Rumus Kalor (Energi Panas)

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat diterima / dilepaskan oleh suatu benda. Satuan kalor adalah joule atau kalor. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom atau molekul penyusunnya. Rumus kalor = c = Q / m.ΔT

Persamaan kalor

1 joule = 0,24 kalori
1 kalori = 4,2 joule

Rumus Kalor dan Jenisnya

Menentukan kalor jenis

Rumus kalor = c = Q / m.ΔT

Kalor jenis dilambangkan dengan c. Untuk mencari nilai c rumusnya adalah:

c = Q / m.ΔT

Contoh 1:

Untuk menaikkan suhu 400 gram timah dari suhu 0°C ke suhu 50°C dibutuhkan kalor sebanyak 30.000 Joule. Berapakah kalor jenis timah tersebut? gunakan rumus kalor untuk mencari nilai c!
$\!c={\frac {Q}{\!m\times \Delta t}}$

$\!c={\frac {30.000}{\!0,4\times \!50}}$

$\!c={\frac {30.000}{20}}$

$\!c=\!1.500Joule/kg\!^{o}C$

Contoh 2:

Untuk menaikkan suhu 150 gram perak dari suhu 20°C ke suhu 40°C dibutuhkan kalor sebanyak 9.000 Joule. Berapakah kalor jenis perak tersebut? gunakan rumus kalor untuk mencari nilai c!
$\!c={\frac {Q}{\!m\times \Delta t}}$

$\!c={\frac {9.000}{\!0,15\times \!20}}$

$\!c={\frac {9.000}{3}}$

$\!c=\!3.000Joule/kg\!^{o}C$

Soal-soal dengan kalor jenis

Air yang massanya 2 kg suhunya adalah 25°C. Jika kalor jenis air adalah 4.200 Joule/kg°C, berapakah kaloryang dibutuhkan pada suhu 55°C?

$\!Q=\!m\times \!c\times \Delta t$

$\!Q=\!2\times \!4.200\times \!30$

$\!Q=\!25.200Joule$

Kapasitas kalor

Satuan kapasitas kalor = Joule/°C. Rumus H = m * c.

Contoh:

Kalor jenis alkohol adalah 2,4 J/g°C. Berapakah kapasitas kalor 60 gram alkohol?

$\!H=\!m\times \!c$

$\!H=\!60\times \!2,4$

$\!H=\!144Joule/^{o}C$

Kalor Uap

Satuan kalor uap = Joule/kg. Rumus = m * U.
Contoh 1:

Tentukan kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan air bermassa 40 gram hingga semuanya menjadi uap. Kalor uap air = 2.260.000 J/kg°C.

$\!Q=\!m\times \!U$

$\!Q=\!0,04\times \!2.260.000$

$\!Q=\!90.400Joule$
Contoh 2:

Air bermassa 400 gram suhunya adalah 50°C. Tentukan kalor yang diperlukan untuk menguapkan air tersebut. Kalor uap air = 2,26 MJ/kg, Kalor jenis air = 4.200 Joule/kg°C dan titik didih air = 100°C.

Ada 2 tahapan, Q1 dan Q2. Totalnya dijumlahkan.

$\!Q_{t}otal=\!Q_{1}+\!Q_{2}$

$\!Q_{1}=\!m\times \!c\times \Delta t$

$=\!0,4\times \!4.200\times \!50$

$=\!84.000Joule$

$\!Q_{2}=\!m\times \!U$

$=\!0,4\times \!2.260.000$

$=\!904.000Joule$

$\!Q_{t}otal=\!84.000Joule+\!904.000Joule$

$=\!988.000Joule$

$=\!0,988MJ$

Kalor lebur

Contoh:

Tentukan kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan 7 kg es dari suhu -70°C hingga menjadi air bersuhu 10°C. Kalor jenis es = 2.090 Joule/kg°C, Kalor jenis air = 4.200 Joule/kg°C, Kalor lebur es/air = 334.000 J/kg.

