MAKALAH

BIOFISIKA TENTANG TEMPERATUR

Disusun Oleh:

Kelompok 11. Yuni Susiyanti2. Sri Handayani

3. Gusti Atika Urfa4. Nurul Nina Kurnia

5. Ayu Khairunisa6. Muhammad Muaffi

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2013

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

Alhamdulillahi Rabbil ‘aalamiin. Segala puji bagi Allah SWT, Tuhan semesta alam,

yang telah melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya kepada kami sehingga kami dapat

menyelesaikan makalah kelompok yang berjudul “Makalah Biofisika tentang Temperatur”

tepat pada waktunya.

Shalawat beriringkan salam tidak lupa kami sampaikan kepada Rasulullah SAW,

karena berkat kegigihan dan kesabaran beliaulah kita dapat menikmati indahnya hidup dalam

naungan Al-Islam, cahaya Ilahi Rabbi, termasuk menuntut ilmu pengetahuan.

Kami menyadari bahwa segala yang Sempurna pasti berasal dari Allah SWT. Oleh karena itu,

kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna memperbaiki dan

menyempurnakan makalah ini.

Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya dan bagi

rekan-rekan pembaca umumnya.

Amiin Yarabbal ‘alamin.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb.

Malang, 17 November 2013

Kelompok 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suhu dan Kalor adalah dua hal yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan kita sehari-hari. Banyak kegiatan-kegiatan yang berkaitan dengan dua hal tersebut seperti hal yang paling sederhana saja perbedaan temperatur udara saat siang dan malam hari, penurunan suhu teh panas jika ditambahkan dengan es batu, dan lain sebagainya.

Menurut kamus Kimia, Suhu adalah besaran termodinamika yang menunjukkan besarnya energi kinetik translasi rata-rata molekul dalam sistem gas; suhu diukur dengan menggunakan termometer. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom  dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tinggi energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

Sebagai contoh, ketika kita memanaskan sebuah besi atau alumInium maka akan terjadi proses pemuaian pada besi tersebut. Ketika kita mendinginkan air sampai pada suhu dibawah nol derajat maka air tersebut akan membeku. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik.

Sedangkan kalor, menurut kamus Kimia, adalah energi yang dapat diteruskan oleh satu benda ke benda lain secara konduksi,perolakan dan penyinaran. Kalor merupakan bentuk energi, maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi, maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang makalah ini, maka penyusun membuat suatu rumusan masalah, yaitu :

1. Apa makna suhu, kalor dan kapasitas kalor?

2. Bagaimana isi Hukum Termodinamika I dan II?

3. Apa itu proses isokhorik, isobar, isotermik dan adiabatic?

4. Bagaimana prinsip mesin kalor dan mesin pendingin?

5. Apa aplikasi dari konsep-konsep suhu dan kalor?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan penyusunan makalah ini adalah selain sebagai tugas mata kuliah Biofisika, juga membantu mahasiswa memahami makna suhu, kalor dan kapasitas kalor. Mengetahui Hukum Termodinamika I, II dan seterusnya seperti yang ada pada rumusan masalah.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Suhu

Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah. Perlu diketahui bahwa suhu merupakan besaran, maka yang memiliki suhu tentu benda. Misalnya suhu es yang sedang mencair, suhu air yang mendidih dan seterusnya. Jadi tidak ada suhu tempat atau ruangan, yang ada adalah suhu udara di tempat atau ruangan.

2.1.1 Alat Ukur Suhu

Ketika kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda sampai pada suhu tertentu, bebrapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang akibat berubah adanya perubahan suhu di sebut sifat termometrik. Sifat termometrik suatu zat dapat di manfaatkan sebagai suatu alat pengukur suhu. Thermometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur suhu atau benda. Berbagai jenis thermometer di buat berdasarkan beberapa sifat termometrik zat, seperti pemuaian zat padat, pemuaian zat cair, pemuaian gas, tekanan zat cair, tekanan udara, regangan zat padat, hambatan zat terhadap arus listrik, dan intensitas cahaya (radiasi benda).

