Unit 8 Suhu Kalor dan Perpindahan Kalor A

Unit 8 Suhu, Kalor, dan Perpindahan Kalor A. Pegaruh Kalor terhadap Zat B. Asas Black C. Pemuaian Zat D. Perpindahan Kalor

Diskusi Peristiwa perubahan suhu dan perubahan wujud zat akibat perpindahan kalor sering Anda alami dalam kehidupan sehari-hari. Akan tetapi, tahukah Anda perbedaan suhu dan kalor? Apakah akibat-akibat dari perubahan suhu dan perpindahan kalor pada suatu zat? Diskusikan bersama teman Anda. Tampilkan hasil diskusi Anda di depan kelas.

A. Pengaruh Kalor terhadap Zat Kalor adalah energi yang dipindahkan oleh benda ke benda lain karena perbedaan suhu. Kegiatan Untuk lebih memahami tentang suhu, lakukan Kegiatan 5. 1 halaman 97. 1. Pengaruh Kalor terhadap Kenaikan Suhu Zat a. Kalor Jenis Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu 1 kg zat tersebut sebesar 1°C. Alat yang digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat adalah kalorimeter. Contoh Tentukan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air sebanyak 2 kg dari suhu 20°C hingga mencapai titik didihnya, yaitu 100°C. Diketahui kalor jenis air 4, 2 k. Jkg– 1°C– 1. Jawab: m = 2 kg, c = 4, 2 k. Jkg– 1°C– 1 ΔT= 100 °C – 20 °C = 80 °C Dengan menggunakan persamaan; Q = mcΔT = (2 kg) (4, 2 k. Jkg– 1°C– 1) (80 °C) = 672 k. J

Contoh Kalor jenis air 1 kalg– 1°C– 1. Tentukanlah kapasitas kalor Kapasitas kalor (C) dapat didefinisikan sebagai dari 5 liter air dalam satuan J°C– 1, jika 1 kal = 4, 2 J. banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat Jawab: untuk menaikkan suhu sebesar 1°C. Diketahui: 1 kal = 4, 2 J; Kalor jenis air (ca) = 1 kalg– 1°C– 1 = 4. 200 Jkg– 1 °C– 1; Massa air (ma) = 5 liter = 5 kg Diperoleh: C = m c = (5 kg) (4. 200 Jkg– 1·°C– 1) = 21. 000 J°C– 1 = 21 k. J°C– 1 b. Kapasitas Kalor 2. Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Wujud Zat a. Proses Melebur dan Membeku Perubahan wujud zat dari padat menjadi cair disebut mencair atau melebur, sebaliknya perubahan wujud zat dari cair menjadi padat disebut membeku. Kalor yang dibutuhkan untuk melebur disebut kalor laten peleburan atau kalor lebur (L). Kalor yang dilepaskan ketika zat membeku disebut kalor laten pembekuan atau kalor beku (L). Kalor lebur suatu zat dapat didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan oleh satuan massa zat untuk melebur seluruhnya pada titik leburnya.

b. Proses Menguap dan Mengembun Menguap merupakan proses perubahan wujud dari cair menjadi uap. Mendidih adalah proses penguapan yang terjadi di seluruh bagian zat cair. Kalor uap suatu zat didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan oleh satuan massa zat untuk menguap pada titik uapnya. Kalor embun suatu zat didefinisikan sebagai kalor yang dilepaskan oleh suatu satuan massa zat untuk mengembun pada titik embunnya. Pernahkan Anda mendengar istilah titik didih dan titik didih normal? Coba jelaskan kedua istilah tersebut di depan kelas. L A T I HAN Energi yang dibutuhkan untuk mencairkan 1 kg es bersuhu 0°C sama dengan energi yang dibutuhkan sebuah kendaraan bermassa 336 kg untuk bergerak dengan percepatan 1 ms– 2 sejauh 1 km. Samakah kedua bentuk energi tersebut? Jelaskan.

c. Hubungan antara Perubahan Suhu dan Perubahan Wujud Benda 1. Proses A–B Suhu es –T 1°C menyerap kalor sebesar Q 1 sehingga suhunya menjadi 0°C, dan tetap berwujud es. 2. Proses B–C Terjadi perubahan wujud dari es (0°C) menjadi air (0°C), pada suhu tetap. 3. Proses C–D Suhu air 0 °C naik hingga mencapai suhu 100°C, tetapi masih dalam wujud cair. 4. Proses D–E Terjadi perubahan wujud dari air (100°C) menjadi uap (100°C), pada suhu tetap. Menjalankan Perilaku Ilmiah Ketelitian harus diperhatikan baik dalam tindakan maupun sikap. Pada saat menerapkan konsep perumusan materi terhadap latihan soal diperlukan ketelitian agar tidak terjadi kesalahan dalam memecahkan soal tersebut.