$\!Q_{t}otal=\!Q_{1}+\!Q_{2}+\!Q_{3}$

$\!Q_{1}=\!(\!m\times \!c\times \Delta t)_{e}s$

$=\!7\times \!2.090\times \!70$

$=\!1.024.100Joule$

$\!Q_{2}=\!m\times \!L$

$=\!7\times \!334.000$

$=\!2.338.000Joule$

$=\!Q_{3}=\!(\!m\times \!c\times \Delta t)_{a}ir$

$=\!7\times \!4.200\times \!10$

$=\!294.000Joule$

$\!Q_{t}otal=\!1.024.100Joule+\!2.338.000Joule+\!294.000Joule$

$=\!3.656.100Joule$

$=\!3,6561MJ$

Asas Black

Asas Black dapat diartikan sebagai kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan. Dengan kata lain, kalor yang diterima berarti zat tersebut suhunya rendah dan kalor yang dilepaskan berarti zat tersebut suhunya tinggi.

Rumus Asas Black:

$\!Q_{terima}=\!Q_{lepas}$
Contoh:

Alkohol yang massanya 50 gram dan suhunya adalah 66,3°C dimasukkan ke dalam air yang massanya adalah 75 gram dan suhunya adalah 21,9°C. Kalor jenis alkohol = 2,4 J/g°C dan kalor jenis air = 4,2 J/g°C. Berapakah suhu akhir campuran itu?

                              Q_terima  = Q_lepas
                       m * c * Δt terima = m * c * Δt lepas
                 50 * 2,4 * (66,3 - t_A) = 75 * 4,2 * (t_A - 21,9)
                      120 * (66,3 - t_A) = 315 * (t_A - 21,9)
                         7.956 - 120t_A  = 315t_A - 6.898,5
                        7.956 + 6.898,5  = 315t_A + 120t_A
                               14.854,5  = 435t_A
                                    t_A  = 34,15°C

Teorema Carnot

Adalah pernyataan formal dari fakta bahwa: Tidak mungkin ada mesin yang beroperasi di antara dua reservoir panas yang lebih efisien daripada sebuah mesin Carnot yang beroperasi pada dua reservoir yang sama. Artinya, efisiensi maksimum yang dimungkinkan untuk sebuah mesin yang menggunakan temperatur tertentu diberikan oleh efisiensi mesin Carnot,

\eta ={\frac {\Delta W}{\Delta Q_{H}}}=1-{\frac {T_{C}}{T_{H}}}\quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (1)

Implikasi lain dari teorema Carnot adalah mesin reversibel yang beroperasi antara dua reservoir panas yang sama memiliki efisiensi yang sama pula.

Penjelasan
Efisiensi maksimum $\eta _{\text{I}}$ didefinisikan seperti di atas:

W

adalah pekerjaan yang dilakukan oleh sistem (energi yang keluar dari sistem sebagai kerja),

Q_{\text{H}}

adalah panas yang dimasukkan ke dalam sistem (energi panas memasuki sistem),

T_{\text{C}}

adalah temperatur absolut dari cold reservoir, dan

T_{\text{H}}

adalah temperatur absolut dari reservoir panas.

Efisiensi maksimum yang dinyatakan pada persamaan diatas dapat diperoleh jika dan hanya jika tidak ada entropi yang diciptakan dalam siklus tersebut. Jika ada, maka karena entropi adalah fungsi keadaan, untuk membuang kelebihan entropi agar dapat kembali ke keadaan semula akan melibatkan pembuangan kalor ke lingkungan, yang merupakan proses irreversibel dan akan menyebabkan turunnya efisiensi. Jadi persamaan di atas hanya memberikan efisiensi dari sebuah mesin kalor reversibel.

Perubahan suhu

Jumlah energi panas, $\Delta Q$ , dibutuhkan untuk menggantu suhu suatu material dari suhu awal, T₀, ke suhu akhir, T_f tergantung dari kapasitas panas bahan tersebut menurut hubungan:

\Delta Q=\int _{T_{0}}^{T_{f}}C_{p}\,dT.