Berdasarkan sifat termomatrik zat, jenis-jenis thermometer antara lain sebagai berikut.

a) Thermometer Zat Cair. Termometer zat cair yang paling banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah termometer yang bahan pengisinya zat cair, misalnya raksa. Pada umumnya zat cair memiliki pemuaian yang tidak teratur. Misalnya, air apabila dipanaskan dari suhu 0oC – 4oC volumenya justru menyusut. Akan tetapi, raksa memiliki pemuaian yang teratur.

b) Thermometer Bimetal. Termometer bimetal dibuat dari dua lempeng logam yang berbeda jenisnya. Kedua logam ini direkatkan satu sama lain. Apabila lempeng bimatel dipanaskan, bimetal akan melengkung ke arah salah satu logam. Jadi, lempeng bimetal akan melengkung apabila suhunya berubah. Lempeng bimetal pada umumnya dibuat bentuk spiral yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan jarum penunjuk. Akibat perubahan suhu, jarum penunjuk akan bergerak dan menunjukkan angka tertentu.

c) Thermometer Hambatan. Alat ini bekerja berdasar prinsi bahwa seutas kawat logam di panaskan, hambatan listriknya akan bertambah. Perubahan hambatan listrik ini kemudian di ubah ke dalam pulsa-pulsa listrik. Pulsa listrik inilah yang menunjukan suhu saat itu.

d) Thermokopel. Perbedaan pemuaian antara dua logam yang kedua ujungnya di sentuhkan dimanfaatkan pada termokopel. Pada prinsipnya, pemuaian yang berbeda antara dua logam yang ujungnya di sentuhkan akan menghasilkan gaya gerak listrik (GGL). Besar GGL inilah yang di manfaatkan oleh termokopel untuk menunjukan suhu.

c) Thermometer Gas. Bila sejumlah gas yang di panaskan volumenya di jaga tetap, tekanannya akan bertambah. Sifat termometrik inilah yang dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada thermometer gas.

d) Pyrometer. Pyrometer bekerja dengan mengukur intensitas radiasi yang di pancarkan oleh benda yang sangat panas. Instrumen pyrometer tidak menyentuh benda panas sehingga pyrometer dapat di gunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 5000C – 30000C) yang dapat membakar habis thermometer jenis lainnya.

2.1.2 Skala Termometer

Untuk menentukan skala sebuah termometer diperlukan dua titik tetap: titik lebur es sebagai titik tetap bawah dan titik didih air sebagai titik tetap atas. Seorang astronom Swedia, Anders Celsius (1701-1744), adalah orang yang pertama kali menetapkan skala suhu berdasarkan titik lebur es dan titik didih air. Sesuai dengan penemunya, termometer yang ditemukan oleh Anders Celsius dinamakan termometer skala Celsius.

a) Termometer Skala Celsius

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Untuk mengetahui suhu benda yang diukur, termometer perlu diberi skala. Proses memberi skala pada termometer dinamakan kalibrasi. Kalian dapat mengkalibrasi termometer dengan langkah-langkah sebagai berikut.

1. Menentukan Titik Tetap Bawah

Masukkan ujung bawah termometer secara tegak lurus ke dalam bejana yang berisi es murni. Tunggu beberapa saat sampai es melebur yang ditandai dengan adanya air dalam bejana. Apabila tinggi permukaan raksa pada pipa kapiler sudah tidak berubah lagi, artinya suhu termometer sama dengan suhu es yang sedang melebur. Berilah tanda tepat pada permukaan raksa itu dan tulislah dengan angka. Untuk termometer skala Celsius, titik tetap bawah ditulis 0oC.

2. Menentukan Titik Tetap Atas

Masukkan ujung bawah termometer ke dalam bejana yang berisi air murni. Panaskan air sampai mendidih. Tunggu beberapa saat sampai suhu termometer sama dengan suhu air mendidih. Apabila tinggi permukaan raksa pada pipa kapiler sudah tidak berubah lagi, artinya suhu termometer sama dengan suhu air mendidih. Berilah tanda tepat pada permukaan raksa itu dan tulislah dengan angka. Untuk termometer skala Celsius, titik tetap atas ditulis 100oC.

3. Membuat Pembagian Skala

Setelah titik tetap bawah dan titik tetap atas ditetapkan, selanjutnya jarak antara kedua titik tetap ini dibagi menjadi beberapa bagian yang sama. Pada termometer skala Celsius, kedua titik tetap ini dibagi menjadi 100 bagian yang sama. Jadi, setiap bagian skala menunjukkan suhu 1oC.

