heat capacity of gas

Untuk gas kapasitas kalor molar adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu mol gas sebesar satu kelvin [1], yang terdiri dari kapasitas panas pada tekanan tetap dan pada volume tetap, di mana yang pertama selalu lebih besar dari yang kedua [2]. Nilai kapasitas kalor molar ini berbeda-beda untuk gas ideal monoatomik, diatomik, dan poliatomik [3].

terms

Terdapat istilah-istilah berikut terkait dengan kapasitas kalor atau kapasitas panas suatu benda, yaitu kapasitas panas, kapasitas panas spesifik (kalor jenis), dan kapasitas panas molar [4], yang untuk simbolnya akan digunakan huruf besar dan kecil [5, 6].

heat capacity

Kapasitas panas dilambangkan dengan $C$, yang adalah besaran intrinsik [7], merupakan ukuran dari jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur bahan sebesar satu satuan

\begin{equation}\label{eqn-heat-capacity} C = \frac{Q}{\Delta T}, \end{equation}

dengan $Q$ kalor dan $\Delta T$ perubahan temperatur. Satuan dari kapasitas panas adalah $\rm J/K$.

specific heat capacity

Kalor jenis atau kapasitas panas spesifik yang dilambangkan dengan $c$ menggambarkan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur bahan sebesar satu satuan untuk setiap satuan massa

\begin{equation}\label{eqn-specific-heat-capacity} c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}, \end{equation}

dengan $m$ massa bahan, $\Delta T$ perubahan temperatur, dan $Q$ kalor. Satuan untuk kalor jenis adalah $J/kg\cdot K$.

molar heat capacity

Kapasitas panas molar, yang juga dilambangkan dengan $c$, adalah ukuran panas yang diperlukan untuk menaikkan tiap mol bahan sebesar satu satuan temperatur

\begin{equation}\label{eqn-molar-heat-capacity} c = \frac{Q}{n \cdot \Delta T}, \end{equation}

dengan $n$ mol bahan, $\Delta T$ perubahan temperatur, dan $Q$ kalor. Satuan kapasitas panas molar adalah $\rm J/mol\cdot K$.

solid and gas

Untuk padatan umumnya digunakan Persamaan \eqref{eqn-specific-heat-capacity}, sedangkan untuk gas Persamaan \eqref{eqn-specific-heat-capacity}. Khusus untuk gas terdapat kapasitas panas molar yang diukur pada volume tetap $c_V$ dan yang diukur pada tekanan tetap $c_p$, sedangkan untuk padatan hanya yang kedua. Mengikuti keduanya dapat pula dituliskan kapasitas panas pada volume tetap $C_V$ dan kapasitas panas pada tekanan tetap $C_p$. Perbedaan kedua konstanta ini adalah bahwa lebih aman mengukur $c_p$ ketimbang $c_V$, akan tetapi lebih mudah menghitung $c_V$ [1].

heat

Dengan demikian untuk panas yang terkait dengan gas dapat dituliskan menggunakan kapasitas panas $C$ ataupun kapasitas panas molar $c$. Bila panas ditambahkan pada sistem gas dan tekanan gas dipertahankan tetap, maka

\begin{equation}\label{eqn-heat-constant-pressure} Q = C_p \Delta T = n c_p \Delta T, \end{equation}

dengan $C_p$ kapasitas panas pada tekanan tetap, $c_p$ kapasitas panas molar pada tekanan tetap, dan $\Delta$ T perubahan temperatur yang dihasilkan dengan penambahan panas sebesar $Q$. Kemudian, bila panas ditambahkan pada sistem gas dan volume gas dipertahankan tetap, maka

\begin{equation}\label{eqn-heat-constant-volume} Q = C_V \Delta T = n c_V \Delta T, \end{equation}

dengan $C_V$ kapasitas panas pada volume tetap, $c_p$ kapasitas panas molar pada volume tetap, dan $\Delta$ T perubahan temperatur yang dihasilkan dengan penambahan panas sebesar $Q$.

exer

1. Dengan memperhatikan Persamaan \eqref{eqn-heat-constant-pressure} dan \eqref{eqn-heat-constant-volume}, tuliskan hubungan antara kapasitas panas dan kapasitas panas molar.
2. Mengapa kapasitas panas termasuk termasuk bersifat intrinsik?
3. Terdapat suatu konstanta bernilai $12.47 \ \rm J/mol\cdot K$. Perkirakan nama konstanta tersebut.
4. Mana yang lebih besar nilainya antara $C_V$ dan $C_p$?
5. Saat ingin menghitung kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur sebesar sekian kelvin sebongkah besi dengan massa tertentu, konstant apa yang digunakan?

note

1. Sidney Redner, “Heat Capacity of an Ideal Gas”, PY 211 Lecture Notes, Spring 2006, url https://physics.bu.edu/~redner/211-sp06/class-thermodynamics/heatcap_volume.html [20211114].
2. Bernd A. Berg, “Heat Capacities of Gases”, General Physics A (PHY2048), 4 Dec 2003, url http://www.hep.fsu.edu/~berg/teach/phy2048/1202.pdf [20211114].
3. Samuel J. Ling, Jeff Sanny, Bill Moebs, Contributing Authors, “Heat Capacities of an Ideal Gas”, University Physics, OpenStax CNX, 6 Nov 2020, url https://phys.libretexts.org/@go/page/4362 [20211114].
4. The Organic Chemistry Tutor, “What Is The Difference Between Specific Heat Capacity, Heat Capacity, and Molar Heat Capacity”, YouTube, 21.09.2017, url https://www.youtube.com/watch?v=IoHXMaiwT80 [20211114].
5. “Introduction to Chemistry”, Lumen Learning, url https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/specific-heat-and-heat-capacity/ [20211114].
6. Wikipedia contributors, “Specific heat capacity”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 20 October 2021, 23:15 UTC, url https://en.wikipedia.org/w/index.php?oldid=1050973649 [20211114].
7. Wikibooks contributors, “Physics with Calculus/Thermodynamics/Intensive and Extensive Properties”, Wikibooks, The Free Textbook Project, 4 April 2012, 22:47 UTC, url https://en.wikibooks.org/w/index.php?oldid=2301839 [20211114].

kinetic theory of gases • ideal gas law • state, process, cycle • special processes • internal energy