Kapasitas panas tergantung dari jumlah material yang bertukar panas dan properti bahan tersebut. Kapasitas panas dapat dipecah menjadi beberapa cara berbeda. Pertama-tama, dia dapat dipresentasikan sebagai perkalian dari masa dan kapasitas panas spesifik (lebih umum disebut panas spesifik:

C_{p}=mc_{s}

atau jumlah mol dan kapasitas panas molar:

C_{p}=nc_{n}.

Molar dan kapasitas spesifik panas bergantung dari properti fisik dari zat yang dipanasi, tidak tergantung dari properti spesifik sampel. Definisi di atas tentang kapasitas panas hanya bekerja untuk benda padat dan cair, tetapi untuk gas mereka tak bekerja pada umumnya.

Kapasitas panas molar dapat dimodifikasi bila perubahan suhu terjadi pada volume tetap atau tekanan tetap. Bila tidak, menggunakan hukum pertama termodinamika dikombinasikan dengan persamaan yang menghubungkan energi internal gas tersebut terhadap suhunya.

Perpindahan panas

Prinsip dasar perpindahan panas mengikuti hukum pertama termodinamika yang dapat dinyatakan sebagai berikut:

{\frac {q}{A}}=-k{\frac {dT}{dx}}

Untuk sistem lain yang alirannya turbulen, geometri kompleks atau boundary condition lebih mudah digunakan:

q=h\cdot (A)\cdot {\Delta T}

dengan A adalah luas permukaan, : ${\Delta T}$ adalah perbedaan suhu, q adalah aliran panas per satuan waktu, dan h adalah koefisien perpindahan panas.

Untuk sistem lainnya yang mengandung aliran turbulen, geometri kompleks atau boundary condition maka persamaan lainnya dapat digunakan:

q=h\cdot (A)\cdot {\Delta T}

dengan A adalah luas permukaan, ${\Delta T}$ adalah perbedaan termperatur, q adalah aliran panas per satuan waktu dan h adalah koefisien transfer panas.

Ada 2 tipe konveksi yang dapat muncul:

Konveksi tak bebas dapat muncul pada aliran laminer maupun turbulen. Pada kondisi laminer pada tabung berbentuk lingkaran, ada beberapa besaran tak berdimensi seperti bilangan Nusselt, bilangan Reynolds, dan Prandtl. Persamaan yang umum adalah:

Nu_{a}={\frac {h_{a}D}{k}}

Perpindahan panas dianalisis pada packed bed, reaktor, dan alat penukar panas (heat exchanger).

Kalor Laten

Kalor laten adalah panas yang diserap oleh suatu badan atau sistem termodinamika selama proses dengan suhu konstan.

Sebuah contoh khas adalah perubahan wujud materi, fase transisi seperti mencairnya es atau mendidihnya air.

Istilah ini diperkenalkan sekitar 1762 oleh Joseph Black. Black menggunakan istilah ini dalam konteks kalorimeter.

Tabel Kalor Laten

Tabel berikut menunjukkan pemanasan laten spesifik dan perubahan suhu fasa (pada tekanan standar) dari beberapa cairan dan gas biasa.

Zat	S.L.H. of Fusion kJ/kg	Titik Pencairan °C	S.L.H. of Vaporization kJ/kg	Titik Didih °C
Ethyl alkohol	108	−114	855	78.3
Ammonia	332.17	−77.74	1369	−33.34
Karbon dioksida	184	−78	574	−57
Helium			21	−268.93
Hydrogen(2)	58	−259	455	−253
Lead	23.0	327.5	871	1750
Nitrogen	25.7	−210	200	−196
Oksigen	13.9	−219	213	−183
Refrigerant R134a		−101	215.9	−26.6
Refrigerant R152a		−116	326.5	-25
Silikon	1790	1414	12800	3265
Toluene	72.1	−93	351	110.6
Turpentine			293
Air	334	0	2264.705	100

