KONSEP S U H UKonsep suhu berasal dari kepekaan indra

kita dalam membedakan rasa dingin, hangat atau panasnya suatu zat.

Menurut konsep energi suhu adalah ukuran energi kinetik internal molekuler rata-rata

Kemampuan indra manusia yang terbatas tidak mampu menetapkan tinggi rendahnya suhu secara

pasti. Karena itu pengukuran suhu yang benar digunakan alat yang disebut termometer.

Perubahan suhu dapat menyebab perubahan sifat fisik pada suatu zat. Perubahan itu bisa terjadi dalam

bentuk perubahan volume (memuai), perubahan wujud, hambatan, beda potensial, tekanan dan radiasi

pancaran.

Karakteristik pengaruh suhu terhadap sifat fisik ini dimanfaatkan orang untuk membuat alat

pengukur suhu atau termometer yang banyak kita kenal.

Termometer yang sering digunakan di laboratori um umumnya jenis air raksa. Jenis ini relatif lebih baik

karena air raksa memiliki sifat pemuaian yang teratur, titik beku rendah, titik didih tinggi, kalor jenis

kecil, kenampakan jelas dan air raksa tidak membasahi dinding pipa termometer.

Termometer Celsius memakai acuan dua titik tetap yaitu titik tetap bawah untuk titik lebur es pada

untuk skala nol dan titik tetap atas untuk titik didih air pada skala 100, pada tekanan udara 1 atm.

Tipe skala termometer dibuat sesuai keperluan. Perbandingan skala Celsius dan Fahrenheit,

ttooC : tC : tooF = 100 : 212.F = 100 : 212.

|329

5 FC tt

Kesetaraan skala termometer, Kesetaraan skala termometer,

((tF–32) : tC = 9 : 5

Perubahan suhu 1 skala Perubahan suhu 1 skala Celsius sama dengan 1 skala Celsius sama dengan 1 skala Kalvin, perbedaannya hanya Kalvin, perbedaannya hanya ditentukan oleh nilai suhu ditentukan oleh nilai suhu nol mutlak,nol mutlak,

273 CK tt

Beberapa macam termometer Termometer zat cair.

Volume zat cair (air raksa/alkohol ) akan berubah (pemuaian) jika suhunya berubah. (Termometer laboratorium, Ruang, Klinis, dan Maximum-minimum).

Termometer Laboratorium Termometer Ruang

Termometer gas.

Besar tekanan dalam tabung gas bervolume konstan akan berubah jika suhu gas tersebut berubah dan perubahan itu seban ding dengan perbedaan tinggi permukaan zat cair (air raksa) diantara kedua pipa tabung. Termometer gas

Termometer Platina dan Termistor. Besar nilai hambatan akan berubah jika suhu

berubah dan perubahan hambatan ini dikonversi menjadi perubahan suhu. Nilai hambatan platina

dan termistor saling berlawanan jika suhunya berubah.

Nilai R naik jika suhu turun Nilai R naik jika suhu naik

Termometer termokopel. Perbedaan potensial akan timbul antara dua jenis logam yang disambungkan ujungnya dan besar beda potensial itu seban ding dengan suhu pada titik sambungan tersebut.

Kelengkungan bimetal (lapisan dua logam yang beda) bentuk spiral akan berubah jika suhu nya berubah. Besar peruba han kelengkungan itu dikonver si menjadi penunjukkan suhu.

Termometer Optik (Pirometer

Warna spektrum () cahaya yang dipancarkan benda pijar berkaitan dengan tinggi rendahnya suhu benda itu, sesuai dgn persamaan.

Alat ini dilengkapi filamen pijar Alat ini dilengkapi filamen pijar yang warna radiasi pancarnya yang warna radiasi pancarnya dapat di sesuaikan dengan dapat di sesuaikan dengan cahaya benda yang diukur cahaya benda yang diukur suhunyasuhunya

Contoh soal: soal:

1. 1. Jelaskan mengapa air raksa yang dipilih sebagai

cairan termometer dan apa kendalanya jika cairan

tersebut digantikan oleh air murni

2. Pada suhu berapa termometer Celcius dan

termometer Fahrenheit menunjukkan nilai skala

suhu yang sama.