Pembagian skala ini dapat diperluas dengan memberi angka-angka tambahan, baik di bawah titik tetap bawah maupun di atas titik tetap atas. Angka-angka di bawah titik tetap bawah diberi angka negatif, sedangkan angka-angka di atas titik tetap atas diberi angka lebih dari 100oC. Termometer skal Celsius ditunjukkan pada Gambar .

tre.ngfl.gov.uk

Gambar 2.11 Termometer skala Celsius.

b) Termometer Skala Kelvin

Para ilmuwan lebih suka menggunakan termometer skala Kelvin. Oleh karena itu, dalam SI (Sistem Internasional) satuan suhu adalah kelvin (K). Skala Kelvin tidak dikalibrasi berdasarkan titik lebur es dan titik didih air, tetapi dikalibrasi berdasarkan energi yang dimiliki oleh partikel-partikel dalam benda. Apabila suhu benda turun, gerak partikel lambat. Sebaliknya, apabila suhu benda naik gerak partikel cepat. Ketika suhu benda mencapai –273,15oC, biasanya dibulatkan menjadi –273oC, partikel-partikel tidak bergerak sama sekali. Suhu –273oC merupakan suhu paling rendah yang dapat dimiliki benda. Oleh karena itu, suhu

–273oC dinamakan suhu nol mutlak. Ilmuwan yang pertama kali mengusulkan pengukuran suhu berdasarkan suhu nol mutlak adalah Lord Kelvin (1824-1907), fisikawan berkebangsaan Inggris. Sesuai dengan nama penemunya, skala suhu yang digunakan dinamakan skala Kelvin. Penulisan suhu Kelvin tanpa menggunakan simbol derajat (o), tetapi cukup ditulis dengan K. Suhu paling rendah yang dapat dimiliki benda adalah –273oC. Dalam skala Kelvin, suhu –273oC sama dengan 0 K (nol mutlak). Perlu diketahui, suhu skala Kelvin tidak mengenal suhu negatif. Gambar 2.12 menunjukkan perbandingan skala Celsius dan skala Kelvin.

internet4classrooms.com

Gambar 2.12 Perbandingan termometer skala Celsius dan skala Kelvin.

Seperti telah diuraikan di atas, –273oC sama dengan 0 K atau 0oC = 273 K. Oleh karena itu, pada skala Kelvin titik lebur es 0oC diberi angka 273 K dan titik didih air 100oC diberi angka 373 K. Jadi,

0oC = 273 K dan 100oC = 373 K.

Dengan demikian,

to C=(t +273 ) K (4-1)

atau

t K=( t−273 )o C . (4-2)

c) Termometer Skala Fahrenheit

Dalam termometer skala Fahrenheit, yang biasa digunakan di Amerika Serikat, suhu titik lebur es 32oF dan suhu titik didih air 212oF. Jadi, antara titik lebur es dan titik didih air dibagi menjadi 180 bagian yang sama. Pada skala Celsius antara titik lebur es dan titik didih air dibagi menjadi 100 bagian yang sama. Jadi, perbandingan skala suhu Celsius tC dan tF adalah

tC

tF

=100180

=59 atau

tC=59

tF .

Artinya, perubahan suhu sebesar satu derajat Celsius sama dengan perubahan

sebesar 59 derajat Fahrenheit. Untuk mengubah suhu dari Fahrenheit ke Celsius

(atau sebaliknya) harus diperhatikan bahwa pada saat termometer skala Celsius menunjukkan angka 0oC skala Fahrenheit menunjukkan angka 32oF. Dengan demikian, diperoleh

tF=95

tC+32o

(4-3)

Atau

tC=59( tF−32o ). (4-4)

2.2 Kalor

Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Kalor yang diberikan dalam sebuah benda dapat digunakan untuk 2 cara, yaitu untuk merubah wujud benda atau untuk menaikkan suhu benda itu. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

2.2.1 Hubungan antara Kalor dan Perubahan Suhu

Secara alamiah kalor selalu mengalir dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Perpindahan kalor sering diikuti oleh kenaikan suhu benda. Apabila terjadi kenaikan suhu, jumlah kalor yang diterima oleh benda selalu sebanding dengan kenaikan suhu benda itu. Dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu pemanasan kenaikan suhu air semakin besar. Pemanasan yang semakin lama menunjukkan bahwa jumlah kalor yang diterima zat (air) juga semakin besar. Jadi, jumlah kalor yang diterima zat sebanding dengan perubahan suhunya. Artinya, apabila kalor yang diterima semakin besar perubahan suhunya juga semakin besar.

