Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Bil Standard Kandungan Standard Pembelajaran
Kriteria Pencapaian
1. KOMPOSISI KIMIA DALAM SEL
1.1 Menjelaskan komposisi kimia dalam sel
1.1.1 Menyatakan unsur dalam sel1.1.2 Menyenaraikan sebatian kimia di dalam sel1.1.3 Menerangkan kepentingan sebatian organik di dalam sel1.1.4 Menerangkan kepentingan air di dalam sel
1.2 Menerangkan tentang karbohidrat
1.2.1 Menyatakan unsur-unsur dalam karbohidrat1.2.2 Menyatakan jenis-jenis karbohidrat
1.3 Menjelaskan tentang protein
1.3.1 Menyatakan unsur-unsur dalam protein 1.3.2 Menyatakan pelbagai struktur protein
1.4 Menjelaskan tentang lipid
1.4.1 Menyatakan unsur-unsur dalam lipid1.4.2 Menyatakan jenis-jenis lipid yang utama
2. GELOMBANG 2.1 Memahami gelombang elektromagnet
2.1.1 Memerihalkan gelombang2.1.2 Menyenaraikan spektrum gelombang elektromagnet2.1.3 Menyatakan bahawa gelombang mikro merupakan sebahagian daripada spektrum elektromagnet 2.1.4 Menyatakan sumber gelombang mikro2.1.5 Menyatakan ciri-ciri umum gelombang mikro2.1.6 Menyatakan aplikasi gelombang mikro2.1.7 Menerangkan kesan sampingan terhadap pendedahan yang berlebihan kepada komponen tertentu spektrum elektromagnet
3. HABA 3.1 Memahami muatan haba tentu
3.1.1 Menyatakan maksud muatan haba
tentu (c), c= Qmθ
3.1.2 Menentukan muatan haba tentu cecair dan muatan haba tentu pepejal3.1.3 Menghuraikan aplikasi muatan haba tentu3.1.4 Menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan muatan haba tentu
1 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
MODUL 1:KOMPOSISI
KIMIA DALAM SEL
1.1 KOMPOSISI KIMIA DALAM SEL
1. Semua sel mengandungi pelbagai molekul yang terdiri daripada unsur.
2 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
2. Unsur yang paling banyak terdapat dalam satu sel adalah oksigen, karbon, hidrogen dan nitrogen.
3. Unsur-unsur lain yang terdapat dalam suatu sel termasuk sulfur, fosforus, kalsium, kalium, magnesium,
klorin, natrium dan ferum.
4. Unsur-unsur utama seperti karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, sulfur dan fosforus dalam sel berpadu
antara satu sama lain untuk membentuk pelbagai sebatian kimia.
5. Unsur lain seperti kalsium, magnesium, klorin, kalium, natrium dan ferum wujud sebagai ion dalam sel
dan diperlukan untuk menjalankan fungsi tertentu.
6. Ion-ion mineral ini adalah penting sebagai molekul organik. Contohnya,ferum dalam hemoglobin,
magnesium dalam klorofil, kalsium dan fosforus dalam tulang.
7. Sebatian kimia boleh dibahagikan kepada dua jenis:
Sebatian Organik Sebatian tak organik
Mengandungi unsur karbon Tidak mengandungi unsur karbon
Contoh sebatian organik dalam sel:
karbohidrat, lipid, protein dan asid nukleik
Contoh sebatian tak organik:
Air
KEPENTINGAN SEBATIAN ORGANIK DALAM SEL
1. Karbohidrat
2. Lipid
3 |
Karbohidrat
Untuk membekal tenaga semasa respirasi
Untuk membentuk rangka rangka luaran serangga
Untuk membina dinding sel dalam sel tumbuhan
Sebagai makanan simpanan dalam bentuk glikogen di dalam hati dan otot-otot, sebagai kanji di sel-sel tumbuhan
Untuk membina dwilapisan fosfolipid yang terkandung dalam membran plasma
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
3. Protein
4. Asid Nukleik
(a) Terdiri daripada unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan fosforus.
(b) Unit asas bagi asid nukleik ialah nukleotida, setiap nukleotida terdiri daripada tiga juzuk, iaitu gula
pentosa, kumpulan fosfat dan bes bernitrogen.
struktur nukleotida
(c) Terdapat dua jenis asid nukleik:
4 |
Lipid
Untuk melindungi organ-organ dan sebagai penebat haba
Sebagai pelarut vitamin A, D, E, dan K
Sebagai sumber tenaga
Untuk sintesis hormon steroid termasuk hormon seks
Membentuk jus hempedu dalam hati untuk pencernaan lemak
Sebagai hasil simpanan dalam bentuk tisu adipos di dalam haiwan dan lemak atau minyak di dalam biji benih
Protein
Untuk membentuk struktur sel seperti protoplasma Membina tisu penghubung seperti tendon, ligament dan otot
Membina otot-otot untuk pergerakanMembentuk molekul protein di dalam membran plasma
Membentuk hemoglobin dalam sel darah merah untuk mengangkut oksigen
Untuk menghasilkan sel-sel baru
Mensintesiskan enzim-enzim dan hormon-hormon untuk mengawal proses kimia
Mensintesiskan antibodi bagi mempertahankan badan daripada penyakit
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
(i) DNA (asid deoksiribonukleik)terdiri daripada dua rantai polinukleotida yang berpintal antara satu
sama lain dan berbentuk heliks ganda dua.
