Asas Black – Pengertian dan Contoh Kasus

AhmadDahlan.NET – Mandi dengan air hangat memang menjadi salah satu hal yang bisa membuat tubuh kembali segar, sayangnya bagi mereka yang tidak memiliki heater otomatis, mandi air hangat akan sedikit merepotkan. Pasalnya kita harus mencapurkan sejumlah besar air dingin dan sedikit air panas agar mendapatkan air hangat yang diinginkan. Secara tidak langsung yang kita lakukan untuk mendapatkan air hangat ini adalah implementasi dari Hukum II termodinamika terutama untuk Asas Black.

Asas Black

Panas memiliki karakteristik dapat saling bertukar secara alami dari benda yang bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Kalor dari benda bersuhu tinggi akan terus menerus mengalir ke benda bersuhu rendah sampai akhirnya ke dua suhu benda tersebut sama. Jumlah kalor yang hilang dair benda bersuhu tinggi akan sama dengan jumlah kalor yang diterima benda dingin. Hal ini selanjutnya dikenal dengan asaz Black.

Secara matematis, Asaz Black dapat ditulis :

Q_lepas = Q_terima

Menurut Black, Panas akan mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah sampai akhirnya ke dua benda tersebut mencapai kesetimbangan termal. Oleh karena itu hal ini tidak akan terjadi sebaliknya dimana panas pindah dengan sendirinya dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi. Dibutuhkan usaha dari luar untuk membalik kondisi tersebut dan hal ini selanjutnya diimplementasikan dalam bentuk refrigrator.

Contoh Kasus Asas Black

Misalkan dua zat cair masing berkalor jenis c₁ dan c₂ bermassa m₁ dan m₂. Jika keduanya dicampurkan lalu dianggap tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan dam c₂ memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan c₁, maka suhu akhirnya campuran dari kedua zat adalah …

Q_lepas = Q_terima

m₂C₂(T_T-T_M) = m₁C₁(T_M-T_R)

m₂C₂T_T – m₂C₂T_M = m₁C₁T_M – m₁C₁T_R

m₁C₁T_M + m₂C₂T_M = m₂C₂T_T + m₁C₁T_R

T_M = (m₂C₂T_T + m₁C₁T_R) / (m₁C₁+ m₂C₂)

Dimana T_M adalah suhu akhir campuran kedua zat cari tersebut. Jika kedua zat cari tersebut berasal dari zat yang sama (C₁ = C₂) maka suhu akhir keduanya adalah

T_M = (m₂T_T + m₁T_R) / (m₁+ m₂)

untuk kasus dua benda dengan massa sama dan jenis yang sama hanya berbeda dari suhunya, maka suhu akhir campurannya adalah :

T_M = (T_T + T_R) / (2)

Latihan Soal

1. Misalkan suhu udara saat dingin sehingga kamu ingin mandi dengan air hangat bersuhu 40^oC. Berapakah banyakkah air yang akan kalian panasakan hingga mendidih jika jumlah air yang kamu gunakan mandi adalah 80 L?