a d. Perubahan Fase Zat 1. Jika wujud padat (es) dipanaskan pada tekanan rendah, di bawah tekanan titik tripelnya, es tidak akan melebur, tetapi langsung menjadi uap. Peristiwa tersebut dinamakan sublimasi. 2. Di bawah titik didih normalnya atau di bawah titik kritis C, jika tekanan permukaan zat cair diturunkan untuk suhu tetap (di bawah suhu 100°C), wujud cair (air) akan dapat berubah menjadi uap. 3. Di bawah titik tripel, wujud padat pada suhu tetap dapat berubah menjadi wujud cair, dengan menambah tekanannya. Penambahan tekanan akan dapat mencairkan es. Proses sebaliknya juga dapat terjadi, yaitu pada suhu tetap di bawah titik tripelnya, jika tekanan zat cair diturunkan, akan terjadi perubahan wujud cair menjadi wujud padat. Kerjakan Uji Kompetensi 5. 1 di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 halaman 103. b c

B. Asas Black menyatakan bahwa kalor yang dilepaskan oleh sebuah benda sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang lain. Dengan menggunakan asas Black, kalor jenis suatu zat dapat ditentukan dengan menggunakan kalorimeter. Menjalankan Perilaku Ilmiah Kegiatan Untuk mengetahui fungsi kalorimeter dalam menentukan kalor jenis zat, pelajari Aktivitas Ilmiah 5. 1. Ketika sedang menyusun peralatan aktivitas ilmiah, hati-hati dalam menggunakan peralatan tersebut. Gunakan perlatan dengan baik dan benar agar tidak terjadi kesalahan, perhatikan langkah kerja dengan teliti.

Contoh Di dalam sebuah gelas terdapat air teh sebanyak 60 m. L dengan suhu 80 °C. Kemudian, ke dalam gelas tersebut ditambahkan air sebanyak 40 m. L bersuhu 5°C. Jika diketahui kalor jenis air teh sama dengan kalor jenis air dingin, tentukanlah suhu campuran air tersebut. Jawab: Diketahui: mteh = 60 m. L; Tteh = 80°C mair = 40 m. L; Tair = 5°C; cteh= cair Jika suhu akhir campuran adalah Tc, diperoleh Qlepas(teh) = Qterima(air es) mteh cteh (Tteh – Tc) = mair cair (Tc – Tair) 60 m. L (80 °C –Tc) = 40 m. L (Tc – 5 °C) 4. 800 °C – (60 Tc) = (40 Tc) – 200 °C 100 Tc = 5. 000 °C Tc = 50 °C Jadi, suhu campuran air teh dan air dingin menjadi 50 °C. L A T I HAN Pemanas listrik yang memiliki daya 2, 5 W akan digunakan untuk memanaskan 2 kg zat cair yang suhunya adalah 17 o. C. Hitunglah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air hingga mencapai titik didih dan waktu yang diperlukan untuk mencapai titik didih zat cair tersebut. Kerjakan Uji Kompetensi 5. 2 di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 halaman 105.

C. Pemuaian Zat tersusun atas atom. Kumpulan atom-atom membentuk molekul. Molekul-molekul pembentuk zat senantiasa bergerak dan menimbulkan gaya tarik-menarik. Jika zat dipanaskan, gerakan molekulnya makin cepat. Hal tersebut menyebabkan terjadinya dorongan antara satu molekul dan molekul yang lain sehingga jarak antarmolekulnya menjadi lebih besar. Molekul-molekul akan menempati ruang yang lebih besar. Peristiwa tersebut dinamakan pemuaian. 1. Pemuaian Zat Padat a. Pemuaian Panjang Untuk membedakan sifat muai berbagai macam zat, digunakan konsep koefisien muai dan untuk pemuaian panjang disebut koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang batang dari panjangnya semula untuk setiap kenaikan suhu sebesar satuan suhu. Koefisien muai panjang

b. Pemuaian Luas c. Pemuaian Volume

2. Pemuaian Zat Cair dan Gas a. Pemuaian Zat Cair Kegiatan Untuk mengetahui pemuaian pada zat cair, pelajari Aktivitas Ilmiah 5. 2. Berdasarkan hasil pengamatan, alkohol mengalami pertambahan volume paling besar, diikuti oleh air, dan yang paling kecil pemuaiannya adalah raksa. Pertambahan volume tersebut dapat dituliskan sebagai berikut Setelah suhunya naik, volumenya menjadi Menjalankan Perilaku Ilmiah Dalam melakukan aktivitas ilmiah dibutuhkan kerja sama satu sama lain agar hasil pengamatan yang diperoleh dapat maksimal.

b. Pemuaian Gas 1) Pengaruh Suhu terhadap Volume Gas Untuk tekanan (P) tetap, kenaikan suhu gas akan meningkatkan volume gas. 2) Pengaruh Suhu terhadap Tekanan 3) Pengaruh Tekanan terhadap Volume Gas P V = tetap Kerjakan Uji Kompetensi 5. 3 di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 halaman 113.

