5 Perbedaan Kalor Jenis & Kapasitas Kalor, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan

Daftar Materi Fisika

• 1. Besaran Fisika
• 2. Vektor dan Resultan
• 3. Mekanika (Kinematika dan Dinamika)
• 4. Fisika Optik
• 5. Suhu dan Kalor

Advertisement

Baca Juga:

Misalkan, dua buah zat yang memiliki temperatur berbeda dicampurkan pada sebuah wadah. Maka temperatur kedua benda tersebut akan menjadi sama. Besarnya temperatur akhir berada di antara temperatur awal kedua zat tersebut. Pada gejala ini, kalor berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah hingga mencapai temperatur setimbangnya.

Pada 1850, untuk pertama kalinya Joule menggunakan sebuah alat yang di dalamnya terdapat beban-beban yang jatuh dan merotasikan sekumpulan pengaduk di dalam sebuah wadah air yang tertutup.

Dalam satu siklus, beban-beban yang jatuh tersebut melakukan sejumlah kerja pada air tersebut dengan massa air adalah m dan air tersebut mengalamikenaikan temperatur sebesar Δt. Percobaan ini menerangkan tentang adanya energi yang menyebabkan timbulnya kalor dalam siklus tersebut.

Apa itu Kalor?

Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan temperatur. Satuan kalor adalah joule (J) yang diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika, yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori. Hubungan satuan joule dan kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule.

Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Apabila temperatur dari suatu benda dinaikkan dengan besar kenaikan temperatur yang sama, ternyata setiap benda akan menyerap energi kalor dengan besar yang berbeda. Misalnya, terdapat empat buah bola masing-masing terbuat dari aliminium, besi, kuningan, dan timah. Keempat bola ini memiliki massa sama dan ditempatkan di dalam suatu tempat yang berisi air mendidih.

Setelah 30 menit, keempat bola akan mencapai kesetimbangan termal dengan air dan akan memiliki temperatur yang sama dengan temperatur air. Kemudian, keempat bola diangkat dan ditempatkan di atas kepingan parafin. Bola aluminium dapat melelehkan parafin dan jatuh menembus parafin.

Beberapa sekon kemudian, bola besi mengalami kejadian yang sama. Bola kuningan hanya dapat melelehkan parafin sebagian, sedangkan bola timah hampir tidak dapat melelehkan parafin. Bagaimanakah Anda dapat menjelaskan kejadian yang terjadi pada keempat bola tersebut?

Keempat bola tersebut menyerap kalor dari air mendidih, kemudian memindahkan kalor tersebut pada parafin sehingga parafin meleleh. Oleh karena setiap benda memiliki kemampuan berbeda untuk melelehkan parafin, setiap bola akan memindahkan kalor dari air ke parafin dengan besar yang berbeda.

Kemampuan yang dimiliki setiap benda ini berhubungan dengan kalor jenis benda tersebut. Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor.

Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor. Secara matematis, kalor jenis suatu zat dapat dituliskan sebagai berikut.

c	=	Q	…………..…….  Pers. (1)
		m∆T

Dengan:

c = kalor jenis suatu zat (J/kg K)

Q = kalor (J)

m = massa benda (kg)

∆T = perubahan suhu/temperatur (K)

Untuk suatu benda, faktor mc dipandang sebagai satu kesatuan dan faktor ini disebut sebagai kapasitas kalor. Secara teoritis kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1oC atau 1 K. Secara matematis dituliskan sebagai berikut.

C	=	cm	=	Q	……….  Pers. (2)
				m

Satuan kapasitas kalor adalah J/K. Jika persamaan (1) dan persamaan (2) diuraikan, besarnya kalor suatu zat adalah sebagai berikut.

Q = mc∆T ………………..….  Pers. (3)

Q = C∆T …………………..….  Pers. (4)

Dengan:

Q = kalor (J)

C = kapasitas kalor (J/K)

c = kalor jenis suatu zat (J/kg K)

m = massa benda (kg)

∆T = perubahan suhu/temperatur (K)

Dari penjelasan di atas, maka dapat kita simpulkan beberapa hal mengenai perbedaan antara kalor jenis dan kapasitas kalor, yaitu seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut ini.

Tabel Perbedaan Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Perbedaan	Kalor Jenis	Kapasitas Kalor
Definisi	Jumlah kalor untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 K	Jumlah kalor untuk menaikkan suhu zat sebesar 1 K
Simbol	c	C
Satuan	J kg-1 K-1	J K-1
Rumus	c = Q/m∆T	C = Q/m
Hubungan dengan kalor	Q = mc∆T	Q = C∆T

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC sampai 80oC adalah 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

∆T = 80oC – 10oC = 70oC

Q = 9,45 kJ = 94.500 J

Ditanyakan: c

Jawab:

c	=	Q
		m∆T

c	=	94.500 J
		3 kg × 70oC

c	=	94.500 J
		210 kgoC

c

=

450 J/kgoC

Jadi kalor jenis zat tersebut adalah 450 J/kgoC.

2. 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

3. Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 100 gram

T0 = 25oC

cair = 1 kal/goC

Q = 1.000 kal

Jawab:

Dengan menggunakan persamaan (3), diperoleh:

Q = mc∆T

∆T	=	Q
		mc

∆T	=	1.000 kal
		100 gram × 1 kal/goC

∆T = 10oC

Perubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

ΔT = T – T0

10°C = T – 25°C

T = 35°C

Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35oC.