Wujud Zat dan Perubahannya
89
Q
total
= Q
1
+ Q
2
= 2.100 J + 68.000 J
= 70.100 J
c. Peralatan Sederhana yang Memanfaatkan Prinsip Kalor
Tahukah kamu bagaimana cara membuat air murni? Untuk membuat air murni dapat menggunakan proses pe-
nyulingan. Alat penyulingan sederhana terdiri atas labu didih, pipa uap air, kondensor alat pendingin, pembakar
bunsen, dan wadah penampung air hasil penyulingan. Perangkat proses penyulingan ditunjukkan pada Gambar 3.21.
Nah, bagaimana prinsip kerja alat penyulingan air sederhana tersebut? Ketika air tidak murni di dalam labu dipanaskan
sampai mendidih, uap airnya dialirkan melalui pipa uap air dalam kondensor. Selanjutnya pada kondensor dialiri air
dingin secara terus-menerus. Akibatnya, uap air murni dalam pipa uap air mengembun menghasilkan air murni.
2. Asas Black
Pada uraian sebelumnya telah dijelaskan bahwa jika kamu ingin membuat air hangat untuk mandi pagi, kamu terlebih
dahulu mencampurkan air panas dengan air dingin. Untuk kasus pencampuran dua zat cair yang mempunyai suhu
berbeda, akan terjadi aliran energi panas dari zat cair yang mempunyai suhu lebih tinggi ke zat cair yang mempunyai suhu
lebih rendah hingga mencapai titik kesetimbangan.
Peristiwa ini diteliti oleh fisikawan dari Skotlandia yang
bernama Joseph Black. Joseph Black menyatakan bahwa banyaknya kalor yang dilepaskan air panas sama dengan
banyaknya kalor yang diterima air dingin. Pernyataan ini kemudian dikenal dengan nama Asas Black. Secara matematis,
Asas Black dinyatakan sebagai berikut.
Q
lepas
= Q
terima
... 3 – 18
Contoh
Untuk membuat air hangat, Tina mencampurkan 500 g air yang bersuhu 30°C dengan air sebanyak 250 g yang bersuhu 60°C.
Jika kalor jenis air adalah 4.200 J kg
-1
°C
-1
, berapakah suhu akhir campuran?
Jawab: Diketahui:
m
1
= 500 g = 0,5 kg
m
2
= 250 g = 0,25 kg T
1
= 30 °C
T
2
= 60 °C c
= 4.200 J kg
-1
°C
-1
T
a
= ...?
Gambar 3.21 Alat penyulingan seder-
hana. kondensor
termometer
air murni air dingin
masuk air keluar
air tak murni
kalor
Tokoh Sains
Joseph Black
Joseph Black 16 April 1728 – 6 Desember 1799 adalah seorang
ahli fisika dan kimia asal Skotlandia. Black memulai penelitian mengenai
sifat kimia magnesia alba mag- nesium karbonat dan menemukan
sesuatu yang disebutnya dengan fixed air karbon dioksida.
Eksperimen ini melibatkan peng- ukuran gravimetrik pertama yang
dilakukan dengan sangat hati-hati pada suatu perubahan ketika
magnesia alba dengan melepaskan CO
2
dan bereaksi menghasilkan produk berupa asam atau basa.
Pada tahun 1756, dia bertemu James Watt penemu mesin uap
dan memulai bekerja mengembang- kan kalor laten, dan bagian pertama
dari kalorimetri. Karena dia tinggal di Glasgow, dia melakukan eksperi-
men pada proses pembekuan dan pendidihan air dan campuran air-
alkohol yang mengawalinya pada konsep kalor laten leburan. Dia
melakukan penelitian yang sama untuk kalor laten penguapan, yang
merupakan awal dari konsep kapasitas kalor atau kalor spesifik.
Sumber: www.chem-is-try.org
Di unduh dari : Bukupaket.com
90
Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas VII
Dengan menggunakan Persamaan 3 – 18 diperoleh: Q
1
= Q
2
m
1
· c · T
a
– T
1
= m
2
· c · T
2
– T
a
m
1
· T
a
– T
1
= m
2
· T
2
– T
a
0,5 kg × T
a
– 30 °C = 0,25 kg × 60
o
C – T
a
2T
a
– 30 °C = 60 °C – T
a
2T
a
– 60 °C = 60 °C – T
a
3T
a
= 120 °C T
a
= 40 °C Jadi, suhu campurannya adalah 40 °C.
Pernahkah kamu membuat air panas dengan menggunakan dispenser
? Prinsip Asas Black juga dipakai dalam pembuatan air panas oleh dispenser. Air dalam dispenser tersebut dapat mendidih
karena memperoleh energi panas dari energi listrik yang berasal dari elemen pemanas. Pada peristiwa tersebut, elemen pemanas
memberikan energi panas dan air menerimanya. Secara matematis peristiwa pada dispenser dituliskan sebagai berikut.
Q
lepas
= Q
terima
W
listrik
= Q
P · t = m · c · ∆T ... 3 – 19
Keterangan: W
= energi listrik J
Q =
banyaknya kalor yang diterima J P
= daya listrik W
t =
banyaknya waktu yang diperlukan s m
= massa kg
c =
kalor jenis air J kg
-1
°C
-1
∆T = perubahan suhu °C
Contoh
Sebuah pemanas listrik yang memiliki daya 350 W digunakan untuk memanaskan air dari suhu 30 °C menjadi 80 °C selama
20 menit. Jika kalor jenis air 4.200 J kg
-1
°C
-1
, tentukan massa air tersebut
Jawab: Diketahui:
P
= 350 W
∆T = 80 °C – 30 °C = 50 °C
T
1
= 30 °C
t =
20 menit = 20 × 60 s = 1.200 s T
2
= 80 °C
c =
4.200 J kg
-1
°C
-1
m =
...? Dengan menggunakan Persamaan 3 – 19 diperoleh:
P ⋅
t =
m ⋅
c ⋅
∆T 350 W × 1.200 s =
m × 4.200 J kg
-1
°C
-1
× 50°C
Di unduh dari : Bukupaket.com
Wujud Zat dan Perubahannya
91
m =
-1 -1
350 W 1.200 s 4.200 J kg ° C 50 C
× ×
° =
2 kg Jadi, massa air tersebut adalah 2 kg.
3. Perpindahan Kalor