Paket Unit Pembelajaran - sman1gomoker.sch.id · 2020. 1. 13. · Kalor dan Perpindahannya 11 11...

Paket Unit Pembelajaran

PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)

MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)

BERBASIS ZONASI

MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)

Kalor dan

Teori Kinetik Gas

Penulis:

Suharto, S.Pd., M.T.

Penyunting:

Drs. Yamin Winduono, M.Pd.

Lia Laela Sarah, S.Pd., M.T.

Desainer Grafis dan Ilustrator:

TIM Desain Grafis

Copyright © 2019

Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus

Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial

tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.


Paket Judul Unit

iii

KATA SAMBUTAN

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Saya menyambut baik terbitnya Paket Unit Pembelajaran dalam rangka

pelaksanaan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB)

melalui Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi.

Peningkatan Kompetensi Pembelajaran merupakan salah satu upaya

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK) dalam meningkatkan kualitas

pembelajaran yang berfokus pada upaya mencerdaskan peserta didik melalui

pembelajaran berorientasi keterampilan berpikir tingkat tinggi. Program

berbasis zonasi ini dilakukan mengingat luasnya wilayah Indonesia dan

kualitas pendidikan yang belum merata, sehingga peningkatan pendidikan

dapat berjalan secara masif, merata, dan tepat sasaran.

Paket unit pembelajaran ini dikembangkan mengikuti arah kebijakan

Kemendikbud yang menekankan pada pembelajaran berorientasi pada

keterampilan berpikir tingkat tinggi atau higher order thinking skills (HOTS).

Keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah proses berpikir kompleks dalam

menguraikan materi, membuat kesimpulan, membangun representasi,

menganalisis, dan membangun hubungan dengan melibatkan aktivitas mental

yang paling dasar.

Sasaran Program PKB melalui PKP berbasis zonasi ini adalah seluruh guru di

wilayah NKRI yang tergabung dalam komunitas guru sesuai bidang tugas yang

diampu di wilayahnya masing-masing. Komunitas guru dimaksud meliputi

kelompok kerja guru (KKG), Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP), dan

Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK).

Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

iv

Semoga Paket Unit Pembelajaran ini dapat digunakan dengan baik

sebagaimana mestinya sehingga dapat menginspirasi guru dalam

mengembangkan materi dan melaksanakan proses pembelajaran yang

berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi yang bermuara pada

meningkatnya kualitas lulusan peserta didik.

Untuk itu, kami ucapkan terima kasih atas kerja keras dan kerja cerdas para

penulis dan semua pihak terkait yang dapat mewujudkan Paket Unit

Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang kita

lakukan.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Jakarta, Juli 2019

Direktur Jenderal Guru

dan Tenaga Kependidikan,

Dr. Supriano, M.Ed. NIP. 196208161991031001


Paket Judul Unit

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah Swt., Tuhan YME, karena atas izin

dan karunia-Nya Paket Unit Pembelajaran Program Pengembangan

Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui Peningkatan Kompetensi

Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi ini dapat diselesaikan. Paket Unit

Pembelajaran ini disusun berdasarkan analisis Standar Kompetensi Lulusan,

Standar Isi, Standar Proses, dan Standar Penilaian serta analisis Ujian Nasional

(UN).

Hasil UN tahun 2018 menunjukkan bahwa peserta didik masih lemah dalam

keterampilan berpikir tingkat tinggi (higher order thinking skills) seperti

menganalisis, mengevaluasi, dan mengkreasi. Hasil tersebut ternyata selaras

dengan capaian PISA (Programme for International Student Assessment)

maupun TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study). Oleh

karena itu, perserta didik harus dibiasakan dengan pembelajaran dan soal-

soal yang berorientasi kepada keterampilan berpikir tingkat tinggi agar

meningkat kemampuan berpikir kritisnya.

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK), berupaya meningkatkan kualitas

pembelajaran yang bermuara pada peningkatan kualitas lulusan peserta didik

dengan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui

Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi. Program ini

dikembangkan dengan menekankan pembelajaran yang berorientasi pada

keterampilan berpikir tingkat tinggi.


vi

Untuk meningkatkan efisiensi, efektivitas, dan pemerataan mutu pendidikan,

maka pelaksanaan Program PKP dilakukan dengan mempertimbangkan aspek

kewilayahan (Zonasi). Melalui zonasi ini, pengelolaan komunitas guru seperti

Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP) SMA/SMK dan SLB, dan

Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK) dilaksanakan dengan

memperhatikan keragaman mutu pendidikan.

Kami ucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada

seluruh tim penyusun yang berasal dari Pusat Pengembangan dan

Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga

Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan

bidang Kelautan dan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LPPPTK

KPTK), Lembaga Penjaminan Mutu Pendidikan (LPMP), dan Perguruan Tinggi

serta semua pihak yang telah berkontribusi dalam mewujudkan penyelesaian

Paket Unit Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang

kita lakukan.

Wassalamu’alaikum Warahmatulahi Wabarakatuh

Direktur Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus,

Ir. Sri Renani Pantjastuti, M.P.A. NIP. 196007091985032001


Paket Judul Unit

vii

DAFTAR ISI

Hal

KATA SAMBUTAN __________________________________ III

KATA PENGANTAR __________________________________ V

DAFTAR ISI ______________________________________ VII

PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN ________________ 1

UNIT PEMBELAJARAN 1 KALOR DAN PERPINDAHANNYA _____ 3

UNIT PEMBELAJARAN 2 TEORI KINETIK GAS ___________ 115

PENUTUP _______________________________________ 203

DAFTAR PUSTAKA _________________________________ 205

LAMPIRAN ______________________________________ 207


viii


Paket Judul Unit

1

PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN

Paket unit pembelajaran 4 (empat) disusun sebagai kumpulan sumber bahan

ajar alternatif bagi guru yang tersusun atas Unit Kalor dan Perpindahannya

dan Teori Kinetik Gas. Melalui bahan bacaan pada paket unit tersebut

diharapkan guru mendapatkan tambahan pengetahuan untuk mengajarkan

materi tersebut ke peserta didiknya sesuai capaian kompetensi dasar (KD),

terutama dalam memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik. Selain itu,

unit-unit ini juga aplikatif bagi guru dan peserta didik agar dapat menerapkan

dasar-dasar pengetahuan kalor dan perpindahannya dan teori kinetik gas

dalam kehidupan sehari-hari.

Paket unit Kalor dan Teori Kinetik Gas terdiri dari komponenen penting dalam

dalam setiap unitnya yaitu kompetensi dasar, perumusan indikator

pencapaian kompetensi, aplikasi di dunia nyata, soal-soal tes UN/USBN,

aktivitas pembelajaran, lembar kerja peserta didik (LKPD), bahan bacaan,

pengembangan penilaian, kesimpulan dan umpan balik. Komponen-

komponen di dalam setiap unit tersebut disesuaikan dengan topik kalor dan

perpindahannya dan teori kinetik masing-masing dengan tujuan agar dapat

dilihat kesesuaian dengan strategi pembelajaran yang digunakan.

LKPD pada setiap unit dikembangkan agar guru dapat memfasilitasi peserta

didik untuk melatihkan kemampuan bernalar dan berketerampilan proses

sain dengan mendayagunakan media yang sudah menjadi standar

kelengkapan sekolah. LKPD tersebut disajikan melalui serangkaian aktivitas

pembelajaran dengan menggunakan pendekatan saintifik dan model

pembelajaran yang di rekomendasikan dalam Kurikulum 2013.


2

Keberhasilan Saudara dalam memahami paket ini, dapat direfleksi melalui

instrumen pada umpan balik setelah melalui serangkaian proses penelaahan

yang akan dimatangkan selanjutnya melalui serangkaian implementasi di

kelas masing-masing.

Unit Pembelajaran

Kalor dan Perpindahannya

i

i


Unit Pembelajaran



BERBASIS ZONASI


KALOR DAN

PERPINDAHANNYA

Penulis:


Penyunting:

Drs. Yamin Winduono, M.Pd.


TIM Desain Grafis

Copyright © 2019







Unit Pembelajaran


5

5

DAFTAR ISI

Hal

DAFTAR ISI ____________________________________ 5

DAFTAR GAMBAR ________________________________ 7

DAFTAR TABEL __________________________________ 8

PENDAHULUAN _________________________________ 9

KOMPETENSI DASAR ____________________________ 11

A. Target Kompetensi ________________________________________________________ 11

B. Indikator Pencapaian Kompetensi _______________________________________ 12

APLIKASI DI DUNIA NYATA ______________________ 17

A. Pemasak Pekan (pressure cooker) _______________________________________ 17

B. Pendinginan karena Penguapan __________________________________________ 17

C. Pengawetan dengan Pengeringan ________________________________________ 19

D. Prinsip Freeze Drying ______________________________________________________ 19

SOAL-SOAL UN/USBN ___________________________ 21

A. Soal UN _____________________________________________________________________ 21

Tahun 2016 _________________________________________________________________ 21

Tahun 2017 _________________________________________________________________ 23

Tahun 2018 _________________________________________________________________ 28

B. Soal USBN __________________________________________________________________ 31

BAHAN PEMBELAJARAN _________________________ 35

A. Aktivitas Pembelajaran____________________________________________________ 35

Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1 ____________________________________ 35




B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) ______________________________________ 49

LKPD 1 Kalor Jenis Logam __________________________________________________ 49


6

LKPD 2 Perpindahan Kalor _________________________________________________ 52

LKPD 3 Koefisien Konduksi Termal Logam _________________________________ 64

C. Bahan Bacaan ______________________________________________________________68

Konsep Kalor ________________________________________________________________ 68

Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis _____________________________________________ 69

Perpindahan Kalor ___________________________________________________________ 71

Pengaruh Kalor terhadap Suhu Zat __________________________________________ 76

Pengaruh Kalor terhadap Dimensi Panjang, Luas, dan Volume Zat ___________ 77

Pengaruh Kalor terhadap Wujud Zat _________________________________________ 79

Asas Black dan Perubahan Wujud Zat________________________________________ 81

PENGEMBANGAN PENILAIAN ______________________ 82

A. Pembahasan Soal-soal _____________________________________________________82

Soal No. 1 ____________________________________________________________________ 82

Soal No. 2 ____________________________________________________________________ 83

Soal No. 3 ____________________________________________________________________ 85

Soal No. 4 ____________________________________________________________________ 86

Soal No. 5 ____________________________________________________________________ 87

Soal No. 6 ____________________________________________________________________ 88

Soal No. 7 ____________________________________________________________________ 90

Soal No. 8 ____________________________________________________________________ 91

Soal No. 9 ____________________________________________________________________ 92

Soal No. 10 ___________________________________________________________________ 93

Soal No. 11 ___________________________________________________________________ 94

Soal No. 12 ___________________________________________________________________ 95

Soal No. 13 ___________________________________________________________________ 95

Soal No. 14 ___________________________________________________________________ 96

Soal No. 15 ___________________________________________________________________ 97

B. Pengembangan Soal HOTS ________________________________________________98

KESIMPULAN _________________________________ 104

UMPAN BALIK _________________________________ 106

Unit Pembelajaran


7

7

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1 Pemasak tekan (pressure cooke) dan bagian-bagiannya________ 17

Gambar 2 Pendinginan akibat penguapan ___________________________________ 18

Gambar 3. Dua buah balok, A dan B, yang memiliki suhu berbeda

disentuhkan ________________________________________________________________ 68


8

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi __________________________ 11

Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) ____________________________ 13

Tabel 3 Kalor Jenis (c) Beberapa Zat (pada tekanan 1 atm dan suhu 20oC,

kecuali dinyatakan spesifikasinya) _______________________________________ 70

Tabel 4 Kalor Jenis Gas (kkal/Kg.oC) pada tekanan (P) & volume (V) konstan

_____________________________________________________________________ 71

Tabel 5. Kalor Laten beberapa zat pada tekanan 1 atm ______________________ 80

Unit Pembelajaran


9

9

PENDAHULUAN

Unit ini disusun sebagai salah satu aternatif sumber bahan ajar bagi guru

untuk memahami topik kalor dan perpindahannya. Melalui pembahasan

materi yang terdapat pada Unit ini, guru dapat memiliki dasar pengetahuan

untuk mengajarkan materi yang sama ke peserta didiknya yang disesuaikan

dengan indikator yang telah disusun, dan terutama dalam memfasilitasi

kemampuan bernalar peserta didik. Selain itu, materi ini juga aplikatif untuk

guru sendiri sehingga mereka dapat menerapkannya dalam kehidupan sehari-

hari.

Dalam rangka memudahkan guru mempelajarinya konten dan cara

mengajarkannya, di dalam unit ini dimuat kompetensi dasar terkait yang

memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan

bacaan tentang aplikasi topik kalor dan perpindahannya di kehidupan sehari-

hari, soal-soal tes UN topik ini di tiga tahun terakhir sebagai acuan dalam

menyusun soal sejenis, deskripsi alternatif aktivitas pembelajaran, lembar

kegiatan peserta didik (LKPD) yang dapat digunakan guru untuk memfasilitasi

pembelajaran, bahan bacaan yang dapat dipelajari oleh guru, maupun peserta

didik, dan deskripsi prosedur mengembangkan soal HOTS. Komponen-

komponen di dalam Unit ini dikembangkan dengan tujuan agar guru dapat

dengan mudah memfasilitasi peserta didik untuk mendeskripsikan topik kalor

dan perpindahannya, melakukan percobaannya, sekaligus mendorong peserta

didik mencapai kemampuan berpikir tingkat tinggi.

Unit suhu dan kalor yang dikembangkan pada bahan bacaan terdiri atas materi

konsep kalor, pengukuran kalor, kapasitas kalor, kalor jenis, perpindahan

kalor, pengaruh kalor terhadap suatu zat. Selain itu, unit ini pun dilengkapi

dengan Lembar Kegiatan Peserta Didik (LKPD) yang dikembangkan secara

aplikatif untuk memudahkan guru dalam mengimplementasikannya di kelas


10

Unit Pembelajaran


11

11

KOMPETENSI DASAR

A. Target Kompetensi

Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar Mata

pelajaran Fisika SMA Kelas XI:

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi

karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor

pada kehidupan sehari-hari

4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal

suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas

kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfatannya

Kompetensi dasar tersebut dapat dijabarkan menjadi beberapa target

kompetensi. Target kompetensi menjadi patokan penguasaan kompetensi

oleh peserta didik. Target kompetensi pada kompetensi dasar ini dapat dilihat

pada Tabel 1.

Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi

No. Kompetensi Dasar Target Kompetensi

3.5 Menganalisis pengaruh kalor

dan perpindahan kalor yang

meliputi karakteristik termal

suatu bahan, kapasitas, dan

konduktivitas kalor pada

kehidupan sehari-hari

1. Menganalisis pengaruh kalor

berdasarkan karakteristik

termal suatu bahan pada


2. Menganalisis perpindahan

kalor berdasarkan

karakteristik termal suatu

bahan pada kehidupan sehari-

hari


12


4.5 Merancang dan melakukan

percobaan tentang karakteristik

termal suatu bahan, terutama

terkait dengan kapasitas dan

konduktivitas kalor, beserta

presentasi hasil percobaan dan

pemanfatannya

1. Merancang percobaan tentang


bahan

2. Melakukan percobaan tentang


bahan

3. Mempresentasikan hasil

percobaan karakteristik termal

suatu bahan

4. Mempresentasikan

pemanfaatan karakteristik



B. Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi dasar selanjutnya dikembangkan menjadi beberapa indikator

pencapaian kompetensi (IPK). IPK ini menjadi acuan bagi guru untuk

mengukur pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi Dasar 3.5 dan 4.5 di

kelas XI di kembangkan menjadi beberapa indikator untuk ranah pengetahuan

dan indikator untuk ranah keterampilan, seperti pada Tabel 2.

Unit Pembelajaran


13

13

Dalam upaya memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai dengan

tuntutan kompetensi dasar, IPK dibagi menjadi ke dalam tiga katagori, yaitu

indikator pendukung, indikator kunci, dan indikator pengayaan. Berikut ini

rincian indikator yang dikembangkan pada Kompetensi Dasar 3.5 dan 4.5 di

kelas XI.

Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)

IPK Pengetahuan IPK Keterampilan

Indikator Pendukung

3.5.1 Menjelaskan pengertian kalor 4.5.1 Memilih alat dan bahan untuk

percobaan kalor jenis logam 3.5.2 Menjelaskan pengertian suhu

3.5.3 Mendeskripsikan keterkaitan

antara suhu dan kalor

4.5.2 Menggunakan alat ukur sesuai

fungsinya pada percobaan

kalor jenis logam 3.5.4 Mendeskripsikan kapasitas kalor

suatu bahan

3.5.5 Mendeskripsikan kalor jenis

suatu bahan

4.5.3 Memilih alat dan bahan untuk

percobaan perpindahan kalor

3.5.6 Mendeskripsikan pengaruh kalor

terhadap kenaikan suhu suatu

bahan



perpindahan kalor

3.5.7 Menentukan kenaikan suhu

suatu bahan yang dikenai kalor

4.5.5 Memilih alat dan bahan untuk

percobaan koefisien

konduktivitas termal logam

3.5.8 Mendeskripsikan pengaruh kalor

terhadap perubahan dimensi

panjang, luas dan volume suatu

bahan



koefisien konduktivitas

termal logam


14


3.5.9 Menentukan perubahan dimensi

panjang, luas dan volume suatu

bahan yang dikenai kalor

3.5.10 Mendeskripsikan perpindahan

kalor secara konduksi


kalor secara konveksi


kalor secara radiasi

3.5.13 Membedakan perpindahan kalor

secara konduksi, konveksi dan

radiasi

3.5.14 Mencontohkan penerapan

perpindahan kalor secara

konduksi, konveksi, dan radiasi

dalam kehidupan sehari-hari

3.5.15 Mendeskripsikan pengaruh

koefisien konduktivitas termal

suatu bahan terhadap laju

perambatan kalor

Indikator Kunci

3.5.16 Memerinci faktor-faktor yang

berpengaruh terhadap kenaikan

suhu suatu bahan ketika dikenai

kalor

4.5.7 Merangkai alat dan bahan

untuk percobaan kalor jenis

logam

3.5.17 Menganalisis suhu akhir suatu

campuran dengan menggunakan

azas Black


untuk percobaan perpindahan

kalor

Unit Pembelajaran


15

15



berpengaruh terhadap

perubahan dimensi panjang/

luas/volume suatu bahan ketika

dikenai kalor


untuk percobaan koefisien

konduktivitas termal logam


berpengaruh terhadap laju

perpindahan kalor

4.5.10 Melaksanakan percobaan

sesuai petunjuk percobaan

kalor jenis logam

3.5.20 Menganalisis laju perpindahan

kalor secara konduksi/konveksi/

radiasi suatu bahan



perpindahan kalor



koefisien konduktivitas logam

4.5.13 Mempresentasikan hasil

percobaan kalor jenis logam


percobaan perpindahan kalor


percobaan koefisien

konduktivitas logam

4.5.16 Mempresentasikan

pemanfaatan karakteristik



Indikator Pengayaan


16


3.5.21 Menyimpulkan karakteristik

termal suatu bahan berdasarkan

nilai kapasitas termalnya

4.5.17 Membuat artikel pemanfaatan


bahan pada kehidupan sehari-

hari

3.5.22 Menyimpulkan karakteristik

termal suatu bahan berdasarkan

konduktivitas termalnya

Unit Pembelajaran


17

17

APLIKASI DI DUNIA NYATA

A. Pemasak Pekan (pressure cooker)

Pressure cooker banyak digunakan untuk keperluan dapur. Dengan alat ini

(Gambar 2.18) kita dapat memasak daging dan sayuran dengan lebih cepat dan

menghemat bahan bakar. Penggunaannya yang lain adalah untuk

mensterilkan barang-barang di rumah sakit, buah-buahan kaleng, dan sayur-

sayuran. Hal itu karena dengan suhu 120°C semua bakteri yang merusak akan

mati.

Gambar 1 Pemasak tekan (pressure cooke) dan bagian-bagiannya

B. Pendinginan karena Penguapan

Ketika zat padat berubah menjadi zat cair atau zat cair berubah menjadi uap,

energi kalor harus diberikan pada zat asal. Bila peristiwanya dibalik, maka

energi kalor dikeluarkan dari zat asal tadi.

Contoh sederhana untuk menunjukkan terjadinya pendinginan akibat

penguapan adalah sebagai berikut.


18

Tuangkan eter pada kaleng kecil (kaleng film, valda). Letakkan kaleng itu pada

genangan air yang berada di atas papan tripleks. Tiupkan udara melalui

sedotan sehingga eter dipaksa menguap dengan cepat. Akibatnya, air yang

berada di bawah kaleng akan membeku.

Gambar 2 Pendinginan akibat penguapan

Pemanfaatan proses pendinginan dari penguapan itu secara alamiah

dimanfaatkan juga dalam mendinginkan tubuh ketika kepanasan. Keringat

keluar lalu diuapkan oleh panas tubuh, sehingga tubuh menjadi lebih dingin

karena panasnya diserap oleh keringat yang menguap.

Pada lemari es, proses pendinginan dihasilkan dari proses penguapan. Cairan

(freon) yang ada di dalamnya secara terus menerus diuapkan.

Uap freon kemudian diembunkan. Proses inii dilakukan dalam pipa yang

dirangkai secara rantai tertutup dengan pertolongan pompa (kompresor).

Unit Pembelajaran


19

19

C. Pengawetan dengan Pengeringan

Kadar air di dalam bahan pangan sangat menentukan cepat atau tidaknya

bahan tersebut menjadi rusak. Semakin rendah kadar airya, semakin awet

bahan tersebut.

Hal ini disebabkan pembusukan terjadi karena pengaruh mikroba. Tanpa

tersedianya air, maka mikroba tidak dapat tumbuh. Salah satu cara

pengawetan adalah dengan mengeringkan bahan tersebut.

Pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan sebagian air dengan

menguap kannya. Untuk menguapkannya diperlukan kalor. Biasanya

kandungan air dikeluarkan sampai suatu batas tertentu sehingga mikroba

tidak tumbuh lag! di dalamnya.

Keuntungan proses pengeringan adalah bahan menjadi awet dan volumenya

menjadi lebih kecil sehingga biaya pembungkusan dan pengiriman dapat

ditekan.

D. Prinsip Freeze Drying

Selain dengan proses pengeringan, pengawetan dapat juga dilakukan dengan

proses pendinginan. Untuk memahami hal in sebaiknya kita perkenalkan

dahulu istilah sublimasi. Yang dimaksud dengan sublimasi adalah perubahan

wujud dan zat padat menjadi gas, atau sebaliknya dan gas menjadi zat padat.

Contoh perubahan wujud dan zat padat menjadi gas adalah penguapan kapur

barus.


20

Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut. Bahan makanan didinginkan sampai

suhu -1°C. Kemudian, tekanan dikurangi dengan memasukkan udara dingin,

sehingga air yang ada di dalamnya menguap dan makanan menjadi kering.

Proses itu disebut pengeringan melalui pembekuan (freeze drying).

Keuntungan pengawetan dengan cara ini, yaitu cita rasa makanan seperti

aroma dan rasanya tidak berubah.

Unit Pembelajaran


21

21

SOAL-SOAL UN/USBN

A. Soal UN

Berikut ini contoh soal-soal UN yang berkaitan dengan materi Kalor dan

Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.5 Menganalisis pengaruh kalor

dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan,

kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari”. Soal-soal ini

disajikan agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk

menyelesaikannya. Selain itu, soal-soal ini juga dapat menjadi acuan ketika

saudara akan mengembangkan soal yang setipe pada materi Kalor dan

Perpindahannya.

Tahun 2016

No. Soal

1 Pada gambar berikut ini, sebuah bejana kaca

yang memiliki koefisien muai panjang 3 x 10-

5/ºC diisi penuh dengan raksa yang memiliki

koefisien muai ruang 54 x 10-5/ºC pada suhu

25ºC. Bila kemudian bejana dipanaskan hingga

suhunya menjadi 50ºC, volume raksa yang

tumpah adalah ...

A. 2,375 cc

B. 2,825 cc

C. 3,375 cc

D. 3,825 cc

E. 4,375 cc

Identifikasi


22

Level Kognitif : L3

Indikator yang bersesuaian

:

Diketahui :

Ditanyakan :

Materi yang dibutuhkan

:

No. Soal

2 Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang

sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-

ujung yang lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.

Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas termal logam Q,

maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal

adalah ...

A. 120ºC

B. 100ºC

C. 90ºC

D. 80ºC

E. 60ºC

Identifikasi

Level Kognitif

: L3


:

Diketahui :

Ditanyakan :

Unit Pembelajaran


23

23


:

No. Soal

3 Setengah kilogram es bersuhu -20ºC dicampur dengan air bersuhu

20ºC sehingga menjadi air seluruhnya pada suhu 0ºC. Jika kalor

jenis es 0,5 kal/g.ºC . Kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air

1 kal/g.ºC, maka massa air mula-mula adalah ...

A. 1,50 kg

B. 2,25 kg

C. 3,75 kg

D. 4,50 kg

E. 6,00 kg

Identifikasi

Level Kognitif : L3


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

Tahun 2017

No. Soal

4 Grafik berikut didasarkan pada hasil eksperimen tabung uji yang

mengandung 0,10 kg bubuk sampel yang dipanaskan selama beberapa

menit di atas pembakar bunsen. Kalor jenis sampel zat adalah ….


24

A. 240 J kg –1 K –1

B. 420 J kg –1 K –1

C. 840 J kg –1 K –1

D. 2400 J kg –1 K –1

E. 4200 J kg –1 K –1

Identifikasi

Level Kognitif : L3


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

No. Soal

5 Dua benda dari logam sejenis A dan B yang massanya sama tetapi

ukurannya berbeda, masing – masing bersuhu TA dan TB (TA > TB),

diletakkan di dalam ruang tertutup yang bersuhu T dimana TB < T < TA

seperti pada gambar:

Unit Pembelajaran


25

25

Hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap waktu dapat

dinyatakan dengan grafik ….

A

D

B

E

C

Identifikasi

Level Kognitif : L3


26


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

No. Soal

6 Sekeping uang logam bermassa 50 gram dipanaskan sampai suhu

85oC, kemudian dicelupkan ke dalam bejana berisi 50 gram air

bersuhu 29,8oC (kalor jenis air = 1 kal.g-1.oC-1). Jika suhu akhir sistem

37oC dan anggap tidak ada perubahan kalor melalui bejana, maka

kalor jenis logam adalah…

A. 0,12 kal.g-1.oC-1

B. 0,15 kal.g-1.oC-1

C. 0,30 kal.g-1.oC-1

D. 4,8 kal.g-1.oC-1

E. 7,2 kal.g-1.oC-1

Identifikasi

Level Kognitif : L3


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

Unit Pembelajaran


27

27

No. Soal

7 Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C namun memiliki Panjang

dan luas penampang yang sama, disambungkan satu sama lain seperti

gambar di bawah ini.

Besar konduktivitas 4kA = 2kB = kC dan T1 = 100 0C dan T4 = 20 0C maka

suhu T2 dan T3 adalah ….

A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C

B. T2 = 31,40 0C , T3 = 54,26 0C

C. T2 = 32,40 0C , T3 = 54,26 0C

D. T2 = 56,26 0C , T3 = 31,40 0C

E. T2 = 54,26 0C , T3 = 30,40 0C

Identifikasi

Level Kognitif : L3


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:


28

Tahun 2018

No. Soal

8 Berikut data kalor jenis dari 4 zat padat:

No. Zat padat Kalor Jenis (J kg-1 oC-1)

1 Alumunium 900

2 Tungsten 134

3 Tembaga 386

4 Perak 236

Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan

jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan Suhu dari tertinggi

ke terendah adalah....

A. aluminium — tembaga— perak — tungsten

B. tungsten — aluminium — tembaga — perak

C. tungsten — perak — tembaga — alum inium

D. perak — aluminium — tungsten — tembaga

E. perak— tembaga — tungsten — aluminium

Identifikasi

Level Kognitif : L3


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

Unit Pembelajaran


29

29

No. Soal

9 Air mendidih (100 oC) sebanyak 250 ml dituangkan ke dalam panci berisi

400 ml air bersuhu 35 oC. Setelah terjadiadi keseimbangan termal, maka

suhu campuran adalah . (kalorjenis air 1 kal.gr-1 .oC-l)

A. 55oC

B. 60oC

C. 65oC

D. 75oC

E. 80oC

Identifikasi

Level Kognitif : L3


: Menganalisis proses penglihatan manusia

Diketahui :

Ditanyakan :


:

No. Soal

10 Besarnya kalor yang mengalir per detik melalui suatu bahan logam:

(1) berbanding terbalik dengan perbedaan suhu antara kedua

ujungnya

(2) berbanding terbalik dengan tuas penampang benda

(3) bergantung padajenis bahan logam

(4) berbanding terbalik dengan panjang logam

Pernyataan yang benar untuk meningkatkan laju perpindahan kalor secara

konduksi adalah

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)


30

C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (3) dan (4)

Identifikasi

Level Kognitif : L3



Diketahui :

Ditanyakan :


:

No. Soal

11 Logam P, Q dan R berukuran sama. Konduktivitas logam P, Q dan R

berturut-turut adalah 4k, 2k dan k Ketiganya terhubung dengan suhu pada

ujung-ujung terbuka seperti pada gambar berikut ini.

Suhu pada sambungan logam P dengan Q(Tx) adalah .

