panas spesifik adalah jumlah panas diperlukan untuk memvariasikan suhu suatu zat atau bahan sebesar 1 °C. Ini sebanding dengan jumlah panas yang diterima atau disumbangkan oleh zat dan dapat dihitung menggunakan rumus yang melibatkan panas, massa, dan suhu.
Tahu lebih banyak: Nol mutlak — suhu teoretis terendah yang dapat dicapai suatu benda
Ringkasan panas spesifik
Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu zat atau bahan sebesar 1°C.
Beberapa faktor yang mempengaruhi panas spesifik adalah: gaya antarmolekul, pengotor dalam zat, massa molar dan derajat kebebasan.
Panas spesifik dapat ditemukan melalui hubungan antara kapasitas panas dan massa zat.
Kalor jenis molar adalah jumlah kalor per mol zat yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu zat sebesar 1°C.
Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk mengubah keadaan fisik suatu zat tanpa menaikkan suhunya.
Panas sensibel adalah panas yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu zat tanpa mengubah keadaan fisiknya.
Apa itu panas spesifik?
panas spesifik adalah jumlah Energi termal diberikan kepada suatu zat sehingga suhunya berubah sebesar 1 °C. Semua cairan, padatan, dan gas memiliki panas spesifik yang mencirikan perilakunya ketika dikenai sumber panas.
panas ini sebanding dengan yang disediakan oleh zat, jadi jika kita meningkatkan panas jenis, jumlah panas yang dibutuhkan zat untuk mengubah suhunya juga akan meningkat.
Misalnya, panas spesifik aluminium dari \(0.215\ cal/g\bullet°C\), sedangkan air adalah \(1\cal/g\bullet°C\), yang berarti bahwa air perlu menerima lebih banyak panas daripada aluminium untuk menaikkan suhunya. Air juga akan lebih mudah kehilangan panas daripada aluminium.
Tabel panas spesifik
Panas spesifik menunjukkan panas yang tepat untuk suatu zat bervariasi sebesar 1 °C, dan dapat mengalami kenaikan atau penurunan suhu. Pada tabel di bawah ini, kita dapat melihat nilai kalor jenis berbagai zat dan bahan.
zat atau bahan |
panas spesifik (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Baja |
0,1 |
air tawar |
1 |
Air asin |
0,93 |
Etil alkohol |
0,58 |
Aluminium |
0,215 |
Udara |
0,24 |
Pasir |
0,2 |
Karbon |
0,12 |
Memimpin |
0,0305 |
Tembaga |
0,0923 |
etanol |
0,58 |
Besi |
0,11 |
Es (-10 °C) |
0,53 |
Granit |
0,19 |
Hidrogen |
3,4 |
Kuningan |
0,092 |
Kayu |
0,42 |
Air raksa |
0,033 |
Nitrogen |
0,25 |
Emas |
0,03 |
Oksigen |
0,22 |
Perak |
0,0564 |
tungsten |
0,0321 |
Kaca |
0,2 |
rumus panas spesifik
Kita dapat menghitung kalor jenis menggunakan rumus jumlah kalor, yang ditunjukkan di bawah ini:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
c → panas spesifik, diukur dalam \([J/(kg\peluru K)]\) atau \([kal/g\bullet°C]\).
Q → jumlah panas, diukur dalam Joule [J] atau kalori [kal].
m → massa, diukur dalam kilogram [kg] atau gram [g].
\(∆T \) → variasi suhu, diukur dalam Kelvin [K] atau Celsius [°C].
ITU variasi suhu dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → variasi suhu, diukur dalam Kelvin [K] atau Celsius [°C].
\(T_f \) → suhu akhir, diukur dalam Kelvin [K] atau Celsius [°C].
\(Anda\) → suhu awal, diukur dalam Kelvin [K] atau Celsius [°C].
Penting: Meskipun jumlah di atas diukur dalam Joule, kilogram dan Kelvin dalam Sistem Satuan Internasional (YA), lebih umum menggunakan kalori, gram dan Celcius. Dimungkinkan untuk mengubah kalori ke Joule, mengingat 1 kal setara dengan 4,186 J.
Untuk mengubah gram menjadi kilogram, ingatlah bahwa 1 g sama dengan 0,001 kg. Selain itu, untuk mengubah Celcius menjadi Kelvin, cukup tambahkan ke suhu Celcius nilai 273,15, yaitu 100 °C = 373,15 K.
Bagaimana cara menghitung kalor jenis?
Panas spesifik dapat dihitung dengan menggunakan rumus yang menghubungkannya dengan jumlah panas, massa dan suhu zat atau bahan.
Contoh:
Berapa kalor jenis suatu benda bermassa 100 g yang menerima 1000 kal dan suhunya diubah 15 °C hingga mencapai 35 °C?
Resolusi:
seperti semua unit pengukuran dalam bentuk yang paling umum, tidak perlu untuk konversi. Kami akan menggunakan rumus untuk panas spesifik, yang melibatkan panas, massa, dan suhu:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Mengganti nilai yang diberikan dalam pernyataan, kami memiliki:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Jadi, kalor jenis benda adalah\(0.5\cal/g\bullet°C\).