D. Perpindahan Kalor Pernahkah Anda merasakan panas ketika berjalan di siang hari? Darimana sumber panas tersebut? Sumber panas yang Anda rasakan berasal dari Matahari merupakan sumber energi panas yang sangat besar. Matahari selalu memancarkan energi panas setiap hari tanpa henti, lalu dari mana atau siapa yang menjadikan sumber energi Matahari? Hanya Tuhan Yang Maha Pencipta langit dan Bumi beserta isinya dan Tuhan Yang Maha Mengetahui segala kebenarannya. Kegiatan Menjalankan Perilaku Ilmiah Dalam menyusun perlatan praktikum Anda harus hati-hati agar tidak terjadi kesalahan Untuk mempelajari perpindahan kalor, pelajari ketika proses pengamatan berlangsung. Aktivitas Ilmiah 5. 3. Tumbuhkan sikap kerjasama, sabar, dan teliti dalam melakukan setiap aktivitas 1. Konduksi ilmiah. Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dan selama terjadi perpindahan kalor tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya. Perpindahan kalor secara konduksi per satuan waktu adalah

2. Konveksi Perpindahan kalor secara konveksi disertai gerakan massa atau gerakan partikel-partikel zat perantaranya. Perpindahan tersebut terjadi karena adanya perbedaan massa jenis. Untuk menentukan besarnya kalor yang dilepaskan dalam selang waktu tertentu dapat digunakan persamaan: 3. Radiasi Energi yang dihasilkan oleh Matahari dapat sampai ke Bumi karena radiasi. Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Laju rambatan kalor per satuan luas Untuk menentukan besarnya kalor atau energi yang dipancarkan oleh suatu benda dapat digunakan persamaan: Besarnya kalor yang dipancarkan oleh benda ke lingkungannya akan memenuhi persamaan:

Contoh Seorang anak tanpa pakaian suhu kulitnya 36°C dan berada di suatu ruangan yang suhunya 29°C. Jika luas seluruh permukaan badannya 1 m 2 dan diketahui koefisien konveksi termal udara di sekitar tubuh anak tersebut 8 Js– 1 m– 2°C– 1, tentukan laju rambatan kalor dari tubuh anak itu ke udara sekelilingnya. Jawab: Diketahui: h = 8 Js– 1 m– 1°C– 1 A = 1 m 2 T = 36°C – 29°C = 7°C Maka diperoleh: H = h A T = (8 Js– 1 m– 2°C– 1) (1 m 2) (7 °C) = 56 Js– 1 Jadi, laju rambatan kalor dari badan anak ke lingkungannya sebesar 56 Js– 1. L A T I HAN Ketika belajar di SMP, Anda telah mempelajari proses terjadinya angin laut. Dapatkah Anda menjelaskan proses terjadinya kedua angin tersebut ditinjau dari aspek konveksi? Diskusikanlah dengan teman-teman Anda. Kemudian, presentasikan hasil diskusi yang Anda peroleh. Kerjakan Uji Kompetensi 5. 4 di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 halaman 119.

Kesimpulan Carilah informasi tentang Fluida Statis: Situs http: //sidikpurnomo. net/kalo r-dan-perubahan-wujudzat. html http: //id. wikibooks. org/wiki/ Rumus_Fisika_Lengkap/Kalor Kegiatan Kerjakan Tugas Projek di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 halaman 119.

KUIS 1. Jarak sambungan antara dua rel kereta api pada suhu 20°C adalah 11 mm. Jika setiap rel panjangnya 20 meter dan terbuat dari besi, dengan = 1, 1 × 10– 5 °C– 1, pada suhu berapakah kedua sambungan rel tersebut akan berimpit? 2. Sebuah mobil berwarna hitam berada di bawah terik sinar Matahari. Luas permukaan mobil yang mendapatkan penyinaran 2 m 2 sehingga suhunya mencapai 47 °C. Jika suhu udara di sekelilingnya 27°C, dan mobil dianggap benda hitam sempurna, hitung besarnya energi radiasi yang dipancarkan oleh mobil ke lingkungan dalam waktu 1 menit. Kerjakan Uji Kompetensi Bab 5 di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 halaman 121 - 124.

- Terima Kasih - “Yang payah pada orang-orang yang ingin memperbaiki dunia adalah mereka tidak memulainya dari diri sendiri. ” Thornton Wilder

Referensi www. wlne. images. worldnow. com www. orkadventures. files. wordpress. com www. id. wikipedia. org www. kfk. kompas. com www. datasoal. com www. smpn 5 solo. net Dokumentasi penerbit

Created by: Yulistya Pratiwi Rani A. Sujadi