SUHU DAN KALOR SUHUTEMPERATUR SUHU Suhu didefinisikan sebagai

SUHU DAN KALOR

SUHU/TEMPERATUR SUHU Suhu didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu benda. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer, termometer ini memiliki sifat termometrik zat yang berubah jika dipanaskan. Jenis dan paparan skala pada termometer ada beberapa macam, coba sebutkan? . Pada prinsipnya semua termometer mempunyai acuan yang sama dalam menetapkan skala, titik lebur es murni dipakai sebagai titik tetap bawah, sedangkan suhu uap diatas air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm sebagai titik tetap atas. Termometer Celcius menandai titik tetap bawah dengan angka 0 o. C dan titik tetap atas dengan 100 o. C, jarak antara kedua titik tetap dibagi atas 100 skala dan tiap bagian adalah 1 o. C. Termometer Reamur menggunakan skala dari 0 o. R sampai dengan 80 o. R. 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. Sedangkan skala Kelvin yang disepakati sebagai satuan Internasional memiliki skala dari 273 Ksampai dengan 373 K. Maka tiap-tiap termometer dapat dikalibrasi skalanya dengan termometer lainnya.

SKALA SUHU Gambar 1: Perbandingan skala Celcius(C), Kelvin(K), Fahrenheit(F), dan Reamur(R). 100 -- d C-- l c 0 -- 373 -- K -- g k 273 -- 212 -- F-- s f 32 -- 80 -- titik tetap atas(tta) R-r 0 -- titik tetap bawah(ttb)

KALOR • Kalor atau bahang adalah satu bentuk energi yang mengalir karena adanya perbedaan suhu dan atau karena adanya usaha atau kerja yang dilakukan pada sistem. • Kalor mempunyai satuan kalori, satu kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 gram air untuk menaikkan suhunya 1 OC. Dalam sistem SI satuan kalor adalah Joule. Satu kalori setara dengan 4, 18 joule. • 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.

PERUBAHAN WUJUD ZAT • Kita kenal ada tiga wujud zat, yaitu padat, cair, dan gas. Pada umumnya semua zat pada suhu dan tekanan tertentu dapat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Misalkan H 20 pada wujud padat berupa es, dalam wujud cair berupa air, dan dalam wujud gas berupa uap. • Jumlah kalor yang diperlukan/dilepaskan saat perubahan wujud (suhu tetap) dinyatakan dengan formula: Q=m. L • Q=jumlah kalor, satuannya joule. • m=massa zat, satuannya kg. • L=kalor laten (kalor lebur, kalor beku, kalor uap, dan kalor embun) satuannya joule/kg. 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.

2. Seratus gram air dengan suhu 30 OC dicampur dengan 50 gram air bersuhu 80 OC, tentukan suhu campurannya! (kalor jenis air-1 kal/gr. OC) Penyelesaian Air panas t 2= 80 OC ; m 2= 50 gr t Qdiserap=Qdilepas Q 1=Q 2 m 1. c 1. ΔT 1=m 2. c 2. ΔT 2 100. 1. (t-30) = 50. 1. (80 -t) 2 t-60 = 80 -t 3 t = 140 Air dingin t 1= 30 OC ; m 1= 100 gr t = 46, 7 OC

Suhu dan Pemuaian • Pada Kehidupan Sehari-hari temperatur merupakan indikator panas atau dinginya benda Es Dikatakan Bertemperatur Rendah Api Dikatakan Bertemperatur Tinggi

Pemuaian • Suatu zat jika dipanaskan pada umumnya akan memuai dan menyusut jika didinginkan • ΔL = αLoΔT • ΔA = βAoΔT • ΔV = γVoΔT γ= 3α dan β= 2α ΔL, ΔA, ΔV = Perubahan panjang, luas dan volume L 0, Ao, Vo = Panjang, luas dan volume awal ΔT = Perubahan suhu(0 C) α, β, γ= Koefisien muai panjang, luas dan volume (0 C-1)

• 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

- Alat Yang Di Gunakan Untuk Mengukur Temperatur Di Sebut Termometer - Untuk Mengukur Temperatur Secara Kuantitatif, perlu skala numerik seperti °C, °R, K, °F

PEMUAIAN ZAT PADAT 1. PEMUAIAN PANJANG Dari gambar di samping, diperoleh lo a. lt = … atau Δl = …. b. Koefisien muai panjang(α) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang(Δl) terhadap lt panjang mula-mula(lо) persatuan kenaikan suhu(Δt). Secara l = initial length o matematis dinyatakan: lt = panjang pada suhu t α=… atau Δl = … , Δl = the length increases sehingga lt = ……………… Δl to = suhu awal c. dimensinya. t = suhu akhir α = coefficient of linier expansion