2.2.2 Hubungan antara Kalor dan Massa Zat

Untuk menngetahui Bagaimanakah hubungan antara kalor dan massa zat pertanyaan ini, kita dapat melakukan percobaan. Misalnya, menggunakan air sebanyak 50 mL dan 100 mL. Apabila masing-masing air dipanaskan dengan pemanas yang sama, air sebanyak 50 mL membutuhkan waktu yang lebih singkat untuk mencapai suhu 40oC. Artinya, air sebanyak 100 mL membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mencapai suhu 40oC. Pemanasan yang semakin lama menunjukkan jumlah kalor yang diterima air juga semakin banyak. Sebaliknya, pemanasan yang lebih singkat menunjukkan jumlah kalor yang diterima juga semakin sedikit. Jadi, jumlah kalor sebanding dengan massa benda. Semakin besar massa benda, semakin besar pula jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda benda itu. Semakin besar massa benda, semakin besar pula jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda. Semakin kecil massa benda, semakin kecil pula jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda itu.

2.2.3 Hubungan antara Kalor dan Jenis Zat

Waktu yang dibutuhkan berbagai jenis zat untuk menaikkan suhu yang sama ternyata berbeda-beda. Apabila air 20 mL dan minyak goreng 20 mL yang mula-mula bersuhu 25oC dipanaskan dengan alat pemanas yang sama, minyak goreng akan lebih cepat mencapai suhu 40oC daripada air. Ternyata air membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai suhu 40oC. Artinya, untuk mencapai suhu 40oC air membutuhkan kalor lebih banyak daripada minyak goreng. Dengan demikian, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat bergantung pada jenis zat. Perbedaan jumlah kalor ini disebabkan oleh sifat khas yang dimiliki oleh air dan minyak goreng. Dalam fisika, sifat khas ini dinamakan kalor jenis dengan simbol c. Jadi, air dan minyak goreng memiliki kalor jenis yang berbeda.

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa untuk menaikkan suhu suatu zat bergantung pada tiga faktor, yaitu: perubahan suhu, massa zat, dan kalor jenis. Uraian di atas juga menunjukkan bahwa jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebanding dengan massa benda (m) dan sebanding dengan kenaikan suhu (t).

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

Q = m.c.(t2 – t1)

Dimana :

Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)

m adalah massa benda (kg)

c adalah kalor jenis (J/kgC)

(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu dan Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten).

persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg).

Dalam pembahasan kalor ada dua konsep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c).

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t2-t1)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.(t2-t1)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru,

H = m.c

Analisis grafik

perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Keterangan :

Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)

Kapasitas kalor (C) = banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar satu derajat. Dengan demikian, benda yang mempunyai massa m dan kalor jenis c mempunyai kapasitas kalor sebesar:

C = mc

Keterangan :

C = kapasitas kalor

m = massa benda (Kg)

c = kalor jenis (J/Kg.K)

Satuan kapasitas kalor benda (C)Satuan Sistem Internasional untuk kapasitas kalor benda = J/K (J = Joule, K = Kelvin).

2.3 Azas Black

Teori kalorik menyatakan bahwa setiap benda mengandung sejenis zat alir (kalorik) yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Teori ini diperkena lkan oleh Antoine Lavoiser.

Teori ini juga menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi mengandung lebih banyak kalor dari pada benda yang suhunya rendah. Ketika kedua benda disentuhkan, benda yang suhunya tinggi akan kehilangan sebagian kalor yang diberikan kepada benda bersuhu rendah. Akhirnya para ilmuwan mengetahui bahwa kalor sebenarnya merupakan ssalah satu bentuk energi. Karena merupakan energi maka berlaku prinsip kekekalan energi yaitu bahwa semua bentuk energi adalah ekivalen (setara) dan ketika sej umlah energi hilang, proses selalu disertai dengan munculnya sejumlah energi yang sama dalam bentuk lainnya. Kekekalan energi pada pertukaran kalor pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Inggris Joseph Black dengan pernyataan : kalor yang dilepaskan o leh air panas (Qlepas) sama dengan kalor yang diterima air dingin (Q terima). Secara matematis pernyataan tersebut dapat ditulis dengan :

Qlepas = Qterima

2.4 Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter yang paling banyak digunakan adalah kalorimeter aluminium. Alat ini dirancang sehingga pertukaran kalor tidak terjadi diluar bejana. Untuk mengurangi radiasi kalor dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana, maka kedua dinding bejana bagian dalam dan luar dibuat mengkilap.