(ii) RNA (asid ribonukleik) yang lebih pendek dan terdiri daripada satu rantai polinukleotida sahaja
(d) Kepentingan asid nukleik dalam sel:
(i) Membawa maklumat genetik dalam semua sel hidup.
(ii) Mensintesis protein secara terus
(iii) Menentukan sifat-sifat yang diwarisi daripada ibubapa
(iv) Mengawal semua aktiviti utama sel seperti tindak balas kimia dan pertumbuhan.
KEPENTINGAN AIR DALAM SEL
(a) Sebagai komponen utama dalam protoplasma
(b) Sebagai medium pengangkutan dalam sel-sel dan antara sel-sel.
(c) Membenarkan pertukaran kimia dalam larutan.
(d) Sebagai satu medium untuk tindak balas biokimia di dalam sel.
(e) Sebagai pelarut untuk melarutkan gas-gas respirasi (oksigen dan karbon dioksida) dan
membenarkan resapan gas dalam alveolus dan sel-sel.
(f) Memberi sokongan terutama kepada tumbuhan berbatang lembut apabila sel tumbuhan adalah
segah.
1.2 MENERANGKAN TENTANG KARBOHIDRAT
5 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
KARBOHIDRAT
1. Karbohidrat mengandungi unsur karbon, hidrogen dan oksigen.
2. Terdapat tiga jenis kumpulan utama karbohidrat iaitu monosakarida, disakarida dan polisakarida.
(A) MONOSAKARIDA
1. Monosakarida merupakan UNIT ASAS bagi karbohidrat.
2. Monosakarida adalah gula ringkas seperti glukosa, fruktosa dan galaktosa.
3. Satu monosakarida mengandungi satu kumpulan kimia yang dibina daripada gelang karbon, hidrogen
dan atom-atom oksigen.
4. Semua monosakarida adalah gula penurun.
5. Kewujudan gula penurun boleh diuji dengan menggunakan ujian Benedict.
(a) Semasa gula ringkas dididihkan dengan reagen Benedict, warnanya bertukar dari biru kepada
hijau, kuning, jingga, dan akhirnya mendakan merah bata dihasilkan.
(b) Gula ringkas menurunkan ion kuprum dalam reagen Benedict kepada kuprum (I) oksida tak larut.
(B) DISAKARIDA
1. Disakarida merupakan gula kompleks.
2. Satu disakarida mengandungi dua monosakarida yang bergabung secara kimia melalui suatu proses
yang dipanggil kondensasi. Dalam proses ini, satu molekul air dihasilkan.
3. Contoh-contoh disakarida ialah maltosa (gula malt), sukrosa (gula tebu), dan laktosa (gula susu).
4. Maltosa terdiri daripada dua molekul glukosa. Sukrosa mengandungi satu glukosa dan satu
fruktosa. Laktosa adalah terdiri daripada satu glukosa dan satu galaktosa.
6 |
kondensasimonosakarida + monosakarida --------------> disakarida +air
glukosa + glukosa -------------->maltosa +air
glukosa + fruktosa -------------->sukrosa +air
glukosa + galaktosa -------------->laktosa +air
kondensasi
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
5. Disakarida boleh diputuskan kepada monosakarida melalui proses yang dipanggil hidrolisis. Proses
ini memerlukan satu molekul air untuk memutuskan disakarida.
6. Semua disakarida merupakan gula penurun kecuali sukrosa yang merupakan gula bukan penurun.
7. Sukrosa, iaitu gula bukan penurun, boleh diuji dengan proses berikut:
(a) Larutan sukrosa dididihkan dengan asid hidroklorik untuk membekalkan molekul air bagi memutuskan
gula kompleks kepada gula ringkas.
(b) Larutan itu dineutralkan dengan natrium hidroksida.
(c) Reagen Benedict ditambah ke dalam larutan dan dididihkan.
(d) Mendakan merah bata terbentuk menunjukkan kewujudan gula penurun.
(e) Satu ekperimen kawalan disediakan dengan mendidihkan larutan sukrosa yang mengandungi reagen
Benedict. Larutan kekal berwarna biru menunjukkan ia tidak mempunyai gula penurun.
(f) Dengan membandingkan kedua-dua keputusan, bolehlah disimpulkan bahawa sukrosa merupakan
suatu gula kompleks dan gula bukan penurun. Apabila sukrosa dihidrolisis oleh asid, gula ringkas
(glukosa dan fruktosa) yang merupakan gula penurun akan terbentuk.
7 |
Laktosa + air --------------> glukosa + galaktosa
Maltosa + air --------------> glukosa + glukosa
Sukrosa + air --------------> glukosa + fruktosa
Disakarida +air --------------> monosakarida + monosakaridahidrolisis
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
(C) POLISAKARIDA
1. Polisakarida adalah suatu gula kompleks yang besar.
2. Polisakarida mengandungi banyak monosakarida yang bergabung bersama-sama secara kondensasi
untuk membentuk gula ringkas yang berantai panjang dan dipanggil polimer.
3. Contoh-contoh polisakarida ialah kanji, glikogen dan selulosa.
4. Kanji dihasilkan oleh tumbuhan sebagai bentuk makanan dalam simpanan. Glikogen dibentuk oleh
haiwan untuk menyimpan glukosa. Selulosa adalah suatu struktur polisakarida dalam sel-sel tumbuhan.
