Page 860 - Fisika Dasar 1 - Mikrajuddin Abdullah

Bab 11 Kalor

Kenaikan suhu air: T2 = T – 20. Kalor yang diserap air adalah

Q  m 2 c  T = 200  1  (T - 20)
2
2
2
= 200T – 4.000.

Kalor yang dilepas tembaga persis sama dengan kalor yang diserap air. Dengan
demikian 2.300 – 46T = 200T – 4.000 atau 246T = 6.300. Akhirnya kita
dapatkan suhu akhir campuran sebesar T = 6.300/246 = 25,6 C.
o

11.12 Kalor Jenis Kuantum

Pada pembahasan di atas kalor jenis benda dianggap konstan, berapa
pun suhu benda. Hasil ini selalu benar selama suhu benda masih tinggi.
Namun, jika suhu benda diturunkan mendekati nol kelvin maka sifat ini tidak
lagi dipenuhi. Kalor jenis benda tidak lagi konstan tetapi menuju nol jika suhu
menuju nol. Gejala ini baru diamati ketika para ahli sudah bisa menurunkan
suhu mendekati nol kelvin yang dimulai oleh ilmuwan belanda Heike
Kamerling Onnes.

Awalnya tidak ada teori yang dapat menjelaskan pengamatan ini. Orang
yang pertama yang berhasil menjelaskan sifat kalor jenis benda yang menuju
nol ketika suhu mendekati nol kelvin adalah Albert Einstein berdasarkan teori
kuantum energi getaran atom. Namun, teori yang dirumuskan Einstein kurang
tepat menjelaskan data pengamatan. Teori Einstein kemudian disempurnakan
oleh fisikawan Belanda, Debeye. Teori Debeye benar-benar cocok dengan data
pengamatan. Teori yang dibangun Debeye juga didasarkan pada fisika
kuantum. Menurut teori Debeye, pada suhu sangat rendah kalor jenis zat
padat bukan logam merupakan fungsi pangkat 3 suhu (suhu dinyatakan dalam
satuan kelvin), atau

c  AT (11.9)
3

dengan A adalah konstan.

Teori kalor jenis sebelumnya (teori klasik) yang melahirkan
ketidakbergantungan kalor jenis pada suhu didasarkan pada fisika klasik.
Gambar 11.15 adalah kurva kalor jenis molar argon pada suhu antara 0 K
sampai 10 K. Sumbu datar merupakan suhu pangkat 3. Digambar juga kurva
yang merupakan fungsi pangkat 3 suhu (menjadi garis lurus kalau sumbu
datar merupakan pangkat 3 suhu). Tampak kesesuaian antara teori kuantum
dengan data eksperimen.

847