Contoh Soal dan Jawaban Kalor

1. Dua buah zat cair sejenis dengan masa dan suhu masing-masing (40 Kg, 60^o C) dan (20 Kg, 30^oC). Jika kita mencapurnya, berapa suhu campurannya?

x = (MT2+mT1)/(M+m)
x = 40.60 + 20.30/40+20
x = (2400 + 600) / 60
x = 3000/60
x = 50 ^o C

2. Berapakah kalori kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 liter air dari 30oC menjadi 80oC jika massa jenis air = 1 gram/cm3 dan kalor jenis air = 1 kal/goC?

Penyelesaian:

Diketahui:

V = 2 liter = 2 × 103 cm3

∆T = 80oC – 30oC = 50oC

ρ = 1 g/cm3

c = 1 kal/goC

Ditanyakan: Q

Jawab:

m = ρ × V = 1 × 2 × 103 = 2 × 103 gram

Q = mc∆T

Q = (2 × 103 g)(1 kal/goC)(50oC)

Q = 105 kalori

3. Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/goC?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 5 kg = 5.000 g

c = 2 kal/goC

Ditanyakan: C

Jawab:

C = m × c

C = 5.000 g × 2 kal/goC

C = 10.000 kal/oC

4. 50 gr air pada suhu 25. Jika kalor jenis air berapa kalor yang dibutuhkan agar suhunya menjadi 80°C?

Pembahasan
kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan air tersebut sampai suhu 80°C adalah (gunakan rumus kalor seperti di atas)
Q = m.c. (T2-T1)
Q = 50.2. (80-25)
Q = 5500 kalori = 5,5 Kkal

5. Mula-mula air bersuhu 10°C dipanaskan hingga bersuhu 35°C. Jika kapasitas kalor air tersebut adalah 12.558 J/oC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

∆T = 35oC – 10oC = 25oC

C = 12.558 J/oC

Ditanyakan: Q

Jawab:

Dari persamaan (1) kita peroleh:

C	=	Q
		∆T

Q = C × ∆T

Q = 12.558 J/oC × 25oC

Q = 313.950 joule

6. Sepotong besi yang memiliki massa 3 kg, dipanaskan dari suhu 20°C hingga 120°C. Jika kalor yang diserap besi sebesar 135 kJ, tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis besi?

Penyelesaian:

7. Sebuah cincin dari bahan logam mempunyai massa 4 gr pada suhu 30 °C. Cincin tersebut dipanaskan dengan memberi kalor sejumlah 5 kal sehingga suhu cincin berubah menjadi 47,5 °C. Hitunglah nilai kalor jenis cincin tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:
m = 4 gr
t₁ = 34 °C
t₂ = 57,5 °C
Q = 6 kal

Ditanyakan: c = …?
Jawab:
Δt = t₂ – t₁Δt = 57,5 °C – 34 °C
Δt = 23,5 °C.
c = Q/m.Δt
c = 6 kal/(4 gr. 23,5 °C)
c = 0,064 kal/gr°C.

8. Suatu zat cair bermasa 10 kg dipanaskan dari suhu 25°C menjadi 75°C memerlukan panas sebesar 5000 Joule. Kalor jenis zat cair tersebut adalah…

Pembahasan:

Diketahui:
m = 10 kg
Q = 5000 joule
T1 = 25° C
T2 = 75° C

Ditanya: c….?
Jawab:
Q = m.c. ΔT
ΔT = T2-T1
ΔT = 75°C-25°C
ΔT = 50°C

c = Q/m.Δt
c = 5000 j/(10 kg.50°C)
c = 10 J/kg°C

9. Air yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kapasitas kalor air 100 kal/oC, tentukan temperatur air setelah pemanasan tersebut.