8 |
KARBOHIDRATMONOSAKARIDA
* Gula ringkas*Gula penurun
* Unit asas karbohidrat (monomer)
Contoh: glukosa, fruktosa & galaktosa
DISAKARIDA* Gula kompleks
* Mengandungi dua monosakarida
*Contoh :maltosa, sukrosa & laktosa
* Gula penurun kecuali sukrosa
POLISAKARIDA
Kanji* Karbohidrat disimpan
dalam sel tumbuhan
Glikogen*Karbohidrat disimpan
dalam sel haiwan
Selulosa*Membentuk dinding sel dalam tumbuhan
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
1.3 MENJELASKAN TENTANG PROTEIN
PROTEIN
1. Protein terdiri daripada unsur karbon, hidrogen, oksigen, sulfur nitrogen dan fosforus.
2. Protein adalah molekul-molekul yang besar dan kompleks.
3. Monomer (unit asas) bagi protein adalah asid amino.
4. Molekul-molekul asid amino bergabung untuk membentuk protein melalui proses yang dipanggil
kondensasi.
5. Asid-asid amino digabung bersama-sama oleh ikatan peptida untuk membentuk dipeptida pendek dan
polipeptida yang lebih panjang,
6. Dua molekul asid amino digabung oleh satu ikatan peptida untuk membentuk dipeptida. Satu molekul
air dihasilkan.
7. Polipeptida dibentuk semasa banyak molekul asid amino bergabung bersama-sama untuk
membentuk rantai panjang asid amino. Rantai polipeptida diubah suai untuk membentuk protein.
8. Polipeptida diputuskan melalui satu siri tindak balas hidrolisis untuk menjadi dipeptida dan akhirnya
menjadi asid amino.
9. Terdapat 20 jenis asid amino yang berbeza di dalam protein sel hidup.
10. Asid amino dikelaskan kepada dua jenis:
Asid amino penting Asid amino tak penting
Tidak boleh disintesis oleh sel-sel badan
Diperoleh daripada makanan
Boleh disintesis oleh badan
Tidak perlu diperoleh daripada makanan
11. Makanan yang mengandungi semua asid amino penting dalam kuantiti yang mencukupi dipanggil
protein kelas pertama seperti susu, daging dan telur.
12. Makanan yang kurang beberapa asid amino asas dipanggil protein kelas kedua, contohnya tumbuh-
tumbuhan seperti bijirin jagung.
9 |
Asid amino + asid amino dipeptida + air
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
13. Struktur protein boleh dikelaskan kepada empat tahap:
(a) Struktur pertama
Asid amino disusun dalam urutan untuk membentuk rantai polipeptida yang lurus dan panjang.
(b) Struktur kedua
Polipeptida yang berlingkar untuk membentuk heliks atau kepingan berlipat.
(c) Struktur ketiga
Heliks atau kepingan berlipat dilipat dengan pelbagai cara untuk membentuk protein globular (berbentuk
3D) seperti enzim, hormon, protein plasma dan antibodi.
10 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
(d) Struktur keempat
Dua atau lebih rantai polipeptida tertier yang berlipat bergabung untuk membentuk protein besar yang
kompleks. Contoh ialah hemoglobin yang terdiri daripada empat rantai polipeptida.
1.4 MENJELASKAN TENTANG LIPID
LIPID
1. Lipid ialah sebatian-sebatian organik yang mengandungi karbon, hidrogen dan oksigen.
2. Jenis utama lipid ialah lemak, minyak, lilin, fosfolipid dan steroid seperti kolestrol, testosteron, estrogen
dan progesteron.
3. Lemak adalah pepejal dalam suhu bilik kerana takat leburnya yang tinggi manakala minyak adalah
cecair dalam suhu bilik kerana takat leburnya yang rendah.
4. Lemak dan minyak ditempatkan dalam kategori yang dipanggil trigliserida.
5. Satu trigliserida terdiri daripada satu gliserol dan tiga asid lemak.
Struktur trigliserida
11 |
Gliserol
Asid Lemak
Asid Lemak
Asid Lemak
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
6. Pembentukan lemak dan minyak (trigliserida) meliputi tindak balas kondensasi antara gliserol dan asid
lemak.
7. Dalam kehadiran enzim-enzim, tiga asid lemak diikat secara kovalen untuk membentuk satu
trigliserida. Tindak balas ini menghasilkan tiga molekul air.
+
8. Pemecahan lemak dan minyak meliputi tindak balas hidrolisis.
9. Dalam kehadiran enzim-enzim, lemak dan minyak dipecahkan untuk membentuk gliserol dan asid
lemak.
Lemak Tepu dan Lemak Tak Tepu
1. Terdapat dua jenis lemak iaitu lemak tepu dan lemak tak tepu.
2. Lemak tepu ialah suatu trigliserol yang mengandungi asid lemak tepu. Lemak itu ditepu dengan
hidrogen.
3. Lemak tak tepu mengandungi bilangan hidrogen yang lebih kurang daripada nombor hidrogen yang
maksimum dan ia mengandungi asid lemak tak tepu.
H H H H H H H H
C C C C C C =C C
H H H H H H
(a) Lemak tepu (b) Lemak tak tepu
12 |
Gliserol
Asid Lemak
Asid Lemak
Asid Lemak
Kondensasi
Hidrolisis
Gliserol
Asid Lemak
Asid Lemak
Asid Lemak
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
4. Perbandingan antara lemak tepu dan lemak tak tepu
Lemak tepu Lemak tak tepu
Persamaan Kedua-dua ialah trigliserida dan mempunyai asid lemak
Perbezaan 1. Mengandungi asid lemak tepu Mengandungi asid lemak tak tepu
2. Rantai karbonnya mengandungi nombor
hidrogen yang maksimum
Rantai karbonnya tidak tepu dengan
hidrogen.Masih boleh menerima hidrogen.
