Kapasitas Panas

AhmadDahlan.NET – Kapasitas panas dalah karakteristik jumlah panas yang dibutuhkan oleh sebuah benda sehingga mengakibatkan perubahan suhu 1 derajat. Dalam SI, dinyatakan jumlah kalor yang dibutuhkan agar berubah 1^oC.

A. Persamaan Kapasitas Panas

Jumlah panas yang dibutuhkan oleh sebuah benda:

C = \lim_{\Delta T \rightarrow  0} \frac{\Delta Q}{\Delta T}

atau

Q = C dt

dimana :

Q : Jumlah Kalor (J)
C : Kapasitas Panas (J/K)
dt : perubahan temperature

Jumlah Kalor yang dibutuhkan juga bergantung dari massa benda, dimana semakin besar massanya maka semakin banyak kalor yang dibutuhkan. Konsep ini selanjutnya disebut sebagai Kalor Jenis.

Logam adalah benda yang memiliki Kapasitas sangat kecil sehingga perubahan suhunya sangat sensitif terhadap penambahan jumlah kalor. Air berbeda dengan logam, benda ini memiliki sensitifitas perubahan suhu yang sangat rendah terhadap penambahan kalor.

Besi paling tidak 10 kali lebih tinggi dibandingkan Air maka tidak heran jika Air lebih banyak dijadikan reservoir panas di berbagai perangkat, misalnya Radiator Mobil dan Kolam Kota.

B. Nilai Kapasitas Panas

Nilai dari kapasitas panas dari sebuah benda juga ikut berubah terhadap perubahan suhu (T) dan tekanan yang dialami oleh benda (P). Dengan demikian maka C adalah fungsi dari P dan T atau (C_P,T)

Sebagai contoh misalnya 1 kg besi pada kondisi STP yakni suhu 25^oC dan tekanan 1 atm akan membutuhkan kalor sebesar 460 J. Nilai ini masih relatif sama mulai dari 15°C sampai 35°C dengan tekanan mupai dari 0 sampai 10 atm. Demikian jumlah panas yang dibutuhkan agar naik dari suhu 15°C ke 16°C akan memiliki nilai yang relatif sama dengan 34°C ke 35°C. Meskipun secara konsep berbeda namun perbedaan itu bisa diabaikan.

1. Tekanan Konstan

Pada tekanan konstan, Panas yang diberikan pada sebuah sistem akan berkontribusi pada kerja yang dilakukan oleh sistem dan perubahan internal energi. Hal ini sesuai dengan hukum I Termodinamika.

dQ = dU + PdV

Kapasitas panas sistem pada keadaan konstan disebut sebagai C_P.

C_P=  \left (  \frac{\delta h}{\delta T} \right )_P

2. Volume Konstan

Pada keadaan Isohorik, sisyem tidak melakukan kerja karna dV = 0. Dengan demikian semua panas yang diberikan pada sebuah sistem digunakan untuk menaikkan internal energi sistem atau dQ = dU.

Besar Kapasitas panas sistem pada kondisi ini disebut sebagai C_P. Dengan demikian maka nilai C_V akan selalu lebih kecil dibandingkan dengan C_P. Selesih antara kedua nilai ini disebut sebagai konstanta gas ideal (R)

C_P - C_V = nR

dimana n adalah bilangan bulat yang menunjukkan jumlah mol.

Perbandingan antara C_P dan C_V disebut sebagau Rasio Kapasitas Panas (*) yang dapat digunakan untuk mengetahui derajat kebebasan dari sejumlah molekul gas.

\gamma = \frac{C_P}{C_V}

* Beberapa buku menuliskan ini sebagai k.