KAPASITAS PANAS: RUMUS, SATUAN DAN UKURAN - FISIK - 2025

The kapasitas panas dari tubuh atau sistem adalah hasil bagi antara energi panas ditransmisikan ke tubuh itu dan perubahan suhu itu mengalami dalam proses tersebut. Definisi lain yang lebih tepat adalah bahwa ia mengacu pada seberapa banyak panas yang diperlukan untuk disalurkan ke suatu benda atau sistem sehingga suhunya meningkat satu derajat kelvin.

Itu terjadi terus menerus bahwa benda-benda terpanas melepaskan panas ke benda yang lebih dingin dalam proses yang berlangsung selama ada perbedaan suhu antara dua benda yang bersentuhan. Kemudian, panas adalah energi yang ditransmisikan dari satu sistem ke sistem lain dengan fakta sederhana bahwa ada perbedaan suhu di antara keduanya.

Secara konvensi, panas positif (Q) didefinisikan sebagai panas yang diserap oleh sistem, dan panas negatif yang ditransfer oleh sistem.

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa tidak semua benda menyerap dan menahan panas dengan mudah; dengan demikian bahan tertentu lebih mudah memanas daripada yang lain.

Harus dipertimbangkan bahwa, pada akhirnya, kapasitas panas suatu benda bergantung pada sifat dan komposisinya.

Rumus, satuan, dan ukuran

Kapasitas panas dapat ditentukan mulai dari ekspresi berikut:

C = dQ / dT

Jika perubahan suhu cukup kecil, ekspresi sebelumnya dapat disederhanakan dan diganti dengan yang berikut:

C = Q / ΔT

Jadi, satuan ukuran kapasitas kalor dalam sistem internasional adalah Joule per kelvin (J / K).

Kapasitas panas dapat diukur pada tekanan konstan C _p atau volume konstan C _v .

Panas spesifik

Seringkali kapasitas kalor suatu sistem bergantung pada kuantitas zat atau massanya. Dalam hal ini, bila suatu sistem terdiri dari satu zat dengan karakteristik homogen, diperlukan kalor jenis, disebut juga kapasitas kalor jenis (c).

Jadi, kalor jenis massa adalah jumlah kalor yang harus disuplai ke satuan massa suatu zat untuk meningkatkan suhunya sebesar satu derajat kelvin, dan dapat ditentukan mulai dari persamaan berikut:

c = Q / m ΔT

Dalam persamaan ini m adalah massa zat. Oleh karena itu, satuan ukuran kalor jenis dalam hal ini adalah Joule per kilogram per kelvin (J / kg K), atau juga Joule per gram per kelvin (J / g K).

Demikian pula, kalor jenis molar adalah jumlah kalor yang harus disuplai ke satu mol suatu zat untuk meningkatkan suhunya sebesar satu derajat kelvin. Dan itu dapat ditentukan dari ekspresi berikut:

Dalam ungkapan ini, n adalah jumlah mol zat. Ini berarti bahwa satuan pengukuran kalor jenis dalam hal ini adalah Joule per mol per kelvin (J / mol K).

Panas spesifik air

Kalor spesifik dari banyak zat dihitung dan mudah diakses dalam tabel. Nilai kalor jenis air dalam keadaan cair adalah 1000 kalori / kg K = 4186 J / kg K.Sebaliknya, kalor jenis air dalam keadaan gas adalah 2080 J / kg K dan dalam keadaan padat 2050 J / kg K.

Perpindahan panas

Dengan cara ini dan mengingat bahwa nilai spesifik dari sebagian besar zat telah dihitung, maka dimungkinkan untuk menentukan perpindahan panas antara dua benda atau sistem dengan ekspresi berikut:

Q = cm ΔT

Atau jika panas jenis molar digunakan:

Q = cn ΔT

Harus dipertimbangkan bahwa ekspresi ini memungkinkan penentuan fluks panas asalkan tidak ada perubahan keadaan.

Dalam proses perubahan keadaan kita berbicara tentang panas laten (L), yang didefinisikan sebagai energi yang dibutuhkan oleh sejumlah zat untuk mengubah fase atau keadaan, baik dari padat menjadi cair (panas fusi, L _f ) atau dari cair menjadi gas (panas penguapan, L _v ).

Harus diperhatikan bahwa energi dalam bentuk panas dikonsumsi seluruhnya dalam perubahan fasa dan tidak membalikkan variasi suhu. Dalam kasus seperti itu, ekspresi untuk menghitung fluks panas dalam proses penguapan adalah sebagai berikut:

Q = L _v m

Jika panas jenis molar digunakan: Q = L _v n

Dalam proses fusi: Q = L _f m

Jika panas jenis molar digunakan: Q = L _f n

Secara umum, seperti halnya panas spesifik, kalor laten sebagian besar zat sudah dihitung dan mudah diakses dalam tabel. Jadi, misalnya, dalam kasus air Anda harus:

L _f = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) pada 0 ° C; L _v = 2257 kJ / kg (539,4 kal / g) pada 100 ° C.

Contoh

Dalam kasus air, jika 1 kg massa air beku (es) dipanaskan dari suhu -25 ºC hingga suhu 125 ºC (uap air), panas yang dikonsumsi dalam proses tersebut akan dihitung sebagai berikut :

Tahap 1

Es dari -25 ºC sampai 0 ºC.

Q = cm ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Tahap 2

Perubahan keadaan dari es menjadi air cair.

Q = L _f m = 334000 1 = 334000 J

Tahap 3

Air cair dari 0ºC sampai 100ºC.

Q = cm ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

Tahap 4

Perubahan keadaan dari air cair menjadi uap air.

Q = L _v m = 2257000 1 = 2257000 J

Tahap 5

Uap air dari 100ºC sampai 125ºC.

Q = cm ΔT = 2080 1 25 = 52000 J

Jadi, fluks panas total dalam proses adalah jumlah yang dihasilkan di masing-masing dari lima tahap dan menghasilkan 31112850 J.

Referensi

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fisika Volume 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Dunia Kimia Fisik.Kapasitas Panas. (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 20 Maret 2018, dari en.wikipedia.org.
3. Panas Laten. (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 20 Maret 2018, dari en.wikipedia.org.
4. Clark, John, OE (2004). Kamus Esensial Sains. Barnes & Noble Books.
5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Fisika Kimia, (edisi pertama 1978), edisi kesembilan 2010, Oxford University Press, Oxford UK.