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

10. Diketahui massa aluminium 600 gram dengan suhu 20°C. Aluminium tersebut kemudian menyerap kalor sebesar 1.2 kilojoule sehingga suhuna naik menjadi 30 °C. Berapakah kalor jenis aluminium tersebut?

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

Pembahasan:

Diketahui:
m = 600 gram = 0,6 kg
Q = 1.2 kj = 2000 J
ΔT = 20°C-10°C = 10°C

Ditanya: c…?
Jawab:
C = Q/m.ΔT
c = 1200 J/(0,6 kg.10°C)
c = 200 J/kg°C

Rumus kalor fisika — Rumus Kalor Dan Contoh-Contoh Soal Beserta Jawabannya. Sumber foto: Pexels

11. Air bersuhu 20°C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 90°C bermassa 300 gram. Tentukan suhu akhir campuran!

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

Pembahasan:
Data soal:
m₁ = 200 gram
m₂ = 300 gram
c₁ = c₂ = 1 kal/gr°C
ΔT₁ = t − 20
ΔT₂ = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black
Q_lepas = Q_terima
m₂ x c₂ x ΔT₂ = m₁ x c₁ x ΔT₁
300 x 1 x (90 − t) = 200 x 1 x (t − 20)
27000 − 300t = 200t − 4000
27000 + 4000 = 300t + 200t
31000 = 500t
t = 31000 / 500
t = 62°C

12. Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga suhu 80° C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan kalori!

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

Pembahasan
Data soal:
m = 100 gram
c = 1 kal/gr°C
T₁ = 20°C
T₂ = 80°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 100 x 1 x (80−20)
Q = 100 x 60
Q = 6000 kalori

13. Peristiwa-peristiwa berikut berkaitan dengan proses perpindahan kalor:
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas.
2) terjadinya angin darat dan angin laut
3) sinar matahari sampai ke bumi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas.
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas.
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering
Pilahkan peristiwa-peristiwa di atas berdasarkan kaitannya dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi!

Pembahasan
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas → konduksi
2) terjadinya angin darat dan angin laut→ konveksi
3) sinar matahari sampai ke bumi → radiasi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas → radiasi
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur → konveksi
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas → konveksi
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas→ konduksi
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering→ konduksi

14. Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga mendidih. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
m = 100 gram = 0,1 kg
c = 4200 J/kg °C
T₁ = 20°C
T₂ = 100°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 0,1 x 4200 x (100−20)
Q = 420 x 80
Q = 33600 joule

Soal No. 3
Es massa 200 gram bersuhu − 5°C dipanasi hingga suhunya menjadi − 1° C, jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/gr ° C. Tentukan berapa kalori kalor yang diperlukan dalam proses tersebut!

Pembahasan
m = 200 gram
c = 0,5 kal/gr°C
T₁ = −5°C
T₂ = −1°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 200 x 0,5 x [−1−(−5)] Q = 100 x 4
Q = 400 kalori

15. Berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,5 kg air. Air tersebut mengalami kenaikan suhu dari 30⁰C menjadi 80⁰C. (Kalor jenis air = 4200 J/kg⁰C)

Jawab :

m = 0,5 kg

c = 4200 J/kg⁰C

delta T = 80⁰C – 30⁰C = 50⁰C

Q = m x c x delta T

Q = 0,5 kg x 4200 J/kg⁰C x 50⁰C

Q = 105.000 J

Jadi kalor yang diperlukan untuk memanaskan besi adalah 105.000 J atau 105 kilo joule (105 KJ)

Soal 8. Sebuah besi memiliki massa 5 kg jika kalor jenis besi adalah 0,11 kkal/kg⁰C dan kalor yang diperkukan adalah 11.000 kal. Berapakah kenaikan suhunya?

Jawab :

Ditanya kenaikan suhuatau delta T = ….?

m = 5 kg

c = 0,11 kkal/kg⁰C = 110 kkal/ kg⁰C

Q = 11.000 kal

Delta T = 11.000 kal : (5 kg x 110 kkal/kg⁰C)

Delta T = 20⁰C

Jadi kenaikan suhu pada besi tersebut adalah 20⁰C.

