SUHU

PAGE

BAB I

SUHU

Pernahkah Kamu demam, tentunya badan terasa panas, Sewaktu tangan Kita menyentuh es batu terasa dingin. Dapatkah indera peraba manusia mengukur suhu air yang sedang mendidih ?, Tentu saja tidak bisa .Kita membutuhkan alat ukur suhu yang disebut termometer.Pada BAB ini Kamu akan mempelajari suhu, bagaimana cara-cara mengukur suhu, merubah satuan derajad suhu.Peta konsep:

Peta Keterpaduan

A. Indra Peraba Bukan Alat Pengukur Suhu yang TepatPernahkan Kamu berjalan di bawah sinar matahari yang terik ? Bagaimana rasanya ? Panas bukan ?. Lain halnya jika kita berada di dalam ruangan yang ber-ac, udara di dalam ruangan tersebut pasti akan terasa sejuk dan dingin. Mengapa demikian?

Tuhan YME telah memberi kita karunia dengan lima indra penting yang sering kita sebut sebagai panca indra. Salah satu dari kelima indra tersebut berfungsi sebagai sensor terhadap panas dan dingin yaitu indra peraba. Itulah sebabnya kita dapat membedakan keadaan panas dan dingin di sekitar kita.

Dalam dunia Fisika keadaan panas dan dingin suatu benda disebut suhu. Suhu suatu benda tidak dapat diukur secara tepat oleh indra peraba kita. Mengapa ?

Untuk mengetahui alasan mengapa indra peraba tidak dapat digunakan sebagai alat pengukur suhu yang tepat, lakukanlah kegiatan berikut ini.

Dari kegiatan tersebut, ketika kedua tangan masuk ke dalam ember B, ternyata tangan kiri kita merasakan air di B terasa dingin, sedangkan tangan Kanan merasakan air di B terasa panas. Dua keadaan yang berbeda untuk air yang sama, yaitu air di B. Ini menunjukan indra peraba kita sangat subjektif.

Informasi suhu yang diterima oleh indra peraba kita sangat bergantung pada keadaan suhu sebelumnya. Selain tidak akurat pengukuran suhu dengan menggunakan indra peraba dapat mengakibatkan kerusakan organ tubuh kita jika benda yang akan kita raba terlalu panas atau terlalu dingin.

Jika tangan tidak dapat membedakan suhu benda dengan tepat maka untuk mengukur suhu suatu benda digunakan alat bantu yang disebut Termometer.

Coba diskusikan dengan teman sebangkumu!1. Mengapa indra peraba kita tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu benda?2. Apabila Kamu sakit demam cukupkah mengetahui suhu badanmu dengan meraba kening ? Mengapa demikian ?

3. Apakah pengertian suhu ?

4. Apakah suhu dapat diukur? Alat apakah yang digunakan untuk mengukur suhu ?

5. Apakah indera peraba juga mempunyai kepekaan terhadap radiasi gelombang lain selain gelombang panas ?

A. Membuat Termometer Sederhana

Ambillah sebuah termometer pipa kapiler raksa atau alkohol yang masih polos belum belum berskala. Celupkan bagian reservoir termometer ke dalam es yang melebur, tandai permukaan raksa dalam pipa kapiler dengan angka tertentu dengan menggunakan spidol permanent. Namakanlah angka itu sebagai Titik Tetap Bawah (TTB) Kemudian masukkan reservoir ke dalam air yang mendidih, tunggu raksa yang naik dalam pipa kapiler berhenti bergerak kemudian tandai batas raksa tersebut dengan angka tertentu yang lebih besar dar TTB. Angka ini Kamu sebut sebagai Titik Tetap Atas (TTA). Kemudian dengan bantuan penggaris buatlah skala yang teratur di antara TTB dan TTA. Banyaknya skala terserah Kamu. Sekarang telah tercipta termometer baru, namailah dengan termometer namamu.Bagaimana konsep-konsep yang terkait dengan pembuatan termometer dapat dijelaskan ?

