21 Tabel 4.2. Kapasitas kalor dalam sistem sederhana
Sistem sederhana Kapasitas kalor
Lambang Sistem hidrostatik
Pada tekanan tetap Pada volume tetap
C
P
C
V
Kawat teregang Pada gaya tegang tetap
Pada panjang tetap C
F
C
L
Selaput permukaan Pada tegangan permukaan tetap
Pada luas tetap C
γ
C
A
Sel listrik
terbalikkan Pada elektromontasi tetap
Pada muatan tetap C
ε
C
Z
Lempengan dielektrik
Pada medan listrik tetap Pada polarisasi tetap
C
E
C
Π
Batang paramagnetik
Pada medan magnetik tetap Pada magnetisasi tetap
C
H
C
M
Pengukuran kapasitas kalor zat padat, cair dan gas merupakan salah satu proyek percobaan fisika modern yang paling penting, karena harga numerik kapasitas kalor memberikan sarana
paling langsung untuk membuktikan perhitungan fisikawan teoritis dan menentukan kesahihan pengandaian beberapa teori modern.
4.5. PERSAMAAN UNTUK SISTEM HIDROSTATIK
Berdasarkan hukum pertama termodinamika dalam tabel 4.1 : dQ = dU +PdV
U merupakan fungsi dua peubah di antara P, V, θ. Kasus :
U merupakan fungsi dua peubah di antara θ, V, diperoleh :
dV V
U d
U dU
V
Maka hukum pertama termodinamika dirumuskan :
PdV dV
V U
d U
dQ
V
dV P
V U
d U
dQ
V
Dengan membagi dengan dθ, diperoleh :
d dV
P V
U U
d dQ
V
4.11
22 1.
Jika V tetap, dV = 0 diperoleh :
V V
U d
dQ
V V
U C
4.12 Dalam bentuk integral :
2 1
d
C Q
V V
4.13
2. Jika P tetap, dP = 0, persamaan 4.11 menjadi :
P V
P
V P
V U
U d
dQ
Karena
P P
d dQ
C
dan bentuk integral nya :
2 1
d C
Q
P P
serta
V V
P
, maka :
V P
V U
C C
V P
P V
C C
V U
V P
4.14
diukur bisa
C C
kauntitas namun
terukur tidak
V U
kuantitas
V P
, ,
Latihan soal :
1. Kapasitas kalor molar suatu logam pada suhu rendah bervariasi terhadap suhu
menurut persamaan :
b a
c
3 3
Dengan a, b, Θ tetapan. Berapakah banyaknya kalor per mol dipindahkan selama berlangsungnya proses sehingga suhunya berubah dari 0,01 Θ menjadi 0,02 Θ
?
23 Jawab :
Diketahui :
b a
c
3 3
Karena
d b
a d
c Q
3 3
2 1
2 1
2 1
2 4
3
2 4
b a
Q
02 ,
01 ,
2 4
3
2 4
b a
Q
2 2
4 4
3
01 ,
02 ,
2 01
, 02
, 4
b a
Q
2 4
8
10 5
,1 10
75 ,
3
b x
a x
Q
2. Pada suhu kritis diketahui bahwa :
T
V P
dan
2 2
T
V P
Diketahui persamaan van der waals dirumuskan dalam persamaan 2.2 bab 2 yang terdahulu:
R b
v v
a P
2
Tentukanlah: a.
Volume titik kritik nya v
c
b. Suhu titik kritik nya θ
c
? c.
Tekanan titik kritik nya P
c
? d.
nilai :
c c
c
R v
P
? Jawab :
a. Karena
R b
v v
a P
2
, maka :
2
v a
b v
R P
Lalu :
T
V P
dan
2 2
T
V P
2
3 2
v
a b
v R
v P
T
lalu
3 2
2 v
a b
v R
24
6 2
4 3
2 2
v a
b v
R v
P
T
lalu
4 3
3 v
a b
v R
Pada titik kritis berarti : v = v
c
; θ = θ
c
; P = P
c
, Maka pemecahan di atas dibagi saja menjadi :
b v
v v
b v
v a
v a
b v
R b
v R
3 3
2 2
3 1
2 3
3 4
2 3
b v
v
c
3
b. Mencari
nilai θ
c
; hasil
v
c
disulihkan ke
dalam persamaan
R b
b b
a R
b v
v a
v a
b v
R
2 3
2 3
3 2
3 3
2 2
2
Rb a
c
27 8
c. Mencari nilai P
c
; hasil v
c
dan θ
c
disulihkan ke dalam persamaan
2 2
2 2
2 2
54 2
9 54
8 9
2 27
8 3
3 27
8 b
a b
a b
a b
a b
b a
b a
b b
bR a
R v
a b
v R
P
c c
c c
2
27b a
P
c
d. Mencari nilai
c c
c
RT v
P
; hasil v
c
, θ
c
dan P
c
disulihkan
b
a b
a
bR a
R b
b a
R v
P
c c
c
27 8
9 27
8 3
27
2
8 3
c c
c
R v
P
25
4.6. PENGHANTARAN KALOR
