Asas Black

Jika kita mencampur air panas dan air dingin di dalam sebuah wadah terbuka (misalnya ember), maka terjadi perpindahan kalor dari air panas menuju air dingin. Karena wadah terbuka, maka sebagian kalor berpindah menuju udara. Wadah juga menjadi lebih hangat. Kalor yang dilepaskan oleh air panas, tidak hanya diserap oleh air dingin, tetapi juga diserap oleh udara dan wadah. Dalam hal ini, ember merupakan sistem tidak terisolasi.

Apabila kita mencampur air panas dan air dingin di dalam sebuah termos tertutup, maka terjadi perpindahan kalor dari air panas menuju air dingin. Termos merupakan sistem terisolasi karenanya tidak ada kalor yang berpindah menuju udara atau menuju termos. Kalor yang dilepaskan oleh air panas hanya diserap oleh air dingin hingga campuran air panas dan air dingin mencapai kesetimbangan termal.

Pengertian Asas Black
Asas Black menyatakan bahwa dalam sistem tertutup terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi = kalor yang diserap oleh benda bersuhu rendah.

Rumus asas Black
Qlepas = Qserap
Keterangan : Qlepas = kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi, Qserap = kalor yang diserap oleh benda bersuhu rendah.

Contoh soal asas Black

1. Sepotong besi panas bermassa 1 kg dan bersuhu 100 oC dimasukkan ke dalam sebuah wadah berisi air bermassa 2 kg dan bersuhu 20 oC. Berapa suhu akhir campuran ? Kalor jenis besi = 450 J/kg Co, kalor jenis air = 4200 J/kg Co.
Pembahasan :
Diketahui :
m besi = 1 kg, Tbesi = 100 oC, m air = 2 kg, Tair = 20 oC, c besi = 450 J/kg Co, c air = 4200 J/kg Co.
Ditanya :
T campuran ?
Jawab :
Besi bersuhu lebih tinggi daripada air sehingga besi yang melepaskan kalor, air yang menyerap kalor.
(m) (c) (delta T) = (m) (c) (delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000 : 8850
T = 24 oC
Suhu akhir campuran besi panas dan air dingin ketika keduanya berada dalam kesetimbangan termal adalah 24 oC.

2. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.20

Sebanyak 75 gram air yang suhunya 0oC dicampur dengan 50 gram air sehingga suhu campurannya 40oC, maka suhu awal air 50 gram adalah…

A. 125oC

B. 120oC

C. 110oC

D. 100oC

E. 80oC

Pembahasan

Diketahui :

Massa air 1 (m1) = 75 gram

Suhu awal air 1 (T1) = 0oC

Massa air 2 (m2) = 50 gram

Suhu akhir campuran (T) = 40oC

Satuan massa sama sehingga tidak perlu konversi

Ditanya : Suhu awal air 2 (T2)

Jawab :

Asas Black menyatakan bahwa dalam sistem tertutup terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diserap oleh benda bersuhu rendah.

Qlepas = Qserap

m1 c (ΔT1) = m2 c (ΔT2)

Kalor jenis air sama sehingga c dilenyapkan dari persamaan.

m1 (ΔT1) = m2 (ΔT2)

(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)

(75)(40) = (50)(T2 – 40)

3000 = 50 T2 2000

3000 + 2000 = 50 T2

5000 = 50 T2

T2 = 100

Jawaban yang benar adalah D.

3. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.20

Suatu logam 200 gram dipanaskan sampai 120oC kemudian dimasukkan ke dalam 100 gram air pada suhu 30oC. Setelah keadaan seimbang suhu campuran menjadi 60oC. Apabila kalor jenis air 4200 J.kg-1 oC-1, maka kalor jenis logam tersebut adalah….

A. 10,5 J.kg-1oC-1

B. 105 J.kg-1oC-1

C. 150 J.kg-1oC-1

D. 1050 J.kg-1oC-1

E. 1500 J.kg-1oC-1

Pembahasan

Konversi satuan massa dari gram menjadi kilogram (satuan Internasional)

Diketahui :

Massa logam (m1) = 200 gram = 0,2 kg

Suhu logam (T1) = 120oC

Massa air (m2) = 100 gram = 0,1 kg

Suhu air (T2) = 30oC

Suhu akhir campuran (T) = 60oC

Kalor jenis air (c2) = 4200 J.kg-1 oC-1

Ditanya : Kalor jenis logam (c1)

Jawab :

Qlepas = Qserap

m1 c1 (ΔT1) = m2 c2 (ΔT2)

(0,2)(c1)(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)

(0,2)(c1)(60) = (0,1)(4200)(30)

12 c1 = 12600

c1 = 12600 / 12

c1 = 1050

Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN SMA/MA 2018

Air mendidih (100oC) sebanyak 250 ml dituangkan ke dalam panci berisi 400 ml air bersuhu 35oC. Setelah terjadi keseimbangan termal, maka suhu campuran adalah… (kalor jenis air 1,0 kal.gr-1.oC-1)

Pembahasan

Diketahui:

Suhu air panas = 100 oC

Volume air panas = 250 ml = 0,25 liter = 0,25 dm3 = (0,25)(1000 cm3) = 250 cm3

Suhu air dingin = 35 oC

Volume air dingin = 400 ml = 0,4 liter = 0,4 dm3 = (0,4)(1000 cm3) = 400 cm3

Kalor jenis air = 1,0 kal.gr-1.oC-1

Massa jenis air = 1 gr/cm3

Ditanya: Suhu campuran

Jawab:

Hitung massa air panas dan dingin menggunakan rumus massa jenis:

m = ρ V

m = massa, ρ = massa jenis, V = volume

Massa air panas: m = ρ V = (1 gr/cm3)(250 cm3) = 250 gram

Massa air dingin: m = ρ V = (1 gr/cm3)(400 cm3) = 400 gram

Hitung suhu campuran menggunakan rumus asas Black:

Kalor yang diserap air dingin = kalor yang dilepas air panas

m c ΔT = m c ΔT

Kalor jenis sama sehingga dilenyapkan dari persamaan.

m ΔT = m ΔT

(400)(T-35) = (250)(100-T)

400T – 14000 = 25000 – 250T

400T + 250T = 25000 + 14000

650T = 39000

T = 39000 / 650

T = 60 oC

close

Daftar untuk dapat ebook gratis

We don’t spam! Read our privacy policy for more info.