Dua buah larutandengan suhu berbeda memiliki suhu akhir campuran yang dapat diketahu melalui suatu perhitungan. Cara menghitung suhu akhir campuran dilakukan dengan rumus kalor (Q) dan persamaan yang sesuai dengan Azas Black. Prinsin Azas Black untuk pertama kali diperkenalkan oleh Josep Black yang merupakan seorang ahli fisika dan kimia dari Inggris. Hasil suhu akhir campuran pada penggabungan larutan yang memiliki suhu berbeda dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor yang mempengaruhi antara lain massa larutan (m), kalor jenis (C), dan suhu dari masing-masing larutan (T).
Sebuah zat cair dengan massa tertentu miliki suhu dan kalor jenis yang dapat menentukan besar kalor. Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat bergerak. Kalor bergerak dari benda dengan suhu tinggi ke benda dengan suhu yang lebih rendah. Ketika dua buah zat dengan suhu berbeda dicampurkan, gabungan kedua zat akan memiliki suhu yang sama (kesetimbangan termal). Kondisi ini terjadi karena zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor dan zat yang suhunya lebih rendah akan menerima kalor.
Baca Juga: Besar Usaha dan Efisiensi Mesin Carnot
Berapa besar suhu akhir campuran yang terbentuk? Bagaimanakah cara menghitung suhu akhir campuran dari dua zat dengan suhu berbeda? Sobat idschool dapat mempelajari cara menghitung suhu akhir campuran melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
Suhu Campuran
Dua buah larutan yang dicampur bisa memiliki massa yang sama, bisa juga memiliki massa berbeda. Selain itu campuran juga dpaat berasal dari larutan dengan kalor jenis (C) yang berbeda. Besar nilai faktor-faktor tersebut mempengaruhi besar suhu akhir campuran.
Sebagai contoh, terdapat segelas air dengan massa 50 gram dengan suhu 90oC. Segelas air tersebut dicampurkan dengan segelas air dengan massa 100 gram dengan suhu 30oC. Suhu campurannya tentu tidak akan sama dengan 60oC (rata – rata kedua suhu), bukan?
Hal ini dikarenakan massa kedua air tersebut berbeda dengan suhu yang juga berbeda. Suhu campuran dari kedua air akan lebih rendah dari 60oC, karena massa air dengan suhu lebih rendah lebih banyak.
Baca Juga: Suhu dan Pemuaian
Lalu berapa suhu akhir campuran dari gabungan air dengan suhu berbeda tersebut? Bagaimana cara menghitung suhu akhir campuran? Sobat idschool memerlukan prinsip pada Azas Black dan rumus kalor untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut.
Azas Black
Azas Black merupakan sebuah prinsip dalam termodinamika yang menjelaskan hubungan kalor yang dilepas dan diterima. Contoh peristiwa Azas Black banyak dijumpai dalam kehidupan sehari -hari, seperti es batu yang mencari ketika disiram air panas. Proses mencairnya air es tersebut disebabkan adanya kalor yang masuk dalam es.
Bunyi Azas Black: “Jumlah kalor yang dilepas oleh benda yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh benda yang suhunya lebih rendah”.
Besarnya kalor yang terlibat dapat diukur menggunakan sebuah alat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia disebut kalorimeter.
Baca Juga: Perubahan Wujud Benda
Persamaan Untuk Menghitung Suhu Akhir Campuran
Adanya kalor yang diterima dan dilepas oleh suatu benda akan membuat benda memiliki suhu baru. Besarnya suhu ini merupakan suhu campuran yang tercapai pada kesetimbangan termal. Kesetimbangan termal tercapai bila dua benda atau sistem mencapai suhu yang sama dan berhenti untuk bertukar energi melalui panas. Ulasan pada halaman ini bertujuan untuk mengetahui besarnya suhu akhir campuran.
Besarnya suhu akhir campuran dapat diperoleh dari persamaan pada Azas Black. Persamaan untuk menghitung suhu akhir campuran diperoleh melalui persamaan banyak kalor sama dengan banyak kalor yang diterima. Sehingga perlu juga mengetahui cara mencari besar kalor (Q).
Persamaan untuk mencari besar kalor jika terjadi perubahan suhu diberikan seperti berikut.
Q = m × C × ΔT
Keterangan:
- Q = kalor (J)
- m = massa benda (kg)
- C = kalor jenis benda (J/KgoC)
- ΔT = perubahan suhu (oC)
Jika kalor digunakan untuk mengubah wujud zat maka rumusnya menggunakan persamaan pada kalor laten.
Qlebur = m × L atau Quap = m × U
Keterangan:
- Q = kalor (J)
- m = massa (kg)
- L = kalor lebur (J/kg)
- U = kalor uap (J/kg)
Berikutnya untuk mendapatkan suhu campuran, sobat idschool perlu mengkombinasikan rumus kalor di atas dengan Azas Black.
