Pengertian Asas Black, Rumus, Contoh Soal Asas Black dan Jawabannya Lengkap

Table of Contents

 

Asas Black, juga dikenal sebagai Prinsip Black atau Hukum Black, adalah konsep dalam termodinamika yang merujuk pada karakteristik radiasi benda hitam ideal. Konsep ini pertama kali diperkenalkan oleh fisikawan Jerman, Gustav Kirchhoff, pada tahun 1859. Asas Black menyatakan dua hal utama:

1. Benda Hitam Ideal: Benda hitam ideal adalah benda yang menyerap semua radiasi elektromagnetik yang jatuh padanya, tanpa memantulkannya. Dalam hal ini, benda tersebut tidak memantulkan cahaya, tidak memperlihatkan warna, dan tampak hitam. Meskipun tidak ada benda yang benar-benar memenuhi kriteria benda hitam ideal dalam dunia nyata, konsep ini digunakan untuk membuat model dasar untuk memahami sifat-sifat radiasi termal.

2. Emisivitas dan Absorptivitas Sama: Asas Black menyatakan bahwa untuk suatu benda hitam ideal, emisivitasnya sama dengan absorptivitasnya pada semua panjang gelombang. Dengan kata lain, benda hitam ideal tidak hanya menyerap semua radiasi yang jatuh padanya, tetapi juga memancarkan radiasi dengan intensitas yang sama seperti yang diserap. Oleh karena itu, benda hitam ideal dianggap sebagai radiator sempurna.

Prinsip Black digunakan dalam berbagai bidang ilmu, termasuk termodinamika, fisika benda padat, astronomi, dan rekayasa termal. Konsep ini membantu dalam memahami sifat radiasi termal dari benda dan memfasilitasi pengembangan model matematis untuk berbagai aplikasi, termasuk desain alat pemanas dan pemancar cahaya, serta dalam interpretasi data dari teleskop astronomi.

 

Asas Black dikemukakan oleh Joseph Black, di mana asas ini merupakan suatu prinsip dalam termodinamika yang berbunyi: “pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh zat yang suhunya lebih rendah.” Pada asas Black berlaku:

• Jika dua buah benda dengan suhu yang berbeda dicampurkan, maka benda yang lebih panas akan memberi kalor pada benda yang lebih dingin hingga suhu keduanya sama.
• Jumlah kalor yang diserap oleh benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas oleh benda panas.
• Benda yang didinginkan akan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila benda tersebut dipanaskan.

 

Baca Juga: Pengertian Pompa Meliputi Fungsi, Prinsip Kerja dan Jenis Jenis Pompa Secara Lengkap

 

Nah Ilmuwan yang berasal dari perancis itu memang menekuni ilmu kedokteran sehingga dia bisa memahami dan mengeluarkan asas black dan juga prinsip black yang membahas mengenai kalor, ilmuwan tersebut sudah melakukan beberapa penelitian seperti mengamati es dan benda-benda lain yang bisa mencair karena terkena panas, Beliau memiliki pendapat kalau proses mencairnya es atau benda lain ketika terkena panas itu karena adanya penyerapan kalor yang masuk kedalam es sehingga es tersebut bisa berubah menjadi air, dan kalor tersebut akan sama dengan kalor yang dilepaskan oleh air pada saat proses pembentukan kembali menjadi sebuah es

Jika masih kurang jelas mengenai gambaran dari asas black ini anda bisa melihat di ringkasan dibawah ini berserta rumus asas black yang sudah kami siapkan untuk anda agar anda bisa lebih memahami mengenai rumus asas black ini

Apabila dua buah benda yang memiliki suhu yang berbeda dicampurkan maka benda yang memiliki panas akan memberikan kalor kepada benda yang dingin sehingga pada akhirnya suhu dari kedua benda tersebut sama

Jumlah dari kalor yang diserap oleh benda dingin itu sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan benda panas

Benda yang didinginkan itu akan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap jika benda itu dipanaskan

Bunyi Asas Black

Berikut ini adalah bunyi dari asas black :

Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepaskan zat yang suhunya lebih tinggi itu sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang memiliki suhu yang lebih rendah

1. Rumus Asas Black

Rumus Asas Black

Dan secara umum rumus asas black ini adalah

Qlepas = Qterima

Note :

Qlepas itu adalah jumlah dari kalor yang dilepaskan oleh zat
Qterima adalah jumlah dari kalor yang diterima oleh zat

Dan dibawah ini adalah penjabaran rumus asas black :

(M1 X C1) (T1-Ta) = (M2 X C2) (Ta-T2)

Atau

(M1 X T1 + M2 X T2) / (M1 + M2)

Note :

M1 adalah masa dari benda yang memiliki tingkat temperatur yang lebih tinggi
C1 adalah kalor jenis benda yang memiliki tingkat temperatur yang lebih tinggi
T1 adalah temperatur benda yang memiliki tingkat temperatur yang lebih tinggi
Ta adalah temperatur akhir dari pencampuran kedua buah benda
M2 adalah massa dari benda yang memiliki tinggkat temperatur yang lebih rendah
C2 adalah kalor jenis benda yang memiliki tingkat temperatur yang lebih rendah
T2 adalah temperatur dari benda yang memiliki tingkat temperatur yang lebih rendah

Pencampuran antara dua zat itu sesungguhnya memiliki kalor yang hilang ke lingkungan sekitarnya, misalkan wadah atau tempat yang digunakan untuk mencampurkan benda itu menyerap kalor sebesar hasil kali antara massa, kenaikan suhu, dan juga jenis kalor, dan rumus asas black diatas itu hanya berlaku kepada dua jenis zat cair yang sejenis misalkan air dengan air, dan tempat pencampuran atau wadahnya tidak ikut menyerap

Nah sekarang kita berlanjut ke contoh soal yang menggunakan rumus asas black ini agar anda bisa lebih paham dan juga mengerti ketika sedang mengerjakan soal dengan menggunakan rumus asas black ini

 

Soal-1: Sekeping logam aluminium bersuhu 20⁰C, kalor jenis 900 J.kg^-1.⁰C^-1, jatuh dari ketinggian 18 m. ketika logam membentur lantai, 50% energi diserap logam sebagai kalor. Jika percepatan gravitasi 10 ms^-2, suhu air logam setelah membentur logam...⁰C
A. 20,05
B. 20,20
C. 20,10
D. 20,25
E. 20,15
Penyelesaian Fisika: C

 

Soal-2: Sebanyak 50 gram balok es 0⁰C dicelupkan ke dalam 200 gram air yang bersuhu 30⁰C. Kalor jenis air 4200 J.kg^-1.⁰C^-1 dan kalor lebur es 336 000 J.kg^-1, suhu akhir campuran...⁰C
A. 0
B. 8
C. 4
D. 13
E. 6
Penyelesaian Fisika: B

 

Soal-3: Suhu air di dasar air terjun ternyata lebih tinggi dari suhu air di puncak walau suhu di sekelilingnya sama. Jika puncak air terjun tingginya 100 m, kalor jenis air 4000 J.kg^-1.⁰C^-1, dan semua energi diubah menjadi kalor, maka beda suhu di dasar dengan di puncak adalah...⁰K
A. 0,12 
B. 2,00
C. 0,25 
D. 4,00
E. 0,50 
Penyelesaian Fisika: C

 

Soal-4: Sebanyak 100 gram es -5⁰C dicampur 200 gram air 30⁰C pada tekanan 1 atm. Kalor jenis air 1 kal.gram^-1.⁰C^-1, kalor jenis es 0,5 kal.gram^-1.⁰C^-1, kalor lebur es 80 kal.gram^-1. Jika hanya terjadi pertukaran panas antara air dengan es, pada keadaan akhir...
A. Suhu di atas 0⁰C air
C. Suhu di bawah 0⁰C es
E. Suhu pada 0⁰C air, dan semua es lebur.
B. Suhu pada 0⁰C es, dan semua air beku.
D. Suhu pada 0⁰C air, sebagian es lebur.
Penyelesaian Fisika: E

 

 Kalor yang tersedia dari air hanya 6000kal. Untuk mengubah suhu es menjadi 0⁰C dipelukan  250kal, sisa kalor (6000-250)=5750kal. Kalor ini tidak cukup untuk mengubah es seluruhnya menjadi air. Sehingga pada keadaan akhir Suhu pada 0⁰C air, sebagian es lebur.

 

Soal-5: Sekeping uang logam bermassa 50 gram bersuhu 85⁰C dicelupkan ke dalam 50 gram air bersuhu 29,8⁰C, kalor jenis air 1 kal.gram^-1. ⁰C^-1. Jika pertukaran panas hanya air dengan keping logam, sedangkan suhu akhirnya 37⁰C, kalor jenis logam...kal.gram^-1.⁰C^-1.
A. 0,15
B. 4,8
C. 0,30
D. 7,2
E. 1,50
Penyelesaian Fisika: A

 

 

Soal-6: Es bermassa x gram bersuhu 0⁰C, dimasukan ke dalam 340 gram air bersuhu 20⁰C. Kalor lebur es 80 kal. gram^-1, kalor jenis air 1 kal.gram^-1.⁰C^-1. Jika suhu akhir keduanya adalah 5⁰C, maka x adalah ...gram
A. 60
B. 80
C. 68
D. 170
E. 75
Penyelesaian Fisika: A

 

Soal-7: Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 500 gram es 0⁰C , kalor lebur es = 80 kal.gram^-1, menjadi air bersuhu 5⁰C adalah...kkal A. 20 ,0
B. 60,0
C. 30,0
D. 70,0
E. 42,5
Penyelesaian Fisika: E

 

8. Anis menyiapkan minuman es teh untuk pekerja di rumahnya dalam suatu wadah. Ia mencampur 0,5 kg es yang bersuhu 5oC dengan 1 kg air teh yang suhunya 20oC. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi pada kedua benda, ces = 2.100 J/kgoC, dan cair = 4.200 J/kgoC, berapa suhu akhir minuman tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

mes = 0,5 kg

Tes = -5oC

ces = 2.100 J/kgoC

mair = 1 kg

Tair = 20oC

cair = 4.200 J/kgoC

Ditanyakan: suhu akhir campuran (Tc) = …?

Jawab:

Untuk mencari suhu campuran, gunakan persamaan berikut.

Qair = Qes

≫ mair × cair × ∆Tair = mes × ces× ∆Tes

≫ mair × cair × (Tair – Tc) = mes × ces× (Tc – Tes)

≫ 1 × 4.200 × (20 – Tc) = 0,5 × 2.100 × (Tc – (-5))

≫ 4.200(20 – Tc) = 1.050(Tc + 5)

≫ 420(20 – Tc) = 105(Tc + 5)

≫ 8.400 – 420Tc = 105Tc + 525

≫ 105Tc + 420Tc = 8.400 – 525

≫ 525Tc = 7.875

≫ Tc = 7.875/525

≫ Tc = 15

Jadi, suhu akhir minuman tersebut adalah 15oC.

9. Sebuah logam bermassa 0,2 kg dipanaskan sampai 200oC. Kemudian, logam itu dimasukkan pada 450 g air dengan suhu 25oC yang ditempatkan pada bejana kalorimetere aluminium 200 g. Ditemukan suhu akhir campuran adalah 40oC. Jika kalor jenis air 4.200 J/kgoC dan kalor jenis bahan kalorimeter 900 J/kgoC, hitunglah kalor jenis logam tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

mlog = 0,2 kg

Tlog = 200oC

Tair = Tkal = 25oC

mair = 450 g = 0,45 kg

cair = 4.200 J/kgoC

mkal = 200 g = 0,2 kg

ckal = 900 J/kgoC

Tc = 40oC

Ditanyakan: kalor jenis logam (clog) = …?

Jawab:

Untuk mencari kalor jenis logam, kita gunakan persamaan berikut.

≫ clog	=	(maircair + mkalckal)(Tc – Tair)
		mlog(Tlog – Tc)

≫ clog	=	(0,45 × 4.200 + 0,2 × 900)(40 – 25)
		0,2(200 – 40)

≫ clog	=	(1.890 + 180)(15)
		0,2(160)

≫ clog	=	(2070)(15)
		32

≫ clog	=	31.050
		32

≫ clog

=

970,3125

Dengan demikian, kalor jenis logam tersebut adalah 970,31 J/kgoC.

10. Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalornya 40 kal/oC berisi 200 gram air suhunya 20oC akan dipakai untuk menentukan kalor jenis kuningan. Ke dalam kalorimeter dimasukkan 100 gram kuningan yang bersuhu 80oC. Jika suhu akhir air 22oC dan kalor jenis air 1 kal/goC, berapakah kalor jenis kuningan?

Penyelesaian:

Diketahui:

Ckal = 40 kal/oC

ma = 200 gram

Ta = 20oC

mk = 100 gram

Tk = 80oC

Takhir = 22oC

ca = 1 kal/goC

∆Ta = Takhir − Ta = (22 – 20) = 2oC

∆Tk = Tk− Takhir = (80 – 22) = 58oC

∆Tka = ∆Ta = 2oC

Ditanyakan: kalor jenis kuningan (ck) = …?

Jawab:

Kalor yang dilepas oleh kuningan = kalor yang diterima oleh kalorimeter dan air.

Q1 = Q2

≫ mk × ck × ∆Tk = ma × ca × ∆Ta + Ckal × ∆Tka

≫ 100 × ck × 58 = (200 × 1 × 2) + (40 × 2)

≫ 5.800ck = 400 + 80

≫ 5.800ck = 480

≫ 580ck = 48

≫ ck = 48/580

≫ ck = 0,082

Jadi, kalor jenis kuningan tersebut adalah 0,082 kal/goC.

 

 Baca Juga: Materi Listrik Bolak Balik Beserta Soal Dan Penyelesaian Listrik Bolak Balik Kelas 12

 

 Penelusuran yang terkait dengan asas black

• contoh asas black
• asas black pdf
• pengertian asas black
• contoh asas black dalam kehidupan sehari hari
• sejarah asas black
• buku tentang asas black
• termokimia asas black
• makalah asas black