Kalor Laten dan Kalor Spesifik

Kalor laten

Jumlah energi yang harus dipindahkan dalam bentuk kalor ke suatu zat yang di jaga pada tekanan konstan sehingga terjadi perubahan fase disebut kalor laten. Ini adalah perubahan entalpi dar zat tersebut pada kondisi jenuh di kedua fase tersebut. Kalor yang diperlukan untuk melelehkan (atau membekukan) satu satuan massa zat pada tekanan konstan adalah kalor fusi dan sama dengan h_if = h_f – h_i, di mana h_i adalah entalpi dari zat padat jenuh dan h_f adalah entalpi dari cairan jenuh. Kalor penguapan adalah kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan seluruhnya satu satuan unit massa cairan jenuh (atau mengondesasikan satu satuan massa uap jenuh); nilainya adalah sama dengan h_fg = h_g – h_f. Jika suatu zat padat menglami perubahan fase langsung menjadi gas, terjadilah sublimasi; kalor sublimasi adalah sama dengan h_ig = h_g – h_i.

Kalor fusi dan kalor sublimasi tidak sensitif terhadap perubahan tekanan atau temperatur. Kalor fusi untuk es adalah sekitar 320 kJ/kg  (140 Btu/lbm) dan kalor sublimasi adalah sekitar 2040 kJ/kg  (80 Btu/lbm). Kalor penguapan air tercatat sebagai h_fg dalam tabel C-1 dan C-2.

Kalor sesifik

Untuk suatu sistem sederhana hanya dua variabel independen yang dibutuhkan untuk menentukan keadaan dari sistem tersebut. Oleh karena itu kita dapat menganggap energi internal spesifik sebagai suatu fungsi dari temperatur dan volume spesifik; artinya,

U = u(T, v)

Dengan menggunakan aturan rantai (chain rule) dari kalkulus kita mengekspresiakn difernsialnya dalam suku –suku derivatif parsial sebagai

Karena u, v dan T semuanya adalah properti, derivatif parsialnya juga merupakan properti dan disebut kalor spesifik volume konstan C_v; artinya,

Salah satu eksperimen klasik dalam termodinamika, yang pertama kali dilakukan oleh Joule pada tahun 1843, diilustrasikan dalam Gbr. 4-5. Volume A diberikan tekanan dan volume B dikosongkan. Setelah terjadi kesetimbangan, bukalah katupnya. Walaupun tekanan dan volume dari gas ideal tersebut telah berubah cepat, temperaturnya tidak berubah. Karena tidak terjadi perubahan temperatur, tidak terjadi perpindahan kalor ke air. Karena melalui pengamatan tidak terjadi usaha maka kita menyimpulkan, dari hukum pertama, bahwa energi internal dari suatu gas ideal tidak bergantung pada tekanan atau volume.

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.