A. 80 0C

B. 70 0C

C. 60 0C

D. 50 0C

E. 40 0C

Identifikasi

Level Kognitif : L3

Unit Pembelajaran


31

31



Diketahui :

Ditanyakan :


:

B. Soal USBN

Berikut ini contoh soal USBN Fisika yang berkaitan dengan materi Kalor dan

Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.5 Menganalisis pengaruh kalor

dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan,

kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari”. Soal-soal ini

disajikan agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk

menyelesaikannya.

No. Soal

12 Perhatikan besaran-besaran berikut!

(1) massa benda

(2) suhu awal benda

(3) kenaikan suhu benda

(4) jenis benda

Besaran yang mempengaruhi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

benda adalah ….

A. (1), (2), (3), (4)

B. (1), (2), (3)

C. (1), (3), (4)

D. (2), (3), (4)

E. (2), (3)

Identifikasi


32

Level Kognitif :


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

No. Soal

13 Dua keping logam R dan S dengan luas penampang yang sama dilekatkan

ujung-ujungnya seperti pada gambar .

Koefisien konduktivitas R = 2 kali koefisien konduktivitas S, maka suhu tepat

pada sambungan kedua logam adalah ....

A. 75 oC

B. 60 oC

C. 40 oC

D. 36 oC

E. 20 oC

Identifikasi

Level Kognitif :


:

Diketahui :

Ditanyakan :

https://4.bp.blogspot.com/-z1H8tEO3jiQ/WNZfbggusXI/AAAAAAAAAeU/PRjetTMH2jAPsbU0knkTpr7K2PbefVZuACEw/s1600/S19.PNG

Unit Pembelajaran


33

33


:

No. Soal

14 Air massanya 100 gram suhunya 700C dicampur dengan es bermassa 50

gram bersuhu O0C yang diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah

tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air 1 kal.g-loC-1 dan kalor lebur es 80

kal.g -1 , maka suhu akhir campuran adalah.....

A. 0 0C

B. 20 0C

C. 30 0C

D. 40 0C

E. 50 0C

Identifikasi

Level Kognitif :


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:


34

No. Soal

15 Gambar berikut menunjukkan sebuah jendela kaca yang memisahkan sebuah

kamar dengan halaman luar rumah.

Suhu di dałam kamar 160C dan suhu di luar rumah 360C. Jika konduktivitas

termal kaca sebesar 0,8 W/m.K, maka jumlah kalor yang berpindah tiap detik

adalah.....

A. 22.000 joule

B. 20.000 joule

C. 18.200 joule

D. 16.000 joule

E. 12.000 joule

Identifikasi

Level Kognitif :


:

Diketahui :

Ditanyakan :


:

Unit Pembelajaran


35

35

BAHAN PEMBELAJARAN

A. Aktivitas Pembelajaran

Bahan pembelajaran yang diuraikan di sini terdiri dari Aktivitas Pembelajaran,

Lembar Kerja Peserta Didik dan bahan bacaan. Bahan pembelajaran Kalor dan

Perpindahannya yang dikembangkan ini, diharapkan dapat menjadi panduan

bagi Saudara dalam membelajarkan peserta didik pada materi Kalor dan

Perpindahannya. Aktivitas pembelajaran dikembangkan dengan prinsip

berpusat pada peserta didik, pembelajaran siswa aktif dan menyenangkan

serta berusaha memfasilitasi kemampuan berpikir tingkat tinggi.

Aktivitas pembelajaran dan Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) yang

dikembangkan untuk kondisi ideal, pada prakteknya pembelajaran di kelas

Saudara dapat mengembangkan aktivitas pembelajaran dan LKPD sesuai

dengan kondisi di mana Saudara bertugas, baik dari segi waktu yang tersedia,

peralatan yang, ada, maupun karakteristik peserta didiknya.

Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1

Aktivitas pembelajaran ini akan mencapai indikator berikut.

3.5.1 Menjelaskan pengertian kalor

3.5.2 Menjelaskan pengertian suhu

3.5.3 Mendeskripsikan keterkaitan antara suhu dan kalor

3.5.4 Mendeskripsikan kapasitas kalor suatu bahan

3.5.5 Mendeskripsikan kalor jenis suatu bahan

3.5.6 Mendeskripsikan pengaruh kalor terhadap kenaikan suhu suatu bahan

3.5.7 Menentukan kenaikan suhu suatu bahan yang dikenai kalor

3.5.16 Memerinci faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kenaikan suhu suatu

bahan ketika dikenai kalor

3.5.17 Menganalisis suhu akhir suatu campuran dengan menggunakan azas Black


36

3.5.21 Menyimpulkan karakteristik termal suatu bahan berdasarkan nilai

kapasitas termalnya

4.5.1 Memilih alat dan bahan untuk percobaan kalor jenis logam

4.5.2 Menggunakan alat ukur sesuai fungsinya pada percobaan kalor jenis

logam

4.5.7 Merangkai alat dan bahan untuk percobaan kalor jenis logam

4.5.10 Melaksanakan percobaan sesuai petunjuk percobaan kalor jenis logam

4.5.13 Mempresentasikan hasil percobaan kalor jenis logam

Untuk mencapai indikator-indikator pencapaian kompetensi tersebut Saudara

dapat menggunakan model pembelajaran Discovery Learning dengan tahap-

tahapan pemberian rangsangan (Stimulation); pernyataan/Identifikasi

masalah (Problem Statement), pengumpulan data (Data Collection),

pengolahan data (Data Processing), pembuktian (Verification), dan menarik

simpulan/generalisasi (Generalization). Metode utama dalam proses

pembelajaran kalor dan perpindahannya ini disampaikan dengan

menggunakan metode praktikum disamping metode-metode yang lain,

dengan estimasi waktu yang dibutuhkan 4 x 45 menit (4 jam pelajaran).

Pendekatan yang dapat dilakukan untuk menyampaikan materi Kalor dan

Perpindahannya ini diantaranya adalah sebagai berikut.

1. Pendekatan Saintifik

2. Pendekatan CTL (Contextual Teaching and Learning)

3. Pendekatan Kontstruktivisme

4. Pendekatan Pembelajaran Aktif, Kreatif, Efektif, dan Menyenangkan

(PAKEM)

Pembelajaran dipandu menggunakan LKPD 1. Kalor Jenis Logam. Sebelum

pembelajaran dimulai, Saudara perlu memastikan media dan LKPD yang akan

digunakan sudah tersedia dan mencukupi untuk semua peserta didik.

Media, Alat, dan bahan yang digunakan adalah:

Unit Pembelajaran


37

37

1. Video tentang manfaat cahaya bagi kehidupan;

2. Pemutar video/komputer; dan

3. LCD proyektor

4. Alat dan bahan pada LKPD 1

Berikut ini rincian aktivitas pembelajaran pertemuan ke-1.

Stimulation

Pada tahap ini, Saudara sebaiknya melakukan beberapa aktivitas berikut.

• memberikan masalah dan siswa mengamati guru yang menayangkan

segelas teh panas yang di dalam nya dimasukkan sendok.

• arahkan peserta didik untuk mengamati kenapa AC dipasang dibagian atas

ruangan sedangkan penghangat ruangan dipasang di bagian bawah

ruangan.

• arahkan peserta didik untuk mengamati kita jika berada di dekat api

unggun, apa yang dirasakan?

Problem Statement

Sebaiknya Saudara memberikan stimulus agar peserta didik bertanya apa

yang terjadi apabila mengaduk sendok, apakah berarti partikel-pertikel

sendok ikut berpindah atau tidak? Apa saja faktor-faktor yang

mempengaruhi proses perpindahan kalor tersebut? Mengapa AC di AC

dipasang dibagian atas ruangan sedangkan penghangat ruangan dipasang

di bagian bawah ruangan? Mengapa saat kita berdekatan dengan api

unggun, kita bisa merasakan panas dari api tersebut?

Arahkan peserta didik untuk mencoba merumuskan masalah tentang

perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari

Arahkan peserta didik membuat hipotesis tentang contoh perpindahan

kalor


38

Data Collection

Siswa dari masing-masing kelompok mewakili untuk mengambil alat dan

bahan eksperimen

Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 1 untuk menemukan

bahwa hantaran kalor yang tidak menyebabkan perpindahan partikel pada

sendok disebut perpindahan kalor secara konduksi, dilanjutkan dengan

kegiatan 2 dari masing-masing kelompok:

Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 3, dimana siswa

mengamati perpindahan kalor secara konveksi. Tiga kelompok siswa

menaruh bunsen di tengah-tengah kaki tiga, sedangkan tiga kelompok lagi

menaruh bunsen di tepi kaki tiga.


mengamati perpindahan kalor secara radiasi dengan mendekatkan

tangannya pada sumber kalor tanpa menyentuhnya.

Siswa mengamati waktu yang dibutuhkan kalor untuk berpindah pada

masing- masing kegiatan dan mencatat hasil pengukuran ke dalam data

pengamatan.

Siswa untuk mengisi LKS sesuai data eksperimen yang mereka dapatkan.

Siswa mendiskusikan analisis hasil percobaan dari setiap kelompok.

Data Processing

Siswa melakukan diskusi kelompok untuk mendapatkan kesimpulan tentang

pengertian perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dan

faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor tersebut.

Verification/ Generalization

Guru meminta salah satu siswa untuk mempresentasikan hasil diskusi dari

kesimpulan

Unit Pembelajaran


39

39

Siswa dengan arahan guru menyimpulkan hasil diskusi yang telah

dilaksanakan.

Guru membimbing siswa untuk menyebutkan contoh-contoh peristiwa

perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari.Peserta didik

menyimpulkan hasil diskusi kelompok

Guru dan siswa bersama-sama menyimpulkan tentang pembelajaran

mengenai perpindahan kalor.

Guru mengevaluasi hasil kegiatan yang telah dilakukan siswa.

Guru memberikan penghargaan kepada kelompok yang terbaik dalam

eksperimen dan diskusi

Guru memberi tugas untuk mengerjakan soal secara mandiri dan

menyampaikan informasi tentang materi yang selanjutnya.

Guru menutup pembelajaran dengan salam


3.5.8 Mendeskripsikan pengaruh kalor terhadap perubahan dimensi panjang,

luas dan volume suatu bahan

3.5.9 Menentukan perubahan dimensi panjang, luas dan volume suatu bahan

yang dikenai kalor

3.5.18 Memerinci faktor-faktor yang berpengaruh terhadap perubahan dimensi

panjang/ luas/volume suatu bahan ketika dikenai kalor

Stimulation

Guru mengucapkan salam, memimpin doa, dan menanyakan kehadiran

peserta didik

Guru menyampaikan KD dan kegiatan pembelajaran yang akan

dilaksanakan


40

Guru memberikan pertanyaan mengenai pengertian prasyarat yang

berkaitan dengan materi yang dibelajarkan “Masih ingkatkah kalian

tentang suhu?

“Apa yang akan terjadi pada sebuah benda jika ia mengalami perubahan

suhu?”

Siswa menjawab pengertian prasyarat yang berkaitan dengan materi yang

dibelajarkan

Guru membagi kelas menjadi 6 kelompok

Guru menayangkan sebuah gambar fenomena pemuaian dalam kehidupan

sehari-hari.

Siswa mengamati fenomena pemuaian dalam kehidupan sehari-hari

dengan seksama

Problem Statement

Guru menanyakan kepada siswa.

“Apa yang dapat menyebabkan hal itu dapat terjadi?”

Siswa menjawab pertanyaan guru berdasarkan pengethauan yang

dimilikinya.

Data Collection

Guru memberikan lembar kegiatan diskusi kepada siswa.

Siswa mencari informasi dari berbagai literatur untuk mendiskusikan

pertanyaan yang terdapat dalam LKS

Data Processing

Siswa melakukan diskusi mengenai fenomena pemuaian

Guru membimbing siswa saat melakukan diskusi kelompok

Siswa menyimpulkan hasil LKS diskusi

Unit Pembelajaran


41

41


Guru mempersilahkan perwakilan dari setiap kelompok untuk

mempresentasikan hasil diskusi

Siswa mempresentasikan hasil diskusi LKS

Guru memberikan penghargaan berupa pujian bagi kelompok yang telah

melaksanakan kegiatan pembelajaran dengan baik

Guru menanggapi hasil presentasi untuk memberi penguatan pemahaman

dan mengklarifikasi perbedaan pendapat dari hasil presentasi masing-

masing kelompok supaya tidak terjadi mispengertiansi.

Siswa menyimak tanggapan guru tentang hasil presentasi

Siswa mencoba menjawab pertanyaan yang dilakukan di awal kegiatan

pembelajaran

Guru membimbing siswa untuk menjawab pertanyaan yang diberikan pada

saat pemberian motivasi

Guru mempersilahkan perwakilan dari setiap kelompok untuk

mempresentasikan hasil diskusi

Siswa mempresentasikan hasil diskusi LKS

Guru memberikan penghargaan berupa pujian bagi kelompok yang telah

melaksanakan kegiatan pembelajaran dengan baik

Guru menanggapi hasil presentasi untuk memberi penguatan pemahaman

dan mengklarifikasi perbedaan pendapat dari hasil presentasi masing-

masing kelompok supaya tidak terjadi mispengertiansi.

Siswa menyimak tanggapan guru tentang hasil presentasi

Siswa mencoba menjawab pertanyaan yang dilakukan di awal kegiatan

pembelajaran

Guru membimbing siswa untuk menjawab pertanyaan yang diberikan pada

saat pemberian motivasi

Guru menyimpulkan materi yang telah dibelajarkan.

Guru meminta peserta didik untuk mengumpulkan laporan hasil diskusi


42

Guru memberi informasi kegiatan pembelajaran untuk pertemuan

berikutnya

Guru menutup pembelajaran dengan mengucap salam


3.5.10 Mendeskripsikan perpindahan kalor secara konduksi

3.5.11 Mendeskripsikan perpindahan kalor secara konveksi

3.5.12 Mendeskripsikan perpindahan kalor secara radiasi

3.5.13 Membedakan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi

3.5.14 Mencontohkan penerapan perpindahan kalor secara konduksi,

konveksi, dan radiasi dalam kehidupan sehari-hari

3.5.15 Mendeskripsikan pengaruh koefisien konduktivitas termal suatu bahan

terhadap laju perambatan kalor

3.5.19 Memerinci faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju perpindahan

kalor

3.5.20 Menganalisis laju perpindahan kalor secara konduksi/konveksi/ radiasi

suatu bahan

3.5.22 Menyimpulkan karakteristik termal suatu bahan berdasarkan

konduktivitas termalnya

Stimulation

Guru memasuki ruang kelas, mengucapkan salam serta memimpin doa

Guru mengabsen presensi kehadiran siswa

Guru memberikan gambaran umum tentang cakupan materi Azas Black

Guru memberikan motivasi kepada siswa sebelum masuk pada materi yang

akan dibelajarkan. Motivasi yang diberikan oleh guru tentang penerapan

Azas Black dalam kehidupan sehari-hari yaitu dengan mencampurkan the

panas dengan air biasa :

Unit Pembelajaran


43

43

“Bagaimana caranya agar tes panas bisa dingin dan bisa diminum?