2.5 Perubahan Wujud

Kalor dapat mengubah wujud zat menjadi padat, cair atau gas. Perubahan wujud zat bergantung pada jumlah kalor yang diterima atau jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat yang bersangkutan. Zat padat dapat berubah wujud menjadi zat cair apabila zat itu menerima kalor. Zat cair dapat berubah wujud menjadi gas apabila zat itu menerima kalor. Sebaliknya, gas dapat berubah wujud menjadi zat cair apabila melepaskan kalor. Zat cair dapat berubah wujud menjadi zat padat apabila melepaskan kalor. Sebagai contoh, es (zat padat) berubah wujud menjadi air (zat cair) apabila dipanaskan. Artinya, es menerima kalor. Air (zat cair) berubah wujud menjadi uap (gas) apabila dipanaskan. Artinya, air menerima kalor. Sebaliknya, uap air akan berubah wujud menjadi air apabila didinginkan. Artinya, uap air melepaskan kalor. Air (zat cair) akan berubah wujud menjadi es (zat padat) apabila didinginkan. Artinya, air melepaskan kalor.

1. Menguap

Apabila sejumlah air dipanaskan terus-menerus, air akan menguap. Hal ini menunjukkan bahwa menguap memerlukan kalor. Untuk menunjukkan bahwa pada waktu menguap zat memerlukan kalor, kalian dapat memanaskan air dalam bejana dengan menggunakan pembakar spiritus. Setelah pembakar spiritus dinyalakan dan ditunggu beberapa saat, kalian akan melihat uap muncul pada permukaan air.

Ambillah beberapa tetes spiritus atau alkohol dengan pipet kemudian teteskan pada tangan. Rasakan apa yang terjadi pada kulit yang basah karena spiritus atau alkohol. Apakah kulit kalian terasa dingin? Jika tangan terasa dingin dan jumlah alkohol berkurang, berarti spiritus atau alkohol telah menguap. Mengapa kulit tempat spiritus atau alkohol terasa dingin? Spiritus menguap memerlukan kalor. Kalor yang diperlukan berasal dari tangan. Karena kehilangan kalor untuk proses penguapan spiritus tangan menjadi dingin.

Bagaimanakah cara mempercepat proses penguapan? Proses penguapan dapat dipercepat dengan beberapa cara, yaitu: memanaskan, memperluas permukaan, mengalirkan udara pada permukaan zat cair, dan mengurangi tekanan pada permukaan zat cair.

(1)Memanaskan Seperti telah diuraikan di depan, semakin besar kalor yang diterima oleh suatu zat semakin besar pula gerakan molekul-molekulnya. Dengan memanaskan zat berarti kita telah memberikan tambahan kalor pada zat itu. Dengan demikian, molekul-molekul zat cair menjadi cepat bergerak sehingga semakin cepat pula meninggalkan permukaan zat cair.

(2)Memperluas PermukaanMemperluas permukaan zat cair untuk mempercepat proses penguapan sering dilakukan orang. Misalnya, saat mendinginkan tes panas yang akan segera diminum. Teh panas yang ditempatkan dalam piring akan lebih cepat menguap daripada teh panas dalam gelas. Mengapa demikian? Permukaan piring yang lebih luas menyebabkan molekul-molekul zat cair yang berhubungan dengan udara lebih banyak.Akibatnya, molekul-molekul zat cair yang dapat melepaskan diri ke udara juga semakin banyak.

(3)Mengalirkan udara pada permukaan zat cairSupaya teh panas yang akan diminum cepat dingin, biasanya kita meniupkan udara pada permukaannya. Pakaian basah yang dijemur akan cepat kering apabila ada angin bertiup. Udara yang bertiup pada permukaan teh panas menyebabkan molekul-molekul teh panas cepat bergerak meninggalkan permukaannya. Angin yang bertiup pada pakaian basah menyebabkan molekul-molekul air lebih mudah meninggalkan pakaian sehingga pakaian menjadi cepat kering.