Ketika suatu benda mengalami perubahan suhu maka getaran partikel-partikel penyusun benda tersebut juga berubah sehingga benda mengalami perubahan-perubahan sebagai berikut :

a. Wujud

Jika zat cair didiginkan dapat berubah wujud menjadi padat misalnya air es, atau sebaliknya jika zat padat dipanaskan akan mencait misalnya lilin yang dipanaskan akan menjadi cair.

b. Volume

Zat padat, cair atau gas pada umumnya akan mengalami pemuaian atau penambahan volume jika dipanaskan dan akan mengalami penyusutan jika didinginkan.

c. Konduktivitas

Zat-zat padat terutama logam yang merupakan penghantar listrik yang baik ternyata jika dipanaskan daya hantar listriknya atau konduktivitasnya akan berkurang.d. Warna

Apabila sepotong logam misalnya besi dipanaskan maka selama proses pemanasan besi tersebut akan berpijar dari kemerah-merahan hingga makin tinggi suhunya menjadi kekuning-kuningan sampai biru keunguan.

Berdasarkan sifat termometrik zat ini maka kita dapat membuat alat pengukur suhu atau termometer. Dalam pembuatan termometer hal-hal yang perlu diperhatikan adalah :

1. Nilai suhu yang ditunjukkan tidak dipengaruhi oleh nilai suhu yang diukur sebelumnya.

2. Memberikan pembacaan suhu dengan cepat dan tepat.

3. Dapat diproduksi lagi dengan teliti bila diperlukan.

Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Gelilei (1564 1642). Pada tahun 1595 ia menciptakan sebuah alat yang menggunakan prinsip kerja pemuaian volume udara pada labu erlen meyer kosong yang dilengkapi dengan pipa panjang yang salah satu ujung piupa terbuka. Mula-mula labu dipanaskan hingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna, selama proses pendinginan ketika udara dalam labu menyusut maka zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai masuk kedalam labu. Oleh Galileo alat ini diberi nama Thermoskope, jika thermoskope Galileoini mendapat suhu yang berbeda maka tinggi kolom zat cair dalam pipa juga berbeda.

Walaupun sudah ditemukan Thermoskope Galileo sebagai alat bantu pengukur suhu, akan tetapi dalam kenyataannya thermoskope Gelilei tidak dapat memberikan hasil pengukuran yang akurat dan juga kurang praktis. Oleh karena itu pembuatan termometer saat ini lebih dirancang agar menghasilkan pengukuran yang akurat dan praktis dibawa-bawa.

Pembuatan termometer sekarang tidak lagi menggunakan prinsip pemuaian gas dalam labu erlenmeiyer melainkan ada beberapa hal yang dapat dilakukan yaitu menggunakan hubungan antara perubahan suhu dengan perubahan sifat fisis benda, misalnya :1. menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam pipa kapiler, biasanya pada thermometer raksa maupun alkohol

2. menggunakan prinsip pemuaian hambatan listrik logam platina, biasanya pada thermometer logam /aneroid3. menggunakan prinsip perubahan warna, misalnya pada perometer optic.

4. menggunakan kepekaan komponen elektronika terhadap panas misalnya termistor, biasanya pada thermometer digital.Selain itu juga menggunakan perubahan wujud benda yang terjadi pada suhu tertentu.

Setiap thermometer harus mempunyai dua syarat yaitu :

1. Konstruksinya, harus memenuhi perubahan fisis akibat adanya perubahan suhu.

2. Dikalibrasikan, dibuat skalanya dengan mengambil standart tertentu. Misalnya, titik lebur es pada 0( C, titik didih air pada 100( C, dan sebagainya.

Untuk mengetahui prinsip pembuatan termometer lakukanlah percobaan berikut ini

Pinsip pemuaian zat cair seperti yang ditunjukkan pada kegiatan 2 ini yang selanjutnya digunakan dalam pembuatan termometer pipa kapiler. Pada termometer, zat cair yang digunakan sebagai pembaca skala suhu ditempatkan pada wadah yang disebut dengan reservoir. Wadah ini berhubungan dengan pipa kapiler yang sepanjang pipa kapiler tersebut dibuat transparan dan berskala suhu sehingga memudahkan pengguna untuk melakukan pembacaan suhu.

Gambar 1.1. Termometer

Pengukuran suhu dilakukan dengan menyentuhkan reservoir ke benda yang akan diukur suhunya. Penambahan kalor pada ujung sentuh menyebabkan zat cair pada reservoir memuai hingga skala suhu tertentu sesuai dengan suhu benda tersebut. zat cair yang sering digunakan dalam pembuatan termometer adalah raksa (Hg) dan alkohol. Penggunaan raksa dan alkohol dalam pembuatan termometer masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut.