Guru memberikan prasyarat konsep kepada siswa untuk dapat masuk ke

materi yang akan dibelajarkan hari itu. Prasyarat konsep yang diberikan

oleh guru adalah : “Kalor, Perubahan Suhu dan Kalor Jenis Benda”

Guru meminta siswa untuk membentuk kelompok 3 - 4 orang setiap

kelompoknya

Guru membagikan LKS kepada masing-masing kelompok siswa, sehingga

setiap kelompok menerima sebuah LKS

Siswa dalam kelompok diminta untuk mengamati demonstrasi tentang

Azas Black

Siswa diminta untuk mengamati apa yang terjadi jika air panas

dicampurkan dengan air dingin dan logam panas dicampurkan dengan air

dingin?

Problem Statement

Siswa diminta untuk membuat pertanyaan seputar demonstrasi yang

sedang dilakukan, seperti apa yang terjadi jika air panas dicampurkan

dengan air dingin dan logam panas dicampurkan dengan air dingin?

Apakah kalor yang dilepas air panas sama dengan kalor yang diterima oleh

air dingin?


44

Data Collection

Siswa memperhatikan dan membantu guru untuk melakukan demonstrasi

Azas Black.

Data Processing

Siswa mendiskusikan data – data yang telah diperoleh saat demonstrasi

Siswa menganalisis hasil pengamatan dari demonstrasi Azas Black sesuai

dengan pertanyaan yang ada di Lembar Kerja Siswa

Siswa merumuskan kesimpulan yang dihasilkan dari hasil diskusi dan

analisis data dalam Lembar Kerja Siswa


Guru meminta salah satu siswa untuk menyampaikan hasil diskusi yang

telah dilakukan serta kesimpulan dari demonstrasi yang sudah dilakukan.

Guru memberikan penegasan (konfirmasi) tentang konsep Azas Black.

Siswa dengan arahan guru menyimpulkan hasil diskusi mengklarifikasi

miskonsepsi

Siswa dengan arahan guru membuat rangkuman hasil demonstrasi tentang

Azas Black. Kesimpulan/rangkumannya adalah sebagai berikut :

Benda yang suhunya tinggi akan melepas energi QL dan benda yang

suhunya rendah akan menerima energi QT dengan besar yang sama.

Apabila kita nyatakan dalam bentuk persamaan, maka

TL QQ

Guru meminta siswa untuk mengumpulkan LKS.

Guru memberi kesempatan kepada siswa untuk bertanya (umpan balik).

Guru meminta siswa siswa untuk mempelajari materi selanjutnya (tindak

lanjut), yaitu perpindahan kalor

Guru menutup pembelajaran dengan ucapan salam

Unit Pembelajaran


45

45


Guru mengucapkan salam dan mengecek kehadiran siswa

Guru menanyakan kembali materi pelajaran sebelumnya tentang suhu dan

konsep kalor dan mengajukan pertanyaan sebagai prasyarat konsep:

1) Apa yang kalian ketahui tentang kalor?

2) Apa saja hal-hal yang akan terjadi kalau suatu benda kita kenai kalor?

Guru melakukan apresiasi dan motivasi dengan membuka slide berisi

gambar “segelas teh panas yang didalam nya terdapat sendok untuk

mengaduk”

1) Kemudian guru mengajukan pertanyaan:

a) Mengapa sendok logam yang tadinya terasa dingin, jika salah satu

ujungnya direndam dalam gelas yang berisi teh panas menjadi

panas pada ujung lainnya?

b) Apa yang berpindah atau mengalir dari ujung sendok yang teh di

dalam gelas sampai ke ujung sendokdi luar gelas?

2) Mengapa AC diletakkan di bagian atas ruangan sedangkan penghangat

ruangan diletakkan dibagian bawah ruangan?

3) Mengapa saat kita duduk atau berdiri di dekat api unggun, kita bisa

merasakan panas dari api tersebut?

Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yang akan dilakukan tentang

perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

Guru memberikan penjelasan mengenai kegiatan pembelajaran yang akan

dilakukan, serta menjelaskan teknis eksperimen dan diskusi lalu

dilanjutkan pembagian kelompok (dibagai menjadi 6 kelompok )

Guru membagikan LKS eksperimen-diskusi mengenai perpindahan kalor

kepada masing-masing kelompok siswa


46

Stimulation

Guru memberikan masalah dan siswa mengamati guru yang menayangkan

segelas teh panas yang di dalam nya dimasukkan sendok.

Guru menyuruh siswa mengamati kenapa AC dipasang dibagian atas

ruangan sedangkan penghangat ruangan dipasang di bagian bawah

ruangan.

Guru menyuruh siswa mengamati kita jika berada di dekat api unggun, apa

yang dirasakan?

Problem Statement

Guru memancing siswa untuk bertanya apa yang terjadi apabila mengaduk

sendok, apakah berarti partikel-pertikel sendok ikut berpindah atau tidak?

Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi proses perpindahan kalor

tersebut? Mengapa AC di AC dipasang dibagian atas ruangan sedangkan

penghangat ruangan dipasang di bagian bawah ruangan? Mengapa saat kita

berdekatan dengan api unggun, kita bisa merasakan panas dari api

tersebut?

Peserta didik merumuskan masalah tentang perpindahan kalor dalam


Peserta didik membuat hipotesis tentang contoh perpindahan kalor

Data Collection

Siswa dari masing-masing kelompok mewakili untuk mengambil alat dan

bahan eksperimen

Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 1 untuk menemukan

bahwa hantaran kalor yang tidak menyebabkan perpindahan partikel pada

sendok disebut perpindahan kalor secara konduksi, dilanjutkan dengan

kegiatan 2 dari masing-masing kelompok:

Unit Pembelajaran


47

47


mengamati perpindahan kalor secara konveksi. Tiga kelompok siswa

menaruh bunsen di tengah-tengah kaki tiga, sedangkan tiga kelompok lagi

menaruh bunsen di tepi kaki tiga.


mengamati perpindahan kalor secara radiasi dengan mendekatkan

tangannya pada sumber kalor tanpa menyentuhnya.

Siswa mengamati waktu yang dibutuhkan kalor untuk berpindah pada

masing- masing kegiatan dan mencatat hasil pengukuran ke dalam data

pengamatan.

Siswa untuk mengisi LKS sesuai data eksperimen yang mereka dapatkan.

Siswa mendiskusikan analisis hasil percobaan dari setiap kelompok.

Data Processing

Siswa melakukan diskusi kelompok untuk mendapatkan kesimpulan

tentang pengertian perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan

radiasi dan faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor

tersebut.


Guru meminta salah satu siswa untuk mempresentasikan hasil diskusi dari

kesimpulan

Siswa dengan arahan guru menyimpulkan hasil diskusi yang telah

dilaksanakan.

Guru membimbing siswa untuk menyebutkan contoh-contoh peristiwa

perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari.Peserta didik

menyimpulkan hasil diskusi kelompok

Guru dan siswa bersama-sama menyimpulkan tentang pembelajaran

mengenai perpindahan kalor.


48

Guru mengevaluasi hasil kegiatan yang telah dilakukan siswa.

Guru memberikan penghargaan kepada kelompok yang terbaik dalam

eksperimen dan diskusi

Guru memberi tugas untuk mengerjakan soal secara mandiri dan

menyampaikan informasi tentang materi yang selanjutnya.

Guru menutup pembelajaran dengan salam.

Unit Pembelajaran


49

49

B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)

LKPD 1 Kalor Jenis Logam

a. Tujuan

Peserta didik dapat menentukan kalor jenis suatu logam

b. Alat dan Bahan

1) Kalorimeter

2) Pembakar spiritus

3) Beker gelas

4) Kubus logam alumunium

5) Kubus logam kuningan

6) Neraca ghaus

7) Kaki tiga + kawat kassa

8) Termometer

9) Statif

10) benang

c. Percobaan/Prosedur

1) Susunlah alat-alat seperti pada gambar berikut.

o Isikan air ± 1/3 bagian pada beker gelas tersebut

o Letakkan termometer pada beker gelas yang diisi air

o Nyalakan pembakar spiritus dan tunggu sampai air mendidih

o Ikat dan masukan kubus logam yang akan dicari kalor jenisnya

selama ± 3 menit.


50

o Tentukan suhu logam sebelum dimasukkan ke dalam air mendidih,

t1 = _______ 0C. Dan amati termometer sampai skalanya seimbang

(misalnya 94 0C).

2) Selama kita mendidihkan air dan lakukan langkah-langkah berikut

untuk kalorimeter.

o Timbang kalorimeter kosong dan pengaduknya (tanpa

pembungkus plastik), m1 = _______ gram

o Timbang massa kubus logam m2 = ________ gram

3) Isi kalorimeter dengan air ± ¼ bagiannya dan kemudian timbang

kembali kalorimeter yang berisi air tersebut, m1’ = ________ gram

o Tentukan massa air m3, m3 = m1 - m2 = ________ gram.

o Ukur suhu airnya t1 = _______ 0 C.

4) Bila air telah mendidih, ukurlah suhunya t2 = ________0 C.

5) Ambil kubus logam alumunium pada langkah 1 di atas dan masukkan

kedalam kalorimeter, dan tutup rapat-rapat, kemudian aduklah air

pada kalorimeter tersebut sampai nampak ada perubahan suhu pada

termometer yang ada dalam kalorimeter.

ta = ______ 0 C. (ta = suhu akhir)

6) Ulangi langkah-langkah 2 sampai dengan 5 untuk logam kuningan.

Unit Pembelajaran


51

51

d. Pertanyaan/tugas

1) Mengapa suhu tertinggi campuran merupakan suhu akhir ? jelaskan !

_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

2) Berapa kenaikan suhu air dalam kalorimeter ?

∆t = ta - t1

∆t = __________ 0 C

3) Hitung jumlah kalor yang diterima air dalam kalorimeter

Q1 = m3 . Ca . ∆t Ca = kalor jenis air = 1kal/gr.0C

Q1 = kalor yang diterima air

4) Hitung jumlah kalor yang dilepaskan oleh potongan logam tersebut.

Q2 = m2 . C2 . ∆t C2 = kalor jenis logam

Q2 = kalor yang dilepas logam

5) Berapa penurunan pemanasan suhu potongan logam ?

∆t’ = t2 – ta

∆t’ = __________ 0 C

6) Dengan dianggap tidak ada kalor yang hilang dan tidak ada kalor yang

diserap kalorimeter, hitunglah kalor jenis logam tersebut dengan

memakai Azaz Black !

Q1 = Q2

𝒄𝟐 =𝑚3 𝑐𝑎 ∆𝑡

𝑚2.∆𝑡= ____________kal/𝐠r . C0

7) Ulangi langkah percobaan 1 sampai 6 untuk logam yang berbeda, misal

dengan logam kuningan !

e. Kesimpulan

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________


52

LKPD 2 Perpindahan Kalor

Tujuan

1) Peserta didik mampu mendeskripsikan perpindahan kalor secara

konduksi, konveksi dan radiasi dengan benar melalui diskusi kelompok

2) Peserta didik mampu memberikan contoh fenomen dan penerapan

perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dalam

kehidupan sehari-hari dengan benar melalui kegiatan diskusi

kelompok

Kegiatan 1

a. Ilustrasi

Dalam kehidupan sehari-hari, dapat kamu jumpai peralatan rumah tangga

yang prinsip kerjanya memanfaatkan konsep perpindahan kalor secara

konduksi, antara lain: setrika listrik, solder. Kemudian saat kamu membuat

kopi, jari tanganmu yang kamu gunakan untuk mengaduk gula dengan

sendok logam tentu ikut terasa panas, mengapa hal tersebut bisa terjadi?

Unit Pembelajaran


53

53

Untuk menjawab pertanyaan tersebut maka lakukanlah percobaan

berikut.

b. Rumusan Masalah

Sebelum praktikum dilakukan cobalah untuk merumuskan masalah

praktikum ini. (Rumusan masalah adalah suatu pertanyaan yang

mempertanyakan hubungan antara dua atau lebih variabel) . Rumusan

masalahnya adalah

c. Hipotesis

Berdasarkan rumusan masalah diatas dapat dibuat suatu hipotesis dari

praktikum yang akan kalian lakukan. (Hipotesis adalah dugaan yang

dianggap benar tentang pengaruh apa yang diberikan oleh variabel

manipulasi terhadap variabel respon). Hipotesisnya adalah

__________________________________________________________ berpengaruh terhadap

_____________________________________________________________________________________

d. Alat dan bahan

1) Batang baja (1 buah)

2) Batang kuningan (1 buah)

3) Batang kaca (1 buah)

4) Mentega (secukupnya)

5) Stand (1 buah)

6) Bunsen (1 buah)

7) Stopwatch (1 buah)


54

e. Diagram Percobaan

f. Langkah Kerja

1) Siapkan alat dan bahan disiapkan yang diperlukan

2) Letakkan alat konduksi yang terdiri dari tiga buah batang masing-

masing baja, kuningan, dan kaca pada stand.

3) Buatlah tiga bulatan mentega dan letakkan pada ujung batang logam

dengan jarak yang sama.

4) Panaskan alat konduksi bahan tersebut dengan pembakar bunsen

pada ujung batang yang tidak ada bulatan menteganya.

5) Diamati bulatan mentega, mana yang cepat jatuh dari keempat bahan

tersebut.

6) Catat waktu yang diperlukan bulatan mentega pada saat jatuh dengan

menggunakan stopwatch.

7) Data pengamatan dicatat pada Tabel Waktu Jatuh Mentega

g. Data Pengamatan

No Jenis Bahan Waktu Jatuh Mentega

1

2

3

Unit Pembelajaran


55

55

h. Analisis hasil eksperimen

1) Apa yang terjadi pada mentega? Jika mentega jatuh, apa yang

menyebabkan mentega tersebut dapat jatuh? Dan sebaliknya!

2) Bagaimanakah urutan jatuhnya mentega pada tiga jenis bahan yang

dipanaskan? Urutkan dari bahan yang menteganya lebih cepat meleleh!

3) Dari ketiga jenis bahan tersebut, apa yang dapat kamu simpulkan?

4) Dengan mengetahui urutan jatuhnya mentega, maka kalian dapat

menyimpulkan bahwa besar konduktivitas termal tiga bahan tersebut

adalah

5) Energi kalor dapat berpindah dari tempat ________________________________

ke tempat _____________________________________________________________________

6) Berikan contoh perpindahan kalor secara konduksi dalam kehidupan

sehari-hari!


