Mungkin Anda pernah merapikan pakaian dengan menggunakan setrika listrik. Pada saat merapikan pakaian dengan setrika, kita sebenarnya memanfaatkan perubahan bentuk energi yaitu energi listrik menjadi energi kalor. Contoh lain yang memanfaatkan perubahan energi listrik menjadi energi kalor yakni kompor listrik, dispenser, dan rice cooker. Seperti yang kita ketahui bahwa energi tidak dapat dimusnahkan dan tidak dapat diciptakan tetapi dapat berubah bentuk yang dikenal dengan istilah kekekalan energi. Pernyataan ini merupakan hukum kekekalan energi secara umum. Kita juga ketahui bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energi berarti harus juga memenuhi kekekalan energi.
 |
| Setrika listrik mampu mengubah energi listrik menjadi kalor |
Dengan menggunakan konsep energi listrik maka kita akan bisa mencari beberapa suhu akhir dari suatu pemanas jika dihubungkan dengan listrik. Silahkan simak contoh soal di bawah ini.
Contoh Soal 1
Sebuah kompor listrik yang dayanya 500 watt dan daya gunanya 40% digunakan untuk memanaskan 1 liter air yang suhu awalnya 20 °C. Jika kalor jenis air adalah
4200 J/kg°C, maka berapakah suhu air setelah ¼ jam?
Penyelesaian:
P = 500 W
T0 = 20°C
V = 1 L = 1000 cm3
c = 4200 J/kg°C
t = ¼ jam = 15 menit = 900 s
ρ = 1 gr/cm2
Cari terlebih dahulu massa air dengan menggunakan konsep massa jenis air yakni:
m = ρ.V
m = 1 gr/cm3 . 1000 cm3
m = 1000 gr = 1 kg
Pada pemanasan air dengan kompor listrik ini terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor. Karena daya gunanya 40% maka dapat berlaku:
Q = 40% W
m . c . Δt = 0,4 . P . t
1. 4200 . (T – 20) = 0,4 . 500 . 900
4200T – 84000 = 180000
4200T = 180000 + 84000
4200T = 264000
T = 62,9°C
Contoh Soal 2
Elemen pemanas sebuah kompor listrik 110 V mempunyai hambatan 20 Ω. Jika kompor ini digunakan untuk memanaskan 1 kg air bersuhu 20 °C selama 7 menit dan dipasang pada tegangan 110 volt, maka tentukan suhu akhir air (kalor jenis air 4200 J/kg°C)!
Penyelesaian:
V = 110 volt
R = 20 Ω
T0 = 20°C
m = 1 kg
t = 7 menit = 420 s
c = 4200 J/kg°C
Pada elemen pemanas pada kompor listrik ini terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor, maka dapat berlaku:
Q = W
m . c . Δt = (V2/R) . t
1. 4200 . (T – 20) = (1102/20) . 420
4200T – 84000 = 254100
4200T = 254100 + 84000
4200T = 338100
T = 80,5°C
Contoh Soal 3
Sepotong tembaga dijatuhkan dari ketinggian 490 meter di atas lantai. Kalor yang terjadi pada proses tumbukan dengan lantai 60% -nya diserap oleh tembaga untuk menaikkan suhunya. Jika kalor jenis tembaga = 390 J/kg°C, percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, maka berapakah kenaikan suhu tembaga?
Penyelesaian:
h = 490 m
c = 390 J/kg°C
g = 10 m/s2
Energi potensial yang dimiliki oleh sepotong tembaga diubah menjadi kalor. Karena 60% energi potensial tersebut diserap oleh tembaga maka berlaku:
Q = 60% Ep
m . c . Δt = 0,6 . m . g . h
c . Δt = 0,6 . g . h
390 . Δt = 0,6 . 10 . 490
390Δt = 2940
Δt = 7,5 °C