Asas Black

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Asas ini menjabarkan:

• Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama
• Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas
• Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan

Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut:

"Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah"

Rumus Asas Black

Q_lepas = Q_terima

Keterangan:

Q_lepas adalah jumlah kalor yang dilepas oleh zat

Q_terima adalah jumlah kalor yang diterima oleh zat

dan rumus berikut adalah penjabaran dari rumus diatas :

(M₁ X C₁) (T₁-T_a) = (M₂ X C₂) (T_a-T₂)

Cara cepat/mudah

(M₁ X T₁ + M₂ X T₂) / (M₁ + M₂)

Keterangan :

M₁ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

C₁ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T₁ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T_a = Temperatur akhir pencampuran kedua benda

M₂ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

C₂ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

T₂ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

Catatan : Pada pencampuran antara dua zat, sesungguhnya terdapat kalor yang hilang ke lingkungan sekitar. Misalnya, wadah pencampuran akan menyerap kalor sebesar hasil kali antara massa, kalor jenis dan kenaikan suhu wadah dan rumus cepat di atas hanya berlaku untuk dua jenis zat cair yang sejenis (air dengan air) dan wadahnya dianggap tidak ikut menyerap.

Berikut ini adalah beberapa contoh soal Asas Black untuk SMP kelas VII


1. Air dingin bersuhu 20°C dengan massa 2000 gram dicampur dengan air panas bersuhu 90°C menghasilkan suhu akhir campuran 62⁰C. Berapakah massa air panas (kalor jenis air 4.200 JKg^{-1 0}C^-1)? 
 
2. Andi mempunyai air panas bersuhu 100⁰C sebanyak 4 Kg. Berapa banyak air dingin bersuhu 20⁰C yang dibutuhkan untuk memperoleh air hangat bersuhu 52⁰C jika kalor jenis air 4.200 JKg^{-1 0}C^-1?


3. Ani mencampurkan 2 kg air dingin bersuhu 30⁰C dengan air panas sebanyak 2 kg bersuhu 60⁰C. Jika kalor jenis air 4.200 JKg^{-1 0}C^-1, berapakah suhu akhir campuran?
 

4. Dalam wadah yang besar terdapat 10 Kg air panas bersuhu 90⁰C. Tita menambahkan air dingin yang bersuhu 10⁰C sebanyak 30 Kg. Jika kalor jenis air 4.200 JKg^{-1 0}C^-1, berapakah suhu akhir campuran tersebut?



5. Ke dalam bak mandi dicampurkan 150 kg air panas bersuhu 90⁰C dengan air dingin bersuhu 10⁰C sehingga menjadi air hangat bersuhu 40⁰. Hitung massa air dingin yang dicampurkan!

6. Kuningan bermassa 0,1 kg bersuhu 90⁰C dimasukkan ke dalam bejana yang berisi 0,5 kg air yang suhunya 10⁰C. Andaikan tidak ada energy kalor yang hilang, berapakah suhu akhir kuningan dan air? Kalor jenis kuningan 380 JKg^{-1 0}C^-1 dan kalor jenis air 4.200 JKg^{-1 0}C^-1.
 

7. Air sebanyak 250 gram bersuhu 10⁰C dicampurkan dengan air sebanayk 200 gram bersuhu 100⁰C. Berapakah suhu akhir campuran?

Jawaban Soal Asas Black

1. Diketahui : 
T₂=20⁰C
m₂ = 2000g = 2kg
T₁=90⁰C
T_c=62⁰C
c_1,2 = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya : 
m₁ = ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .}  c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
m_{1 .}  4200 J/Kg⁰C _. (90⁰C-62⁰C)= 2kg _.  4200 J/Kg⁰C _. (62⁰C-20⁰C) 
m_{1 .} 4200 J/Kg⁰C _. (28⁰C)= 2kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (42⁰C) 
m_1  . (28⁰C)= 2kg _.  (42⁰C) 
m_1 . (28⁰C)= 84kg⁰C 
m₁  = 84kg⁰C /  28⁰C
m₁ = 3kg

2.Diketahui : T₂=20⁰C
m₁ = 4kg
T₁=100⁰C
T_c=52⁰C
c_1,2 = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya :
m₂ = ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .} c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
4kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (100⁰C-52⁰C)= m_2 . 4200 J/Kg⁰C _. (52⁰C-20⁰C)
4kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (48⁰C)= m_2 . 4200 J/Kg⁰C _. (32⁰C)
4kg  _. (48⁰C)= m_2 . (32⁰C)
4kg  _. (48⁰C)= 32⁰C . m₂
m₂  = 4kg _. (48⁰C) /  32⁰C
m₂  = 6kg


