Menghitung Kalor Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi

Anda pasti pernah memasak air, bagaimana menentukan kalor yang diperlukan untuk mendidihkan air sebanyak 2 liter? Untuk mengetahui ini, Anda perlu mengukur suhu air sebelum dan sesudah pemanasan. Dari selisih suhu, Anda dapat menghitung kalor yang diserap oleh air, berdasarkan persamaan:

Q = m c ΔT

Keterangan:

m = massa air (dalam gram)

c = kalor jenis zat, yaitu jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram zat sebesar 1°C

ΔT = perubahan suhu

Metode lain menentukan kalor adalah didasarkan pada hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi semesta tetap. Artinya, kalor yang dilepaskan oleh zat X sama dengan kalor yang diterima oleh zat Y. Anda sering mencampurkan air panas dan air dingin, bagaimana suhu air setelah dicampurkan? Pada proses pencampuran, kalor yang dilepaskan oleh air panas diserap oleh air dingin hingga suhu campuran menjadi sama. Secara matematika dirumuskan sebagai berikut.

Q_{Air panas} = Q_{Air dingin}

Jadi, pertukaran kalor di antara zat-zat yang berantaraksi, energi totalnya sama dengan nol.

Q_{Air panas} + Q_{Air dingin} = 0

Contoh soal Menghitung Kalor Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi

Sebanyak 75 mL air dipanaskan dengan LPG. Jika tidak ada kalor yang terbuang, berapa kalor yang dilepaskan oleh LPG jika suhu air naik dari 25°C menjadi 90°C?

Kalor jenis air, c = 4,18 J g ^–1°C^–1, massa jenis air 1 g mL^–1

Jawab:

• Ubah satuan volume air (mL) ke dalam berat (g) menggunakan massa jenis air.

• Hitung kalor yang diserap oleh air

• Hitung kalor yang dilepaskan dari hasil pembakaran gas LPG

ρ air = 1g mL^–1 atau mair = ρ air × volume air

mair = 1 g mL^–1 × 75 mL= 75 g

Kalor yang diserap air:

Qair = 75 g × 4,18 J g ^–1°C^–1 × (90–25)°C

= 20,377 kJ

Kalor yang diserap air sama dengan kalor yang dilepaskan oleh pembakaran gas LPG.

Q_air = Q_LPG atau Q_LPG = 20,377 kJ

Jadi, kalor yang dilepaskan oleh hasil pembakaran gas LPG sebesar 20,377 kJ.