Zat CairKelebihanKekurangan

Raksa (Hg) Peka terhadap perubahan suhu

Pemumaiannya teratur

Tidak membasahi dinding kaca

Daerah pengukurannya besar dengan titik beku -390 C dan titik didihnya 3570 C

Warnanya mengkilap sehingga mudah dilihat Termasuk zat beracun

Tidak bisa mengukur suhu dibawah 400 C

Harganya mahal

Alkohal Memiliki titik beku sangat rendah 1120 C

Peka terhadap perubahan suhu

Harganya murah Titik didih rendah 780 C

Tidak dapat mengukur suhu diatas 780 C

Membasahi dinding tempatnya

Tidak berwarna sehingga sulit dilihat

C. Termometer Celsius, Kelvin, Fahrenheit, Reamur, dan RainkinPembuatan skala termometer atau kalibrasi skala termometer dapat kita lakukan dengan cara penentuan titik tetap bawah (titik rendah) dan titik tetap atas (titik tinggi) dari suatu zat misalkan air murni (H2O). setiap orang bebas menentukan dan menetapkan nilai titik tetap bawah titik tetap atas dan membaginya menjadi beberapa bagian, akan tetapi apakah skala suhu tersebut bisa diterima oleh orang lain?

Saat ini ada lima macam skala suhu yang berlaku secara umum yaitu Celsius (C), Kelvin (K), Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Rainkin (Rn)1. Skala Celsius

Penetapan skala Celsius dengan menggunakan titik lebur es sebagai titik tetap bawah termometer yaitu 00 C dan titik didih air sebagai titik tetap atas yaitu 1000 C. Kemudian daerah antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi menjadi 100 bagian sama besar, pada setiap bagian itulah yang menunjukkan perbedaan satu derajad pada skala Celsius.

2. Skala Kelvin

Penetapan skala Kelvin didasarkan pada suhu dimana suatu zat berupa gas akan membeku dan tidak bergerak lagi. Suhu tersebut adalah 2730 C atau disebut suhu nol mutlak (0 K).Pada skala Kelvin tidak mengenal suhu negatif sehingga penghitungannya sangat mudah dan skala ini juga ditetapkan sebagai satuan internasional untuk besaran suhu.

3. Skala Reamur

Penetapan skala reamur menggunakan titik lebur es sebagai titik tetap bawah yaitu 00 R dan suhu air mendidih sebagai titik tetap atas yaitu 800 R. 4. Skala Fahrenheit

Sedangkan pada penetapan skala Fahrenheit suhu es mencair bercampur garam diberi nilai 320 F dan suhu air mendidih diberi nilai 2120 F.5. Skala Rainkin

Pada penetapan skala Rainkin suhu es mencair diberi nilai 4920 F dan suhu air mendidih diberi nilai 6720 F.

Dari uraian diatas dapat dibuat diagram kalibrasi skala thermometer

C F R K Rn

Titik didih air 100 212 80 373 672

skala 100 180 80 100 180Titik lebur es0 32

0 273 492Dimana skala adalah suhu titik didih air dikurangi suhu titik lebur es.Perbandingan skala = C : F : R : K : Rn

= 100 : 180 : 80 : 100 :180

= 5 : 9 : 4 : 5 : 9

sehingga untuk perubahan skala suhu dari Celsius menjadi Reamur atau menjadi skala suhu termometer lainnya sebagai berikut.

= = = =

atau

= = = =

Konversi skala suhu Celsius, Reamur, Fahrenheit,

Kelvin, dan RainkinUntuk memudahkan konversi skala digunakan perbandingan skala pada Celsius, Kelvin, Fahrenheit, Reamur, dan Rainkin sebagai berikut.

C : (F 32 ) : R : ( K 32 ) : (Rn 492) = 5 : 9 : 4 : 5: 9Hubungan-hubungan rumus dapat diperoleh misalnya,Antara C dan R :

C = R

atau

R = C

Antara C dan F :

C = C ( F 32)

atau

F = C + 32

Antara C dan K :

C = K 273

atau

K = C + 273

Antara C dan Rn :C = ( Rn 492)

atau

Rn = C + 492Antara R dan F :

R = ( F 32 )

atau

F = R + 32

Antara R dan K :

R = ( K 273 )

atau

K = R + 273

Antara R dan Rn :R = ( Rn 492 )

atau

Rn =R + 492

Antara F dan K :

F = { ( K 273 )} + 32atau

K = { ( F 32 )} + 273

Antara F dan Rn :

F = Rn 460

atau

Rn = F + 460Antara K dan Rn :K = { ( Rn 492 )} + 273 atau

Rn = { ( K 273 )} + 492

RINGKASAN

Selain tidak akurat pengukuran suhu dengan menggunakan indra peraba dapat mengakibatkan kerusakan organ tubuh kita jika benda yang akan diraba terlalu panas atau terlalu dingin.