Faktor-faktor yang mempengaruhi panas spesifik
Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi variasi panas spesifik. Lihat di bawah.
gaya antarmolekul: Panas jenis bervariasi sebanding dengan kekuatan antarmolekul molekul, dan semakin besar ikatan, semakin besar energi yang dibutuhkan untuk memutuskannya. Biasanya, molekul yang mengandung ikatan hidrogen adalah yang mengandung nilai panas spesifik yang tinggi.
Kotoran: Panas spesifik dapat bervariasi dengan jumlah pengotor dalam bahan, meskipun pengotor ini diperlukan untuk pembentukan bahan.
Masa molar: Panas spesifik juga dapat bervariasi sesuai dengan massa molar zat.
Derajat kebebasan: Panas spesifik molar, seperti yang kita pelajari di Termodinamika, bervariasi sesuai dengan derajat kebebasan molekul. Secara singkat, ini tentang kebebasan bergerak molekul, dan dapat memiliki gerakan translasi, rotasi, dan osilasi.
Panas spesifik dan kapasitas panas
Disebut juga kapasitas panas, kapasitas panas adalah konstanta proporsionalitas yang menghubungkan panas yang diterima atau hilang oleh suatu benda dengan variasi suhunya. Dimungkinkan untuk menghitung panas jenis melalui kapasitas panas dan massa zat atau bahan dengan rumus:
\(c=\frac{C}{m}\)
c → panas spesifik, diukur dalam \([J/kg\peluru K]\) atau \([kal/g\bullet°C]\).
C → kapasitas panas, diukur dalam \([J/K]\) atau \([kal/°C]\).
m → massa, diukur dalam kilogram [kg] atau gram [g].
Juga tahu: Ekspansi termal padatan — fenomena yang dihasilkan dari peningkatan suhu benda
panas spesifik molar
Panas jenis molar menyatakan jumlah kalor jenis suatu zat dalam tahi lalat, tidak seperti panas spesifik, di mana jumlah zat dinyatakan dalam kilogram. Karena kita bekerja dengan molekul, yang ukurannya kecil, lebih menguntungkan untuk menyatakan kuantitasnya dalam mol daripada dalam kilogram atau satuan lainnya.
\(1\ mol=6.02\kali{10}^{23}\ satuan\ dasar\ dari\ zat apa saja\)
Misalnya, 1 mol aluminium setara dengan \(6.02\times{10}^{23}\) atom aluminium.
Rumus untuk menghitung kalor jenis molar sama dengan yang digunakan untuk menghitung kalor jenis, tetapi berbeda dalam satuan pengukuran — untuk kalor jenis molar, gunakan \(kal/mol\peluru°C\).
Panas laten dan panas sensibel
Panas dapat diklasifikasikan sebagai laten atau sensitif. Lihat di bawah.
→ panas laten
HAI panas laten adalah yang diperlukan untuk mengubah keadaan fisik suatu zat tanpa menaikkan suhunya. Itu bisa dihitung dengan rumus:
\(Q=m\peluru L\)
Q → jumlah panas, diukur dalam Joule [J] atau kalori [kal] .
m → massa, diukur dalam kilogram [kg] atau gram [g] .
L → panas laten, diukur dalam \([J/kg]\) atau \([kal/g]\).
→ panas yang masuk akal
Panas sensibel adalah panas yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu zat tanpa mengubah keadaan fisiknya. Itu bisa dihitung dengan rumus:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
Q → jumlah panas, diukur dalam Joule [J] atau kalori [kal] .
m → massa, diukur dalam kilogram [kg] atau gram [g].
c → panas spesifik, diukur dalam \([J/(kg\peluru K)]\) atau \([kal/g\bullet°C]\).
T → variasi suhu, diukur dalam Kelvin [K] atau Celsius [°C].
Latihan yang diselesaikan pada panas spesifik
pertanyaan 1
(UFPR) Untuk memanaskan 500 g zat tertentu dari 20 °C hingga 70 °C, dibutuhkan 4000 kalori. Kapasitas kalor dan kalor jenis berturut-turut adalah :
A) 8 kal/°C dan 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 kal/°C dan 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 kal/°C dan 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 kal/°C dan 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 kal/°C dan 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Resolusi:
Alternatif B
Kami akan menemukan nilai kapasitas panas menggunakan rumus:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Akhirnya, kami akan menghitung nilai panas spesifik:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\peluru c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0.16\frac{cal}{g °C}=c\)
pertanyaan 2
(PUC-RS) Sebuah benda homogen A, bermassa 200 g, berubah suhunya dari 20 °C menjadi 50 °C ketika menerima 1.200 kalori dari sumber panas. Selama seluruh pemanasan, tubuh A tetap dalam fase padat. Benda homogen lain B, terdiri dari zat yang sama dengan benda A, memiliki massa dua kali lipat. Berapa, dalam kal/g°C, berapa kalor jenis zat B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Resolusi:
Alternatif B
Kita akan menghitung kalor jenis bahan A menggunakan rumus kalor sensibel:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\peluru c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0.2\ kal/g°C\)
Kalor jenis benda B akan memiliki nilai yang sama dengan kalor jenis benda A, karena terdiri dari zat yang sama.
Oleh Pâmella Raphaella Melo
guru fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm
