Mengenal Panas Spesifik Pada Thermodinamika

Panas Spesifik - Dalam konteks termodinamika, dapat diobservasi bahwa kenaikan suhu suatu zat berhubungan secara langsung dengan peningkatan jumlah energi termal yang dimilikinya. Selain itu, pada titik suhu tertentu, peningkatan konsentrasi suatu zat juga berdampak pada peningkatan total energi termal yang ditempati oleh material tersebut.

Pada skala atomik, panas yang diserap menyebabkan getaran atom-atom dalam benda padat, seakan-akan mereka terhubung seperti pegas. Seiring peningkatan suhu, energi getaran pun meningkat. Pada material logam, ini merupakan satu-satunya bentuk gerakan yang mungkin terjadi. Sementara itu, pada cairan atau gas, panas yang diserap memicu getaran atom dalam molekul, dengan molekul tersebut berputar dan berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya. Dikarenakan terdapat lebih banyak kemungkinan "penyimpanan" energi dalam cairan dan gas, kapasitas panas mereka cenderung lebih besar dibanding logam.

Oleh karena itu, dibutuhkan sejumlah energi yang berbeda untuk meningkatkan suhu satu derajat pada zat yang berbeda dengan massa yang sama. Penilaian kapasitas panas dari berbagai jenis zat dapat dilakukan dengan memanfaatkan panas spesifik sebagai indikator nilai tersebut pada suatu zat tertentu.

Pengertian Panas Spesifik

Apa yang dimaksud dengan panas spesifik? Panas spesifik merujuk pada jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram zat sebesar 1°C. Dengan kata lain, panas spesifik mengindikasikan seberapa banyak panas yang harus ditambahkan pada suatu zat agar suhu zat tersebut naik. Pengukuran panas spesifik umumnya dilakukan dalam satuan Joule per gram per derajat Celsius (J/g.°C) atau Joule per gram per derajat Kelvin (J/g.°K).

Ketika suatu zat menyerap energi panas, suhu zat tersebut akan mengalami kenaikan. Jika jumlah panas yang sama diberikan kepada massa yang identik dari zat yang berbeda, kenaikan suhu pada setiap jenis zat akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh kapasitas panas yang berbeda pada setiap zat. Dengan kata lain, kapasitas panas suatu zat merujuk pada jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu seluruh zat tersebut sebesar satu derajat. Dalam konteks ini, kapasitas panas zat didefinisikan sebagai total panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu seluruh massa zat tersebut sebesar satu derajat.

Persamaan Panas Spesifik

Dalam kapasitas panas spesifik, jumlah panas yang ditransfer tergantung pada tiga faktor kunci, yakni perubahan suhu, massa, dan fase zat. Hal ini dinyatakan dalam formula persamaan berikut:

Q = m.c.∆T atau c = Q / m.∆T

Di mana Q adalah jumlah panas yang diserap atau perpindahan panas pada zat, m adalah massa zat, dan ΔT adalah perubahan suhu. Sedangkan c mewakili nilai panas spesifik zat, yang bergantung pada jenis bahan dan fase zat.

Kapasitas panas total (C) dihitung dengan mengalikan panas spesifik zat (c) dengan massa zat (m):

C = c.m

Atau, panas spesifik zat dapat dihitung dengan membagi kapasitas panas (C) dengan massa zat (m):

c = C/m

Di mana:

• Q = Panas yang diterima oleh zat (Joule)
• m = massa (Gram
• ∆T = Perubahan Suhu [T awal - T akhir] (°C atau °K)
• c = Panas spesifik zat (J/g.°C atau J/g.°K)
• C = Kapasitas Panas (J/°C atau J/°K)

Panas spesifik pada tekanan konstan (cp) dan Volume konstan (cv)

Secara umum, energi dalam suatu proses bergantung pada cara pelaksanaannya. Dalam ranah termodinamika, terdapat dua jenis kalor spesifik, yakni kalor spesifik pada volume konstan (cv) dan kalor spesifik pada tekanan konstan (cp).

Secara fisik, kalor spesifik pada volume konstan (cv) merujuk pada energi yang diperlukan untuk meningkatkan suhu satu satuan massa zat sebesar satu derajat Celsius ketika volumenya tetap atau konstan. Sementara itu, kalor spesifik pada tekanan konstan (cp) mengindikasikan energi yang diperlukan untuk mencapai hal yang sama ketika tekanannya tetap atau konstan.

Penting untuk dicatat bahwa cv dan cp memiliki hubungan dengan sifat-sifat lainnya. Seperti halnya sifat-sifat lain, kalor spesifik suatu zat tergantung pada keadaan yang secara umum ditentukan oleh dua sifat intensif independen. Dengan kata lain, energi yang diperlukan untuk meningkatkan suhu suatu zat sebesar satu derajat dapat bervariasi tergantung pada suhu dan tekanan yang terjadi selama proses tersebut.

Panas Spesifik Beberapa Zat

Tiap zat memiliki kapasitas panas spesifiknya sendiri, suatu nilai numerik yang mencerminkan sifat kimia khusus zat tersebut. Berikut adalah beberapa contoh Kapasitas Panas Spesifik berbagai jenis zat.

Material	Panas Spesifik (J/Kg.C)
Alumunium	900
Asbestos	800
Tembaga	387
Kaca	840
Emas	129
Tubuh Manusia (pada 37 derajat celcius)	3500
Besi	452
Timah	128
Silver	235
Kayu	1700
Ethanol	2450
Gliserin	2410
Merkuri	139
Air (pada 15 derajat celcius)	4186
Ammonia	1670
Karbondioksida	638
Nitrogen	739
Oksigen	651

Memahami dan mengukur kapasitas panas spesifik suatu zat merupakan langkah kunci dalam memperdalam pengetahuan mengenai sifat-sifat termalnya. Setiap nilai numerik yang terkandung dalam kapasitas panas spesifik mencerminkan karakteristik unik zat tersebut. Dalam dunia ilmu pengetahuan dan aplikasinya, pengetahuan mengenai kapasitas panas spesifik ini menjadi fondasi penting untuk pemahaman yang lebih baik terkait respons termal suatu zat terhadap perubahan lingkungan atau proses tertentu.