Sebagai contoh, di sini akan dicari rumus umum untuk pencampuran dua buah zat dengan massa masing – masing m1 dan m2. Kedua zat yang dicampur pada kasus ini adalah sama. Suhu dua zat sebelum tercampur berturut – turut adalah T1 dan T2 (T2 > T1).
Persamaan yang diperoleh dan cara menghitung suhu akhir campuran secara umum diberikan seperti langkah-langkah di bawah.
Rumus akhir dari suhu campuran (Tc) di atas hanya berlaku ketika zat yang dicampur memiliki nilai kalor jenis (C) sama. Jika pencampuran terjadi pada larutan dengan kalor jenis berbeda maka perlu dihitung secara langkah per langkah.
Baca Juga: Contoh Peristiwa Perpindahan Panas Secara Konveksi
Contoh Soal dan Pembahasan
Contoh soal-soal berikut dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman sobat idschool. Terdapat beberapa buah soal dengan pembahasan cara menghitung suhu akhir campuran. Setiap contoh soal dilengkapi dengan pembahasan cara menghitung suhu akhir campuran. Beberapa soal di bawah merupakan contoh-contoh soal tentang suhu campuran dan cara menghitung suhu akhir campuran.
Contoh 1 – Soal Menghitung Suhu Akhir Campuran
Jika 50 gram logam dengan kalor jenis 0,4 kal/groC yang suhunya 30oC dicampur dengan 100 gram air yang suhunya 90oC dan kalor jenis air 1 kal/groC maka suhu akhir campurannya adalah ….
A. 80oC
B. 76 oC
C. 65oC
D. 54oC
Pembahasan:
Berdasarkan informasi yang diberikan pada soal diketahui,
- m1 = 50 gram
- C1 = 0,4 kal/groC
- T1 = 30oC
- m2 = 100 gram
- C2 = 1 kal/groC
- T2 = 90oC
Ditanyakan: suhu akhir campuran (Tc) …?
Menghitung suhu akhir campuran:
Qlepas = Qterima
m1 × C1 × (Tc – T1) = m2 × C2 × (T2 – T)
50 × 0,4 × (Tc – 30) = 100 × 1 × (90 – Tc)
20(Tc – 30) = 100(90 – Tc)
20Tc – 600 = 9.000 – 100Tc
20Tc + 100Tc = 9.000 + 600
120Tc = 9.600
Tc = 9.600/120 = 80oC
Jadi, suhu akhir campurannya adalah 80oC.
Jawaban: A
Contoh 2 – Soal Menghitung Suhu Akhir Campuran
Pembahasan:
Diketahui:
- m1 = 300 gram
- C1 = C2 (natinya dapat saling coret antara ruas kanan dan ruas kiri, sehingga tidap perlu informasi nilai kalor jenis C)
- T1 = 90oC
- m2 = 500 gram
- C2 = 1 kal/groC
- T2 = 90oC
Menghitung suhu akhir campuran (Tc): Qlepas = Qterima
m1 × C × ΔT1 = m2 × C × ΔT2
m1 × ΔT1 = m2 × ΔT2
300 (90 – Tc) = 500 (Tc – 40)
3 (90 – Tc) = 5 (Tc – 40)
270 – 3Tc = 5Tc – 200
270 + 200 = 5Tc + 3Tc
470 = 8Tc
Tc = 470/8 = 58,75oC
Suhu akhir campuran kedua cairan tersebut adalah 58,75 oC.
Jawaban: A
Demikianlah tadi ulasan cara menghitung suhu akhir campuran. Meliputi bahasan asas black dan cara membentuk persamaan untuk menghitung suhu akhir campuran. Disertai pula dengan contoh soal dan pembahasan. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
Baca Juga: Kalor (Rumus, Grafik Perubahan Zat, dan Contoh Soal + Pembahasan)
terimakasih, sangat membantu
izin tanya kak, kenapa rumus nomor 1 dengan nomor 2 itu berbeda ya kak?
Terima kasih ilmunya kak
Kak kalo masanya kg/jam, itu harus dijadikan gram dulu ka? Biar bisa nyambung cal/gram c nya.
Halo Ikhsan, untuk satuan benar perlu disesuaikan dengan besaran lainnya. Terimakasih kunjungan dan komentarnya.
kak, izin bertanya…
apakah ada rumus cepatnya kak? kalau memiliki kalor jenis yang berbeda?
terima kasih kak
mohonn maaf kak izin bertanya itu kenapa ya 300gram bisa jadi 3 ??
Halo dede, apakah yang dimaksud pada penyelesaian soal nomor 2 pada langkah ketiga ke keempat? Pada langkah tersebut, kedua ruas di bagi 100 sehingga dari 300 menjadi 3 dan 500 menjadi 5. Semoga bisa membantu, salam sukses selalu :)
Kak itu yang no 2 kok ada 270 dan 200 dari mana ya
Halo Shaka, 270 itu dari perkalian 3 x 90 = 270, sedangkan 200 dari perkalian 5 x 40 = 200. Cara tersebut dipelajari pada saat mempelajari perkalian aljabar dimana a(b – c) = axb – axc, semoga membantu.