Panas laten peleburan spesifik adalah panas yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud padat menjadi keadaan cair (atau sebaliknya) pada suhu konstan. Kalor laten spesifik penguapan adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat dari cair menjadi keadaan gas (atau sebaliknya) pada suhu konstan. Satuan panas laten spesifik peleburan dan penguapan adalah J/kg, atau lebih sering kJ/kg, dan beberapa nilai tipikal ditunjukkan pada Tabel di bawah.
Jumlah kalor Q yang diberikan atau diberikan selama perubahan keadaan diberikan oleh:
Q = mL
di mana m adalah massa dalam kilogram dan L adalah spesifik panas laten.
Jadi, misalnya, panas yang dibutuhkan untuk mengubah 10 kg es bersuhu 0°C menjadi air bersuhu 0°C diberikan oleh 10 kg × 335 kJ/kg = 3350 kJ atau 3,35 MJ
Selain perubahan suhu, efek dari memasok panas ke suatu bahan dapat menyebabkan perubahan dimensi, warna, keadaan dan hambatan listrik. Sebagian besar zat memuai jika dipanaskan dan berkontraksi ketika didinginkan, dan ada banyak aplikasi praktis dan implikasi desain gerakan termal.
Untuk lebih memahami kajian ini, mari kita pelajari pembahasan soal-soal berikut ini:
Soal 1.
Berapa banyak panas yang dibutuhkan untuk melebur sepenuhnya pada12 kg es pada 0 ° C? Asumsikan kalor laten peleburan es adalah 335 kJ/kg.
Q = mL = 12 kg × 335 kJ/kg = 4020 kJ or 4.02 MJ
Soal 2.
Hitunglah kalor yang diperlukan untuk mengubah 5 kg air pada 100 °C menjadi uap super panas pada 100 °C. Asumsikan panas laten penguapan dari air adalah 2260 kJ/kg.
Q = mL = 5 kg × 2260 kJ/kg = 11300 kJ or 11.3 MJ
Soal 3.
Tentukan energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah 5 kg es awalnya pada – 20 °C sepenuhnya menjadi air pada 0 °C. Asumsikan kapasitas kalor jenis es adalah 2100 J/(kg °C) dan kalor laten jenis peleburan es adalah 335 kJ/kg.
Q = Panas sensibel + Panas laten
Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu es dari –20°C hingga 0°C, yaitu panas sensibel,
Q1 = mc(t2 – t1)
= 5 kg × 2100 J/(kg°C) × (0 – – 20)°C
= (5 × 2100 × 20) J = 210 kJ
Banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg es pada suhu 0°C, yaitu panas laten
Q2 = mL
= 5 kg × 335 kJ/kg
= 1675 kJ
Total energi panas yang dibutuhkan, Q = Q1 + Q2 = 210 + 1675 = 1885 kJ
Soal 3. Hitung energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah sepenuhnya 10 kg air pada 50 ° C menjadi uap pada 100 °C, dimana diketahui kapasitas panas jenis air adalah 4200 J/(kg °C) dan kalor penguapan air adalah 2260 kJ/kg.
Banyaknya panas yang dibutuhkan = panas sensibel + panas laten
Panas Sensibel:
Q1 = mc(t2 – t1) = 10 kg × 4200 J/(kg °C) × (100 – 50)°C = 2100 kJ
Panas Laten,
Q2 = mL = 10 kg × 2260 kJ/kg = 22600 kJ
Banyaknya panas yang dibutuhkan = panas sensibel + panas laten
Q = Q1 + Q2 = (2100 + 22600) kJ = 24700 kJ or 24.70 MJ
Soal 4.
Tentukan jumlah kalor energi yang dibutuhkan untuk mengubah 400 g es, awalnya sebesar -20 °C, menjadi uap pada 120 °C.
Asumsikan hal berikut:
kalor laten peleburan es = 335 kJ/kg,
kalor laten penguapan air = 2260 kJ/kg,
kapasitas kalor jenis es = 2,14 kJ/(kg °C),
kapasitas kalor jenis air = 4,2 kJ/(kg °C) dan
kapasitas kalor jenis uap = 2,01 kJ/(kg °C).
- Energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah suhu es dari – 20 ° C ke 0 ° C, adalah panas sensibel diberikan oleh:
Q1 = mc(t2 – t1)= 0.4 kg × 2.14 kJ/(kg °C) × (0 – – 20)°C = 17.12 kJ
- Kalor laten yang dibutuhkan untuk mengubah es bersuhu 0°C menjadi air pada 0 ° C diberikan oleh:
Q2 = mLf = 0.4 kg × 335 kJ/kg = 134 kJ
- Energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah suhu air dari 0 ° C (yaitu titik leleh) hingga 100 ° C (yaitu titik didih) diberikan oleh:
Q3 = mc(t2 – t1) = 0,4 kg × 4,2 kJ/(kg °C) × 100 °C = 168 kJ
- Panas laten yang dibutuhkan untuk mengubah air pada 100 °C menjadi uap pada 100 ° C diberikan oleh:
Q4 = mLv = 0,4 kg × 2260 kJ/kg = 904 kJ
- Energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah uap pada 100 ° C menjadi uap pada 120 ° C diberikan oleh:
Q5 = mc(t1 – t2)= 0,4 kg × 2,01 kJ/(kg °C) × 20 °C = 16,08 kJ
Total energi panas yang dibutuhkan,
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 17,12 + 134 + 168 + 904 + 16,08 = 1239,2 kJ
Tidak ada komentar:
Posting Komentar