16. Es bermassa 250 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 0°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

Pembahasan
Data soal:
m = 250 gram
c_es = 0,5 kal/gr°C
L_es = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:
Q₁ = m x c x ΔT
Q₁ = 250 x 0,5 x 5
Q₁ = 625 kalori kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:
Q₂ = m x L = 250 x 80 = 20000 kalori

Jumlah kalor seluruhnya yaitu Q₁ + Q₂
Q = 625 + 20000
Q = 20625 kalori

17. Es bermassa 150 gram berada pada suhu 0°C dipanasi hingga seluruhnya melebur menjadi air yang bersuhu 0 °C. Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut! (Kalor lebur es = 80 kal/g)

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

Pembahasan
Data soal:
m = 150 gram
L = 80 kal/gr

Kalor untuk melebur seluruh es:
Q = m x L
Q = 150 x 80
Q = 12000 kalori

18. Es bermassa 200 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 100°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Penyelesaian: gunakan rumus kalor.

Pembahasan
Data soal:
m_es = m_air = 200 gram
c_es = 0,5 kal/gr°C
c_air = 1 kal/gr°C
L_es = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:
Q₁ = m x c x ΔT
Q₁ = 200 x 0,5 x 5
Q₁ = 500 kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:
Q₂ = m x L = 200 x 80 = 16000 kalori

Proses 3, menaikkan suhu air dari 0 hingga 100
Q₃ = m x c x ΔT
Q₃ = 200 x 1 x 100
Q₃ = 20000

Keseluruhan jumlah kalor yang diperlukan adalah jumlah dari Q₁, Q₂ dan Q₃:
Q = 500 + 16000 + 20000
Q = 36500 kalori

19. Sepotong logam dengan kalor jenis 0,2 kal/gr°C bermassa 100 gram bersuhu 30°C dimasukkan pada bejana berisi air yang bersuhu 90°C bermassa 200 gram. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan pengaruh bejana diabaikan tentukan suhu akhir logam!

Pembahasan
Data soal:
m₁ = 100 gram
m₂ = 200 gram
c₁ = 0,2 kal/gr°
c₂ = 1 kal/gr°C
ΔT₁ = t − 30
ΔT₂ = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black
Qlepas = Qterima
m₂ x c₂ x ΔT₂ = m₁ x c₁ x ΔT₁
200 x 1 x (90 − t) = 100 x 0,2 x (t − 30)
18000 − 200t = 20 t − 600
18000 + 600 = 200t + 20t
18600 = 220t
t = 18600 / 220
t = 84,5 °C

20. Berapakah kenaikan suhu pada 4 kg air jika kalor yang diberikan adalah 67.200 joule? (kalor jenis air 4200 J/kg⁰C)

Jawaban:

Ditanya delta T = ….?

m = 4 kg
c = 4.200 J/kg⁰C
Q = 67.200 J

Delta T = 67.200 J : (4 kg x 4.200 J/kg⁰C)
Delta T = 4⁰C

Jadi kenaikan suhu pada air tersebut adalah 4⁰C.

21. Berapakah massa kalor yang melebur pada es jika kalor yang diberikan pada es adalah 670 kJ? (kalor lebur es 335 kJ/kg).

Jawaban:

Ditanya m ……?

Q = 670 kJ = 670.000 J
L = 335 kJ/kg = 335.000 J/kg
Q = m x L
m = Q : L
m = 670.000 J : 335.000 J/kg
m = 2 kg

jadi massa es tersebut adalah 2 kg.

22. Berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 4 kg besi dari suhu 20⁰C menjadi 70⁰C jika kalor jenis besi 460 J/kg⁰C?

