Seorang siswa ingin menentukan kalor jenis suatu paduan logam baru, sebanyak 100 g logam tersebut dipanaskan hingga 180°C dan segera dicelupkan ke dalam 240 g air 20°C yang terdapat dalam kalorimeter aluminium. Jika suhu akhir logam paduan adalah 36°C, hitung kalor jenisnya (kalor jenis air 4200 J/kg°C).

Pembahasan

DIketahui: m L = 100 g = 0,1 kg T L awal = 180°C m A = 240 g = 0,24 kg T A = 20°C T L akhir = 36°C c A = 4200 J/kg°C Ditanya: c L = ...? Jawaban: Kalorimeter adalah suatu alat praktikum yang pada umumnya dapat kita temukan di laboratorium untuk pengujian prinsip Azas Black yang berbunyi: Q l e p a s ​ = Q t er ima ​ sehingga alat ini sering diaplikasikan untuk melakukan pengujian suatu zat hasil eksperimen yang nilai kalor jenisnya belum diketahui. Struktur dari kalorimeter aluminium ditunjukkan pada Gambar berikut ini: Kalorimeter pada umumnya dianggap tidak menyerap kalor, karena kalorimeter dirancang supaya pertukaran kalornya hanya terjadi pada medium air dan medium yang diuji. Terdapat suatu ruang berisi udara hampa di dalamnya dan penahan berbahan isolator yang sifatnya bukan merupakan penghantar kalor yang baik untuk mencegah terjadinya pertukaran kalor selain kedua medium tersebut.Jadi, perpindahan kalor yang diperhitungkan hanya terjadi antara logam dan air saja. Dalam kasus di soal ini, yang menjadi medium penerima kalor yaitu air, dan yang menjadi medium pelepas kalornya adalah logam paduan, karena logam paduan tersebut suhu awalnya lebih tinggi daripada air: Q l e p a s ​ Q t er ima ​ ​ = = ​ Q l o g am ​ Q ai r ​ ​ Jika sekarang kita jabarkan definisi dari kedua perubahan kalor yang terjadi pada logam dan air tersebut, maka: Pada si logam: Q l o g am ​ Q l o g am ​ Q l o g am ​ Q l o g am ​ Q l o g am ​ ​ = = = = = ​ m L ​ c L ​ Δ T l o g am ​ m L ​ c L ​ ( T L a w a l ​ − T L akhi r ​ ) ( 0 , 1 ) c L ​ ( 180 − 36 ) ( 0 , 1 ) c L ​ ( 144 ) ( 14 , 4 kg / ∘ C ) c L ​ ​ Pada si air: Q ai r ​ = m A ​ c A ​ Δ T ai r ​ Q ai r ​ = m A ​ c A ​ ( T L akhi r ​ − T A ​ ) Q ai r ​ = ( 0 , 24 ) ( 4200 ) ( 36 − 20 ) Q ai r ​ = ( 0 , 24 ) ( 4200 ) ( 16 ) Q ai r ​ = 16128 J (Keterangan: Termometer di kalorimeter akan membaca suhu akhir air dalam keseimbangan termal. Oleh karena itu, tentunya suhu akhir dari air juga mencapai nilaiyang sama dengan nilai T L akhi r ​ , sehingga pada Δ T ai r ​ diselisihkan dengan T L akhi r ​ ) Setelah kita definisikan kalor masing-masing pada logam dan air, keduanya dimasukkan ke Azas Black, lalu untuk mencari berapa nilai kalor jenis logam tersebut berarti dilakukan penyelesaian matematis untuk solusi dari c L ​ : Q l o g am ​ ( 14 , 4 kg / ∘ C ) c L ​ c L ​ c L ​ ​ = = = = ​ Q ai r ​ 16128 J 14 , 4 kg / ∘ C 16128 J ​ 1120 J / kg ∘ C ​ Jadi, kalor jenis logam adalah 1120 J/kg°C.