3. Tiada ikatan berganda pada karbon
kepada karbon dalam asid lemak
Mengandungi sekurang-kurangnya satu
ikatan berganda karbon kepada karbon
dalam asid lemak
4. Pepejal dalam suhu bilik Cecair dalam suhu bilik
5. Mempunyai takat lebur yang tinggi Mempunyai takat lebur yang rendah
6. Meningkatkan tahap kolestrol dalam
darah
Menurunkan tahap kolestrol dalam darah
7. Meningkatkan risiko penyakit jantung
kerana kolestrol yang berlebihan akan
berkumpul dan menolak pada dinding arteri
lalu menghalang pengaliran darah
Tidak meningkatkan risiko penyakit jantung
kerana tidak mempunyai kolestrol yang
berkumpul pada dinding arteri
Contoh: Lemak haiwan Contoh: Minyak tumbuhan spt minyak
kacang
13 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
MODUL 2:
GELOMBANG
2.1 Memahami gelombang elektromagnet
14 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Memerihalkan gelombang
1. Gelombang ialah suatu gerakan berayun berulangan yang merambat melalui suatu ruang.
2. Gelombang boleh dijana melalui getaran.
3. Gelombang digunakan untuk menyebarkan maklumat dari satu kawasan ke kawasan lain misalnya
untuk siaran radio dan televisyen.
Sifat-sifat gelombang
1. Terdapat beberapa sifat yang berkaitan dengan gelombang, iaitu:
(a) panjang gelombang
(b) frekuensi gelombang
(c) amplitud gelombang
(d) halaju gelombang
Sifat Gelombang Penerangan
Panjang gelombang Jarak antara dua puncak/lembangan gelombang yang berturutan
Frekuensi gelombang Bilangan gelombang lengkap yang dijana dalam masa satu saat
Amplitud gelombang Jarak yang disesarkan oleh gelombang dari kedudukan asal
Halaju gelombang Jarak yang dilalui oleh gelombang dalam masa satu saat
15 |
Sesaran / cm
Panjang gelombang, Lembangan
Puncak / cm
Lembangan
Jarak / cm
Amplitud
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
2. Frekuensi disukat dalam unit hertz (Hz).
3. Satu hertz ialah satu ayunan gelombang lengkap yang dijana dalam masa satu saat. Misalnya, 200 Hz
memberi maksud 200 gelombang lengkap yang dijana dalam masa satu saat.
Frekuensi ialah jumlah gelombang yang dijana per saat, f= 1T
(T = Masa satu panjang gelombang)
Halaju gelombang = Frekuensi x Panjang Gelombang
Contoh 1
Satu sumber menghasilkan gelombang bunyi yang berfrekuensi 250 Hz dengan panjang gelombang 2m.
Berapakah halaju gelombang itu?
Penyelesaian:
Contoh 2
Suatu gelombang mempunyai halaju gelombang 300 ms-1 dan frekuensi 150 Hz. Berapakah panjang
gelombang tersebut?
Penyelesaian:
Spektrum elektromagnet
16 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Gelombang radio Sinar sinar X sinar cahaya inframerah Gama ultraungu nampak Gelombang Gelombang
Gelombang untuk untukMikro televisyen radio
1. Gelombang elektromagnet ialah gelombang yang mempunyai sifat elektrik dan magnet.
2. Gelombang elektromagnet terdiri daripada:
(a) sinar gama
(b) sinar X
(c) sinar ultraungu
(d) cahaya nampak
(e) sinaran inframerah
(f) gelombang radio
3. Gelombang radio pula dapat dibahagikan kepada:
(a) gelombang mikro
(b) gelombang untuk siaran televisyen
(c) gelombang untuk siaran radio
4. Setiap gelombang elektromagnet berbeza dari segi panjang gelombang dan frekuensi.
5. Semua gelombang elektromagnet:
(a) bergerak dengan laju cahaya, iaitu kira-kira 3 x 108 ms-1
17 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
(b) boleh bergerak menerusi vakum
(c) mematuhi persamaan gelombang ,
(d) Ia adalah gelombang melintang
(e) Ia menunjukkan sifat-sifat gelombang seperti pantulan, pembiasan, pembelauan dan interferens.
(f) Ia memindahkan tenaga dari satu tempat ke tempat yang lain
Gelombang Mikro
1. Gelombang mikro (microwaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi yang tinggi iaitu 10-3 m
hingga 10-1m
2. Gelombang mikro boleh dihasilkan melalui peranti elektronik seperti tiubmagnetron,klystron dan
gyrotron.
3. Ciri-ciri umum gelombang mikro ialah:
i. Mempunyai frekuensi yang tinggi yang dapat menyediakan lebar jalur yang lebih besar untuk
digunakan dalam sistem komunikasi. Ini akan menyebabkan saluran bertambah, bermakna lebih
banyak penghantaran maklumat boleh dilakukan serentak.
ii. Mempunyai panjang gelombang yang pendek.
iii. Ia dipantulkan apabila mengenai permukaan logam.
iv. Dapat memanaskan sesuatu bahan dengan menggetarkan atom dan molekul bahan
tersebut. Kadar pemanasan bergantung kepada keamatan (intensity) sinaran mikro (microwaves
radiation) dan jumlah masa bahan tersebut didedahkan kepadanya.
v. Ia dapat melalui kaca dan plastik
vi. Ia dapat melalui atmosfera
vii. Ia dapat melalui ionosfera tanpa dipantulkan
viii. Ia bolehdiserap oleh molekul air
ix. Penghantarannya dipengaruhi oleh sifat-sifat gelombang seperti pantulan, pembiasan,
pembelauan dan interferens.
