PANAS YANG DITRANSFER: RUMUS, CARA MENGHITUNGNYA, DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - FISIK - 2025

The panas yang ditransfer adalah transfer energi antara dua badan pada temperatur yang berbeda. Suhu yang lebih tinggi melepaskan panas ke suhu yang lebih rendah. Apakah suatu benda melepaskan atau menyerap panas, suhu atau keadaan fisiknya dapat bervariasi bergantung pada massa dan karakteristik bahan pembuatnya.

Contoh yang bagus adalah secangkir kopi yang mengepul. Sendok logam yang digunakan untuk mengaduk gula akan memanas. Jika dibiarkan di dalam cangkir cukup lama, kopi dan sendok logam akan menyamakan suhunya: kopi akan menjadi dingin dan panas akan dipindahkan ke sendok. Beberapa panas akan mengalir ke lingkungan, karena sistem tidak diisolasi.

Kopi dan sendok akan berada dalam kesetimbangan termal setelah beberapa saat. Sumber: Pixabay.

Saat suhu menjadi sama, kesetimbangan termal telah tercapai.

Jika Anda melakukan tes yang sama dengan sendok teh plastik, Anda pasti akan melihat bahwa itu tidak memanas secepat logam, tetapi pada akhirnya juga akan seimbang dengan kopi dan semua yang ada di sekitarnya.

Ini karena logam menghantarkan panas lebih baik daripada plastik. Di sisi lain, tentunya kopi menghasilkan panas pada tingkat yang berbeda dari coklat panas atau minuman lainnya. Jadi panas yang diberikan atau diserap oleh setiap benda tergantung dari bahan atau zat apa benda itu dibuat.

Terdiri dari apa dan rumus

Panas selalu mengacu pada aliran atau transit energi antara satu benda dan benda lainnya, karena perbedaan suhu.

Itulah mengapa kita berbicara tentang perpindahan panas atau panas yang diserap, karena dengan menambahkan atau mengekstraksi panas atau energi dengan cara tertentu, adalah mungkin untuk mengubah suhu suatu elemen.

Jumlah panas yang dilepaskan benda terpanas biasanya disebut Q. Nilai ini sebanding dengan massa benda tersebut. Benda bermassa besar mampu melepaskan lebih banyak panas dibandingkan benda bermassa lebih rendah.

Perbedaan suhu

Faktor penting lainnya dalam menghitung perpindahan panas adalah perbedaan suhu yang dialami oleh benda yang memindahkan panas. Ini dilambangkan sebagai Δ T dan dihitung sebagai berikut:

Akhirnya, jumlah panas yang ditransfer juga bergantung pada sifat dan karakteristik benda, yang secara kuantitatif diringkas dalam suatu konstanta yang disebut kalor jenis material, dilambangkan sebagai c.

Jadi akhirnya ekspresi panas yang ditransfer adalah sebagai berikut:

Tindakan mengalah dilambangkan dengan tanda negatif.

Panas spesifik dan kapasitas panas suatu zat

Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g zat sebesar 1 ºC. Ini adalah properti intrinsik material. Satuannya dalam Sistem Internasional adalah: Joule / kg. K (Joule antara kilogram x suhu dalam derajat Kelvin).

Kapasitas kalor C adalah konsep terkait, tetapi sedikit berbeda, karena massa benda yang terlibat. Kapasitas panas didefinisikan sebagai berikut:

Satuan SI-nya adalah Joule / K. Jadi panas yang dilepaskan juga dapat dinyatakan secara ekivalen sebagai:

Bagaimana cara menghitungnya?

Untuk menghitung panas yang ditransfer oleh suatu benda, perlu diketahui hal-hal berikut:

- Kalor jenis zat yang melepaskan panas.

- Massa zat tersebut

- Suhu akhir yang akan diperoleh

Nilai kalor spesifik untuk banyak material telah ditentukan secara eksperimental dan tersedia dalam tabel.

Kalorimetri

Sekarang, jika nilai ini tidak diketahui, dimungkinkan untuk mendapatkannya dengan bantuan termometer dan air dalam wadah yang diisolasi secara termal: kalorimeter. Diagram perangkat ini ditunjukkan pada gambar yang menyertai latihan 1.

Sampel zat direndam pada suhu tertentu dalam sejumlah air yang telah diukur sebelumnya. Suhu akhir diukur dan panas jenis material ditentukan dengan nilai yang diperoleh.

Dengan membandingkan hasil dengan nilai yang ditabulasikan maka dapat diketahui substansinya. Prosedur ini disebut kalorimetri.

Keseimbangan panas dilakukan dengan menghemat energi:

Q _dihasilkan + Q _{diserap = 0}

Latihan terselesaikan

Latihan 1

Sepotong tembaga 0,35 kg dimasukkan pada suhu 150ºC dalam 500 mL air pada suhu 25ºC. Temukan:

a) Suhu kesetimbangan akhir

b) Berapa banyak panas yang mengalir dalam proses ini?

Data

Skema kalorimeter dasar: wadah berisi air dan termometer untuk mengukur perubahan suhu. l Sumber: Dr. Tilahun Tesfaye

Larutan

a) Tembaga melepaskan panas sementara air menyerapnya. Karena sistem dianggap tertutup, hanya air dan sampel yang mengintervensi keseimbangan panas:

Di sisi lain, massa 500 mL air harus dihitung:

Dengan data ini massa air dihitung:

Persamaan kalor di setiap zat dinaikkan:

Menyamakan hasil yang kami miliki:

Ini adalah persamaan linier dengan satu persamaan yang tidak diketahui, yang solusinya adalah:

b) Besarnya kalor yang mengalir adalah kalor yang ditransfer atau kalor yang diserap:

Q _menghasilkan = - 134.75 (32.56 - 150) J = 15823 J

Q _diserap = 2093 (32,56 - 25) J = 15823 J

Latihan 2

Sepotong tembaga 100 g dipanaskan dalam tungku pada suhu T _o dan kemudian ditempatkan dalam kalorimeter tembaga 150 g yang berisi 200 g air pada suhu 16 ° C.Suhu akhir sekali dalam kesetimbangan adalah 38 º C. Saat ditimbang kalorimeter beserta isinya ditemukan 1,2 g air telah menguap Berapakah temperatur awal T _o ?

Larutan

Latihan ini berbeda dengan latihan sebelumnya, karena harus diperhatikan bahwa kalorimeter juga menyerap panas. Panas yang dilepaskan oleh potongan tembaga diinvestasikan dalam semua hal berikut:

- Panaskan air dalam kalorimeter (200 g)

- Panaskan tembaga tempat kalorimeter dibuat (150 g)

- Menguapkan 1,2 gram air (energi juga dibutuhkan untuk perubahan fasa).

Jadi:

- 38.5. (38 - T _o ) = 22397,3

Panas yang dibutuhkan untuk membawa 1,2 g air hingga 100ºC juga dapat dipertimbangkan, tetapi jumlahnya cukup kecil jika dibandingkan.

Referensi

1. Giancoli, D. 2006. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. 6 ^th . Ed. Prentice Hall. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, L. 2007. Fisika: Pandangan di Dunia. 6 ^ta Editing disingkat. Pembelajaran Cengage. 156-164.
3. Rex, A. 2011. Dasar-dasar Fisika. Pearson. 309-332.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14 ^th . Ed. Volume 1. 556 - 553.
5. Serway, R., Vulle, C. 2011. Dasar-dasar Fisika. 9 ^na Pembelajaran Cengage.