Sebelum
kita masuk lebih jauh ke konsep kalor jenis suatu zat, kita perlu menyepakati
beberapa terminologi (istilah) dalam termodinamika berikut ini:
[] Panas (terjemahan dari kata berbahasa
Inggris: Hot) menyatakan sifat benda
yang bersesuaian dengan temperaturnya, biasanya benda bertemperatur tinggi
bersifat panas.
[] Panas (terjemahan dari kata berbahasa
Inggris: Heat) merupakan energi yang
dapat menimbulkan perubahan temperatur (ΔT) suatu
zat atau mengubah fasa suatu zat, biasanya dalam beberapa literatur bahasa
Indonesia disebut Kalor.
Referensi:
kata ‘Kalor’ digunakan dalam terjemahan buku Fisika Universitas oleh Giancolli, sedangkan kata ‘Panas (Heat)‘ digunakan dalam terjemahan buku Fisika Untuk Sains dan Teknik
oleh Tipler. Kedua kata tersebut mempunyai makna yang sama. Literatur fisika
(khususnya termodinamika) yang berbahasa Inggris sangat jarang menggunakan kata
Calor, namun sangat sering
menggunakan kata Heat. Jangan bingung
dengan istilah-istilah terjemahan, jika ada dua buah -atau lebih- istilah
fisika yang bahasa Indonesianya sama namun memiliki makna yang berbeda,
sebaiknya rujuk kembali ke bahasa aslinya, dalam hal ini bahasa Inggris.
Di sini
kita akan menggunakan terminologi “Kalor” untuk “Panas (Heat)” agar tidak tertukar dengan “Panas (Hot)”.
Sebelum
kita mendefinisikan Kalor Jenis (Specific
Heat), kita mulai terlebih dahulu dengan konsep kalor.
Kalor
merupakan energi yang dapat menimbulkan perubahan temperatur (ΔT) suatu zat atau mengubah fasa suatu zat (misalnya dari fasa padat ke
fasa cair). Kalor dapat timbul dari satu zat yang temperaturnya berubah; atau
juga dari dua zat atau lebih yang memiliki temperatur yang berbeda. Kalor
berpindah dari zat yang temperaturnya lebih tinggi ke zat yang temperaturnya
lebih rendah sampai terjadi kesetimbangan termal (temperatur zat-zat itu
menjadi sama).
Lambang
kalor biasanya ditulis dengan huruf Q.
Satuannya adalah Kalori (bisa juga Joule).
Pada
umumnya, jika suatu zat diberi kalor maka temperatur zat tersebut akan naik,
dan jika suatu zat melepas kalor maka temperaturnya akan turun.
Nah,
sekarang bayangkan apakah jika kita memberi kalor –katakanlah– sebesar 1000
kalori pada sebatang besi maka kenaikan temperatur besi tersebut akan sama
dengan kenaikan temperatur sebatang kayu jika kita berikan kalor sebesar 1000
kalori juga pada kayu tersebut? (asumsi:
massa kayu sama dengan massa besi)
Tentu
tidak! Dari pengalaman sehari-hari, sebatang besi lebih mudah menjadi panas
ketika dipanasi dengan api daripada sepotong kayu. Sebatang besi juga lebih
mudah untuk mendingin daripada sepotong kayu. Jadi, wajar jika kita simpulkan
setiap zat pasti memiliki karakteristik yang berbeda dalam hal kenaikan
temperaturnya jika diberi kalor yang sama. Dari pengalaman ini dapat kita
definisikan suatu sifat termodinamika zat yang selanjutnya kita sebut sebagai
kalor jenis (specific heat).
Kalor jenis (c) didefinisikan sebagai
sifat dasar termodinamika zat yang menyatakan seberapa besar kalor yang
dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gram zat sebanyak 10C.
Definisi kalor jenis di atas belum cukup, perlu ada acuan untuk definisi
kalor jenis ini; fisikawan telah menyepakati acuan kalor dan kalor jenis
tersebut adalah air murni, di mana kalor jenis air murni didefinisikan sebesar 1 kalori/gram 0C.