(4)Mengurangi tekanan pada permukaan zat cairTeh panas yang berada dalam gelas terbuka lebih cepat dingin daripada teh panas yang berada dalam gelas tertutup. Mengapa demikian? Tekanan udara pada gelas tertutup lebih besar daripada tekanan udara pada gelas terbuka. Pada tekanan yang lebih besar molekul-molekul air sukar melepaskan diri dari permukaannya. Pada tekanan yang lebih kecil molekul-molekul air mudah melepaskan diri dari permukaannya. Jadi, apabila tekanan pada permukaan zat semakin kecil zat cair itu semakin mudah menguap.

Berdasarkan uraian tentang cara mempercepat proses penguapan dapat disimpulkan bahwa penguapan zat cair dapat terjadi pada sembarang suhu.

2. Mengembun

Mengembun adalah proses perubahan wujud dari gas menjadi cair. Zat dapat mengembun apabila suhu turun, sedangkan suhu turun terjadi apabila zat itu melepaskan kalor. Ada dua contoh peristiwa mengembun dalam kehidupan sehari-hari. Ketika kalian memasukkan pecahan-pecahan es ke dalam gelas, sisi luar gelas mula-mula kering. Akan tetapi, beberapa saat kemudian pada bagian sisi luar gelas terdapat bintik-bintik air. Ketika kalian naik mobil pada saat cuaca cerah, kaca jendela mobil bagian dalam masih kering. Akan tetapi, ketika hujan turun kaca mobil bagian dalam menjadi buram. Apabila kalian menempelkan telapak tangan pada kaca, telapak tangan menjadi basah. Bagimana kedua peristiwa ini dapat dijelaskan?

Barangkali kita berfikir bahwa es yang mencair mampu menembus gelas sehingga sisi luar gelas menjadi basah. Demikian pula peristiwa yang terjadi pada kaca mobil ketika hujan: air hujan dapat memasuki kaca melalui pori-pori kaca. Akan tetapi, cara berfikir kita salah. Udara di sekitar kita banyak mengandung uap air. Ketika uap air bersentuhan dengan benda-benda yang lebih dingin (suhunya rendah), uap air melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan ini diterima oleh uap air di sekitar gelas atau kaca mobil. Ketika uap air melepaskan kalor suhunya turun sehingga uap air berubah menjadi bintik-bintik air.

3. Mendidih

Mendidih adalah proses perubahan wujud dari zat cair menjadi gas (uap). Mendidih terjadi pada seluruh bagian zat cair. Zat cair dikatakan menguap apabila molekul-molekulnya sebagian meninggalkan permukaan zat cair tersebut. Apabila suhu zat cair dinaikkan, penguapan dapat terjadi di seluruh bagian zat cair. Molekul-molekul zat cair membentuk uap dalam bentuk gelembung-gelembung udara. Gelembung-gelembung ini dapat terjadi di seluruh bagian zat cair.

Apabila pemanasan dilanjutkan, gelembung-gelembung udara akan naik ke permukaan zat cair dan akhirnya pecah. Apabila hal ini terjadi, zat cair dikatakan mendidih. Jadi, zat cair dikatakan mendidih apabila gelembung-gelembung uap terjadi

di seluruh bagian zat cair dan meninggalkan zat cair. Pada saat mendidih suhu zat cair tidak berubah, meskipun kalor diberikan terus-menerus.

2.6 Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

1. Konduksi

Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskandalam selang waktu tertenu, ujung lainnya pun akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi ke bagian logam yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi. Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dn selama terjadi perpindahan kalor, tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya.

Perpindahan kalor di dalam zat padat dapat dijelaskan dengan teori atom. Atom atom dalam zat padat yang dipanaskan akan bergetar dengan kuat. Atom atom yang bergetar akan memindahkan sebagian energinya kepada atom atom tetangga terdekat yang ditumbuknya. Kemudian atom tetangga yang ditumbuk dan mendapatkan kalor ini akan ikut bergetar dan menumbuk atom tetangga lainnya, demikian seterusnya sehingga terjadi perpindahan kalor

Dalam zat padat. Syarat terjadinya konduksi kalor suatu benda adalah adanya perbedaan suhu antar dua tempat pada benda tersebut. Kalor akan berpindah dari tempat bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah. Jika suhu kedua tempat tersebut menjadi sama, maka rambatan kalor pun akan terhenti. Berdasarkan kemampuan suatu zat menghantarkan kalor secara konduksi, zat dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, sedangkan isolator adalah kebalikannya, yaitu zata yang sukar menghantarkan kalor. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada jenis logam, luas penampang penghantar kalor, perbedaan suhu antar ujung-ujung logam, serta panjang penghantar yang dilalui oleh kalor tersebut.