56

i. Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah kalian lakukan, cobalah untuk

menyimpulkan hasil praktikum. Kesimpulan yang diperoleh adalah

Kegiatan 2

a. Ilustrasi

1) Proses Terjadinya Angin Laut

2) Proses Terjadinya Angin Darat

Amatilah gambar yang menunjukan proses terjadinya angin laut dan

angin darat kemudian jawablah pertanyaan di bawah ini!

Angin darat terjadi pada: _____________________________hari

Unit Pembelajaran


57

57

Angin laut terjadi pada: _______________________________hari

Pada proses terjadinya angin laut angin bergerak dari _______________

menuju _________________________________________________________________________

Pada proses terjadinya angin darat bergerak dari _________________________

menuju _________________________________________________________________________

b. Rumusan Masalah

Masalah adalah perbedaan antara apa yang di alami (fakta/realita) dengan

yang seharusnya (teori, harapan). Rumuskan masalah dari fakta yang

telah terungkap di atas!

c. Hipotesis

Hipotesis merupakan jawaban sementara yang harus dibuktikan.

Susunlah hipotesis dari permasalahan yang telah kalian rumuskan!

d. Alat dan bahan

1) Air secukupnya

2) Gelas Beker 1 buah

3) Kaki tiga 1 buah

4) Bunsen 1 buah

5) Serpihan kertas secukupnya

6) Korek api secukupnya

7) Stopwatch 1 buah


58

e. Skema Alat

f. Langkah Kerja

1) Siapakan alat dan bahan

2) Masukkan serpihan kertas ke dalam gelas beker yang berisi air

3) Tunggulah sampai serpihan kertas berada di dasar gelas beker

4) Panaskan gelas beker menggunakan bunsen dengan meletakkannya di

tengah-tengah kaki tiga (Kelompok 1,3, & 5) atau meletakkannya di tepi

kaki tiga (Kelompok 2,4, & 6)

5) Amatilah peristiwa yang terjadi setiap 2 menit dan catatlah dalam tabel

pengamatan sampaiu di dapat 5 data pengamatan.

g. Data Pengamatan

Waktu (menit) Kondisi Serpihan Kertas

Unit Pembelajaran


59

59

h. Analisis Data

1) Bagaimana kondisi serpihan kertas tepat sebelum air dipanaskan?

2) Bagaimana kondisi serpihan kertas setelah air dipanaskan?

3) Bagaimana kondisi serpihan kertas ketika suhu air semakin naik?

4) Air yang terkena panas lebih dahulu, massa jenisnya menjadi lebih kecil

dibandingkan massa jenis air yang berada di atas. Sehingga molekul –

molekul air yang berada di atas akan ……….. (tetap / turun) dan

molekul – molekul air yang berada di bawah akan …........... (tetap /

naik). Hal tersebut ditunjukkan oleh pergerakan serpihan kertas dalam

air.

5) Berikan contoh peristiwa konveksi dalam kehidupan sehari-hari!

6) Gambarkan pergerakan molekul air ketika dipanaskan!


60

i. Kesimpulan



Kegiatan 3

a. Ilustrasi

Ungkapkan dari pengalaman kalian, saat acara api unggun pada kegiatan

Pramuka di sekolahmu, apa yang dapat kamu rasakan saat kamu berada

di sekitar nyala api unggun?

Unit Pembelajaran


61

61

b. Rumusan Masalah

Masalah adalah perbedaan antara apa yang di alami (fakta/realita) dengan

yang seharusnya (teori, harapan). Rumuskan masalah dari fakta yang

telah terungkap di atas!

c. Hipotesis

Hipotesis merupakan jawaban sementara yang harus dibuktikan.

Susunlah hipotesis dari permasalahan yang telah kalian rumuskan!

d. Alat dan Bahan

1) Stopwatch (1 buah)

2) Mistar (1 buah)

3) Mentega (secukupnya)

4) Bunsen (1 buah)

5) Kertas kardus (1 buah)

6) Korek api (secukupnya)

e. Langkah Kerja

1) Oleskan mentega pada kertas kardus secukupnya

2) Bunsen dinyalakan dengan menggunakan korek api

3) Letakkan kertas kardus yang telah diolesi mentega tadi di dekat

bunsen dengan jarak 3 cm

4) Amati pertistiwa yang terjadi pada mentega

5) Hitunglah waktu yang diperlukan mentega untuk meleleh dengan

menggunakan stopwatch


62

6) Ulangi langkah ke-3 dengan memvariasikan jarak menjadi 4 cm, dan 5

cm.

7) Catatlah data pengamatan pada tabel yang telah disediakan.

f. Data Pengamatan

No Jarak (cm) Waktu (s)

1

2

3

g. Analisis Data

1) Bagaimana perbedaan keadaan mentega sebelum dan setelah lilin

dinyalakan?

2) Pada jarak berapa mentega pada kertas lebih cepat meleleh?

3) Melelehnya mentega terjadi karena ada perpindahan kalor dari mana

ke mana?

4) Apakah fungsi lilin pada percobaan yang telah dilakukan?

Unit Pembelajaran


63

63

5) Apakah dibutuhkan perantara dalam mengalirkan kalor dari sumber

kalor menuju kertas yang diolesi mentega?

6) Apabila hal tersebut diterapkan di alam, maka lilin berperan sebagai

apa?

7) Radiasi merupakan perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara.

Apakah dalam percobaan yang kalian lakukan perpindahan kalor yang

terjadi merupakan perpindahan kalor secara radiasi? berikan alasan

kalian!

8) Berikan contoh perpindahan kalor secara radiasi yang terjadi di alam!

h. Kesimpulan




64

LKPD 3 Koefisien Konduksi Termal Logam

a. Tujuan

Peserta didik dapat menentukan koefisien konduksi termal untuk

beberapa jenis logam

b. Alat dan Bahan

1) Statif

2) Klem

3) Termometer alkohol

4) Termokopel

5) Batang besi

6) Batang kuningan

7) Batang tembaga

1 bh

2 bh

1 bh

1 bh

1 bh

1 bh

1 bh

8) Catu daya/ power supply

9) Ampermeter AC

10) Penggaris

11) Jangka sorong

12) Filamen

13) Stopwatch

1 bh

1 bh

1 bh

1 bh

1 bh

1 bh

c. Percobaan/Prosedur

1) Susunlah alat seperti pada gambar berikut.

Unit Pembelajaran


65

65

2) Catat daya pemanas listrik

3) Ukur dimensi batang logam (luas penampang dan panjangnya).

4) Nyalakan catu daya dan hitung lamanya waktu pemanasan

5) Catatlah perbedaan temperatur pada kedua ujung batang logam

dengan menggunakan termometer alkohol dan termokopel dalam

selang waktu pemanasan 2, 4, 6, 8, 10,... menit (variasi selang waktu

dapat diubah sesuai kondisi) dan tuliskan pada data hasil pengukuran

berikut.

Hasil pengukuran :

Junis logam :

Diameter penampang (d) :

meter

Luas penampang (A) :

m2

Panjang (L) :

meter

Daya pemanas listrik :

watt

No. Selang waktu

(menit) t1 (0 C) t2(0 C) ∆t (0 C) ∆t (K)

1 2

2 4

3 6

4 8

5 10

6 12

7 14

8 16

9 18

10 20


66

Perhitungan :

Luas penampang logam (dihitung), A = ¼ d2

A= luas penampang logam (m2

= 22/7 atau 3,14

d = diameter penampang logam (m)

6) Lakukan percobaan tersebut untuk batang besi, tembaga dan

kuningan.

7) Tentukan koefisien konduksi termal untuk masing-masing logam

tersebut dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑄

𝑡= 𝐻 =

𝑘. 𝐴. ∆𝑇

𝐿

𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)

𝐿

𝑄 = 𝑃. 𝑡 = 𝑉. 𝑖. 𝑡 atau

𝑄

𝑡=

𝑃. 𝑡

𝑡=

𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)

𝐿 atau

𝑃 = 𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)

𝐿 atau

𝑘 =𝑃. 𝐿

𝐴 (𝑇2 − 𝑇1)

dengan :

H = kalor yang merambat persatuan waktu (J/s atau watt)

K = koefisien konduksi termal zat (J/m.s.K atau W/m.K)

A = luas penampang batang (m2)

L = panjang batang (m)

∆t = perbedaan temperatur (K)

P = daya listrik yang digunakan (Watt)

V = tegangan listrik yang digunakan (Volt)

I = kuat arus listrik (A)

t = waktu pemanasan (s)

Unit Pembelajaran


67

67

d. Pertanyaan

1) Apakah ∆t untuk waktu pemanasan tertentu memiliki nilai yang

berbeda ?

2) Logam manakah yang memiliki nilai k terbesar dan terkecil ?

jelaskan !

e. Kesimpulan

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________


68

C. Bahan Bacaan

Konsep Kalor

Banyak fenomena dalam keseharian yang berkaitan dengan konsep kalor.

Salah satunya adalah ketika kita menyentuhkan balok besi A yang lebih panas

disentuhkan dengan balok besi B yang lebih dingin, seperti pada Gambar 3,

maka lama kelamaan suhu balok A turun menjadi lebih dingin dan balok B

suhunya naik menjadi lebih panas dari sebelumnya. Mengapa terjadi

demikian?

A (panas) B (dingin)

Gambar 3. Dua buah balok, A dan B, yang memiliki suhu berbeda disentuhkan

Ketika kedua balok itu disentuhkan, ada ”sesuatu” yang mengalir dari balok A

yang suhunya lebih tinggi ke balok B yang suhunya lebih rendah. Para ahli

Fisika menamai ”sesuatu” itu dengan istilah ”Kalor”. Jadi, ketika balok A dan B

disentuhkan, ada kalor yang mengalir dari A ke B.

Karena balok A kehilangan sebagaian kalornya, maka suhunya turun.

Sebaliknya, balok B mendapat tambahan kalor, sehingga suhunya naik. Setelah

kedua balok itu suhunya sama, tidak terjadi lagi perpindahan kalor. Keadaan

demikian disebut keseimbangan termal.

Kalor merupakan besaran fisika yang sangat penting. Keberadaannya tidak

dapat diamati secara langung, tetapi dapat diamati dari gejalanya, seperti suhu

benda naik atau turun atau benda berubah wujud. Kalor tersebut merupakan

salah satu bentuk energi, satuannya dalam SI adalah joule (J), dengan lambang

besarannya adalah Q.

Unit Pembelajaran


69

69

Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis

Bila kepada dua benda yang berbeda diberikan Kalor dalam jumlah yang sama,

maka hasilnya akan berbeda. Misalnya. kalor satu kilojoule diberikan kepada

air satu tanki dan sebuah paku. Jumlah air yang sangat banyak. yakni satu

tanki, mengakibatkan air sedikit hangat, tetapi paku menjadi merah membara.

Perbedaan dua benda itu disebabkan kapasitas kalornya berbeda.

Kapasitas kalor (C) sebuah benda menyatakan jumlah kalor (Q) yang

dibutuhkan benda itu agar suhunya naik sebesar ΔT. Secara umum,

persamaan kapasatias kalor (C) suatu zat dirumuskan menjadi :

𝐶 =𝑄

∆𝑇

dengan Q adalah jumlah kalor yang diberilcan dalam satuan Joule dan ΔT

adalah perubahan kenaikan suhu dalam satuan Kelvin.

Dalam praktek sehari-hari ketika kita memanasi air, makin banyak kalor yang

kita berikan maka suhu air makin nalk. Berarti Q sebanding dengan ΔT.

Demikian pula, makin banyak air maka A kita masak makin banyak kalor yang

dibutuhkan, Q sebanding dengan massa benda (m). Kedua perbandingan

tersebut dapat dinyatakan dalam suatu persamaan dengan pertolongan

konstanta “c”, yaitu

𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑇

dengan c dinamakan kalor jenis. Satuan kalor jenis adalah J/kg K.

Dari kedua persamaan diperoleh hubungan antara kapasitas kalor (C) dan

kalor jenis zat (c) sebagai berikut.

𝑪 = 𝒎 𝒄


70

Dalam mengukur kalor jenis benda, jumlah kalor yang diberikan, massa benda

dan kenaikan suhu harus diketahui. Kemudian, dengan menggunakan

persamaan 𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑇, kalor jenis c dapat dihitung. Dalam prateknya, sangat

sukar untuk memperoleh nilai kalor jenis yang akurat. Hal tersebut

disebabkan dua hal, yaitu :

a. Sejumlah kalor yang diberikan kepada suatu benda sebagian diserap oleh

lingkungan sekitarnya.

b. Jika benda tersebut berbentuk cairan, maka kita harus menggunakan

bejana, padahal bejana juga akan menyerap kalor yang diberikan.

Cara sederhana untuk mengukur kalor jenis adalah dengan memberikan

sejumlah kalor yang diketahui melalui alat yang disebut Joulemeter yang

dihubungkan ke pemanas listrik.

Sampai batas tertentu nilai c bergantung pada temperatur, tetapi untuk

temperatur yang tidak terlalu besar, c seringkali dianggap konstan. Semakin

besar nilai kalor jenis suatu zat, semakin banyak kalor yang dibutuhkan untuk

menaikkan/menurunkan suhu (dalam oC) zat tersebut per 1 Kg nya.

Tabel 3 Kalor Jenis (c) Beberapa Zat (pada tekanan 1 atm dan suhu 20oC, kecuali dinyatakan spesifikasinya)

Zat Kalor Jenis (c)

Zat Kalor Jenis (c)

kkal/Kg.oC J/Kg.oC kkal/Kg.oC J/Kg.oC

Alumunium 0,22 900 Alkohol 0,58 2400 Tembaga 0,093 390 Raksa 0,033 140

Kaca 0,20 840 Air Es (-5 oC) 0,5 2100 Besi/Baja 0,11 450 Air (15 oC) 1,00 4186

Timah hitam 0,031 130 Uap air (110 oC) 0,48 2010 Marmer 0,21 860 Tubuh manusia

(rata-rata) 0,83 3470

Perak 0,056 230 Kayu 0,4 1700 Protein 0,4 1700

Unit Pembelajaran


71

71

Tabel 4 Kalor Jenis Gas (kkal/Kg.oC) pada tekanan (P) & volume (V) konstan

Zat Kalor Jenis (c)

Zat Kalor Jenis (c)

kkal/Kg.oC J/Kg.oC kkal/Kg.oC J/Kg.oC

Uap (100oC) 0,22 900 CO2 0,199 0,153

Oksigen 0,093 390 Nitrogen 0,248 0,177 Helium 0,20 840

Perpindahan Kalor

Telah disebutkan di atas bahwa kalor dapat berpindah dari zat yang satu ke

zat yang lain. Perpindahan Kalor tersebut dapat melalui tiga cara, yaitu secara

konduksi (rambatan), konveksi (aliran), dan radiasi (pancaran).

