Konsep suhu dan kalor

Suhu suatu sistemMenentukan apakah sistem itu dalam keadaan setimbang termal dengan sistem lain atau tidak. Dua sistem berada dalam kesetimbangan termal jika sietem-sistem tersebut mempunyai suhu yang sama

Skala suhuK = C + 273 untuk ilmu pengetahuan F = 9/5 C + 32 C = 5/9 (F 32) R = 4/5 C C = digunakan untuk kedokteran Contoh: Titik lebur perak adalah 1760F, berapa titik lebur dalam C, K, R? 960 C, 1233 K, 768 R

Konsep kalor/ panasA B

T1 T2 Aliran Panas Kuantitas kalor (Q) jumlah energi yang berpindah selama waktu t, satuannya adalah kalori atau Joule Satu Kalori jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 C1 Kal = 4,186 Joule

Kalor jenis (kapasitas kalor spesifik)Adalah kalor yang diperlukan utk menaikkan suhu 1 satuan massa zat sebesar 1 C (dilambangkan dengan c)Q = perubahan kalor (kal) c= Q m = massa (g) m T T = perubahan suhu (C) Air memiliki kalor jenis sebesar 1 kal/gC

Kapasitas kalor (C)Kalor yang dipergunakan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar 1 C C=cm = Q/ T = kal/ C

Q=mc T

Kalor latenAdalah kalor yang diserap benda bermassa m pada peristiwa melebur, mendidih, mengembun, dan menyublim Banyaknya panas persatuan massa benda pada waktu terjadi perubahan fase kalor laten (L) Panas yang diserap/ dikeluarkan pada perubahan fase adalah Q = m.L

Kalor leburAdalah jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur satu satuan massa pada suhu tetap Kalor yang dilepaskan satu satuan massa lelehan sewaktu membeku pada suhu tetap Kalor lebur air pada 0 C = 80 kal/g

Kalor uapJumlah kalor yang diperlukan untuk menguapkan satu satuan massa zat pada suhu tetap. untuk air 100C 540 kal/g

Kalor sublimasiAdalah jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa padatan menjadi uap pada suhu tetap

Perpindahan kalorKalor akan mengalir dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Konduksi (hantaran) Konveksi (aliran) Radiasi (pancaran)

a. b. c.

KonduksiKonduksi adalah peristiwa dimana kalor berpindah dalam zat akibat tumbukan antar molekul-molekul zat tersebut L JQ T1 T2 T1 > T2 Perpindahan kalor JQ (kal/cms) = -k T/L K = koefisien konduktifitas termal T= T1 T2

Contoh...Panas mengalir dari kulit ke udara kulit udara JQTi X X

Pada jarak X dari dalam kulit sampai permukaan kulit T = T1 Di udara pada jarak X T = T2 Diantara 2 permukaan T = Ti Hantaran panas melalui kulit harus sama dengan udara di sekitarnya

KonveksiKalor berpindah secara konveksi berarti ada fluida yang panas yang mengalir dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah Fluida bersuhu lebih tinggi mempunyai energi dalam lebih tinggi dari pada fluida bersuhu rendah Energi berpindah dari daerah bersuhu lebih tinggi ke daerah bersuhu lebih rendah bersama fluida tersebut Peristiwa serupa terjadi dalam atmosfer bumi

Jumlah kalor yang dialirkan persatuan waktu dinyatakan dengan persamaan

H = Q/tH = h . A . (T2-T1) Dengan: H = joule/detik (watt) h = koefisien konveksi (watt/m C) A = luas penampang fluida panas (m) T2 = suhu sumber panas (suhu tinggi) T1 = suhu sekelilingnya (suhu rendah)

Radiasi

Energi elektromagnetik yang merambat melalui ruang hampa dengan laju 3 x 108 m/s Semua benda memancarkan radiasi, bendabenda pada suhu kamar terutama memancarkan penyinaran inframerah, sedangkan benda-benda bersuhu tinggi misalnya filamen lampu penerangan memancarkan radiasi tampak disamping juga inframerah

Energi yang dipancarkan oleh sebuah benda persatuan waktu dari sebuah benda seluas A dan bersuhu mutlak Te adalah:

He = e

A Te4

= 5,67 x 10-8 (tetapan Stefan Boltzman) e = emisivitas (benda hitam e = 1, benda putih e = 0)

Sebuah benda bersuhu Te diletakkan dalam ruang dengan dinding-dindingnya bersuhu Ta akan menyerap radiasi dari dinding-dinding itu dengan laju: He = e A Te4 Jadi pada benda yang lebih panas dari pada dinding-dinding (Te > Ta) maka timbul radiasi netto dari benda ke dinding dengan laju:

H = He - Ha = e

A (Te4 - Ta4)

Contoh...Suhu kulit seseorang yang duduk dalam sebuah kamar pada 22C adalah 28C. Berapa laju kalor radiasi dari badan seseorang itu jika luas permukaan total dari badan 1,9 m dan emisivitas kulit manusia terhadap sinar inframerah 0,97. Jawab: H = He - Ha = e A (Te4 - Ta4) = (0,97) (5,67x10-8) (1,9) (3014 2944) = 66,4 watt

Penguapan (evaporasi)Perubahan molekul-molekul dari cair menjadi gas Kalor penguapan molar: Jumlah energi yang diperlukan untuk menguapkan satu mol zat cair Kalor penguapan molar air pada 37 C adalah 43,4 KJ dan karena 1 mol air adalah 18 gram berarti bahwa 43,4 KJ/18g = 2,4 KJ/g energi yang dilepaskan untuk setiap air yang diuapkan.

a.

b.

Contoh...Dalam keadaan berpeluh, pada manusia tetap ada penguapan air dari kulit, paru mencapai 600 gram air per hari. Berapa laju kalor yang dilepaskan karena penguapan di atas? Jawab: Q = Q.L = (600) (2,4) = 1,44 x 103 KJ = 1,44 x 106 J Maka H = Q/t = 1,44 x 106 J 24x60x60 = 17 watt

Terima kasih