Kuantitas Panas

Energi Termal adalah energy kinetic acak dari partikel-partikel (biasanya electron, ion, atom dan molekul) yang menyusun suatu system.

Panas (Q) adalah energy termal yang berpindah dari suatu system (atau kumpulan electron, ion, dan atom) pada suatu temperature ke suatu system lain yang mengalami kontak (bersentuhan) dengannya, tetapi berada pada temperature yang lebih rendah. Satuan SI nya adalah joule. Satuan-satuan lain yang digunakan untuk panas adalah kalori ( 1 kal = 4,184 J) dan satuan panas inggris atau British thermal unit (1 Btu = 1054 J). “kalori” yang digunakan oleh para ahli gizi disebut “Kalori besar” dan sebenarnya merupakan satu kilokalori (1 Kal = 1kkal = 10³ kal).

Panas Spesifik (atau kapasitas panas spesifik, c) suatu zat adalah kuantitas panas yang di butuhkan untuk mengubah temperature dari satu satuan massa zat sebesar satu derajat celcius atau ekuivalen dengan satu Kelvin. Jika kuantitas panas  dibutuhkan untuk menghasilkan perubahan temperature   bagi satu massa zat m, maka panas spesifiknya adalah c = delta Q / m delta T .

Dalam SI, c memiliki satuan J/kg.  K yang ekuivalen dengan J/kg . selain itu satuan yang sering digunakan adalah kal/g derajat C, dimana 1 kal/g derajat C = 4184 J/kg derajat C.

Panas yang diperoleh (atau hilang dari)suatu benda (yang fasenya tidak berubah) ketika mengalami perubahan temperature  ditentukan berdasarkan : delta Q = mc delta T.

Panas Fusi (Lebur) (L_f)dari suatu zat padat Kristal adalah kuantitas panas yang dibutuhkan untuk melelehkan satu satuan massa zat padat pada temperature konstan. Ini juga setara dengan kuantitas panas yang dilepaskan oleh satu satuan massa lelehan zat padat saat terkristalisasi pada temperature yang sama. Panas fusi air pada 0 derajat C adalah sekitar 335 kJ/kg atau 80 kal/g.

Panas penguapan (L_v)suatu zat cair adalah kuantitas panas yang dibutuhkan untuk menguapkan satu satuan massa zat cair pada temperature konstan. Untuk air pada 100 derajat C, L_v adalah sekitar 2,26 MJ/kg atau 540 kal/g.

Panas Sublimasi suatu zat padatadalah kuantitas panas yang dibutuhkan untuk mengubah satu satuan massa zat dari padat menjadi bentuk gas pada temperature konstan.

Kelembaban Absolut adalah massa uap air yang ada per satuan volume gas (biasanya atmosfer), satuan yang umum adalah kg/m³ dan g/cm³.

Kelembaban Relatif adalah rasio yang diperoleh dengan membagi massa uap air per satuan volume yang ada di udara dengan massa uap air per satuan volume yang ada dalam udara jenuh pada temperature yang sama. Ketika dinyatakan didalam persen, rasio ini dikalikan dengan 100.

Titik pengembunan adalah udara yang lebih dingin pada kondisi jenuh mengandung lebih sedikit air dibandingkan udara yang lebih hangat dalam kondisi jenuh. Ketika udara didinginkan, pada akhirnya ia akan mencapai suatu temperature dimana udara tersebut akan jenuh. Temperature ini disebut titik pengembunan. Pada temperature lebih rendah dari ini, air terkondensasi keluar dari udara.

Read More

Temperatur

Pada kenyataannya temperature adalah suatu ukuran aktivitas molekul. Akan tetapi, dalam termodinamika klasik kuantitas-kuantitas yang diinginkan didefinisikan hanya melalui observasi makrospik, sehingga dengan demikian definisi temperature melalui ukuran molekuler tidak dapat dipergunakan. Jadi kita harus melanjutkan analisis tanpa mendefinisikan temperature dengar sebenarnya. Sebagai gantinya kita harus mendiskusikan kesetaraan temperature (equality of temperatures)

Kesetaraan temperature

Biarkanlah dua benda terisolasi dari lingkungannya tapi letakkan bersentuhan satu dengan yang lainnya. Jika yang satu lebih panas daripada yang lainnya, benda yang lebih panas akan menjadi lebih dingin dan benda yang lebih dingin akan menjadi lebih panas, kedua benda tersebut akan mengalami perubahan sampai semua property mereka (misalnya, tahanan listrik) berhenti berub ah. Ketika hal ini terjadi, kedua b enda tersebut dikatakan telah mencapai kesetimbangan termal. Jadi, kita menyatakan bahwa kedua system memiliki temperature yang sama jika tidak ada perubahan pada property-propertynya ketika kedua system tersebut saling bersentuhan. Dengan kata lain, jika  dua system berada dalam kesetimbangan termal temperature keduanya dipostulasikan bernilai sama.

Ada pengamatan jelas yang disebut hokum ke nol termodinamika : jika dua system memiliki temperature yang sama dengan suatu system ketiga, keduanya memiliki temperature sama.

Skala temperature Relatif

Untuk membuat suatu skala temperature, kita memilih sejumlah subsidi, yang disebut derajat, diantara dua titik yang tetap dan mudah diulangi, titik es dan titik uap. Titik es (ice point) terjadi ketika es dan air berada dalam kesetimbangan pada tekanan 101 kPa; titik uap (steam point) terjadi ketika air cair dan uapnya berada dalam kesetimbangan pada tekanan  101 kPa. Pada skala Fahrenheit terdapat 180 derajat di antara kedua titik tersebut; pada skala Celsius (yang resminya disebut centigrade), terdapat 100 derajat. Pada skala Fahrenheit titik es diberikan nilai 32 dan pada skala celcius diberikan nilai 0. Nilai-nilai ini memungkinkan kita untuk menuliskan

Skala Temperatur Absolut

Hukum kedua termodinamika memungkinkan kita untuk mendefinisikan suatu skala temperature absolute; akan tetapi, karena saat ini kita belum memiliki hokum kedua tersebut sedangkan kita perlu segera menggunakan temperature absolute, maka akan diberikan skala temperature absolute empiris.

Hubungan antara temperature absolute dan relative adalah

Dimana subskrip “F” mengacu kepada skala Fahrenheit dan subskrip “C” kepada skala Celsius. (nilai 460 dan 273 digunakan jika tingkat akurasi yang tepat tidak diperlukan). Temperature absolute pada skala Fahrenheit diberikan dalam derajat rankine, dan pada skala Celsius diberikan dalam Kelvin (K). catatan: 300 K dibaca “300 derajat Kelvin”, kita tidak menggunakan symbol derajat untuk temperature yang diukur dalam Kelvin.

(sumber: Potter, Merle C.2008.Termodinamika Teknik.Jakarta:Erlangga)

Read More