Jawab:

m = 4 kg
c = 460 J/kg⁰C
delta T = 70⁰C – 20⁰C = 50⁰C

Q = m x c x delta T
Q = 4 kg x 460 J/kg⁰C x 50⁰C
Q = 92.000 J

Jadi kalor yangdiperlukan untuk memanaskan besi adalah 92.000 J atau 92 kilo joule (92 KJ)

23. Kalor yang dilepaskan untuk mencairkan 1 gram gas nitrogen adalah….. Kalor uap nitrogen = 200 x 10³ J/kg

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 1 gram = 1 x 10^-3 kg

Kalor uap nitrogen (L_V) = 200 x 10³ J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang dilepaskan gas nitrogen

Jawab :

Q = m L_V

Q = (1 x 10^-3 kg)(200 x 10³ J/kg)

Q = 200 Joule

24. Banyaknya kalor yang harus diserap untuk mengubah wujud 1 gram emas dari padat menjadi cair adalah….. (Kalor lebur emas = 64,5 x 10³J/kg)

Pembahasan

Diketahui :

Massa emas (m) = 1 gram = 1 x 10^-3 kg

Kalor lebur emas (L_F) = 64,5 x 10³J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang diserap emas

Jawab :

Q = m L_F

Q = (1 x 10^-3 kg)(64,5 x 10³J/kg)

Q = 64,5 Joule

2. Banyaknya kalor yang harus dilepaskan 1 gram raksa untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat adalah….. Kalor lebur raksa = 11,8 x 10³J/kg

Pembahasan

Diketahui :

Massa raksa (m) = 1 gram = 1 x 10^-3 kg

Kalor lebur raksa (L_F) = 11,8 x 10³J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang dilepaskan raksa

Jawab :

Q = m L_F

Q = (1 x 10^-3 kg)(11,8 x 10³J/kg)

Q = 11,8 Joule

25. Kalor yang diserap untuk menguapkan 1 kg air adalah….. Kalor uap air = 2256 x 10³ J/kg

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 1 kg

Kalor uap air (L_V) = 2256 x 10³ J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang diserap air

Jawab :

Q = m L_V

Q = (1 kg)(2256 x 10³ J/kg)

Q = 2256 x 10³ Joule

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: Physics, Tutor Vista

C	=	135.000 J
		100oC

c	=	1.350 J/oC
		3 kg

Rumus Kalor (Panas) dan Contoh-Contoh Soal Beserta Jawabannya

Rumus Kalor (Energi Panas)

Persamaan kalor

Rumus Kalor dan Jenisnya

Menentukan kalor jenis

Soal-soal dengan kalor jenis

Kapasitas kalor

Kalor Uap

Kalor lebur

Asas Black

Teorema Carnot

Perubahan suhu

Perpindahan panas

Kalor Laten

Tabel Kalor Laten

Contoh Soal dan Jawaban Kalor

1. Dua buah zat cair sejenis dengan masa dan suhu masing-masing (40 Kg, 60o C) dan (20 Kg, 30oC). Jika kita mencapurnya, berapa suhu campurannya?

2. Berapakah kalori kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 liter air dari 30oC menjadi 80oC jika massa jenis air = 1 gram/cm3 dan kalor jenis air = 1 kal/goC?

3. Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/goC?

4. 50 gr air pada suhu 25. Jika kalor jenis air berapa kalor yang dibutuhkan agar suhunya menjadi 80°C?

5. Mula-mula air bersuhu 10°C dipanaskan hingga bersuhu 35°C. Jika kapasitas kalor air tersebut adalah 12.558 J/oC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?

6. Sepotong besi yang memiliki massa 3 kg, dipanaskan dari suhu 20°C hingga 120°C. Jika kalor yang diserap besi sebesar 135 kJ, tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis besi?

7. Sebuah cincin dari bahan logam mempunyai massa 4 gr pada suhu 30 °C. Cincin tersebut dipanaskan dengan memberi kalor sejumlah 5 kal sehingga suhu cincin berubah menjadi 47,5 °C. Hitunglah nilai kalor jenis cincin tersebut.

