Bunyi Rumus Asas Black dan Contoh Soalnya

Ilustrasi rumus Asas Black. Foto: Unsplash

Asas Black merupakan prinsip termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Rumus Asas Black kerap dipakai untuk menyelesaikan soal fisika yang berkaitan dengan perpindahan kalor.

Mengutip buku Fisika 1 SMP Kelas VII oleh Mundilarto dan Edi Istiyono, Asas Black berasal dari Hukum Kekekalan Energi yang menyatakan bahwa energi bersifat kekal atau tetap. Artinya, energi kalor tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, tetapi hanya bisa berpindah tempat dan berubah bentuk.

Jika dua zat cair yang suhunya berbeda dicampur, zat yang suhunya lebih tinggi memiliki energi lebih besar. Sebaliknya, zat cair yang suhunya rendah memiliki suhu yang lebih kecil.

Lantas, bagaimana bunyi rumus Asas Black? Berikut penjelasan lengkap dengan contoh soalnya agar lebih mudah dipahami.

Rumus Asas Black

Ilustrasi rumus Asas Black. Foto: Unsplash

Dalam rumus Asas Black, Joseph Black mengemukakan bahwa: “Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh zat yang suhunya lebih rendah.”

Dengan kata lain, pada Asas Black berlaku jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas oleh benda panas. Sederhananya, Asas Black dapat dijabarkan dengan rumus berikut:

Q lepas = Q terima atau

m1c1(T1 - Ta) = m2c2(Ta - T2)

Keterangan:

m1 = massa benda 1 yang suhunya lebih tinggi

m2 = massa benda 2 yang suhunya lebih rendah

c1 = kalor jenis benda 1

c2 = kalor jenis benda 2

Ta = temperatur akhir pencampuran kedua benda

T1 = temperatur benda 1

T2 = temperatur benda 2

Contoh Soal Asas Black

Ilustrasi mengerjakan soal fisia. Foto: Unsplash

Agar lebih mudah memahaminya, berikut contoh soal Asas Black yang dikutip dari buku Rumus Lengkap Fisika SMP oleh Drs. J. Untoro dan Rumus Jitu Fisika SMP oleh Hendri Hartanto.

Soal 1

Sepotong aluminium yang massanya 150 gram dan suhunya 85°C dimasukkan ke dalam 75 gram air yang suhunya 15°C. Jika kalor jenis aluminium 0,21 kal/gr°C dan kalor jenis air 1 kal/gr°C, berapakah suhu akhir campuran?

Diketahui:

Ditanya: T akhir?

Jawab:

Karena suhu aluminium lebih tinggi dari suhu air, maka kalor yang dilepaskan adalah kalor aluminium, sedangkan kalor yang menerima adalah kalor air. Maka:

Q terima = Q lepas

Q aluminium = Q air

m aluminum x c aluminum x Δt aluminum = m air x c air x Δt air

m aluminium x c air x (85 - TA) = m air x c air x (tA- 15)

150 x 0,21 x (85 - TA) = 75 x 1 x (TA- 15)

2 x 0,21 x (85 - TA) = 1(tA - 15)

0,42.(85 - TA) = TA- 15

0,42 x 85 - 0,42 x TA = TA- 15

35,7 + 15 = TA + 0,42TA

50,7 = 1,47TA

TA = 50,7/1,42 = 35,7°C

Jadi, suhu akhir campuran adalah 35,7°C.

Soal 2

Tata ingin mandi dengan air hangat. Ia mendidihkan 2 kg air hingga bersuhu 100°C, kemudian 9,54 kg air bersuhu 25°C dicampurkan ke air mendidih tadi. Hitunglah suhu campurannya!

Diketahui:

Ditanya: Tc?

Jawab:

Q lepas = Q terima

Q air panas = Q air dingin

m ap x c ap x ΔT ap = m ad x c ad x ΔT ad

m ap (100 - Tc) = m ad (Tc - 25)

2.(100 - Tc) = 9,54.(Tc - 25)

200 - 2Tc = 9,54Tc - 238,5

200 + 238,5 = 9,54Tc = 2Tc

438,5 = 11,54Tc

Tc = 438,5/11,54 = 37,9°C = 38°C

Jadi, suhu akhir campuran campuran adalah 38°C

Soal 3

Sebuah kalorimeter memiliki massa 90 gram, kalor jenis 0,4 Joule/gr°C, dan berisi 40 gram air dengan kalor jenis 4,2 Joule/gr°C. Keduanya dipanaskan bersama-sama. Jika kenaikan suhu keduanya 5°C, berapa kalor yang diterima keduanya (kalorimeter dan air)?

Diketahui:

Ditanya: Q total?

Jawab:

Q total = Q kalorimeter + Q air

= (m x c x ΔT) kalorimeter + (m x c x ΔT) air

= (90 x -,4 x 5) + (40 x 4,2 x 5)

= 180 + 840

= 1.020 Joule

Jadi, kalor total yang diterima adalah 1.020 Joule

(ADS)