Contoh Soal: Pemuaian Zat Padat 1. Sebatang baja berpenampang kecil yang panjangnya 20 meter bersuhu 20 OC. Baja mengalami pemanasan sampai suhu 40 OC kemudian didinginkan sampai suhu -30 OC. Berapakah perbedaan thd pjng awal? . Penyelesaian: b. Δl = l. O α Δt = 20 m. 12. 10 -6 /OC. (-30 -20)OC αbaja= 12. 10 -6 /OC = -12 mm a. Δl = l. O α Δt = 20 m. 12. 10 -6 /OC. (40 -20)OC = 4, 8 mm

2. Sebuah plat baja berbentukpersegi dengan sisi 30 cm bersuhu 20 OC. Bila Plat Baja dipanaskan sampai 130 OC, tentukan luas baja sekarang? . Penyelesaian: β=2. α ΔA = AO β Δt = 900 cm 2. 24. 10 -6 /OC. (130 -30)OC = 2, 38 cm 2 At = AO+ ΔA = 900 cm 2 + 2, 38 cm 2 = 902, 38 cm 2 Cara lain: dihitung) (coba At = AO(1+ β Δt)

PEMUAIAN ZAT CAIR • Formula: Vt = V O ( 1 + Δ t ) Keterangan: = koef. Muai volume zat cair (diket. Dari data muai volume zat cair) Penyelesaian: Diket: Ditanya: Vt? VO = 2 liter Δt = 50 OC-20 OC= 30 OC = 210. 10 -6/OC Jawab: Vt = VO ( 1 + Δt) = 2 ( 1 + 210. 10 -6. 30 ) = 2 (1, 0063) = 2, 0126 liter Contoh: Air sebanyak 2 liter bersuhu 20 OC dipanaskan dalam panci hingga suhunya 50 OC. Berapa volume air setelah dipanaskan? (γ=210. 10 -6/OC)

PEMUAIAN GAS Contoh: • Formula: Vt = V O ( 1 + Δ t ) Keterangan: = koef. Muai volume gas = 1/273 T = suhu harus dlm Kelvin Maka formula dapat dalam bentuk: Gas sebanyak 2 liter bersuhu 27 OC. Berapa volume gas setelah dipanaskan hingga suhunya 77 OC? Penyelesaian: Diket: V 1 = 2 liter T 2= 77+273= 350 K Jawab: Ditanya: V 2? T 1= 27 +273 = 300 K

PERAMBATAN KALOR 1. Konduksi Perambatan kalor secara konduksi terjadi pada logam yang dipanaskan. Partikel-partikel logam tidak berpindah, perpindahan kalornya terjadi secara berantai oleh partikel yang bergetar semakin cepat pada saat kalor yang masuk logam semakin besar dan getaran partikel akan memindahkan kalor pada partikel disampingnya, demikian dan seterusnya. (cari contohnya perambatan kalor dalam kehidupan sehari-hari, minimal 3 contoh) Formula: (Q/t)= laju perpindahan kalor (J/s=W) A = luas penampang (m 2) L = panjang bahan (m) K = kondusivitas bahan (W/m. K) Δ T = selisih suhu (OC atau K)

2. Konveksi Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Pada perpindahan kalor ini bagian yang mendapat kalor partikel-partikelnya akan berpindah ke suhu yang lebih rendah, demikian dan seterusnya sehingga terjadi arus konveksi. (cari contoh perambatan kalor ini dalam kehidupan sehari-hari, minimal 3 contoh) Formula: (Q/t)= laju perpindahan kalor (J/s=W) A = luas penampang (m 2) h = koef. konveksi (W/m 2. K) Δ T = selisih suhu (OC atau K)

Contoh Soal Perpindahan Kalor 1. Balok besi berpenampang kecil dengan suhu kedua ujung dibuat tetap yaitu 500 OC dan 100 OC. Jika panjang besi 50 cm. Berapakah laju kalor persatuan luas yang melewati balok tersebut. (konduksivitas termal besi= 75 W/m. K) Penyelesaian: L=50 cm= 0, 5 m k= 75 W/m. K ΔT=400 K

3. Sebuah benda sumber panas mempunyai luas permukaan 10 cm 2 dan emisivitasnya 0, 4 bersuhu 727 OC. Hitung kalor yang dipancarkan benda selama 1 menit. Penyelesaian: A=10 cm 2=0, 001 m 2 T=727+273=1000 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. 5, 67. 10 -8. 0, 001. (1000)4. 60 = 136, 08 j