Jika tangan tidak dapat membedakan suhu benda dengan tepat maka untuk mengukur suhu suatu benda digunakan alat bantu yang disebut Termometer.

Pembuatan termometer pipa kapiler raksa atau alkohol yang masih polos belum belum berskala. Menyelupkan bagian reservoir termometer ke dalam es yang melebur, menamaidengan Titik Tetap Bawah (TTB) Memasukkan reservoir ke dalam air yang mendidih, menamai dengan Titik Tetap Atas (TTA). Membuat skala yang teratur di antara TTB dan TTA. Menamai thermometer. Perbandingan skala = C : F : R : K : Rn

= 100 : 180 : 80 : 100 :180

= 5 : 9 : 4 : 5 : 9

Konversi suhu = = = =

KALOR

GAMBAR DI ATAS MERUPAKAN MATAHARI.

MATAHARI ADALAH SUMBER PANAS DI MUKA BUMI, ENERGI PANAS DARI MATAHARI MENJADI SUMBER KEHIDUPAN DI DUNIA. TANPA ADA ENERGI PANAS DARI MATAHARI TIDAK ADA KEHIDUPAN

BAB INI AKAN MEMPELAJARI ENERGI PANAS (KALOR), DAN KONSEP PANAS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI.

Pengertian Kalor

Kamu tentu pernah merebus air bukan? Air yang tadinya terasa dingin dan sejuk setelah direbus beberapa saat akan terasa hangat dan lama-kelamaan menjadi panas. Tahukah Kamu mengapa demikian? Selama direbus air mendapat energi dari api yang menyala di bawah air tersebut. energi yang dihasilkan oleh nyala api akan berpindah ke air dan berubah menjadi panas dalam air. Bentuk energi yang berpindah karena perbedaan suhu disebut sebagai energi kalor. Perpindahan energi kalor selalu terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Jadi jika ada dua buah benda A dan B mempunyai suhu yang berbeda, dan suhu A lebih dari suhu B kemudian kedua benda tersebut disentuhkan maka suhu A akan menurun dan suhu B akan naik hingga suhu kedua benda tersebut setimbang.

Oleh karena kalor adalah bentuk energi maka dimensi untuk kalor sama dengan dimensi energi yaitu [ML2T2 ] dan satuan kalorpun mengikuti pada satuan energi yaitu joule atau kalori. Hubungan joule dan kalori adalah :

1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori

A. Pengaruh kalor terhadap perubahan suhu dan perubahan wujud zat

1. Kalor dapat mengubah suhu benda

Pada pembahasan sebelumnya telah dibahas tentang perpindahan kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang suhunya rendah untuk mengamati lebih jelas tentang perpindahan kalor maka lakukanlah percobaan berikut

Kegiatan 3.1.

Tujuan :Mengamati perpindahan kalor dan benda yang dapat melepas dan menerima kalor

1. Sediakan segelas air dingin, segelas air panas, termometer dan sebuah wadah plastik.

2. Ukurlah suhu air pada masing-masing kedua gelas

3. Campurkan air dari dari kedua gelas tersebut ke dalam wadah plastik

4. Selang beberapa saat ukurlah suhu air campuran tersebut

5. Apakah kesimpulanmu?

Suhu air yang tadinya panas sekarang menjadi lebih dingin dan suhu air yang tadinya dingin menjadi lebih panas hal ini menunjukkan bahwa air panas melepaskan kalor dan air dingin menerima kalor dari air panas untuk menaikkan suhunya.

Tidak hanya zat cair yang dapat melepas dan menerima kalor, semua benda dapat melepas dan menerima kalor. Benda-benda yang bersuhu lebih tinggi dari lingkungannya akan cenderung melepaskan kalor, demikian juga sebaliknya benda-benda yang bersuhu lebih rendah dari lingkungannya akan cenderung menerima kalor untuk menstabilkan kondisinya dengan lingkungan di sekitarnya.

