Asas Black

Kali ini gurugooblog akan membahas tentang Asas Black, kelanjutan bahasan kita tentang menghitung kalor dalam perubahan wujud zat.
Adapun bunyi asas black adalah
“Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah”.
Secara matematis dirumuskan

Besarnya kalor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Q = mc∆T. Ketika suhu naik berarti zat menerima kalor, dan ketika suhu turun berarti zat melepaskan kalor.
Dengan mensubsitusi rumus kalor pada asas black, maka akan didapatkan

Ket :
m₁= massa benda 1 yang suhunya lebih tinggi (kg)
m₂= massa benda 2 yang suhunya lebih rendah (kg)

c₁ = kalor jenis benda 1 (J/kgºC)
c₂ = kalor jenis benda 2 (J/kgºC)

T₁ = suhu mula-mula benda 1 (ºC)
T₂ = suhu mula-mula benda 2 (ºC)
Tc = suhu akhir atau suhu campuran (°C )

Guna memperdalam pemahaman kita, perhatikan contoh soal berikut!

Air dingin bermassa 2000 gram dengan suhu 20°C dicampur dengan air panas bersuhu 90°C menghasilkan suhu akhir campuran 62°C. Berapakah massa air panas (kalor jenis air 4.200 J/kg°C)?

Penyelesaian
Dik :
T₂=20°C
m₂ = 2000g = 2kg
T₁=90°C
Tc=62°C
c₁= c₂ = 4200 J/Kg°C

Dit :
m₁ = ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m₁ .  c₁ . (T₁-Tc) = m₂. c₂ . (Tc-T₂)
m₁ .  4200.(90-60) = 2. 4200.(62-20)
m₁ .  4200. (28)= 2. 4200. (42)
m₁ .  (28) = 2.  (42)
m₁ .  (28) = 84
m₁ .  = 84/28
m₁ .  = 3

Jadi masa air panas adalah 3 kg.

Rani memiliki air panas bersuhu 100°C sebanyak 4 Kg. Berapa banyak air dingin bersuhu 20°C yang dibutuhkan untuk memperoleh air hangat bersuhu 52°C jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C?

Penyelesaian
Dik :
T₁ = 100°C
m₁ = 4kg
T₂ = 20°C
Tc = 52°C
c₁= c₂ = 4200 J/Kg°C

Dit :
m₂= ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m₁ . c₁ .(T₁ - Tc)= m₂ . c₂ (Tc - T₂)
4 . 4200. (100-52)= m₂ . 4200 . (52-20)
4 . 4200. (48)= m₂ . 4200 . (32)
4 . (48)= m₂ . (32)
m₂  = 4 . 48/32
m₂  = 6
Jadi banyaknya air dingin yang dibutuhkan Rani adalah 6 kg.

Doni mencampurkan 2 kg air dingin bersuhu 30°C dengan air panas sebanyak 2 kg bersuhu 60°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C, berapakah suhu akhir campuran?

Penyelesaian
Dik :
m₂ = 2kg
T₂=20°C
m₁ = 2kg
T₁=60°C
c₁= c₂ = 4200 J/Kg°C

Dit :
Tc = ?

Jawab :

Q₁ = Q₂

m₁ .  c₁ . (T₁-Tc) = m₂. c₂ . (Tc-T₂)

2 .  4200.(60-Tc) = 2. 4200.(Tc-30)

(60-Tc) = (Tc-30)

60 + 30 = 2 Tc

Tc = 90/2 = 45

Jadi suhu akhir campuran air Doni adalah 45°C.

Terdapat 10 Kg air panas bersuhu 90°C dalam wadah yang besar. Toti menambahkan air dingin yang bersuhu 10°C sebanyak 30 Kg. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C, berapakah suhu akhir campuran tersebut?

Penyelesaian
Dik :
m₁ = 10 kg
T₁=90°C
m₂ = 30kg
T₂=10°C
c₁= c₂ = 4200 J/Kg°C

Dit :
Tc = ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m₁ .  c₁ . (T₁-Tc) = m₂. c₂ . (Tc-T₂)
10.  4200.(90-Tc) = 30. 4200.(Tc-10)
1.(90-Tc) = 3.(Tc-10)
90 + 30 = 4 Tc
Tc = 120/4 = 30

Jadi suhu akhir campuran air Toti adalah 30°C.

Dicampurkan 150 kg air panas bersuhu 90°C  ke dalam bak mandi dengan air dingin bersuhu 10°C sehingga menjadi air hangat bersuhu 40°C. Hitung massa air dingin yang dicampurkan!

Penyelesaian
Dik :
m₁ = 150 kg
T₁ = 90°C
T₂ = 10°C
Tc = 40°C
c₁= c₂ = 4200 J/Kg°C

Dit :
m₂= ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m₁ . c₁ .(T₁ - Tc)= m₂ . c₂ (Tc - T₂)
150 . 4200. (90 - 40)= m₂ . 4200 . (40 - 10)
150 . (50)= m₂ . (30)
m₂  = 150.50/30
m₂  = 250
Jadi banyaknya air dingin yang dicampurkan adalah 250 kg.

Ke dalam bejana yang berisi 0,5 kg air yang suhunya 10°C dimasukkan kuningan bermassa 0,1 kg bersuhu 90°C. Andaikan tidak ada energy kalor yang hilang, berapakah suhu akhir kuningan dan air? Kalor jenis kuningan 380 J/kg°C dan kalor jenis air 4.200 J/kg°C 

T₂=10°C
m₂ = 0,52kg
T₁=90°C
m₁ = 0,1Kg
c₁ = 380 J/Kg°C
c₂ = 4200 J/Kg°C

Ditanya :
Tc=.....C

Jawab :
Q₁ = Q₂
m₁ . c₁ . (T₁-Tc)= m₂. c₂ . (Tc-T₂)
0,1.380.(90 - Tc)= 0,5. 4200. (Tc - 10)
38 . (90 - Tc)= 2100. (Tc - 10)

3420 - 38 Tc= 2100 Tc - 21000
3420 + 21000 = 2100 Tc + 38 Tc
24420 = 2138. Tc
Tc = 24420 / 2138
Tc = 11,4 °C

Jadi Suhu akhir kuningan dan air adalah 11,4 °C

Tweet