Apa itu ionosfera?
Ionosfera adalah lapisan bahagian teratas dan terpenting dalam atmosfera bumi kita. Ionosfera sangat
penting kerana ia menapis radiasi cahaya matahari (UV dan sebagainya) agar tidak terus ke bumi.
APLIKASI GELOMBANG MIKRO
18 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
(A) Gelombang mikro dalam Satelit dan Telefon Selular
1. Gelombang mikro mempunyai panjang gelombang yang pendek menyebabkan gelombang ini hanya
boleh bergerak dalam garis lurus tanpa kehilangan banyak tenaga.
2. Oleh sebab gelombang mikro tidak dapat dibelaukan oleh halangan bulat, pemancaran dan
penerimaan gelombang mikro hanya boleh melalui satelit komunikasi.
3. Bagi mengekalkan komunikasi antarabangsa, tiga buah satelit dilancarkan ke dalam orbit di atas
khatulistiwa pada altitud 35700 km. Tempoh peredaran satelit-satelit adalah sama dengan tempoh
putaran Bumi, iaitu 24 jam. Oleh itu, satelit kelihatan pegun di orbit.
a) Gelombang mikro dipancarkan dari stesen pemancar A di bumi ke satelit intelsat1.b) Satelit intelsat 1 akan memperkuatkan gelombang mikro ini dan memancarkannya kembali ke
stesen penerima B.c) Kemudian, isyarat gelombang mikro dipancarkan dari stesen B ke satelit Intelsat 2, kemudian dari
satelit intelsat 2 ke stesen C.d) Isyarat gelombang mikro yang diterima oleh stesen C seterusnya disiarkan ke seluruh rantau
menggunakan sebilangan stesen geganti.
4. Ia membolehkan komunikasi antarabangsa yang cekap dan pantas melalui emel, internet, telefon, faks, radio dan televisyen.
Penghantaran isyarat gelombang mikro menggunakan telefon selular/mudah alih
19 |
Satelit Intelsat 1(Lautan Atlantik)
Satelit Intelsat 2(Lautan Pasifik)
Satelit Intelsat 3(Lautan Hindi)
A
B
C
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
1. Telefon mudah alih menetapkan sambungan tanpa wayar menggunakan gelombang
mikrodengantiang pemancar(transmitter)yang berdekatan. Ini adalah sambungan dua hala, bermakna
kedua-dua boleh menghantar dan menerima maklumat. Tiang pemancar mempunyai sambungan
kepada pusat rangkaian telefon, membolehkan panggilan disambung dengan mana-mana telefon lain di
dunia.
2. Apabila panggilan telefon dibuat, isyarat gelombang mikro(panggilan) akan dihantarke tiang
pemancar, tiang pemancar pula menghubungkannya ke pusat pemprosesan rangkaian.
3. Pusat pemprosesan rangkaian pulamenghantar isyarat gelombang mikro ke tiang pemancar lain
(tiang pemancar yang berdekatan dengan penerima panggilan)yang seterusnya akan
menyambungkannya ke telefon bimbityang menerima panggilan.
4. Jarak penghantaran ke tiang pemancar adalah mengikut susunan beberapa kilometer, jadi tiang
pemancar diletakkan cukup dekat bersama-sama untuk isyarat bertindih.
5. Kawasan yang diliputi oleh sebuah tiang pemancar tunggal disebut sebagai 'sel' atau 'tapak.' Satu
kawasan metropolitan besar mungkin mempunyai beratus-ratus sel untuk meliputi rangkaian seluruh
rantau.
6. Jika kita berada di kawasan yang terpencil dan jauh dari tiang pemancar yang paling hampir, telefon
akan kehilangan sambungan kepada pusat pemprosesan rangkaian.
7. Ini merupakan 'zon mati' yang memberi maksud tiada perkhidmatan. Perkhidmatan juga tiada di
lokasi di mana isyarat gelombang mikromempunyai kesukaran untuk menembusi seperti
kawasanberlogam dan berkonkrit. Ini adalah sebab mengapa kita sering kehilangan isyarat dalam lif
atau di garaj tempat letak kereta bawah tanah.
8. Tempat lain di mana telefon tidak berfungsi? Ia berlaku di dalam kapal terbang pada ketinggian 30,000
kaki. Rangkaian selular menggunakan menara darat, jadi sebaik sahaja anda di udara, anda akan
kehilangan isyarat.
(B) Gelombang mikro dalam ketuhar (oven)
20 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
1. Frekuensi gelombang mikro (tenaga) boleh dipilih. Gelombang mikro diserap oleh molekul air
menyebabkan molekul air bergetar dan meningkatkan tenaga kinetiknya.
2. Kesan ini boleh digunakan untuk memanaskan bahan yang mengandungi airseperti makanan.
3. Jika frekuensi yang paling kuat digunakan dalam ketuhar ia hanya memasakkan makanan di bahagian
luarannya sahaja kerana semua gelombang mikro telah diserap sebelum ia dapat menembusi makanan.
4. Oleh itu, frekuensi yang digunakan dalam ketuhar gelombang mikro akan ditukarkankepada frekuensi
yang boleh menembusi kira-kira 1cm ke dalam makanan.