Konduksi

Kalor dapat mengalir dari ujung batang yang lebih panas ke bagian batang

lainnya yang lebih dingin, sehingga ujung batang yang satunya lagi menjadi

panas, tetapi bagian-bagian batang tersebut tetap seperti semula, bagian-

bagian batangnya tidak ikut berpindah. Perpindahan kalor yang tidak disertai

perpindahan partikel yang dilaluinya seperti itu disebut perpindahan kalor

secara konduksi. Umumnya perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada

zat padat.

Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:

1. Getaran partikel-partikel benda

Energi panas yang diperoleh digunakan untuk menggetarkan partikel-

partikel benda tersebut. Pemanasan pada satu ujung benda menyebabkan

partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat dan suhunya naik.

Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar ini,

memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya

melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi


72

kinetik lebih besar pula. Setelah itu partikel tetangga ini memindahkan

energi ke partikel tetangga berikutnya. Begitu seterusnya sampai proses

pemindahan energi ke bagian ujung benda yang suhunya rendah.

2. Gerakan elektron

Perpindahan kalor terjadi melalalui gerakan-gerakan elektron bebas yang

terdapat dalam struktur atom logam. Elektron bebas ialah elektron yang

dengan mudah dapat berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Di ujung

logam yang terkena panas, energi kalor pada elektron bertambah besar.

Oleh karena elektron bebas mudah berpindah, pertambahan energi kalor

ini dengan cepat dapat diberikan ke elektron-elektron lain letaknya lebih

jauh melalui tumbukan. Dengan proses ini kalor pada logam dapat

berpindah dengan cepat. Oleh karena itu, logam tergolong konduktor yang

sangat baik.

Benda yang dapat menghantarkan panas disebut konduktor panas dan benda

yang sukar menghantarkan panas disebut isolator panas. Contoh bahan yang

tergolong konduktor panas adalah besi, baja, alumunium, atau tembaga.

Sedangkan bahan yang tergolong isolator panas adalah kayu, gabus, kertas,

atau karet.

Besarnya kalor yang dirambatkan tiap detik oleh batang logam memenuhi

persamaan :

𝑄

𝑡= 𝐻 =

𝑘. 𝐴. ∆𝑇

𝐿

𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)

𝐿

𝑄 = 𝑃. 𝑡 = 𝑉. 𝑖. 𝑡 atau

𝑄

𝑡=

𝑃. 𝑡

𝑡=

𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)

𝐿 atau

𝑃 = 𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)

𝐿

Unit Pembelajaran


73

73

dengan

P : daya rambatan kalor (watt atau kalori per detik)

Q : energi kalor yang dirambatkan (joule atau kalori)

t : waktu rambatan (s)

k : koefisien konduktivitas termal logam (J / msK atau kalori / msoC)

A : luas penampang logam (m2)

T : beda atau selisih suhu antara kedua ujung logam (K atau oC)

L : panjang logam (m)

Berdasarkan konduktivitas kalornya, bahan dibedakan atas konduktor yaitu

yang mudah menghantarkan kalor seperti aluminium dan bahan logam lain,

dan isolator yaitu bahan yang sulit menghantarkan kalor seperti kayu dan

plastik.

Konveksi

Gas dan zat cair, kecuali raksa, adalah termasuk konduktor yang jelek. Tetapi

kalor tetap dapat berpindah melalui medium ini dengan cara lain, yaitu

konveksi.

Konveksi adalah perpindahan kalor melalui medium, dan molekul-molekul

dari medium itu ikut berpindah bersamaan dengan perpindahan kalor. Contoh

dari peristiwa konveksi adalah perpindahan kalor melalui gerakan udara pada

angin darat dan angin laut, sirkulasi udara dalam ruang, dan perpindahan

kalor melalui molekul-molekul air yang tengah dipanaskan.

Disamping berikut adalah gambar wadah logam dengan air di dalamnya

dipanaskan di atas nyala api.


74

Wadah memindahkan kalor dengan cara konduksi dari bagian bawah yang

langsung bersentuhan dengan api ke bagian atas yang bersentuhan dengan air.

Molekul-molekul air di bagian bawah ini kemudian menjadi lebih panas dan

memuai sehingga massa jenisnya turun. Begitu massa jenisnya turun,

posisinya kemudian digantikan oleh air dari bagian lain yang lebih dingin.

Proses ini berulang sehingga kalor merata ke seluruh bagian air hingga

mendidih.

Besarnya kalor yang dirambatkan tiap detik pada peristiwa konveksi dari

wadah bagian bawah ke air adalah sebagai berikut.

𝑃 = 𝑄

𝑡= ℎ. 𝐴. ∆𝑇

dengan

P : daya perpindahan kalor secara konveksi (watt atau kalori per

detik)

Q : energi kalor yang dipindah (joule atau kalori)

t : waktu (s)

h : koefisien konveksi (J/m2sK atau kalori / m2soC)

A : luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (m2)

T : beda atau selisih suhu antara benda dengan fluida (K atau oC)

Unit Pembelajaran


75

75

Radiasi

Kalor dari matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa udara. Tidak

mungkin perpindahan kalor pada kasus ini dengan cara konduksi maupun

konveksi, karena kedua cara ini membutuhkan medium sebagai media

perambatan kalor. Kalor dari matahari dirambatkan dengan cara radiasi/

pemancaran dalam bentuk gelombang elektromagnetik, dimana cahaya

tampak (me-ji-ku-hi-bi-ni-u) hanya salah satu spektrum saja dari rentang

spektrum gelombang elektromagnetik.

Tidak hanya matahari yang memancarkan kalor dalam bentuk radiasi, semua

benda lain juga memancarkan kalor radiasi atau menyerap kalor radiasi

(memancarkan kalor bila suhunya lebih tinggi dari lingkungan, dan menyerap

kalor bila suhunya lebih rendah dari lingkungan).

Pada peristiwa radiasi kalor, berlaku hukum Stefan-Boltzman,

“Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk

radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan

(A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu

(T4)”

Secara matematis :

𝑃 = 𝑄

𝑡= 𝑒 𝜎 𝐴 𝑇4

dimana :

P : daya radiasi kalor (watt atau kalori per detik)

Q : energi kalor yang dipancarkan (joule atau kalori)

t : waktu radiasi (s)

e : emisivitas (koefisien daya pancar) benda

: tetapan Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 Wm-2K-4)

A : luas permukaan benda (m2)

T : suhu mutlak benda (K)


76

Emisivitas (e) suatu benda adalah ukuran seberapa besar pemancaran radiasi

kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna, nilai

emisivitas 0 < e < 1. Benda hitam sempurna adalah pemancar dan sekaligus

penyerap kalor yang paling baik (e = 1), sedangkan benda putih mengkilap

sempurna adalah pemancar dan penyerap kalor yang paling jelek (e = 0).

Pengaruh Kalor terhadap Suhu Zat

Pengertian Kalor tidak sama dengan pengertian suhu. Tetapi keduanya saling

berhubungan. Air yang diberi Kalor, suhunya akan naik. Sebaliknya, air yang

melepaskan Kalor, suhunya akan turun. Jadi, pengaruh Kalor terhadap suhu

zat adalah Kalor tersebut dapat menyebabkan naik atau turunnya suhu zat itu.

Akan tetapi tidak berati zat yang suhunya tinggi itu mengandung Kalor yang

lebih banyak.

Api dari batang korek api walaupun panas, kandungan Kalornya lebih kecil

dibandingkan dengan kandungan Kalor dalam satu bak air yang suhunya

70o C. Buktinya, bila api dari batang korek api dan air satu bak yang suhunya

70o C itu digunakan untuk memanaskan masing-masing 5 kg alumunium, yang

lebih panas adalah alumuniun yang dipanaskan oleh air.

Berdasarkan fakta eksperimen semakin besar kalor yang diberikan semakin

besar pula kenaikan suhunya. Semakin besar massa benda semakin banyak

kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya. Berdasarkan fakta tersebut

dapat dituliskan dalam persamaan berikut.

𝑸 = 𝒎 𝒄 ∆𝑻

dengan

Q = Kalor yang diperlukan untuk mengubah

temperatur suatu benda [kalori atau Joule]

Unit Pembelajaran


77

77

m = Massa benda [ Kg ]

c = Kalor jenis benda [Joule.Kg-1.oC-1]

∆T = Perubahan temperatur [oC-1]

Pengaruh Kalor terhadap Dimensi Panjang, Luas, dan Volume

Zat

Pemuaian zat pada dasarnya ke segala arah. Namun, disini Anda hanya akan

mempelajari pemuaian panjang, luas, dan volume. Besar pemuaian yang

dialami suatu benda tergantung pada tiga hal, yaitu ukuran awal benda,

karakteristik bahan, dan besar perubahan suhu benda. Setiap zat padat

mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang.

Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan

pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan 1° C. Makin besar

koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar

pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien

muai panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan

panjangnya. Koefisien muai luas dan volume zat padat, masing-masing adalah

B = 2 (x dan y = 3α). Koefisien muai panjang beberapa zat dapat dilihat pada

Tabel berikut.

Tabel 5.1 Koefisien Muai Panjang


78

Pemuaian Panjang

Pada zat padat yang berukuran panjang dengan luas penampang kecil, seperti

pada kabel dan rel kereta api, Anda bisa mengabaikan pemuaian pada luas

penampangnya. Pemuaian yang Anda perhatikan hanya pemuaian pada

pertambahan panjangnya. Pertambahan panjang pada zat padat yang

dipanaskan relatif kecil sehingga butuh ketelitian untuk mengetahuinya.

Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula lo, koefisien muai panjang

(α ), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi l dan

suhunya menjadi T2, maka akan berlaku persamaan, sebagai berikut.

αΔT)(1ll o

dengan

l : panjang batang mula-mula (m)

lo : panjang batang setelah dipanaskan (m)

∆l : selisih panjang batang = l1 – l2

α : koefisien muai panjang (l°C)

T1 : suhu batang mula-mula (° C)

T2 : suhu batang setelah dipanaskan (° C)

∆T : selisih suhu (° C) = T2 – T1

Pemuaian Luas

Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan

terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan

tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Serupa dengan

pertambahan panjang pada kawat, pertambahan luas pada benda dapat

dirumuskan sebagai berikut.

ΔT)(1AA o atau ΔT)(1AA o

Unit Pembelajaran


79

79

dengan

Ao : luas bidang mula-mula (m2)

A : luas bidang setelah dipanaskan (m2)

β : koefisien muai luas (/°C)

∆T : selisih suhu (° C)

Pemuaian Volume

Zat padat yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti

bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami muai volume, yakni

bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut. Karena muai

volume merupakan penurunan dari muai panjang, maka muai ruang juga

tergantung dari jenis zat.

ΔT)(1VV o atau ΔT)3(1VV o

dengan

V1 : volume benda mula-mula (m3)

V2 : volume benda setelah dipanaskan (m3)

𝛾 : koefisien muai ruang (/°C)

∆T : selisih suhu (° C)

Pengaruh Kalor terhadap Wujud Zat

Kalor yang diberikan pada zat dapat mengubah wujud zat tersebut. Perubahan

wujud yang terjadi ditunjukkan oleh Gambar di bawah ini. Ada 3 wujud benda

di bawah ini dimana setiap perubahannya dibutuhkan kalor, baik untuk

diserap ataupun dilepas. Kalor yang diperlukan atau dilepaskan persatuan

massa pada saat terjadinya perubahan fase atau wujud disebut kalor laten.

𝑳 = 𝑸

𝒎


80

Dengan

L = kalor laten [J/Kg]

Q = Kalor yang diserap atau dilepas [J]

m = massa benda [Kg]

Gambar Diagram perubahan wujud zat di pengaruhi kalor

Tabel 5. Kalor Laten beberapa zat pada tekanan 1 atm

Zat Titik lebur (oC)

Kalor Lebur Titik didih

Kalor Penguapan

kkal/Kg J/Kg oC kkal/K

g J/Kg

Oksigen -218,8 3,3 0,14.105 -183 51 2,1.105

Nitrogen -210,0 6,1 0,26.105 -195,8 48 2,00.105 Ethyl alkohol

-114 25 1,04.105 78 204 8,5.105

Amonia -77,8 8,0 0,33.105 -33,4 33 1,37.105

Air 0 79,7 3,33.105 100 539 22,6.105 Timah hitam

327 5,9 0,25.105 1750 208 8,7.105

Perak 961 21 0,88.105 2193 558 23.105

Besi 1808 69,1 2,89.105 3023 1520 63,4.105 Tungsten 3410 44 1,84.105 5900 1150 48.105

Unit Pembelajaran


81

81

Asas Black dan Perubahan Wujud Zat

Asas Black merupakan bentuk lain dari Hukum Kekekalan Energi. Asas Black

dapat terjadi secara ideal dengan catatan kedua benda yang berinteraksi,

terisolasi dengan baik, sehingga “Jumlah kalor yang dilepas sama dengan

jumlah kalor yang diterima”.

m1.c1.ΔT1 = m2.c2.ΔT2

dengan ΔT1 = T – Takhir dan ΔT2 = Takhir – T

sehingga didapatkan persamaan berikut.

m1.c1.(T1 – Tc) = m2.c2.(Tc – T2)

dengan m1 = massa benda 1 yang suhunya tinggi [Kg]

m2 = massa benda 2 yang suhunya rendah[Kg]

c1 = kalor jenis benda 1 [J/KgoC]

c2 = kalor jenis benda 2 [J/KgoC]

T1 = suhu mula-mula benda 1 [oC atau K]

T2 = suhu mula-mula benda 2 [oC atau K]

Tc = suhu akhir atau suhu campuran [oC atau K]

Berdasarkan persamaan di atas dengan menggunakan kalorimeter, nilai kalor

jenis suatu benda dapat dihitung jika kalor jenis benda yang lain telah

diketahui.

Qlepas = Qterima


82

PENGEMBANGAN PENILAIAN

A. Pembahasan Soal-soal

Soal No. 1

Pada gambar berikut ini, sebuah bejana

kaca yang memiliki koefisien muai

panjang 3 x 10-5/0C diisi penuh dengan

raksa yang memiliki koefisien muai

ruang 54 x 10-5/0C pada suhu 250C. Bila

kemudian bejana dipanaskan hingga

suhunya menjadi 500C, volume raksa

yang tumpah adalah ...

A. 2,375 cc

B. 2,825 cc

C. 3,375 cc

D. 3,825 cc

E. 4,375 cc

Pembahasan

Diketahui :

Koefisien muai panjang : 3 x 10-5/0C

Koefisien muai ruang raksa : 54 x 10-5/0C

Suhu mula-mula : 25 0C

Suhu akhir : 50 0C

Unit Pembelajaran


83

83

Ditanyakan : Volume raksa yang tumpah

Jawab :

Jawaban : C. 3,375 cc

Soal No. 2

Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang

sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-

ujung yang lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.

Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas termal logam Q,

maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan

termal adalah ...