3. Bagaimana dengan suhu suatu zat yang mengalami suatu proses dimana energi dalam zat itu antara awal dan ahir proses adalah sama. Sebutkan contohnya.

PEMUAIAN

Besar pemuaian setiap zat berbeda beda dan karakte ristik ini mencirikan sifat khas suatu zat.

Beda karakteristik ini justru memberi nilai tambah dalam peman faatan teknologi

Umumnya kenaikan suhu pada zat padat, cair dan gas menyebabkan volume zat itu bertambah

karena memuai. Permuaian terjadi

Benda dengan bentuk memanjang seperti besi batangan, jika dipanasi pemuaian tampak pada perubahan panjangnya. Jika pada suhu awal t0, panjang batang L0 dan pada suhu akhir t panjang itu berubah menjadi Lt, maka perubahan panjang adalah :

tLL o

)}(1{ oot ttLL

adalah koefisien muai panjang (linier) yaitu perbadingan perubahan panjang benda terhadap perubahan suhunya

Benda kubus (volume) jika dipanasi hingga beda suhu , permuaian terjadi pada panjang, lebar dan tingginya atau sama dengan pertambahan volume,

tcmQ

tVV o

|

)}(1{ oot ttVV

adalah koefisien muai volum yaitu perbandingan praksi perubahan volume terhadap perubahan suhu dan koef. muai volume adalah tiga kali koef. muai panjang

Zat cair dan gas hanya mempunyai pemuaian volume .Semua jenis gas pada tekanan tetap mempunyai koefisien muai yang sama yaitu 273/1

)}(273/11{ oot ttVV

Untuk gas ideal yang berada dalam ruang tertutup dengan masa yang tertentu banyaknya berlaku,

Jika P konstan, …..Gay-Lussac

Jika T konstan, …... Boyle

Jika digabung, …..Boyle-Gay Lussac

)(tetapCT

V

)(' tetapCPV

)(" tetapCT

PV

|Pemuaian pada bimetal banyak dimanfaat kan dalam teknologi misalnya, pengatur suhu atomatik

sterika, saklar suhu otomatik race cooker, alaran anti kebakaran, termostat AC dan Kolkas, lampu tanda belok motor, stater lampu TL, termometer dan dll.

Strika dan kontrol suhu

S ak lar au to m at ik

Lampu tanda belok

Anomali air (keanehan air), adalah suatu pengecualian penting dimana volume air malah menyusut jika dipanasi

antara suhu 0oC hingga 4oC, bukan memuai seperti umumnya zat. Pengecualian ini adalah kehendak “

Maha Pencipta” untuk melindungi kelangsungan hidup

ekologi laut (danau) yang beku di musin dingin.

Karena penyusutan volume, masa jenis air terbesar

ketika suhu air mencapai 4oC. Karena itu air pada suhu

4oC cenderung tenggelam, sementara air yang suhunya

lebih rendah naik kepermukan dan seterusnya mulai

beku pada suhu 0oC. Jadi lapisan es yang terhampar di

atas danau mulai terbentuk di permukaannya.

Lapisan es yang menga pung dipermukaan danau bersifat sebagai isolator termal yang dapat berfungsi mempertahan kan keberadaan wujud air dibawah permukaan es. Volume minimu pada suhu 4oC

Pada logam baja, jika pemuaian tidak dimungkinkan, akan timbul tegangan tekan/tarik yang sangat besar

(sepertiga regangan patah). Gaya tekan ini dapat membuat plat baja jembatan/rel kereta api meleng kung,

berubah bentuk permanen. Untuk mengatasi efek ini, ujung-ujung sambungan baja itu harus diberi

celah/ruang untuk pemuaian

KALORKalor merupakan suatu bentuk energi.