5. Tenaga haba mengalir dari kawasan panas ke kawasan sejuk melalui proses konduksi (conduction)
dan perolakan (convection)yang akan menyebarkan haba ke seluruhan makanan dan seterusnya
menjadikan makanan masak dengan sekata.
6. Sel-sel di dalam tubuh kita mengandungi molekul air, radiasi ketuhar gelombang mikro boleh
memanaskan sel-sel badan kita dan sangat berbahaya jika ia adalah pada intensiti yang tinggi
keranaboleh membakar tisu badan.
7. Radiasi gelombang mikro tersimpan di dalam ketuhar dengan kasus logamdan jaringan logam boleh
pantul dibahagian pintunya.
Kesan sampingan terhadap pendedahan yang berlebihan kepada komponen tertentu spektrum
elektromagnet
21 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
1. Frekuensi dan tenaga gelombang elektromagnet meningkat dengan berkurangnya panjang
gelombang.
2. Gelombang elektromagnet dengan kuasa penembusan yang tinggi adalah berbahaya kepada
kesihatan manusia.
3. Oleh itu, langkah berjaga-jaga mesti diambil bagi mengelakkan pendedahan keterlaluan atau
berlebihan.
Gelombang elektromagnet Kesan berbahaya Langkah berjaga-jaga
Radio gelombang panjang (LW) Tidak ada bukti berbahaya
Radio gelombang sederhana
(MW)
Tidak ada bukti berbahaya
Radio gelombang pendek (SW) Tidak ada bukti berbahaya
Radio FM Tidak ada bukti berbahaya
Radio UHF Tidak ada bukti berbahaya
Gelombang mikro - Kesan panas pada tisu badan
- boleh jadi sebab berlakunya
tumor otak
- Jaringan logam yang menyerap
gelombang mikro
-Berhati-hati semasa
menggunakan telefon bimbit
- Tidak mendekati pencawang
penerima gelombang mikro
Sinaran inframerah Kesan pemanasan pada tisu
badan
Permukaan pantulan
Cahaya nampak Tidak ada bukti berbahaya
Sinaran ultraungu Pendedahan yang berlebihan
boleh menyebabkan barah kulit
dan kerosakan mata (katarak
mata)
- Mengelakkan diri daripada
terdedah kepada matahari
secara berlebihan
- Menggunakan krim pelindung
matahari atau menggunakan
pakaian yang sesuai
- Mengurangkan penggunaan
klorofluorokarbon (CFC) yang
menyebabkan penipisan lapisan
ozon (O3)
Sinar-X Merosakkan tisu hidup dan boleh - Gunakan perisai plumbum
22 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
menyebabkan kanser
Sinar gama Menyebabkan kerosakan serius
pada tisu benda hidup dan juga
boleh menyebabkan kanser
- Gunakan konkrit tebal dan
perisai plumbum
23 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
MODUL 3:
HABA
MUATAN HABA TENTU
Muatan Haba
24 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
1. Muatan haba suatu bahan ditakrifkan sebagai kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu
bahan itu sebanyak 1°C.
2. Muatan haba diukur dalam joule per darjah Celcius (J°C-1)
3.
Rajah 1
a) Rajah 1 menunjukkan satu bikar mengandungi
1kg parafin dan satu bikar lain yang
mengandungi 1kg air.
b) Jika kedua-dua bikar itu dipanaskan dengan
menggunakan penunu Bunsen yang sama,
kenaikan suhu parafin didapati adalah kira-kira
dua kali kenaikan suhu air.
c) Eksperimen ini menunjukkan bahawa bahan-
bahan yang berlainan yang sama jisim
mengalami kenaikan suhu yang berbeza
apabila dibekalkan kuantiti haba yang
sama
d) Eksperimen ini juga menunjukkan bahawa
parafin mempunyai muatan haba yang lebih
kecil berbanding dengan air yang mempunyai
jisim yang sama.
Rajah 2
a) Rajah 2 menunjukkan dua bikar A dan B yang
mengandungi jisim air yang berlainan.
b) Jika kedua-dua bikar dipanaskan dengan
menggunakan penunu Bunsen yang sama,
kenaikan suhu air dalam bikar A didapati lebih
tinggi daripada air dalam bikar B.
c) Eksperimen ini menunjukkan bahawa
kenaikan suhu suatu bahan bergantung
kepada jisim bahan itu.
a) Rajah 3 menunjukkan dua bikar C dan D
25 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Rajah 3
dengan jisim air yang sama.
b) Jika air dalam bikar C dipanaskan selama 1
minit manakala air dalam bikar D dipanaskan
selama 5 minit dengan menggunakan penunu
Bunsen yang sama, kenaikan suhu air dalam
bikar C didapati lebih kecil daripada air dalam
bikar D.
c) Eksperimen ini menunjukkan bahawa
kenaikan suhu suatu bahan bergantung
kepada kuantiti haba yang dibekalkan.
4. Eksperimen-eksperimen di atas menunjukkan bahawa muatan haba sesuatu bahan bergantung
kepada:
(a) jenis bahan
(b) jisim bahan
(c) kuantiti haba yang dibekalkan
Muatan haba tentu
1. Muatan haba tentu suatu bahan ditakrifkan sebagai kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan
suhu 1kg bahan itu sebanyak 1°C.
2. Unit bagi muatan haba tentu ialah joule per kilogram per darjah Celcius (J kg-1 C-1). Simbolnya ialah c.
3. Kuantiti haba, Q, yang diterima atau hilang apabila bahan berjisim, m, mengalami perubahan
sebanyak, θ, diberi oleh rumus:
Q=mcθ
4. Jadual berikut menunjukkan muatan haba tentu beberapa jenis bahan. Perhatikan bahawa air mempunyai muatan haba tentu iaitu 4200 Jkg-1°C-1 dan oleh itu menjadi agen penyejuk yang baik.