Besar kalor yang mengalir per satuan waktu pada proses konduksi ini tergantung pada :

a. Berbanding lurus deng an luas penampang batang

b. Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan

c. Berbanding terbalik dengan panjang batang

b. Konveksi

Adalah proses perpindahan kalor yang terjadi yang disertai dengan perpindahan pergerakan fluida itu sendiri. Ada 2 jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah pergerakan fluida terjadi karena perbedaan massa jenis, sedangkan pada konveksi paksa terjadinya pergerakan fluida karena ada paksaan dari luar. Contoh konveksi alamiah : nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin darat, dsb. Contoh konveksi paksa : sistim pendingin mobil, pengering rambut, kipas angin, Besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluida di sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan perbedaan suhu antara benda dengan fluida.

b. Radiasi

Adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda halnya dengan konduksi atau konveksi yang selalu membutuhkan medium.

Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energi radiasi.Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar.

Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Yosef Stefan menemukan bahwa laju rambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda begantung pada sifat dan suhu permukaan benda. Benda yang mengkilap lebih sukar memencarkan kalor daripada benda yang hitan dan kusam. Keadaan tersebut juga berlaku untuk benda yang menyerap kalor. Benda yang permukaannnya mengkilap lebih sukar menyerap kalor daripada benda yang permukaannnya hitam dan kusam. Jadi dspst dikstsksn bahwa benda hitam dan kusam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.

2.7 Pemuaian

Jika sebuah benda dipanaskan/diberikan kalor, maka partikel -partikel dalam benda itu akan bergetar lebih kuat sehingga saling menjauh. Sehingga ukuran benda akan menjadi lebih besar. Kita katakan bahwa benda itu memuai.

Pemuaian dapat terjadi baik pada benda padat, cair maupun gas.

1. Pemuaian zat padat

a) Pemuaian Panjang

Pada pemuaian panjang dianggap bahwa benda mempunyai luas penampang yang kecil, sehingga ketika dipanaskan hanya memuai pada arah panjangnya saja.

Besarnya pertambahan panjang sebuah benda yang dipanaskan adalah berbanding lurus dengan :

 panjang mula-mula benda

 kenaikan suhu

Secara matematis dituliskan :

ΔL = L0 a ∆T

Sedangkan panjang benda setelah dipanaskan adalah :

Lt = Lo + ΔL

b) Pemuaian Luas

Pada pemuaian luas, pemuaian terjadi pada arah melebar pada sisi panjang dan lebar benda.

∆A=AO ß∆T

c) Pemuaian Volume

Pemuaian volume biasanya terjadi pada zat cair dan gas. Pemuaian ini terjadi pada arah memanjang, melebar dan meninggi. Analog dengan pemuaian panjang, persamaan pada pemuaian volume adalah :

V = Vo. . t γ Δ

dimana berlaku hubungan : = 3γ a

Vt = Vo (1+ ∆T)γ

2. Pemuaian zat cair

Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat cair disebut labu didih. Sifat utama zat cair adalah menyesuaikan dengan bentuk wadahnya. Oleh karena itu zat cair hanya memiliki muai volume saja.

3. Pemuaian Gas

Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian gas disebut dilatometer. Salah satu perbedaan antara zat gas dengan zat padat dan cair adalah volume zat gas dapat diubah-ubah dengan mudah. Misal, sebuah tabung gas elpiji. Di dalam tabung gas tentu akan mengadakan tekanan pada dinding tabung. Tekanan ini disebabkan oleh gerakan partikel gas. Peristiwa pemuaian pada zat gas mudah diamati daripada pemuaian pada zat padat. Pemuaian pada zat gas ditunjukkan oleh gelembung-gelembung udara yang keluar dari dalam pipa kapiler yang ada pada labu didih.