8. Suatu zat cair bermasa 10 kg dipanaskan dari suhu 25°C menjadi 75°C memerlukan panas sebesar 5000 Joule. Kalor jenis zat cair tersebut adalah…

9. Air yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kapasitas kalor air 100 kal/oC, tentukan temperatur air setelah pemanasan tersebut.

10. Diketahui massa aluminium 600 gram dengan suhu 20°C. Aluminium tersebut kemudian menyerap kalor sebesar 1.2 kilojoule sehingga suhuna naik menjadi 30 °C. Berapakah kalor jenis aluminium tersebut?

11. Air bersuhu 20°C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 90°C bermassa 300 gram. Tentukan suhu akhir campuran!

12. Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga suhu 80° C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan kalori!

14. Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga mendidih. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan joule!

15. Berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,5 kg air. Air tersebut mengalami kenaikan suhu dari 300C menjadi 800C. (Kalor jenis air = 4200 J/kg0C)

16. Es bermassa 250 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 0°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

17. Es bermassa 150 gram berada pada suhu 0°C dipanasi hingga seluruhnya melebur menjadi air yang bersuhu 0 °C. Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut! (Kalor lebur es = 80 kal/g)

18. Es bermassa 200 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 100°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

19. Sepotong logam dengan kalor jenis 0,2 kal/gr°C bermassa 100 gram bersuhu 30°C dimasukkan pada bejana berisi air yang bersuhu 90°C bermassa 200 gram. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan pengaruh bejana diabaikan tentukan suhu akhir logam!

20. Berapakah kenaikan suhu pada 4 kg air jika kalor yang diberikan adalah 67.200 joule? (kalor jenis air 4200 J/kg0C)

21. Berapakah massa kalor yang melebur pada es jika kalor yang diberikan pada es adalah 670 kJ? (kalor lebur es 335 kJ/kg).

22. Berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 4 kg besi dari suhu 200C menjadi 700C jika kalor jenis besi 460 J/kg0C?

23. Kalor yang dilepaskan untuk mencairkan 1 gram gas nitrogen adalah….. Kalor uap nitrogen = 200 x 103 J/kg

24. Banyaknya kalor yang harus diserap untuk mengubah wujud 1 gram emas dari padat menjadi cair adalah….. (Kalor lebur emas = 64,5 x 103J/kg)

25. Kalor yang diserap untuk menguapkan 1 kg air adalah….. Kalor uap air = 2256 x 103 J/kg

Rumus Fisika Lainnya

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Asteroid Ryugu mengandung setidaknya 15 asam amino

Fisika Partikel | Definisi, Contoh dan Penjelasan

Radiasi Nuklir | Dari mana asalnya?

Tinggalkan Balasan Batalkan balasan

1. Dua buah zat cair sejenis dengan masa dan suhu masing-masing (40 Kg, 60^o C) dan (20 Kg, 30^oC). Jika kita mencapurnya, berapa suhu campurannya?

15. Berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,5 kg air. Air tersebut mengalami kenaikan suhu dari 30⁰C menjadi 80⁰C. (Kalor jenis air = 4200 J/kg⁰C)

20. Berapakah kenaikan suhu pada 4 kg air jika kalor yang diberikan adalah 67.200 joule? (kalor jenis air 4200 J/kg⁰C)

22. Berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 4 kg besi dari suhu 20⁰C menjadi 70⁰C jika kalor jenis besi 460 J/kg⁰C?

23. Kalor yang dilepaskan untuk mencairkan 1 gram gas nitrogen adalah….. Kalor uap nitrogen = 200 x 10³ J/kg

24. Banyaknya kalor yang harus diserap untuk mengubah wujud 1 gram emas dari padat menjadi cair adalah….. (Kalor lebur emas = 64,5 x 10³J/kg)

25. Kalor yang diserap untuk menguapkan 1 kg air adalah….. Kalor uap air = 2256 x 10³ J/kg