Ketika suatu zat melepas atau menerima kalor tentunya suhu zat tersebut akan berubah, dengan demikian dapat diambil kesimpulan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda.

2. Kalor dapat mengubah wujud zat

Kondisi wujud suatu benda sangat terpengaruh oleh keadaan suhu suatu zat tersebut. Pada umumnya benda-benda yang bersuhu rendah berwujud padat sedangkan benda-benda yang bersuhu tinggi akan berwujud cair atau gas. Perubahan wujud akan terjadi ketika kita memberikan atau mengambil kalor zat tersebut secara terus menerus. Untuk lebih jelasnya lakukanlah percobaan berikut!

Kegiatan 3.2.

Tujuan : Mengamati peruibahan wujud suatu zat akibat penambahan kalor

1. Sediakan sepotong es batu, bejana dan pembakar spirtus

2. Masukan es ke dalam bejana kemudian letakkan diatas pemanas

3. Panaskan es dalam bejana dan amati perubahan yang terjadi

4. Panaskan terus bejana tersebut sampai semua es berubah menjadi cair dan akhirnya mendidih.

5. Amati perubahan yang terjadi dari awal praktikum sampai air mendidih.

6. Apakah kesimpulanmu?

Peristiwa perubahan zat padat menjadi zat cair disebut melebur (mencair)

B. Faktor-faktor yang mempercepat penguapan serta besarnya kalor untuk menaikan suhu benda dan perubahan wujud benda.

Perubahan wujud dari zat cair menjadi gas disebut menguap. Beberapa faktor yang dapat mempercepat penguapan diantaranya adalah :

a. Memanaskan zat cair

Pemanasan pada zat cair dapat meningkatkan volume ruang gerak zat cair sehingga ikatan-ikatan antara molekul zat cair menjadi tidak kuat yang akan mengakibatkan semakin mudahnya molekul zat cair tersebut melepaskan diri dari kelompoknya yang terdeteksi sebagai penguapan.

b. Memperluas permukaan zat cair

Peristiwa lepasnya molekul zat cair tidak bisa berlangsung secara serentak akan tetapi bergiliran dimulai dari permukaan zat cair yang punya kesempatan terbesar untuk melakukan penguapan. Dengan demikian untuk mempercepat penguapan kita juga bisa melakukannya dengan memperluas permukaan zat cair tersebut.

c. Mengurangi tekanan pada permukaan zat cair

Dengan mengurangi tekanan udara pada permukaan zat cair berarti jarak antar partikel udara diatas zat cair tersebut menjadi lebih renggang. Akibatnya molekul air lebih mudah terlepas dari kelompoknya dan mengisi ruang kosong antara partikel-partikel udara tersebut. hal yang sering terjadi disekitar kita adalah jika kita memasak air di dataran tinggi akan lebih mudah mendidih daripada ketika kita memasak di dataran rendah.

d. Meniupkan udara di atas zat cair

Pada saat penjemuran pakaian proses pengeringan tidak sepenuhnya dilakukan oleh panas sinar matahari, akan tetapi juga dibantu oleh adanya angin yang meniup pakaian sehingga angin tersebut membawa molekul-molekul air keluar dari pakaian sehingga pakaian akan cepat kering.

Perubahan zat tidak hanya berlaku satu arah saja seperti pada percobaan 2 akan tetapi perubahan wujud juga berlaku untuk sebaliknya. Jika kita memasukkan air ke dalam lemari pendingin yang dapat mengambil kalor air tersebut hingga suhunya mencapai kurang dari 0o C maka air akan berubah menjadi padat (es). Jika suatu zat padat dipanaskan pada tekanan rendah, kemungkinan terjadi bahwa zat tersebut tidak akan melebur akan tetapi langsung menjadi uap atau gas. Peristiwa ini disebut dengan menyublim atau melennyap.

Pada dasarnya perubahan wujud suatu zat mengikuti sekema daur perubahan wujud berikut ini

membeku mengkristal

mencair menyublim

menguap

mencair

Kalor sebanding dengan kalor jenis

Untuk memahami kalor jenis suatu zat maka lakukanlah percobaan sederhana berikut

Kegiatan 3.3.