2.7.1 Masalah yang ditimbulkan oleh Pemuaian a. Pemasangan kaca jendela

Tukang kayu merancang ukuran bingkai jendela yang sedikit lebih besar daripada ukuran sebenarnya. Hal ini dilakukan untuk memberi ruang kaca saat terjadi pemuaian. Apabila desain jendela tidak diberi ruangan pemuaian, maka saat kaca memuai akan mengakibatkan retaknya kaca tersebut.

b. Celah pemuaian pada sambungan jembatan

Sering kamu jumpai sambungan antara dua jembatan beton terdapat celah di antaranya. Hal ini bertujuan agar jembatan tersebut tidak melengkung saat terjadi pemuaian.

c. Sambungan rel kereta api

Sambungan rel kereta api dibuat ada celah diantara dua batang rel tersebut. Hal ini bertujuan agar saat terjadi pemuaian tidak menyebabkan rel melengkung. Rancangan yang sering digunakan sekarang ini sambungan rel kereta api dibuat bertautan dengan ujung rel tersebut dibuat runcing. Penyambungan seperti ini memungkinkan rel memuai tanpa menyebabkan kerusakan.

d.   Kawat telepon atau kawat listrik

Pemasangan kawat telepon atau kawat listrik dibiarkan kendor saat pemasangannya pada siang hari. Hal ini dilakukan dengan maksud, pada malam hari kawat telepon atau listrik mengalami penyusutan sehingga kawat tersebut tidak putus.

2.7.2 MANFAAT PEMUAIAN Beberapa manfaat pemuaian yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:a. Pengelingan

Menyambung dua pelat dengan menggunakan paku khusus dengan proses khusus disebut mengeling. Bagaimanakah cara pemasangan paku keling? Paku keling yang dipakai untuk mengeling sesuatu dalam keadaan panas sampai berpijar dan dimasukkan ke dalam lubang pelat yang hendak kita keling. Kemudian paku bagian atas dipukul-pukul sampai rata. Setelah dingin paku keling tersebut akan menyusut dan menekan kuat pelat tersebut. Pengelingan dapat kamu jumpai pada pembuatan badan kapal laut.

b. Keping bimetal

Dua keping logam yang mempunyai koefisien muai panjang berbeda dikeling menjadi satu disebut keping bimetal. Keping bimetal peka terhadap perubahan suhu. Jika keping bimetal dipanaskan, maka akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya besar. Perbedaan pemuaian ini dipakai sebagai termostat. Termostat adalah alat yang berfungsi ganda sebagai saklar otomatis dan sebagai pengatur suhu. Beberapa alat yang memanfaatkan keping bimetal dalam termostat, antara lain: setrika listrik, almari es, bel listrik, alarm kebakaran, lampu sen mobil atau motor, rice cooker, oven.

c. Pemasangan bingkai roda logam pada pedati dan kereta api

Roda pedati dan roda kereta api memiliki ukuran lebih kecil daripada ukuran bingkainya. Untuk dapat memasang roda logam tersebut , maka dengan cara pemanasan. Hal ini mengakibatkan roda logam akan mengalami pemuaian. Kemudian roda logam tersebut dipasang pada bingkainya, setelah dingin roda akan menyusut dan terpasang pada bingkainya dengan kuat.

BAB III

PENUTUP

3.1 KesimpulanBerdasarkan materi diatas Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang

menyatakan derajat panas suatu benda. Benda yang panas eememiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah. Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan.Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu tergantung pada :

      massa benda      kalor jenis benda      perbedaan suhu kedua benda

Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

a. Konduksib. Konveksic. Radiasi

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.

DAFTAR PUSTAKA

Bandura,A.1969.fisika alam.Jakarta: Penerbit Erlangga.

De Potter, Bobbi & Hernachi, Mike. 1992.physic of unsure-unsur. Del Publishing.

Developmen. Houghton Mufflin Company. Boston. 1973. Development.J.B.Lippincoot

Company,Philadelphia.

Jensen, A.R. 1969. Physic.New York: Press Portland Oregon.

Seifert,Kelvin L.,and Hoffnung,Robert J.1991. Chil and physic.-.

Tim Penyusun. 2002.Kamus Kimia. Jakarta : balai putaka.

Gabriel, J.F.1996.Fisika Kedokteran 1. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Fried, George H. Ph.D & George J. Hademenos, Ph.D. 2006. Scaum’s

Outline BIOLOGI edisi kedua. Jakarta: Erlangga.