Definisi Panas Spesifik

Evelyn Maitee Marin
Insinyur Industri, MSc Fisika, dan EdD

Panas spesifik (c) didefinisikan sebagai jumlah energi yang dibutuhkan sesuai dengan kenaikan suhu satuan massa zat dalam satuan suhu. Ini juga dikenal sebagai kapasitas termal atau kapasitas panas spesifik.

Ini adalah kuantitas fisik yang tergantung pada keadaan materi, karena panas spesifik suatu zat dalam keadaan cair tidak sama dengan zat yang sama dalam keadaan gas. Demikian pula, kondisi tekanan dan suhu di mana material ditemukan mempengaruhi panas spesifiknya. Pada dasarnya, itu adalah sifat intensif materi yang mengacu pada kapasitas termal a zat, karena memberikan nilai kepekaan termal suatu bahan terhadap penambahan energi.

Tahukah kamu…? Istilah panas spesifik muncul pada saat cabang Fisika Mekanik dan Termodinamika berkembang hampir secara independen; namun, saat ini, istilah yang lebih tepat untuk panas spesifik adalah transfer energi spesifik.

Jika kopi panas dengan suhu yang sama dituangkan ke dalam dua gelas: yang satu terbuat dari styrofoam (anime) dan yang lainnya terbuat dari alumunium dan kedua gelas tersebut dipegang di tangan, akan terlihat bahwa gelas berisi Aluminium terasa lebih panas dari pada styrofoam, yang berarti perlu ditambahkan lebih banyak panas ke dalam cawan styrofoam agar suhunya meningkat seperti cawan styrofoam. aluminium.

rumus panas spesifik

Jika Q adalah jumlah energi yang dipertukarkan antara zat bermassa m dan lingkungannya, menyebabkan variasi suhu ΔT (Tf – Ti), kita memiliki:

\(c = \frac{Q}{{m.ΔT}}\)

di mana c adalah panas spesifik.

Dari ungkapan ini dapat disimpulkan bahwa satuan kalor spesifik adalah:

• Dalam Sistem Internasional, kalor jenis c = (J/kg. K)
• Dalam sistem bahasa Inggris, c = (BTU/lb-m.ºF)
• Dalam sistem lain, umum juga dinyatakan c = (Cal/g.ºC)

Di sisi lain, juga dapat diamati bahwa semakin tinggi kalor jenis suatu zat, semakin rendah variasi temperaturnya untuk jumlah energi tertentu yang disuplai. Oleh karena itu, jika Anda menginginkan bahan yang mudah panas, sebaiknya pilih bahan yang memiliki panas jenis rendah.

Catatan: penting untuk mengklarifikasi bahwa panas spesifik mengacu pada jumlah energi meningkatkan suhu, panas menjadi bentuk tertentu dari transfer energi, tapi bukan hanya. Misalnya, Anda dapat menaikkan suhu suatu zat dengan melakukan kerja mekanis padanya.

Contoh panas spesifik dalam bahan

Di bawah kondisi laboratorium yang terkontrol, dimungkinkan untuk menentukan panas spesifik dari berbagai jenis zat, yang memungkinkan perbandingan dan pemilihan bahan sesuai dengan aplikasi tertentu. Tabel berikut adalah contoh kalor jenis untuk beberapa bahan (pada tekanan atmosfer dan 25 ºC):
Zat c (J/kg. K) c (Kal/g. ºC)
Air (15ºC) 4186 1
Etil alkohol 2438 0,582
Pasir 780 0,186
Tembaga 385 0,091
Es (-10 ºC) 2220 0,530
Oksigen 918 0,219
Hidrogen peroksida (H2O2) 2619 0,625
Kaca 792 0,189
Aluminium 897 0,214
Kayu 170 0,406
Minyak zaitun 1675 0,400
Bata tahan api 879 0,210

Catatan: seperti yang bisa dilihat, air adalah salah satu zat dengan panas spesifik tertinggi, yang menegaskan kembali pentingnya cairan ini untuk mengatur suhu planet kita.

Contoh 1: Berapa banyak energi yang harus ditransfer ke 2 kg massa air untuk menaikkan suhunya dari 15 ºC menjadi 90 ºC?

Larutan: Dari tabel sebelumnya dapat diperoleh kalor jenis air murni adalah 1 Cal/g.ºC, sehingga dari nilai ini dan data yang diberikan, energi Q dapat dibersihkan:

Jumlah panasnya adalah:

Q = c ∙ m ∙ ∆T

Ini menyiratkan bahwa 150.000 kalori diperlukan untuk menaikkan suhu 2 kg air (2000 g) dari 15ºC menjadi 90ºC.

Contoh 2: Berapa suhu akhir sebatang aluminium 1 kg yang dipanaskan dalam pembakar Bunsen dari suhu 25 ºC menggunakan energi 4000 joule?

Larutan: Dari tabel kalor jenis, nilai variabel ini dapat diambil untuk aluminium, dimana c = 897 J/kg. K.

Dalam kasus suhu, 25 ºC diubah menjadi skala Kelvin mutlak dengan menambahkan 273,15 satuan, sehingga suhu awal batang adalah 298,15 K.

Membersihkan suhu akhir dari ekspresi panas spesifik yang kita miliki:

\({T_f} = \frac{Q}{{c \cdot m}} + {T_i} = \frac{{4000\;J}}{{\left( {897\;J/kg \cdot K} \kanan)\kiri( {1\;kg} \kanan)}} + 298,15\;K = 302,61\;K\)

Suhu akhir batang aluminium adalah 302,61 K atau 29,46 ºC.

Catatan: pengetahuan dan interpretasi kalor jenis zat sangat berguna bila Anda ingin memilih bahan yang paling cocok untuk penggunaan tertentu. Misalnya pada mekanika otomotif, banyak komponen yang membentuk mekanisme kendaraan, akan mengalami suhu tinggi, sehingga diharapkan saat dipanaskan, bahan tidak akan lelah kemudahan.