FISIKA KALOR PERTEMUAN 8 ARIYO PRABOWO FAKULTAS ILMU

FISIKA KALOR PERTEMUAN 8 ARIYO PRABOWO FAKULTAS ILMU KESEHATAN

KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN Mahasiswa mampu untuk menguraikan konsep suhu dan kalor

Pendahuluan Dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak ditemukan penggunaan energi dalam bentuk kalor : – Memasak makanan – Ruang pemanas / pendingin – dan sebagainya

SUHU Kalor sangat berkaitan erat dengan suhu Semakin tinggi suhu suatu benda, maka semakin panas benda tersebut dan jumlah kalornya semakin besar Sehingga secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda Dalam kehidupan sehari-hari, masyarakat awam cenderung mengukur suhu dengan menggunakan indera peraba Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan lebih valid

SUHU Dapat disimpulkan suhu menunjukkan derajat panas atau dinginnya suatu benda Alat untuk mengukur suhu adalah termometer, termometer ini memiliki sifat termometrik zat yang berubah jika dipanaskan Pada prinsipnya semua termometer mempunyai acuan yang sama dalam menetapkan skala, yaitu titik lebur es murni dipakai sebagai titik tetap bawah, sedangkan suhu uap air yang sedang mendidih sebagai titik tetap atas (pada tekanan standard yaitu 1 atm)

Macam-macam termometer : 1. Termometer air raksa / alkohol 2. Termometer tahanan (termistor termometer) 3. Termometer elemen (termocouple) pyrometer optik 4. Termometer gas yang bervolume tetap Dalam bidang kedokteran penggunaan termometer air raksa / alkohol yang sangat populer

Termometer Celcius menandai titik tetap bawah dengan angka 0 o. C dan titik tetap atas dengan 100 o. C dengan jarak antara kedua titik tetap dibagi atas 100 skala dan tiap bagian adalah 1 o. C Sedangkan pada termometer Fahrenheit titik lebur es diberi angka 32 o. F dan titik didih air diberi angka 212 o. F sehingga memiliki range 180 skala Pada skala Kelvin yang disepakati sebagai satuan internasional, skala yang dimiliki berada pada range dari 273 0 K sampai dengan 373 0 K

Kalor n Kalor merupakan transfer energi dari satu benda ke benda lain karena adanya perbedaan temperatur n Dalam satuan SI, satuan kalor adalah joule dengan 1 kal = 4. 186 J n 1 kalori (kal) = kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gr air sebesar 1 o. C

ISTILAH PENTING • Kalor jenis (c) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu setiap 1 kg massa benda dan setiap 1 °C kenaikan suhu • Kapasitas kalor (C) adalah banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu benda setiap 1 °C Dari kenyataan bahwa : • Kalor yang diberikan pada benda sebanding dengan kenaikan suhu • Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu sebanding massa benda • Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu tergantung jenis benda

PERHITUNGAN Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu sistem : m = massa (gr) Q = m c T c = kalor jenis (kal / g 0 C) T = perubahan suhu (0 C)

Contoh soal Hitunglah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 20 Kg besi (c = 0, 11 kal / g 0 C) dari 100 C ke 900 C (dalam satuan kalori) Jawab : Q = m c T = (20 x 103) g x 0, 11 kal / g 0 C x (90 – 10)0 C = 17600000 kal = 17600 kkal

Perubahan Fasa n Zat dapat berbentuk padat, cair atau gas. Ketika terjadi perubahan fasa, sejumlah kalor dilepas atau diserap suatu zat yaitu Q=m. L Q = kalor (kalori) m = massa (gr) L = kalor laten (kal/gr) Kalor penguapan air (1000 C) = 530 kal/gr Kalor peleburan es (00 C) = 80 kal/gr

Kalor laten untuk mengubah cairan menjadi gas tidak hanya pada titik didih (1000 C) tetapi juga pada suhu ruang. Hal ini disebut evaporasi

ASAS BLACK • Jika ada dua macam zat yang berbeda suhunya dicampurkan atau disentuhkan, maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor yang sama banyaknya dengan kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah • Q lepas = Q serap • Kekekalan energi pada pertukaran kalor seperti persamaan diatas pertama kali dikemukakan oleh Black (seorang ilmuwan Inggris)

Tsetimbang • Jika dua sistem dengan temperatur yang berbeda diletakkan dalam kontak termal, maka kedua sistem tersebut pada akhirnya akan mencapai temperatur yang sama • Jika dua sistem dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain

ANOMALI / KEANEHAN AIR • 4 o. C → 0 o. C : Volumenya membesar • 0 o. C → 4 o. C : Volumenya mengecil dengan : massa jenis (ρ) paling tinggi, sehingga perilaku air ini sangat penting untuk bertahannya kehidupan di dalam air laut selama musim dingin

Perpindahan kalor Kalor berpindah dari satu tempat atau benda ke yang lain dengan tiga cara : 1. konduksi 2. konveksi 3. radiasi

Konduksi Berpindahnya kalor dari satu tempat ke tempat lain dengan cara tumbukan antar molekul, dengan laju aliran kalor K = konduktivitas termal (J / s. m. 0 C) A = luas penampang (m 2) T = suhu (0 C) l = tebal / panjang (m) K besar konduktor K kecil isolator

Radiasi Kecepatan sebuah benda meradiasikan energi tiap detik e = koefisien pemancaran s = 5. 67 x 10 -8 W / m 2 K 4 A = luas permukaan (m 2) T = suhu (K)

Sebuah benda sumber panas mempunyai luas permukaan 10 cm 2 dan emisivitasnya 0, 4 bersuhu 727 OC. Hitung radiasi kalor yang dipancarkan benda selama 1 menit ! Penyelesaian: A = 10 cm 2 = 0, 001 m 2 T = 727+273 =1000 0 K t = 60 sekon ε = 0, 4 σ = 5, 67. 10 -8 W/m 2. K 4 Q? Q= ε. σ. A. T 4. t = 0, 4 x (5, 67. 10 -8) x 10 -3 x (10004) x 60 = 1360, 8 Joule