Ungkapan kalor mengandung arti banyaknya (kuantitas) panas yang dilepas, diserap atau

dikandung suatu benda. Penyerapan dan pelepasan kalor dapat mengubah besarnya suhu dan wujud

suatu benda.

Benda yang dipanasi atau menyerap kalor suhunya akan naik karena kalor menyebakan bertambahnya

energi kenetik (EK) rata-rata molekul zat. Kalaor menyababkan pemuaian dan dapat menyebabkan

perubahan wujud zat.

Eksprimen Joule membuk tikan, bahwa kerja mekanis dapat menghasilkan kalor. Kesetaraan kalor-mekanik 1 calori = 4,2 Joule, yaitu jumlah kalor yang diperlukan 1 kg air untuk menaikkan suhunya sebesar 1oC

Apabila dua benda yang beda suhunya disatukan

(dicampur) maka terjadilah perpindahan kalor dari

benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah hing-

ga dicapai kesetimbangan termal (suhu benda sama).

Jumlah kalor Q yang diserap/dilepas karena perbedaan suhu dengan lingkungannya, sebanding

dengan masa m zat, kapastitas kalor jenis c dan selisih suhunya. Hubungan ini dirumuskan dengan,

Besaran m c = H disebut kapasitas kalor

tcmQ

Banyaknya kalor yang dibebaskan Qb oleh benda yang lebih panas sama dengan kalor yang diserap

Qs oleh benda yang lebih dingin (Hukum kekekalan kalor Azas Black) dan ditulis,

Qbebas = Qserab

|

\

sssbbb tcmtcm

)()( sassabbb ttcmttcm

Pelepasan atau penyerapan kalor secara terus menerus

akan menyebabkan terjadinya perubahan wujud

(fase) zat. Selama berlangsung perubahan

wujud zat, suhu selalu tetap.

Menguap, mencair, menyublim untuk perubahan

wujud ini diperlukan (diserap) kalor.

Membeku, mengembun, deposisi untuk perubahan

wujud ini kalor dilepaskan.

\Kalor yang dilepaskan/diserap pada peristiwa peruba han fase (wujud) disebut dengan kalor laten

L. Kalor lebur (Ll ) adalah banyaknya kalor yang

diperlukan per satuan masa zat untuk melebur pada suhu titik leburnya. Jadi m masa zat belebur dibu

tuhkan kalor sebanyak Ql = m Ll

Kalor uap (Lu ) adalah banyaknya kalor yang diper

lukan per satuan masa zat untuk menguap pada suhu

titik uapnya. Jadi, m masa zat menguap dibutuhkan

kalor sebesar, Qu = m Lu .

Sistem pendingin lemari es, meng gunakan prinsip ini. Penurunan suhu ruang pendingin disebabkan zat cair freon yang mudah menguap pada tekanan dan

suhu ruang. Freon yang dipompakan motor listrik ke ruang pendingin yang

tekanannya rendah, menyebabkan Freon meguap, sehingga terjadi

penyerapan kalor dari ruang pendingin. Hal ini membuat suhu ruang pendingin turun semakin rendah. Freon yang kemudian mengembun, melepas kalornya pada pipa belakang dan setelah

freon dimanpatkan disini, maka zat ini terbentuk menjadi cair kembali.

Jika zat padat, contohnya seperti es dipanasi secara terus menerus, maka grafik suhu terhadap waktu,

seperti gambar berikut.

Qtotal = Qab (t es naik)+Qbc (es melebur)+ Qcd (t air naik)

+ Qde (air menguap)+ Qef (t uap naik).

Penguapan zat cair dapat diperbesar jumlahnya dengan cara, memperluas bidang penguapan,

menaikkan suhu, menurunkan tekanan dan melalu kan angin pada bidang penguapan.

Mendidih, adalah peris tiwa naiknya gelembung-uap dalam zat cair ke permukaan, ketika tekanan uap gelembung itu lebih besar dari tekanan di atas permukaan zat cair.

