AZAZ BLACK DAN PERPINDAHAN KALOR

AZAS BLACK

Bunyi asas black adalah :

“Jumlah kalor yang dilepas oleh materi yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh materi yang suhunya lebih rendah” bisa juga disederhanakan Kalor yang dilepas akan sama dengan kalor yang diterima.(asas black)

Dari bunyi asas black tersebut bisa diperoleh persamaan atau rumus asas black:

Kalor Lepas = Kalor Terima

Q_lepas = Q_terima

dengan rumus:

Q = m c Δt

Maka :

m₂ c₂ Δt₂ = m₁ c₁ Δt₁

Δt₂ dan Δt₁

didapat dari  skema berikut :

maka rumus asas black menjadi :

m₂ c₂ Δt₂ = m₁ c₁ Δt₁

m₂ c₂ (t_2-t_a) = m₁c₁ (t_a-t₁)

Keterangan :  :
m₂ = masa materi yang suhunya lebih tinggi
c₂    = kalor jenis materi yang suhunya lebih tinggi
m₁ = masa materi yang suhunya lebih rendah
c_{1    = kalor jenis materi yang suhunya lebih rendah}
T₂ = suhu yang lebih tinggi
_T1  = suhu yang lebih rendah
_Ta = suhu akhir / suhu campuran

*Catatan:
Kalor jenis suatu benda tidak tergantung dari massa benda tetapi tergantung pada sifat dan jenis benda tersebut.  Pada setiap penyelesaian soal Asas Black, lebih mudah jika dibuat diagram alirnya 

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

• Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
• Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)

Contoh Soal Asas Black :
Perhatikan gambar di bawah jika volume air di gelas B adalah setengah dari volume di gelas A, maka berapa suhu campurannya di gelas C?

Jawab :
Q lepas = Q terima
m₂ c₂ (t_2-t_a) = m₁c₁ (t_a-t₁)
m = volume x masa jenis = V.ρ
Vb.ρ c₂(t_2-t_a) = Va.ρ c₂(t_a-t₁₎ (karena sama-sama air, masa jenis dan kalor jenis bisa dicoret)
Vb. (t_2-t_a) = Va. (t_a-t₁₎
1/2 Va.(t_2-t_a) = Va. (t_a-t₁₎
1/2 (40-t_a) = (t_a-25)
40-t_a = 2t_a-50
40+50 = 2t_a+t_a
90 = 3 t_a
t_a = 30 derajat

PERPINDAHAN KALOR

1. Konduksi 

Proses perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa diikuti perpindahan bagian-bagian zat itu disebut konduksi  atau hantaran. Misalnya, salah satu ujung batang besi kita panaskan. Akibatnya, ujung besi yang lain akan terasa panas. 

Coba perhatikan gambar berikut:

Rumus laju perpindahan secara konduksi:

Pada batang besi yang dipanaskan, kalor berpindah dari bagian yang panas ke bagian yang dingin. Jadi, syarat terjadinya konduksi kalor pada suatu zat adalah adanya perbedaan suhu. Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang mudah menghantarkan kalor (penghantar yang baik). Isolator adalah zat yang sulit menghantarkan kalor (penghantar yang buruk).

2. Konveksi
Proses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan  perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya disebut konveksi atau aliran.  Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas.

a. Konveksi pada Zat Cair
Syarat terjadinya konveksi padaz at cair adalah adanya  pemanasan. Hal ini disebabkan partikel-partikel zat cair ikut berpindah  tempat.

b. Konveksi pada Gas

Konveksi terjadi pula pada gas, misalnya udara.  Seperti halnya pada air, rambatan (aliran) kalor dalam gas (udara)  terjadi dengan cara konveksi. Beberapa peristiwa yang terjadi akibat adanya konveksi udara adalah sebagai berikut :

• Adanya angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari. Pada siang  hari, daratan lebih cepat menjadi panas daripada lautan sehingga  udara di daratan naik dan digantikan oleh udara dari lautan. 
• Adanya angin darat, Angin darat terjadi pada malam hari.  Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi dingin daripada lautan.  Dengan demikian, udara di atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari daratan. 
• Adanya sirkulasi udara pada ruang kamar di rurnah 
• Adanya cerobong asap pabrik.

Rumus laju perpindahan kalor secara konveksi :

3. Radiasi

Proses perpindahan kalor tanpa zat perantara disebut radiasi atau  pancaran. Kalor diradiasikan dalam bentuk gelombang elektromagnetik,  gelombang radio, atau gelombang cahaya. Misalnya, radiasi panas dari api  Apabila kita berdiam di dekat api unggun, kita merasa hangat.  Kemudian, jika kita memasang selembar tirai di antara api dan kita, radiasi  kalor akan lerhalang oleh tirai itu. Dengan demikian, kita dapat mengatakan  bahwa:

Kalor dari api unggun atau matahari dapat dihalangi oleh tabir sehingga kalor tidak dapat merambat.  Ada beberapa benda yang dapat menyerap radiasi kalor atau menghalanginya. Alat yang digunakan untuk mengetahui atau  menyelidiki adanya radiasi disebut termoskop, seperti yang tampak  pada gambar berikut:

Dari hasil penyelidikan dengan menggunakan termoskop, kita  dapat mengetahui bahwa:

1) Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap atau  permancar radiasi kalor yang baik.
2) Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap atau  pemancar radiasi yang buiruk.

Rumus laju perpindahan kalor secara radiasi :