Menyelidiki kalor jenis suatu zat

1. Sediakan sepotong besi dan sepotong kayu yang ukurannya sama

2. Jemurlah keduanya di bawah sinar matahari

3. Setelah beberapa saat rasakan tingkan tanasnya dengan tanganmu

4. Manakah yang lebih panas?

Dari hasil percobaan didapatkan bahwa besarnya kalor yang diterima berbeda-beda untuk tiap-tiap jenis benda yang berbeda. Dalam fisika besaran yang membedakan tingkat kemampuan suatu benda untuk menerima atau melepas kalor dinamakan kalor jenis (c). Besarnya kalor yang diterima oleh tiap-tiap benda sebanding dengan kalor jenis zat tersebut

dengan

Q: Banyaknya kalor yang dibutuhkan (joule)

c: kalor jenis (J/Kg K)

Kalor sebanding dengan kenaikan suhu

Jika kita menaikkan suhu suatu benda maka dalam hal ini kita juga memberikan kalor pada benda tersebut. semakin tinggi kita menaikkan suhu suatu benda maka semakin besar pula kalor yang kita berikan pada benda tersebut. dengan demikian dapat kita katakan bahwa; Besarnya kalor yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu yang diberikan pada benda itu.

Atau secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan berikut

dengan

Q: Banyaknya kalor yang dibutuhkan (joule)

t: Kenaikan suhu (K)

Kalor sebanding dengan massa

Menurut anda samakah kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu dua zat yang sama jenisnya tetapi massanya berbeda? Untuk membuktikannya maka lakukanlah percobaan berikut

Kegiatan 3.4.

Menyelidiki pengaruh massa benda terhadap pemberian kalor

1. Sediakan dua gelas ukur (gelas A dan gelas B), dua pemanas spirtus dan air suling.

2. Isilah gelas ukur A dengan air suling 250 ml dan gelas ukur B dengan air suling 500 ml

3. Panaskan masing-masing gelas ukur dengan kadar api yang sama besar

4. Tunggulah sampai air dalam salah satu gelas ukur mendidih

5. Air dalam gelas manakah yang mendidih lebih dahulu

6. Apakah kesimpulanmu?

Dari kegiatan tersebut jelas bahwa semakin besar massa suatu zat, maka semakin besar pula kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dalam gelas. Jadi, penambahan kalor pada suatu benda sebanding dengan massa benda tersebut.

dengan

Q: Banyaknya kalor yang dibutuhkan (joule)

m: Massa benda (Kg)

Berdasarkan uraian di atas maka dapat ditarik kesimpulan bahwa kalor yang diberikan pada benda

Sebanding dengan kalor jenis (c)

Sebanding dengan kenaikan suhu (T)

Sebanding dengan massa benda (m)

Dan dapat dituliskan dalam persamaan berikut

1. Kalor Jenis

Dari persamaan di atas dapat kita turunkan rumusan untuk kalor jenis suatu zat yaitu

atau secara definitif dapat dikatakan bahwa, kalor jenis suatu zat adalah adalah banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepas tiap satu kilogram massa, untuk menurunkan atau menaikkan suhunya sebesar satu Kelvin atau satu derajad Celsius. 2. Kalor Lebur

Seperti pada sat kita membahas besarnya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu zat, kalor yang digunakan untuk mengubah wujud zat pada titik lebur tiap-tiap zat berbeda-beda. Misalkan untuk mengubah wujud es yang suhunya 0o C menjadi air yang suhunya 0o C memerlukan kalor 334 KJ/kg, sedangkan untuk mengubah alkohol padat pada suhu 97o C menjadi alkohol cair yang bersuhu 97o C memerlukan kalor 336 KJ/kg. Jadi besarnya kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari padat menjadi cair tergantung pada jenis zat tersebut. Kalor yang digunakan untuk meleburkan 1 kg zat pada titik leburnya disebut kalor lebur

Hubungan antara kalor yang diberikan dengan kalor lebur dan massa benda adalah sebagai berikut

Dengan

Q: Kalor yang di berikan (J)

m: Massa benda (kg)

L: kalor lebur (J/kg)

Berikut ini adalah beberapa titik lebur dan kalor lebur untuk beberapa zat

Jenis zatTitik lebur (o C)Kalor lebur (J/kg)