Pepejal Muatan haba tentu/ Jkg-1°C-1 Cecair Muatan haba tentu/ Jkg-1°C-1
Aluminium 900 Air 4200
Tembaga380 Parafin 2200
Plumbum 130 Spririt bermetil
2400
Kaca670 Alkohol 2500
Ais2100 Merkuri 140
Eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu suatu pepejal (Bongkah Aluminium)
26 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Tujuan: Menentukan muatan haba tentu aluminiumRadas: Bongkah aluminium, pemanas rendam dengan kadar kuasa P watt, thermometer,
kapas, neraca tiga alur, jam randik, bekalan kuasa arus 12V, kepingan polistirena, minyak
Prosedur: 1. Sebuah bongkah aluminium berbentuk silinder dengan dua lubang ditimbang dan jisimnya, m, dicatatkan.
2. Bongkah aluminium itu dibalut dengan kapas dan diletakkan di atas kepingan polistirena untuk menghalang kehilangan haba ke persekitaran.
3. Suatu pemanas rendam dimasukkan ke dalam lubang pada bongkah aluminium.
4. Bebuli sebuah termometer disapu dengan sedikit minyak(supaya berlaku sentuhan terma antara bongkah aluminium dengan termometer) dan dimasukkan ke dalam lubang satu lagi pada bongkah aluminium seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas.
5. Suhu awal bongkah aluminium, θ1, dicatatkan.6. Suhu tertinggi bongkah aluminium, θ2, selepas pemanas rendam dihidupkan
selama t saat dicatatkan.Keputusan: Jisim bongkah aluminium = m kg
Suhu awal = θ1 °CSuhu akhir =θ2 °CPerubahan suhu, θ = (θ2 - θ1) °CKuasa Pemanas = P wattTempoh pemanas dihidupkan = t saat
Pengiraan: Haba yang dibekalkan oleh pemanas = Kuasa xMasa =Ptjoule
Haba yang diterima oleh bongkah aluminium = mcθ = mc(θ2 - θ1) joule
Dengan menganggap bahawa tiada haba hilang ke persekitaran,
Haba yang diterima oleh blok aluminium = haba yang dibekalkan oleh pemanasmc(θ2 - θ1)=Pt
Jadi, c=Pt
m(θ2−θ1) J kg-1 °C-1
Kesimpulan:Muatan haba tentu aluminium adalah bersamaan dengan, c=
Ptm(θ2−θ1)
J kg-1 °C-1
27 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu suatu cecair(Air)
Tujuan: Menentukan muatan haba tentu airRadas: Pemanas rendam, bikar, thermometer, kapas, neraca tiga alur, jam randik, bekalan kuasa
arus 12V, kepingan polistirenaProsedur: 1. Sebuah bikar kosong yang besar ditimbang dan jisimnya, m1 dicatatkan.
2. Bikar itu diisi dengan air dan jisim baru, m2dicatatkan.3. Bikar itu dibalut dengan sedikit kapas dan diletakkan di atas kepingan polistirena
untuk menghalang kehilangan haba ke persekitaran.4. Pemanas rendam, termometer dan pengacau dimasukkan ke dalam air seperti
yang ditunjukkan di dalam rajah di atas.5. Suhu awal air, θ1 dicatatkan.6. Suhu pemanas rendam dihidupkan dan air dikacau secara berterusan dengan
menggunakan pengacau.7. Suhu akhir maksimum air, θ2, selepas pemanas rendam dihidupkan selama t
saat dicatatkan.Keputusan: Jisim bikar kosong = m1 kg
Jisim bikar dengan air = m2 kgJisim air = (m2 – m1) kgSuhu awal = θ1 °CSuhu akhir = θ2°CPerubahan suhu = (θ2 - θ1) °CKuasa pemanas = P wattTempoh pemanas dihidupkan = t saat
Pengiraan: Haba yang dibekalkan oleh pemanas = kuasa x masa = Pt jouleHaba yang diterima oleh air = mcθ = (m2 – m1) c (θ2 - θ1) jouleDengan menganggapkan bahawa tiada haba hilang ke persekitaran, Haba yang diterima = haba yang dibekalkan(m2 – m1) c (θ2 - θ1) = Pt
Jadi, c=Pt
(m2 –m 1)(θ2−θ1)J kg-1°C-1
Kesimpulan:Muatan haba tentu air adalah bersamaan dengan, c=
Pt(m2 –m 1)(θ2−θ1)
J kg-1°C-1
28 |
termometer
bikar
pengacau
penutup
Pemanas rendam
kapas
Kepingan polisterina
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Aplikasi muatan haba tentu
29 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Contoh aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan seharian
1. Air sebagai bahan penyejuk 1. Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi. Oleh itu, ia digunakan sebagai agen penyejuk dalam radiator kenderaan.
2. Haba yang terhasil daripada enjin diserap oleh air yang mengalir di sepanjang ruang dinding enjin. Air mampu menyerap haba yang banyak dengan peningkatan suhu yang perlahan.
3. Air yang telah panas akan dialirkan melalui sirip penyejuk dan dibantu oleh kipas untuk menurunkan kembali suhu air. Air yang telah disejukkan akan dialirkan semula ke ruang dinding enjin.