84

A. 120oC

B. 100oC

C. 90oC

D. 80oC

E. 60oC

Pembahasan

Diketahui :

Panjang batang logam P dan Q sama, Lp = LQ

Tp = 25 0C dan TQ = 200 0C

Konduktivitas termal P, kp, 4 kali konduktivitas termal Q, kQ

atau kp = 4 kQ

Ditanyakan : Suhu sambungan pada saat setimbang

Jawab :

Jawaban : E. 60o C

Unit Pembelajaran


85

85

Soal No. 3

Setengah kilogram es bersuhu -20ºC dicampur dengan air bersuhu 20ºC

sehingga menjadi air seluruhnya pada suhu 0ºC. Jika kalor jenis es 0,5

kal/g.ºC . Kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g.ºC, maka massa

air mula-mula adalah ...

A. 1,50 kg

B. 2,25 kg

C. 3,75 kg

D. 4,50 kg

E. 6,00 kg

Pembahasan

Diketahui :

mes : 0,5 kg Tes : - 200C Tair : 200C ces : 0,5 kal/g.ºC

Les : 80 kal/g cair : 1 kal/g0C

Ditanyakan : mair = ?

Jawab :

Jawaban : B. 2,25 kg


86

Soal No. 4

Grafik berikut didasarkan pada hasil eksperimen tabung uji yang

mengandung 0,10 kg bubuk sampel yang dipanaskan selama beberapa

menit di atas pembakar bunsen. Kalor jenis sampel zat adalah ….

A. 240 J kg –1 K –1

B. 420 J kg –1 K –1

C. 840 J kg –1 K –1

D. 2400 J kg –1 K –1

E. 4200 J kg –1 K –1

Pembahasan

Diketahui :

msampel : 0,10 kg

Ditanyakan : csampel = ?

Jawab :

Misal kita gunakan Q = 420 J dan T = 10

𝑄 = 𝑚 .𝑐. ∆𝑇

𝑐 =𝑄

𝑚. ∆𝑇=

420

0,1.10= 420 𝐽.𝑘𝑔−1. 𝐾−1

Jadi jawabannya adalah B. 420 J kg –1 K –1

Unit Pembelajaran


87

87

Soal No. 5

Dua benda dari logam sejenis A dan B yang massanya sama tetapi

ukurannya berbeda, masing – masing bersuhu TA dan TB (TA > TB),

diletakkan di dalam ruang tertutup yang bersuhu T dimana TB < T < TA

seperti pada gambar:

Hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap waktu dapat

dinyatakan dengan grafik ….

A

D

B

E


88

C

Pembahasan

Diketahui :

TA dan TB (TA > TB)

TB < T < TA

Ditanyakan : Hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap

waktu

Jawab :

Suhu benda A lebih tinggi daripada suhu benda B,

karena TB < T < TA , maka suhu benda A akan menurun dan

suhu B akan meningkat sampai pada suhu tetap atau

kesetimbangan

Soal No. 6

Sekeping uang logam bermassa 50 gram dipanaskan sampai suhu 85oC,

kemudian dicelupkan ke dalam bejana berisi 50 gram air bersuhu 29,8 oC

(kalor jenis air = 1 kal.g-1.oC-1). Jika suhu akhir sistem 37oC dan anggap

tidak ada perubahan kalor melalui bejana, maka kalor jenis logam adalah…

A. 0,12 kal.g-1.oC-1

B. 0,15 kal.g-1.oC-1

C. 0,30 kal.g-1.oC-1

D. 4,8 kal.g-1.oC-1

E. 7,2 kal.g-1.oC-1

Unit Pembelajaran


89

89

Pembahasan

Diketahui :

Massa uang logam (m) = 50 gram

Suhu awal uang logam (T1) = 85oC

Massa air (m) = 50 gram

Suhu awal air (T2) = 29,8oC

Kalor jenis air = 1 kal.g-1.oC-1

Suhu akhir sistem (T) = 37oC

Ditanyakan : Kalor jenis logam (c)

Jawab :

Asas Black menyatakan bahwa kalor yang dilepas = kalor yang diserap.

Kalor dilepaskan oleh uang logam dan kalor diserap oleh air, hingga

setimbang termal. Semua satuan dinyatakan dalam gram sehingga tidak

perlu melakukan konversi satuan.

Q lepas = Q serap

mlogam c ΔT = mair c ΔT

(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(c)(48) = 7,2

c = 7,2 / 48

c = 0,15 kal.g-1.oC-1

Jadi jawaban yang benar adalah B. 0,15 kal.g-1.oC-1


90

Soal No. 7

Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C namun memiliki Panjang dan

luas penampang yang sama, disambungkan satu sama lain seperti gambar

di bawah ini.

Besar konduktivitas 4kA = 2kB = kC dan T1 = 100 0C dan T4 = 20 0C maka

suhu T2 dan T3 adalah ….

A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C

B. T2 = 31,40 0C , T3 = 54,26 0C

C. T2 = 32,40 0C , T3 = 54,26 0C

D. T2 = 56,26 0C , T3 = 31,40 0C

E. T2 = 54,26 0C , T3 = 30,40 0C

Pembahasan

Diketahui :

T1 = 100 oC

T4 = 20 oC

4 kA = 2 kB = kC

Jika kC = 4, kB = 2, kA = 1

Ditanyakan : T2 dan T3

Jawab :

𝑄

𝑡=

𝑘 𝐴 ∆𝑇

𝑙

𝑘 𝐴 (𝑇1 − 𝑇2)

𝑙=

𝑘 𝐴 (𝑇2 − 𝑇3)

𝑙

𝑘 (𝑇1 − 𝑇2) = 𝑘 (𝑇2 − 𝑇3),

Dengan memasukkan variabel-variabel yang diketahui akan diperoleh

persamaan berikut.

Unit Pembelajaran


91

91

Batang logan A dan B

3 𝑇2 − 2 𝑇3 = 100 ……….. (1)

Batang logan B dan C

2 𝑇2 − 6 𝑇3 = −80 ……….. (2)

dengan mengeliminasi persamaan (1) dan (2)

T3 = 31,4

T2 = 54,2

Jadi jawaban yang benar adalah A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C

Soal No. 8

Berikut data kalor jenis dari 4 zat padat:

No. Zat padat Kalor Jenis (J kg-1 oC-1)

1 Alumunium 900

2 Tungsten 134

3 Tembaga 386

4 Perak 236

Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan

jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan Suhu dari

tertinggi ke terendah adalah....

A. aluminium — tembaga— perak — tungsten

B. tungsten — aluminium — tembaga — perak

C. tungsten — perak — tembaga — alum inium

D. perak — aluminium — tungsten — tembaga

E. perak— tembaga — tungsten — aluminium

Pembahasan

Diketahui :

Kalor jenis 4 zat, c1, c2, c3, c4

Massa m1 = m2 = m3 = m4

Q1 = Q2 = Q3 = Q4


92

Ditanyakan : ∆𝑇𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 - ∆𝑇𝑟𝑒𝑛𝑑𝑎ℎ

Jawab :

Q = m . c . ΔT

c = Q/m.ΔT

sehingga c berbandimg terbalik dengan ΔT

Jadi, jawabannya: C. tungsten — perak — tembaga — alum inium

Soal No. 9

Air mendidih (100 oC) sebanyak 250 ml dituangkan ke dalam panci berisi

400 ml air bersuhu 35 oC. Setelah terjadi keseimbangan termal, maka suhu

campuran adalah . (kalorjenis air 1 kal.gr -1 .oC-l)

A. 55oC

B. 60oC

C. 65oC

D. 75oC

E. 80oC

Pembahasan

Diketahui :

Air mendidih : T1o = 100 0 C

Massa air mendidih : m1 = 250 ml

Air : T2o= 35 0C

cair : 1 kal.gr-1 .oC-l

Ditanyakan : Suhu akhir campuran, Tc = ?

Jawab :

Azas black

Q lepas = Q terima

m . c . ΔT = m . c . ΔT

250 . (100 – T) = 400 . (T – 35)

Unit Pembelajaran


93

93

2500 – 25T = 40T – 1400

65T = 3900

T = 60 oC

Jadi, jawaban yang benar adalah B. 60 0C

Soal No. 10

Besarnya kalor yang mengalir per detik melalui suatu bahan logam:

(1) berbanding terbalik dengan perbedaan suhu antara kedua

ujungnya

(2) berbanding terbalik dengan tuas penampang benda

(3) bergantung padajenis bahan logam

(4) berbanding terbalik dengan panjang logam

Pernyataan yang benar untuk meningkatkan laju perpindahan kalor

secara konduksi adalah

B. (1) dan (2)

C. (1) dan (3)

D. (2) dan (3)

E. (2) dan (4)

F. (3) dan (4)

Pembahasan

Diketahui : 4 pernyataan berkaitan dengan aliran kalor

Ditanyakan : pernyataan benar untuk meningkatkan laju

perpindahan kalor

Jawab :

Rumus laju konduksi (kalor yang mengalir tiap detik pada konduktor

panas)

𝑸

𝒕=

𝒌 𝑨 ∆𝑻

𝒍


94

Soal No. 11

Logam P, Q dan R berukuran sama. Konduktivitas logam P, Q dan R

berturut-turut adalah 4k, 2k dan k Ketiganya terhubung dengan suhu pada

ujung-ujung terbuka seperti pada gambar berikut ini.

Suhu pada sambungan logam P dengan Q (Tx) adalah ….

A. 80oC

B. 70 oC

C. 60 oC

D. 50 oC

E. 40 oC

Pembahasan

Diketahui :

Logam P, Q dan R berukuran sama

kp : 4k ; kQ : 2k; kR : k

Ditanyakan : Suhu sambungan P dan Q

Jawab :

(Tx – 20) . 4 = (Ty – Tx). 2 = (160 – Ty) . 1

Logam P dan R

(Tx – 20) . 4 = (160 – Ty) . 1

4Tx – 80 = 160 – Ty

Ty = 240 – 4Tx

Logam P dan Q

(Tx – 20) . 4 = (Ty – Tx). 2

4Tx – 80 = (240 – 4Tx – Tx) . 2

14 Tx = 560 atau Tx = 40oC

Unit Pembelajaran


95

95

Soal No. 12

Perhatikan besaran-besaran berikut!

(1) massa benda

(2) suhu awal benda

(3) kenaikan suhu benda

(4) jenis benda

Besaran yang mempengaruhi kalor yang diperlukan untuk menaikkan

suhu benda adalah ….

F. (1), (2), (3), (4)

G. (1), (2), (3)

H. (1), (3), (4)

I. (2), (3), (4)

J. (2), (3)

Pembahasan

Diketahui : Daftar besaran

Ditanyakan : besaran yang berpengaruh terhadap kalor

Jawab :

Q = m.c. T ; Q ~ m, Q ~ T, Q ~ jenis benda

Jadi jawabannya adalah C. (1), (3), (4)

Soal No. 13

Dua keping logam R dan S dengan luas penampang yang sama dilekatkan

ujung-ujungnya seperti pada gambar .

Koefisien konduktivitas R = 2 kali koefisien konduktivitas S, maka suhu

tepat pada sambungan kedua logam adalah ....

https://4.bp.blogspot.com/-z1H8tEO3jiQ/WNZfbggusXI/AAAAAAAAAeU/PRjetTMH2jAPsbU0knkTpr7K2PbefVZuACEw/s1600/S19.PNG


96

A. 75 oC

B. 60 oC

C. 40 oC

D. 36 oC

E. 20 oC

Pembahasan

Diketahui :

Logam R dan S memiliki luas penampang sama

kR = 2 ks

l1 = 40 cm, l2 = 30 cm

Tt = 80 0C dan Tr = 30 0C

Ditanyakan : suhu sambungan kedua logam

Jawab :

(80−𝑇𝑋).2

40=

(𝑇𝑋 −30).1

30

(80 − 𝑇𝑋).6

4=

(𝑇𝑋 − 30).1

1

𝑇𝑋 =150 .2

5= 600C

Soal No. 14

Air massanya 100 gram suhunya 700C dicampur dengan es bermassa 50

gram bersuhu O0C yang diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah

tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air 1 kal.g-l.oC-1 dan kalor lebur es

80 kal.g-1 , maka suhu akhir campuran adalah.....

A. 0 0C

B. 20 0C

C. 30 0C

D. 40 0C

E. 50 0C

Unit Pembelajaran


97

97

Pembahasan

Diketahui :

mair = 100 gr

Tair = 70 0C

mes = 50 gr

Tes = 0 0C

cair = 1 kal.g-l.oC-1

Les = 80 kal.g-1

Ditanyakan : Suhu akhir campuran

Jawab :

Qlepas = Qterima

m.L + m.ces.ΔT = m.c.ΔT

50.80 + 50.1. T = 100.1.(70 - T)

4000 + 50 T = 7000 – 100T

150 T = 3000

T = 20oC

Jawab: B

Soal No. 15

Gambar berikut menunjukkan sebuah jendela kaca yang memisahkan

sebuah kamar dengan halaman luar rumah.

Suhu di dałam kamar 160C dan suhu di luar rumah 360C. Jika konduktivitas

termal kaca sebesar 0,8 W/m.K, maka jumlah kalor yang berpindah tiap


98

detik adalah.....

A. 22.000 joule

B. 20.000 joule

C. 18.200 joule

D. 16.000 joule

E. 12.000 joule

Pembahasan

Diketahui :

Tluar = 16 0C ; Tdalam = 36 0C

kkaca = 0,8 W/m.K

Ditanyakan : Q/t =?

Jawab :

𝑸

𝒕=

𝒌 𝑨 ∆𝑻

𝒍=

𝟎,𝟖. (𝟐.𝟏, 𝟓).(𝟑𝟔 − 𝟏𝟔)

𝟑. 𝟏𝟎−𝟑=

𝟐𝟒

𝟑. 𝟏𝟎−𝟑= 𝟏𝟔𝟎𝟎 𝑱

B. Pengembangan Soal HOTS

Pada bagian ini akan dimodelkan pengembangan soal yang memenuhi

indikator pencapaian kompetensi yang diturunkan dari kompetensi dasar

pengetahuan. Pengembangan soal diawali dengan pembuatan kisi-kisi agar

Saudara dapat melihat kesesuaian antara kompetensi, lingkup materi, dan

indikator soal. Selanjutnya, dilakukan penyusunan soal di kartu soal

berdasarkan kisi-kisi yang telah disusun sebelumnya. Contoh soal yang

disajikan terutama untuk mengukur indikator kunci pada level kognitif yang

tergolong HOTS.