Alumunium66024 500

Tembaga11 083134 000

Emas1 06364 500

Timbal32724 500

Air0334 000

Raksa-3711 800

Alkohol-97336 000

Tabel 3.1. Titik lebur dan kalor lebur beberapa zat

3. Kalor Uap

Pada proses penguapan juga terjadi perubahan wujud yaitu dari bentuk cair menjadi gas. Untuk mengubah wujud suatu zat tentunya juga memerlukan kalor yang berbeda-beda antara zat yang satu dengan yang lainya tergantung pada jenis zat tersebut. untuk menguapkan 1 kg zat cair menjadi menjadi uap atau gas pada titik didihnya disebut dengan kalor uap. Karna kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat sebanding dengan massa zat tersebut maka persamaan yang berlaku pada saat penguapan adalah

Dengan

Q: Kalor yang di berikan (J)

m: Massa benda (kg)

U: kalor Uap (J/kg)

Berikut ini adalah beberapa titik lebur dan kalor lebur untuk beberapa zat

Jenis zatTitik didih (o C)Kalor uap (J/kg)

Alumunium2 45011 390 000

Tembaga11 1875 065 000

Emas2 6601 580 000

Timbal1 750870 000

Air1002 260 000

Raksa357272 800

Alkohol781 100 000

Tabel 3.2. Titik didih dan kalor uap beberapa zat

Kapasitas kalorKapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk menaikkan suhunya 10 C

C = Q/(t

Satuannya adalah joule/0C

Hubungan kapasitas kalor dengan kalor jenis

C = m.c

Pengaruh kalor pada benda Bila kalor diberikan kepada zat ada tiga kemungkinan yang terjadi pada zat

1. terjadi kenaikan suhu

2. terjadi perubahan wujud zat

3. terjadi pemuaian zat

Perhatikan gambar ketika air dalam bentuk padat diberi kalor sehingga berubah wujud menjadi cair, gas, kemudian plasma sebagai berikut

Gambar 3.1. Air berubah wujud dalam tiga fase

Gambar 3.2. Grafik Perubahan wujud air.Kalor pada beberapa fase dapat ditentukan berdasarkan proses perubahan yang dialami benda. Misalnya bila terjadi perubahan suhu, pasti tanpa terjadi perubahan wujud, kalor yang diserap atau dilepas dihitung dengan rumus

Sebaliknya jika terjadi perubahan wujud pasti tidak disertai dengan perubahan suhu, kalor yang diserap atau dilepas dihitung dengan rumus

atau

Azas BlackIlmuwan Inggris Yoseph Black sekitar tahun 1761 ia mengukur kalor laten uap air dan menemukan azas yang disebut azas Black.Dua buah zat yang berbeda suhunya apabila dicampur dapat menyebabkan perpindahan kalor dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah.

Bunyi azas Black adalah sebagai berikut.

Kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas

Dirumuskan dengan

Q lepas = Q terima

Penggunaan persamaan ini bersifat aplikatif menyesuaikan dengan proses perubahan yang dialami oleh benda disesuaikan dengan tingkat fase akhir yang dicapai setelah kesetimbangan termal.

RINGKASAN Benda yang mengalami perubahan suhu tidak disertai perubahan wujud Benda yang mengalami perubahan wujud tidak disertai perubahan suhu

Kalor adalah salah satu bentuk energi, dengan satuan joule atau kalori

Satu kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 1 ( C

Besarnya kalor yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu yang diberikan pada benda itu. Besarnya kalor yang diterima oleh tiap-tiap benda sebanding dengan kalor jenis zat tersebut.

Kalor jenis suatu zat adalah adalah banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepas tiap satu kilogram massa, untuk menurunkan atau menaikkan suhunya sebesar satu Kelvin atau satu derajad Celsius. Persamaan kalor untuk perubahahan suhu

Persamaan kalor untuk perubahahan wujud atau

Bunyi azas Black adalah sebagai berikut. Kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas. Dirumuskan dengan Q lepas = Q terimaSOAL KOMPETENSI BAB III

SOAL ESSAY1. Suatu benda yang diberi kalor mengakibatkan benda tersebut suhunya naik atau berubah wujud. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya kalor untuk menaikan suhu benda dan berubah wujud.

2. Sebutkan faktor-faktor yang dapat mempercepat penguapan

3. Tentukan besarnya kalor yang diperlukan untuk merubah 100 gram es bersuhu - 10 C0 menjadi uap pada suhu 100 C0. Kalor jenis es 0,5 kal/gram 0C , kalor lebur es 80 kal/gram , kalor jenis air 1 kal/gram 0C, kalor uap air 542 kal/gram.