Menguap adalah lepasnya molekul molekul pada permukaan zat cair. Peristiwa ini yang bisa terjadi pada sembarang suhu dengan tekanan tertentu.

Titik didih, zat cair tergan tung pada tekanan di permu kaan zat cair. Makin tinggi tekanan makin tinggi pula suhu titik didih dan sebalik nya turun tekanan turun pula suhu titik didih. Prinsif ini dimanfaatkan pada alat ma sak presure cooker (presco)Presto cooker

Penutup atas alat ini membuat tekanan didalam presco lebih tinggi dari udara luar, akibatnya suhu titik didihnya yang lebih tinggi dapat membuat daging lebih cepat masak. Hal ini dapat dijelaskan dengan grafik diagram fase air.

Pada penyulingan air bersih, zat cair diuapkan pada titik didihnya, lalu uap disalurkan kedalam pipa pendingin hingga terjadi pengembunan, lalu terbentuk air bersih.

PERPINDAHAN KALORKalor selalu berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Terdapat tiga cara perpindahan kalor yaitu, konduksi, konveksi dan radiasi.

Konduksi, adalah perpindahan kalor melalui zat tampa disertai perpindahan partikel-partikel zat itu.

Kalor membuat partikel zat menproleh Kalor membuat partikel zat menproleh energi untuk bergetar, makin lama energi untuk bergetar, makin lama makin cepat hingga saling bertumbu makin cepat hingga saling bertumbu kan dengan partikel berdekatan dan kan dengan partikel berdekatan dan tumbukan itu menimbul kalor. tumbukan itu menimbul kalor. Perpindahan kalor seperti ini biasanya Perpindahan kalor seperti ini biasanya terdapat pada logam dan zat padat.terdapat pada logam dan zat padat.

Meski daya hantarnya berbeda, umumnya semua logam penghantar yang baik. Zat bukan logam dan

zat berpori yang mengandung udara adalah penghantar yang buruk. Kedua sifat bahan ini

sangat penting dalam kehidupan kita

Konveksi, adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat

tersebut. Perpindahan kalor ini umum terjadi pada zat cair dan gas yang dipanasi sehingga masa jenis

partikel zat yg panas lebih kecil, ringan dan

cenderung bergerak ke atas. Banyak contoh peristiwa konveksi ini, misalnya asap api yang naik ke atas, sirkulasi air ketika dimasak.

Radiasi, adalah perpindahan kalor tampa zat peran tara tetapi melalui rambatan gelombang

elektromag nit. Karena itu perpindahan kalor cara radiasi dapat melalui gas bahkan ruang hampa,

seperti halnya radiasi cahaya matahari yang

mencapai bumi kita.

Permukaan benda yang terkena radiasi, bersifat meneruskan radiasi, memantulkan dan menyerab

radiasi. Permukaan benda hitam dan kusam adalah permukaan penyerap radiasi yang terbaik, tetapi

pematul yang buruk. Sebaliknya permukaan putih dan mengkilat adalah penyerap radiasi yang buruk, akan

tetapi merupakan pemantul radiasi yang baik.

Koefisen emisivitas (daya serap)| permukaan benda hitam ideal bernilai e = 1, artinya permukaan itu menyerap seluruh energi

radiasi. Untuk benda yang bukan hitam koef emisivitasnya , sementara untuk permukaan

cermin nilainya mendekati nol.

Karena permukaan hitam mempunyai emisivitas tinggi, maka sifat ini dimanfaatkan pada alat pemanas air yang dipasang pada

atap rumah.

Bertiupnya |angin laut dan angin darat, berhubungan dengan pengaruh nilai emisivitas permukaan laut

dan daratan yang berbeda. Emisivitas daratan lebih besar dari emisivitas laut sehingga daratan cepat panas disiang hari dan cepat dingin dimalam hari,

Semen tara lautan adalah sebaliknya, lambat panas

siang hari dan lambat dingin di malam hari .