (W)t = banyaknya waktu yang diperlukan (s)m = massa (kg)c = kalor jenis air (J kg-1 °C-1)ΔT = perubahan suhu (°C)

Ilmuwan Inggris pada tahun 1761 Joseph Black menyatakan bahwa kalor yang diberikan suatu benda sama dengan kalor yang diterima pada suatu benda dalam suatu sistem tertutup. Sistem tertutup tersebut dapat dilakukan dalam suatu kalorimeter, misalkan ada jumlah masa m1 zat, bersuhu t1, kemudian dicampuri dengan sejumlah masa m2 zat lain bersuhu t2 dan keduanya dapat ditentukan dengan persamaan:

Qserap = Qlepas

Bunyi asas Black “ Kalor yang diserap/diterima sama dengan kalor yang dilepas.

Persamaan di atas dikenal dengan nama asas Black atau hukum kekekalan energi kalor.

Contoh pada kalorimeter :

Contoh:

1. Jika 2 kg air bersuhu 5 0C dicampur dengan 5 kg air bersuhu 26 0C, maka tentukan suhu akhir campuran kedua zat !

Jawab :

Karena kedua zat sejenis, maka kalor jenis dari kedua zat adalah sama, dan dapat saling meniadakan.

Q serap = Q lepas

m1.c.∆t1 = m2.c. ∆t2

2.c.(t-5) = 5.c.(26-t)

2.t – 10 = 130-5.t

t = 140 : 7

t = 200C

 

2. Jika 0,5 kg es bersuhu -10 0C dicampur dengan sejumlah air bersuhu 40 0C, sehingga suhu campurannya adalah 20 0C, maka tentukan massa dari air yang dicampurkan !

(ces = 2100 J/kg.0C, c air = 4200 J/kg.K, Les = 3,35.105 J/kg)

Jawab :

Dalam proses ini es akan mengalami tiga tahap wujud , yaitu padat (es),

melebur dan wujud cair. Sedang air bersuhu 400C hanya mengalami satu tahapan, yaitu perubahan suhu.

Q serap (es) = Q lepas (air)

Q1 + Q2 +Q3 = Q4

m1.ces.∆t1 + m1.L + m1.cair.∆t2 = m2.cair.∆t3

0,5x2.100x(0-(-10)) + 0,5x3,35.105 + 0,5x4.200x(40-20)= m2x4.200(40-20)

10.500 + 1,675.105 + 42.000 = 84.000 x m2

m2 =2,61kg

Latihan

Kerjakan di buku latihanmu!

1. Sebatang linggis massa 10 kg dimasukkan ke dalam api unggun hingga bersuhu 99°C. Jika kalor jenis linggis 280 J/kg °C, berapakah suhu akhir ketikaa linggis tersebut dicelupkan ke dalam bak mandi berisi 50kg air bersuhu 19°C, kalor jenis air 4200 J/kg°C ?

2. Secangkir air kopi pahit bersuhu 70 0C bermassa 200 gram, kedalamnya dituangkan susu sapi dingin dengan suhu 20 0C bermassa 60 gram.Jenis air kopi dan air susu sama dengan kalor jenis air yaitu 1 kalori/gram0C. Berapakah suhu campuran sesudah tercapai keadaan setimbang ?

Asas Black – Ketika sobat belajar fisika tentang termodinamika pasti akan menjumpai asas satu

ini. Dari mana asal asas black ini? Awalnya dari seorang Imuwan kelahiran Bordeaux Perancis

bernama Joseph Black. Ilmuwan yang juga menekuni ilmu kedokteran inilah yang menelurkan apa

yang disebut asas black atau prinsip black mengenai kalor. Ia mengamati es dan benda-benda lain

yang mencair ketika terkena panas. Ia berpendapat mencairnya es karena adanya penyerapan

kalor ke dalam es sehingga menjadi air. Kalor tersebut akan sama dengan kalor yang dilepas oleh

air tersebut untuk kembali menjadi es. Itulah gambaran sederhana mengenai pengertian asas

black. Bunyi asas black sendiri adalah :

“Jumlah kalor yang dilepas oleh materi yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan

jumlah kalor yang diterima oleh materi yang suhunya lebih rendah” bisa juga

disederhanakan Kalor yang dilepas akan sama dengan kalor yang diterima. (asas black)

Dari bunyi asas black tersebut bisa diperoleh persamaan atau rumus asas black

Kalor Lepas = Kalor Terima

     Qlepas = Qterima

dengan rumus Q = m c Δt, maka

m2 c2 Δt2 = m1 c1 Δt1

jika Δt2 dan Δt1 didapat dari  skema berikut

maka rumus asas black menjadi

m2 c2 Δt2 = m1 c1 Δt1

m2 c2 (t2-ta) = m1c1 (ta-t1)

Keterangan :

m2 = masa materi yang suhunya lebih tinggi

c2    = kalor jenis materi yang suhunya lebih tinggi

m1 = masa materi yang suhunya lebih rendah

c1    = kalor jenis materi yang suhunya lebih rendah

T2 = suhu yang lebih tinggi

T1  = suhu yang lebih rendah

Ta = suhu akhir / suhu campuran

Contoh Soal Asas Black

Kita pakai contoh soal yang sangat sederhana, perhatikan gambar di bawah jika volume air di

gelas B adalah setengah dari volume di gelas A, maka berapa suhu campurannya di gelas C?

Jawab :

Q lepas = Q terima

m2 c2 (t2-ta) = m1c1 (ta-t1)

m = volume x masa jenis = V.ρ

Vb.ρ c2(t2-ta) = Va.ρ c2(ta-t1) (karena sama-sama air, masa jenis dan kalor jenis bisa dicoret)

Vb. (t2-ta) = Va. (ta-t1)

1/2 Va.(t2-ta) = Va. (ta-t1)

1/2 (40-ta) = (ta-25)

40-ta = 2ta-50

40+50 = 2ta+ta

90 = 3 ta

ta = 30 derajat