4. Dalam botol termos terdapat 230 gram air pada suhu 90 0C. Ditambahkan susu sebanyak 200 gram pada suhu 5 0C. Jika dianggap tidak ada kalor yang diserap oleh botol termos, Tentukan suhu campuran tersebut ( c AIR = c SUSU = 1 kal/gram 0C )

5. Apakah yang dimaksud dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi, serta berikan masing-masing dua contohnya.

6. Apakah yang dimaksud dengan konduktor dan isolator, berilah masing-masing contohnya.

7. Bagaimanakah cara kerja termos sehingga air yang tersimpan dalam termos tetap panas.

8. Setrika terbuat dari dua bahan yang berbeda yaitu konduktor dan isolator. Sebutkan bagian-bagian setrika yang terbuat dari kedua bahan tersebut. dan jelaskan

9. Sebutkan konsep-konsep perpindahan panas secara konduksi, konveksi dan radiasi yang berguna dalam kehidupan sehari-hari.

10. Carilah sebuah artikel dari majalah, koran atau situs internet mengenai peralatan sederhana yang memanfaatkan prinsip kalor !

11. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 50 kg es bersusu -5 (C menjadi uap seluruhnya bersuhu 120(C jika kalor jenis es 0,55 kal/gram (C, kalor jenis air 1 kal/gram (C, kalor lebur es 80 kal/ gram dan kalor uap air 540 kal/gr ?

12. Berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah 100 gram es bersuhu -2 (C menjadi uap bersuhu 150( ?Pembelajaran ini bertujuan agar Anda dapat :

Mengemukakan alasan mengapa indra peraba tidak dapat digunakan sebagai alat pengukur suhu

Membuat termometer sederhana berskala berdasarkan sifat perubahan volume suatu zat cair ketika suhunya naik.

Menggunakan termometer untuk mengukur suhu zat.

Membandingkan skala termometer Celcius dengan skala termometer yang lain.

Menyelidiki pengaruh kalor terhadap :

a .perubahan suhu benda b. perubahan wujud benda

Menyelidiki:

faktor-faktor yang dapat mempercepat penguapan

banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat

kalor yang dibutuhkan pada saat mendidih dan melebur

Mengukur dan membaca skala termometer

Membandingkan skala termometer

Mengkonversi skala termometer

Tujuan : Menyelidiki keakuratan tangan dalam menentukan suhu

Sediakan tiga buah ember A, B, C

Ember A diisi air hangat, ember B diisi air biasa (sejuk), ember C diisi air dingin (air + es batu).

Masukkan tangan kiri pada ember A dan tangan kanan pada ember C kurang lebih 1 menit ! apa yang anda rasakan pada kedua tangan anda?.

Angkat kedua tangan dan cepat-cepat masukkan ke dalam ember B ! apa yang anda rasakan pada kedua tangan anda?.

Dapatkah tanganmu mengukur suhu dengan tepat?

Kegiatan 1.2.

Mengamati pemuaian zat cair

Siapkan sebuah bejana (erlen meyer) seperti pada gambar,alkohol yang telah diberiwarna, dan dua buah wadah yang masing-masing berisi air panas dan dingin.

Isilah alkohol kedalam bejana sampai permukaan alkohol mencapai tengah-tengah pipa.

Masukan bejana kedalam wadah berisi air dingin amatilah perubahan yang terjadi pada volume alkohol.

Masukkan bejana kedalam wadah berisi air panas. Amatilah volume alkohol dalam pipa ! mengapa demikian?

PADAT

CAIR

GAS

_1201236821.unknown

_1201237446.unknown

_1201237673.unknown

_1201237896.unknown

_1201255307.unknown

_1201255334.unknown

_1201255224.unknown

_1201255252.unknown

_1201238071.unknown

_1201237754.unknown

_1201237540.unknown

_1201237591.unknown

_1201237485.unknown

_1201237113.unknown

_1201237228.unknown

_1201237262.unknown

_1201237167.unknown

_1201236862.unknown

_1201236968.unknown

_1201223538.unknown

_1201223963.unknown

_1201223704.unknown

_1201223738.unknown

_1201223811.unknown

_1201223691.unknown

_1201223454.unknown

_1201223501.unknown

_1185264710.unknown

_1185333471.unknown

_1201223242.unknown

_1185309036.unknown

_1185262964.unknown