3. Diketahui :
T₂=30⁰C
m₂ = 2kg
T₁=60⁰C
m₁ = 2Kg
c_1,2 = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya :
T_c=.....⁰C

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .} c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
2Kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (60⁰C-Tc⁰C)= 2kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (Tc⁰C-30⁰C)
2Kg _.  (60⁰C-Tc⁰C)= 2kg _.(Tc⁰C-30⁰C)
120Kg⁰C-2kgTc⁰C= 2kg Tc⁰C-60kg⁰C
120Kg⁰C + 60⁰kgC = 2kg Tc⁰C + 2kgTc⁰C
180Kg⁰C = 4Tc⁰kg
Tc = 180Kg⁰C / 4kg
Tc = 45⁰C

4. Diketahui :
T₂=10⁰C
m₂ = 30kg
T₁=90⁰C
m₁ = 10Kg
c_1,2 = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya :
T_c=.....⁰C

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .} c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
10Kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (90⁰C-Tc⁰C)= 30kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (Tc⁰C-10⁰C)
10Kg _. (90⁰C-Tc⁰C)= 30kg _.(Tc⁰C-10⁰C)
900Kg⁰C-10kgTc⁰C= 30kg Tc⁰C-300kg⁰C
900Kg⁰C + 300⁰kgC = 30kg Tc⁰C + 10kgTc⁰C
1200Kg⁰C = 40Tc⁰kg
Tc = 1200Kg⁰C / 4kg
Tc = 30⁰C


5. Diketahui :
T₂=10⁰C
m₁ = 150kg
T₁=90⁰C
T_c=40⁰C
c_1,2 = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya :
m₂ = ?

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .} c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
150kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (90⁰C-40⁰C)= m_2 . 4200 J/Kg⁰C _. (40⁰C-10⁰C)
150kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (50⁰C)= m_2 . 4200 J/Kg⁰C _. (30⁰C)
150kg _. (50⁰C)= m_2 . (30⁰C)
150kg _. (50⁰C)= 30⁰C . m₂
m₂ = 150kg _. (50⁰C) / 30⁰C
m₂ = 250kg


6. Diketahui :
T₂=10⁰C
m₂ = 0,52kg
T₁=90⁰C
m₁ = 0,1Kg
c₁ = 380 J/Kg⁰C
c₂ = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya :
T_c=.....⁰C

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .} c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
0,1Kg _.  380 J/Kg⁰C _. (90⁰C-Tc⁰C)= 0,5kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (Tc⁰C-10⁰C)
38 J/Kg⁰C _. (90⁰C-Tc⁰C)= 2100J/⁰C  _.(Tc⁰C-10⁰C)
3420Kg⁰C-38kgTc⁰C= 2100kg Tc⁰C- 21000kg⁰C
3420Kg⁰C + 21000⁰kgC = 2100kg Tc⁰C + 38kgTc⁰C
24420Kg⁰C = 2138Tc⁰kg
Tc = 24420Kg⁰C / 2138kg
Tc = 11,4⁰C

 7. Diketahui : T₂=10⁰C
m₂ = 250g = 0,25 Kg
T₁=100⁰C
m₁ = 200Kg = 0,2 Kg
c_1,2 = 4200 J/Kg⁰C

Ditanya :
T_c=.....⁰C

Jawab :
Q₁ = Q₂
m_{1 .} c_{1 .} (T₁-Tc)= m_{2 .} c_{2 .} (T_c-T₂)
0,2Kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (100⁰C-Tc⁰C)= 0,25kg _. 4200 J/Kg⁰C _. (Tc⁰C-10⁰C)
0.2Kg _. (100⁰C-Tc⁰C)= 0,25kg _.(Tc⁰C-10⁰C)
20Kg⁰C-0,2kgTc⁰C= 0,25kg Tc⁰C - 2,5kg⁰C
20Kg⁰C + 2,5⁰kgC = 0,25kg Tc⁰C + 0,2kgTc⁰C
22,5Kg⁰C = 0,45Tc⁰kg
Tc = 22,5Kg⁰C / 0,45kg
Tc = 50⁰C

---

Share

Share to

Facebook Google+ Twitter Digg

Artikel Terkait