Selanjutnya, kalor jenis zat-zat lain mengikuti definisi kalor jenis air murni.
[Konsep Lanjutan]
Kapasitas Kalor (Heat Capacity)
dilambangkan dengan huruf kapital C merupakan sifat termodinamika suatu zat yang
masih terkait dengan kalor jenis zat tersebut. Kapasitas kalor mirip dengan
kalor jenis, perbedaannya adalah kalor jenis merupakan sifat dasar (intrinsik)
zat, sedangkan kapasitas kalor merupakan sifat zat yang terkait dengan
komposisi bahan tersebut (misalnya massanya).
Kapasitas kalor didefinisikan sebagai ukuran
seberapa besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat
sebesar 10C, tidak peduli berapa massa atau komposisi zat tersebut.
Menurut beberapa literatur, sebenarnya istilah kapasitas kalor (heat capacity) merupakan istilah yang
menyesatkan, karena seakan-akan memiliki arti seberapa besar kapasitas atau
daya tampung kalor suatu zat, padahal bukan itu arti sebenarnya dari kapasitas
kalor, lagipula setiap zat dapat memiliki kalor berapapun besarnya. Apa boleh
buat, istilah ini sudah populer di seluruh dunia dan tidak bermasalah untuk
mereka yang memahami artinya.
Kapasitas kalor digunakan dalam perhitungan jika benda yang kita pakai
dalam eksperimen terbuat dari berbagai macam komponen atau massanya tidak perlu
kita ketahui, seperti misalnya kalorimeter.
[Pertanyaan-Jawaban]
P : Apa maksud hukum
termodinamika ke-nol (zeroth law of
thermodynamics)?
J : Hukum ini merupakan
dasar dari definisi temperatur dan kesetimbangan termal. “Jika benda A dan benda B berada dalam kesetimbangan termal (tidak ada
kalor yang mengalir) serta benda B dan benda C berada pada kesetimbangan termal,
maka benda A dan benda C berada pada kesetimbangan termal“. Kita harus
mendefinisikan besaran fisika yang menunjukkan kesetimbangan termal, dan
besaran itu sebelumnya kita sebut sebagai temperatur (T), jika dua benda bertemperatur sama, maka kedua benda tersebut
dalam keadaan setimbang secara termal.
________
P : Apa maksud hukum
termodinamika pertama (first law of
thermodynamics)?
J : Hukum termodinamika
pertama menjelaskan tentang kekekalan energi, dalam bentuk matematis
dituliskan:
Ilustrasinya agar mudah dihapalkan
Kalor (Q) diberikan ke gas yang
berada di dalam tabung sehingga gas bergerak semakin kacau (U) dan penutup tabung berpindah ke atas
karena tekanan gas (W). Usaha dan
energi-dalam (atau energi-internal) berasal dari kalor Q, sehingga Q = W + U.
________
P : Apakah kalor jenis c = 0.1
kal/gram0C sama dengan
atau dapat juga ditulis c = 0.1 kal/gram K ?
J : Iya. Ingat kembali
definisi kalor jenis.
Kenaikan temperatur 10C dalam skala Celcius (ΔT = 10C)
adalah sama dengan kenaikan temperatur 1 K dalam skala Kelvin (ΔT = 10C
= 1 K), catat kembali bahwa perbandingan skala derajat Celsius dengan Kelvin
adalah 1 : 1. Perlu diperhatikan bahwa kita tidak berbicara tentang temperatur
awal dan akhir zat dalam definisi kalor jenis, yang kita bicarakan adalah
kenaikan temperaturnya, ΔT. Misalnya ΔT = 50C = 5 K, tidak peduli
apakah temperatur zatnya dari 500C (323 K) menjadi 550C
(328 K) atau dari 00C (273 K) menjadi 50C (278 K) atau
lain sebagainya; yang penting adalah kenaikan temperaturnya, ingat kembali
kenapa kalor jenis perlu didefinisikan.
good sangat bermanfaat
ReplyDeletesederhan dan jelas ... ayo buat lagi.
ReplyDelete