2. Air sebagai agen pemanas1. Oleh kerana air dapat menyimpan jumlah
haba yang besar, ia juga boleh digunakan sebagai agen pemanas di negara bermusim sejuk.
2. Semasa musim sejuk, air dari tangki air panas dialirkan melalui paip-paip air dalam radiator yang dipasang di dalam rumah.
3. Haba yang yang dikeluarkan dari radiator boleh membantu untuk memanaskan udara di dalam rumah sehingga ke paras yang selesa.
4. Air yang sejuk dialir semula ke tangki air panas untuk dipanaskan.
3. Penggunaan logam sebagai peralatan memasak
1. Peralatan memasak biasanya diperbuat dari logam kerana logam mempunyai muatan haba tentu yang rendah. Oleh itu, ia membolehkan suhunya meningkat dengan mudah apabila dipanaskan.
2. Logam yang biasa digunakan untuk membuat peralatan memasak ialah aluminium, tembaga dan keluli tahan karat. Logam-logam tersebut adalah sesuai digunakan kerana ia tidak bertoksik dan tidak berkarat.
4. Fenomena bayu laut 1. Daratan mempunyai muatan haba tentu yang lebih rendah berbanding dengan laut. Maka suhu daratan meningkat dengan lebih cepat berbanding suhu laut di waktu siang.
2. Udara di daratan menjadi panas dan naik ke atas.
3. Udara yang lebih sejuk daripada lautan bergerak dari laut menuju kea rah daratan sebagai bayu.
5. Fenomena bayu darat 1. Lautan mempunyai muatan haba tentu yang lebih tinggi berbanding daratan.
30 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Maka, suhu lautan menurun lebih lambat berbanding suhu daratan di waktu malam.
2. Udara di atas permukaan lautan yang panas akan naik ke atas.
3. Udara yang lebih sejuk daripada daratan akan bergerak ke arah lautan sebagai bayu darat.
Menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan muatan haba tentu
Contoh 1
Suatu bekas yang mengandungi 8 kg air pada suhu 28°C dipanaskan oleh suatu pemanas rendam berkuasa 1.5 kW selama 5 minit. Jika,haba yang hilang ke persekitaran diabaikan, berapakah suhu akhir air itu?(Muatan haba tentu air ialah 4200 J Kg-1 °C-1)
Penyelesaian:
Haba yang dibekalkan oleh pemanas = Pt = 1500 x 5 x 60 = 450000 JHaba yang diterima oleh air = mcθ (θ = perubahan suhu) = 8 x 4200 x θ = 33600θ JOleh kerana haba yang hilang ke persekitaran boleh diabaikan,
Haba yang dibekalkan = haba yang diterima 450000 J = 33600θ
θ=45000033600
= 13.4°C
Suhu akhir air = (28 + 13.4) °C = 41.4 °C
31 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Contoh 2
Seketul besi berjisim 0.5 kg dipanaskan sehingga 100°C dalam air yang mendidih.Ia kemudiannya dimasukkan ke dalam sebuah bikar yang mengandungi 1.5 kg air pada suhu 27°C. Jika suhu air itu meningkat kepada 32°C, berapakah muatan haba tentu bagi ketulan besi itu?Anggapkan tiada haba yang hilang ke persekitaran dan abaikan haba yang diserap oleh bikar.(Muatan haba tentu air ialah 4200 J Kg-1 °C-1)
Penyelesaian:
Katakan muatan haba tentu bagi besi = c Jkg-1°C-1
Haba yang hilang daripada besi = 0.5 x c x (100 – 32)= 34c JHaba yang diperolehi oleh air = 1.5 x 4200 x (32 – 27) = 31500 JOleh sebab tiada haba hilang ke persekitaran ,
Haba yang hilang = haba yang diperolehi 34c = 31500
c=3150034
= 926.5 JKg-1°C-1
Contoh 3
Seketul plumbum berjisim 2kg dijatuhkan dari tingkat atas sebuah bangunan setinggi 32.5 m. Jika tenaga keupayaan graviti awal plumbum ditukarkan sepenuhnya kepada tenaga terma,berapakah kenaikan suhu ketulan plumbum itu apabila menghentam lantai?(Muatan haba tentu plumbum = 130 JKg-1°C-1 dan g = 10 ms-2)
Penyelesaian:Katakan kenaikan suhu plumbum = θ°CTenaga keupayaan awal plumbum = mghHaba yang diperolehi oleh plumbum = mcθ
Oleh kerana tiada tenaga yang hilang,
Tenaga yang diperolehi = tenaga keupayaanmcθ = mgh
θ=ghc
= 10x 32.5130
= 2.5 °C
32 |
Sains Untuk Non Teknologi / DIPLOMA VOKASIONAL MALAYSIA SEMESTER 2
Contoh 4
Jika 2kg air panas pada suhu 100°C ditambah kepada 10 kg air sejuk pada suhu 28°C, berapakah suhu akhir campuran itu?(Abaikan haba yang diserap oleh bekas dan haba yang hilang ke persekitaran)
Penyelesaian:
Katakan suhu akhir campuran = t°CKejatuhan suhu air panas = (100 – t) °CKenaikan suhu air sejuk = (t – 28)°C
Haba yang hilang oleh air panas = 2 x c x (100 – t) JHaba yang diterima oleh air sejuk = 10 x c x (t – 28) J
Haba yang hilang = Haba yang diterima2 x c x (100 – t) = 10 x c x (t – 28) 2(100 – t) = 10(t – 28) 200 – 2t = 10t – 280 12t= 480 T= 40°C
33 |