Pa

ke

t Un

it Pe

mb

ela

jara

n

Pe

mb

ela

jara

n A

ljab

ar

99

Tabel 4. Kisi-Kisi Ujian Sekolah Berstandar Nasional (USBN)

Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas (SMA) Mata Pelajaran : Fisika Jumlah Soal : 4 Tahun Pelajaran : 2018/2019

NO Kompetensi yang Diuji Lingkup Materi

Materi Indikator Soal No Level

Kognitif Bentuk

Soal

1. 3.5. Menganalisis pengaruh kalor






Kalor jenis Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup

L3 PG

2 3.5 Menganalisis pengaruh kalor




Asas Black Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup

L3 PG

Pro

gra

m P

KB

me

lalu

i PK

P b

erb

asis Zo

na

si D

irektorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan


10

0



Kognitif Bentuk

Soal



3 3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasit as, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari

Perpindahan kalor secara konduksi

Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup

L3 PG

Unit Pembelajaran


101

101

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019

Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13

Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda

Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto

KOMPETENSI DASAR

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari

Buku Sumber: BG dan BS

Pengetahuan/ Pemahaman

Aplikasi Penalaran

Nomor Soal

1

RUMUSAN BUTIR SOAL

Terdapat dua zat yang sejenis yang masing-

masing memiliki suhu T1 = 80oC dan T2 = 10oC.

Kemudian kedua benda tersebut dimasukkan

ke dalam suatu ruangan yang memiliki suhu

35oC dalam kurun waktu tertentu.

Berdasarkan kondisi tersebut maka grafik

yang sesuai adalah …

A

B

LINGKUP MATERI

Kunci Jawaban

A

MATERI Keteimbangan termal

INDIKATOR SOAL

PAKET - …


102

C

D






KOMPETENSI DASAR

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari



Aplikasi Penalaran

Nomor Soal

2

RUMUSAN BUTIR SOAL

Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C

namun memiliki Panjang dan luas penampang

yang sama, disambungkan satu sama lain seperti

gambar di bawah ini.

Besar konduktivitas 4kA = 2kB = kC dan T1 = 100

0C dan T4 = 20 0C maka suhu T2 dan T3 adalah ….

A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C

LINGKUP MATERI

Kunci Jawaban

MATERI

Keteimbangan termal

PAKET - …

Unit Pembelajaran


103

103

NDIKATOR SOAL A

B. T2 = 31,40 0C , T3 = 54,26 0C

C. T2 = 32,40 0C , T3 = 54,26 0C

D. T2 = 56,26 0C , T3 = 31,40 0C

E. T2 = 54,26 0C , T3 = 30,40 0C


104

KESIMPULAN

Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar 3.5

Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi

karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada

kehidupan sehari-hari, dan 4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang

karakteristik termal suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan

konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfatannya.

Berdasarkan KD pengetahuan dapat diketahui bahwa indikator yang

dikembangkan perlu mancapai level analisis (C4). Artinya, KD ini sudah

menuntut Saudara melatihkan kemampuan berpikir tingkat tinggi (HOTS)

kepada peserta didik. Adapun KD keterampilan menuntut Saudara untuk

dapat memfasilitasi peserta didik melakukan kegiatan percobaan kalor dan

perpindahannya. Hal ini berarti Saudara perlu mempersiapkan alat dan bahan

kegiatan percobaan serta memberikan ruang kepada peserta didik untuk

berkreasi dalam menyampaikan hasil percobaannya.

Dikuasainya keterampilan berpikir tingkat tinggi oleh peserta didik

memerlukan proses pembelajaran yang relevan. Oleh karena itu, aktivitas

pembelajaran di Unit kalor dan perpindahannya dengan menggunakan model

inquiry learning dan pembelajaran saintifik, dengan metode praktik dan

diskusi dalam dua kali pertemuan. Seperti telah diketahui, model

pembelajaran inquiry merupakan model yang dapat membekalkan

kemampuan berpikir tingkat tinggi kepada peserta didik. Ketika

implementasi, pembelajaran juga dipandu dengan menggunakan LKPD yang

dirancang untuk memudahkan penguasaan konsep sesuai tingkat kognitif dan

penguasaan keterampilan peserta didik serta lebih mengedepankan

bagaimana konsep dibangun oleh peserta didik melalui aktivitas pembelajaran

yang dilakukan.

Unit Pembelajaran


105

105

Unit yang dikembangkan pada materi ini merupakan konten yang kaya akan

pengethauan kontekstual bagi peserta didik. Artinya, guru dapat mendorong

serta memfasilitasi peserta didik untuk menemukan fenomena di kehidupan

sehari-hari yang berkaitan Unit ini. Saudara dapat menyajikan fenomena

kontekstual melalui penyajian video atau mendorong peserta didik menggali

informasi kepada narasumber yang relevan.

Berkaitan dengan penilaian, Unit ini muncul dalam instrumen tes UN selama

tiga tahun terakhir. Jenis pertanyaan diajukan sudah mengarah kepada jenis

soal yang mengukur keterampilan berpikir tingka tinggi. Oleh karena itu,

Saudara perlu meyakinkan bahwa peserta didik memahami sub topik ini

dengan baik. Lebih dari itu, Saudara perlu mengembangkan soal-soal

pengetahuan unit ini pada tingkat level berpikir yang lebih tinggi lagi. Artinya,

saudara memfasilitasi peserta didik agar dapat memecahkan soal-soal yang

mengedapankan kemampuan berpikir tingkat tinggi.


106

UMPAN BALIK

Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap Unit ini, Saudara perlu

mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen

ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.

Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.

Lembar Persepsi Pemahaman Unit

No Aspek Kriteria

1 2 3 4

1 Memahami indikator yang telah dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar

2 Mampu menghubungkan konten dengan fenomena kehidupan sehari-hari

3 Merasa bahwa tahapan aktivitas pembelajaran dapat mengembangkan HOTS peserta didik

4 Memahami tahapan aktivitas yang disajikan dengan baik

5 Mampu dengan baik mengaplikasikan aktivitas pembelajaran di dalam kelas

6 Memahami dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan

7 Mampu melaksanakan dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan

8 Memahami Konten secara menyuluh dengan baik

9 Memami prosedur penyusunan soal HOTS dengan baik

10 Mampu membahas soal HOTS yang disajikan dengan tepat

Unit Pembelajaran


107

107

Jumlah

Jumlah Total

Keterangan

1 = tidak menguasai 2 = cukup menguasai 3 = menguasai 4 = Sangat Menguasai

Pedoman Penskoran

𝑆𝑘𝑜𝑟 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 100

40

Keterangan Umpan Balik

Skor Umpan Balik

< 70 Masih banyak yang belum dipahami, di antara konten, cara

membelajarkannya, mengembangkan penilian dan

melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara membaca

ulang Unit ini dan mendiskusikannya dengan dengan fasilitator

di MGMP sampai anda memahaminya.

70-79 Masih ada yang belum dipahami dengan baik, di antara konten,

cara membelajarkan, mengembangkan penilian dan

melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara perlu

mendiskusikan bagian yang belum dipahami dengan fasilitator

atau teman lain di MGMP.

80-89 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan

penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS

dengan baik.


108

> 90 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan


dengan sangat baik. Saudara dapat menjadi fasilitator bagi

teman-teman lain di MGMP untuk membelajarkan Unit ini.

Unit Pembelajaran



BERBASIS ZONASI


TEORI

KINETIK GAS

Penulis:


Penyunting:

Lia Laela Sarah, S.Pd., M.T.


TIM Desain Grafis

Copyright © 2019







Unit Pembelajaran


115

DAFTAR ISI

Hal

DAFTAR ISI __________________________________ 115

DAFTAR GAMBAR ______________________________ 117

DAFTAR TABEL ________________________________ 118

PENDAHULUAN _______________________________ 119

KOMPETENSI DASAR ___________________________ 121

A. Target Kompetensi ______________________________________________________ 121

B. Indikator Pencapaian Kompetensi _____________________________________ 122

APLIKASI DI DUNIA NYATA _____________________ 125

A. Masuknya Telur ke dalam Botol ________________________________________ 125

B. Terserapnya air setelah lilin ditutup dengan gelas ____________________ 126

C. Bola pingpong penyok kembali bagus setelah dipanaskan ___________ 127

D. Gelembung minuman bersoda semakin membesar saat bergerak ke atas

____________________________________________________________________________ 127

E. Minuman soda dalam kaleng akan muncrat setelah beberapa saat

dipanaskan __________________________________________________________________ 128

F. Balon Udara ______________________________________________________________ 129

G. Tekanan Gas pada Kapal Laut___________________________________________ 130

H. Tekanan Gas pada Kapal Selam _________________________________________ 130

I. Tekanan Gas pada Pesawat Terbang ___________________________________ 131

J. Tekanan Gas pada Pompa Sepeda ______________________________________ 132

SOAL-SOAL UN/USBN __________________________ 133

A. Soal UN ___________________________________________________________________ 133

Tahun 2016 ________________________________________________________________ 133

Tahun 2017 ________________________________________________________________ 135

Tahun 2018 ________________________________________________________________ 135

B. Soal USBN ________________________________________________________________ 137


116

BAHAN PEMBELAJARAN _________________________ 139

A. Aktivitas Pembelajaran __________________________________________________ 139

Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1____________________________________139





B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) ____________________________________ 149

LKPD 1. Sifat Gas Ideal dan Hukum Boyle ___________________________________149

LKPD 2 Hukum Boyle Gay-Lussac __________________________________________155

LKPD 3 Hukum Charles_____________________________________________________157

LKPD 4 Kecepatan Efektif Partikel Gas _____________________________________159

LKPD 5 Energi Kinetik Partikel Gas_________________________________________162

C. Bahan Bacaan ____________________________________________________________ 166

Teori Kinetik Gas ___________________________________________________________166

Persamaan Keadaan Gas Ideal ______________________________________________169

Tekanan Gas Ideal Menurut Teori Kinetika Gas _____________________________170

Prinsip Ekuipartisi Energi __________________________________________________176

PENGEMBANGAN PENILAIAN _____________________ 178

A. Pembahasan Soal-soal ___________________________________________________ 178

Soal No. 1 ___________________________________________________________________178

Soal No. 2 ___________________________________________________________________179

Soal No. 3 ___________________________________________________________________180

Soal No. 4 ___________________________________________________________________180

Soal No. 5 ___________________________________________________________________181

Soal No. 6 ___________________________________________________________________182

Soal No. 7 ___________________________________________________________________183

B. Mengembangkan Soal HOTS ____________________________________________ 184

C. Refleksi Pembelajaran ___________________________________________________ 192

KESIMPULAN _________________________________ 194

UMPAN BALIK _________________________________ 196

Unit Pembelajaran


117

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1 Fenomena masuknya telur ke dalam botol _________________ 125

Gambar 2 Fenomena terserapnya air setelah lilin ditutup gelas ______ 126

Gambar 3 Fenomena bola pingpong penyok kembali bagus __________ 127

Gambar 4 Gelembung minuman bersoda saat dituangkan ke gelas __ 128

Gambar 5 Pemanfaatan teori kinetik gas pada balon udara ___________ 129

Gambar 6 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal laut _____________ 130

Gambar 7 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal selam ___________ 131

Gambar 8 Pemanfaatan teori kinetik gas pada pesawat terbang _____ 132

Gambar 9 Tekanan gas pada pompa sepeda____________________________ 132

Gambar 10 Rangkaian alat praktikum Boyle Gay-Lussac ___________ 155

Gambar 11 Rangkaian alat praktikum Charless _________________________ 157

Gambar 12 Model gerak partikel gas di ruang tertutup _________________ 159

Gambar 13 Animasi Phet untuk gas-properties_in ______________________ 162

Gambar 14 Ilustrasi gas ideal yang berada dalam ruang tertutup______ 167

Gambar 15 Hubungan antara p dan V gas ideal dalam ruang tertutup _ 167

Gambar 16 Kubus tertutup berisi gas ideal __________________________________ 170


118

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi _________________________ 121

Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) ___________________________ 122

Tabel 3 Soal UN tahun 2016 __________________________________________________ 133



Tabel 6 Soal-Soal USBN _______________________________________________________ 137

Tabel 7. Kisi-Kisi Ujian Sekolah Berstandar Nasional (USBN)_______________ 185

Unit Pembelajaran


119

PENDAHULUAN

Unit ini disusun sebagai salah satu aternatif sumber bahan ajar bagi guru

untuk memahami topik teori kinetik gas. Pembahasan materi yang terdapat

pada Unit ini dikembangkan dengan harapan Bapak/Ibu guru dapat memiliki

dasar pengetahuan yang memadai untuk mengajarkan materi yang sama ke

peserta didiknya dengan indikator yang telah disusun, terutama dalam

memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik. Materi yang dikembangkan

ini pun bersifat aplikatif sehingga Bapak/Ibu guru dapat menerapkannya

secara langsung dalam proses pembelajaran.

Dalam rangka memudahkan Bapak/Ibu guru mempelajarinya konten dan cara

mengajarkannya, di dalam unit ini dimuat kompetensi dasar terkait yang

memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan

bacaan tentang aplikasi topik teori kinetik gas di kehidupan sehari-hari, soal-

soal tes UN topik ini di tiga tahun terakhir sebagai acuan dalam menyusun soal

sejenis, deskripsi alternatif aktivitas pembelajaran, lembar kegiatan peserta

didik (LKPD) yang dapat digunakan guru untuk memfasilitasi pembelajaran,

bahan bacaan yang dapat dipelajari oleh guru, maupun peserta didik, dan

deskripsi prosedur mengembangkan soal HOTS. Komponen-komponen di

dalam Unit ini dikembangkan dengan tujuan agar guru dapat dengan mudah

memfasilitasi peserta didik, mampu mendeskripsikan topik teori kinetik gas

secara komprehensif, memberikan alternatif dalam melakukan kegiatan

praktikum, sekaligus mendorong peserta didik mencapai kemampuan

berpikir tingkat tinggi.


120

Unit teori kinetik gas yang dikembangkan pada bahan bacaan terdiri atas

materi teori kinetik gas, persamaan keadaan gas ideal, tekanan gas ideal

menurut teori kinetik gas dan prinsip ekuipartisi energi. Selain itu, unit ini pun

dilengkapi dengan Lembar Kegiatan Peserta Didik (LKPD) yang dikembangkan

secara aplikatif untuk memudahkan guru dalam mengimplementasikannya di

kelas.

Unit Pembelajaran


121

KOMPETENSI DASAR

A. Target Kompetensi

Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar Mata

pelajaran Fisika SMA Kelas XI:

3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang

tertutup

4.5 Menyajikan karya yang berkaitan dengan teori kinetik gas dan makna

fisisnya

Kompetensi dasar tersebut dapat dijabarkan menjadi beberapa target

kompetensi. Target kompetensi menjadi patokan penguasaan kompetensi

oleh peserta didik. Target kompetensi pada kompetensi dasar ini dapat dilihat

pada Tabel 1.

Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi


3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan

karakteristik gas pada ruang

tertutup

1. Menjelaskan teori kinetik

gas pada ruang tertutup

2. Menjelaskan karakteristik

gas pada ruang tertutup

4.6 Menyajikan karya yang berkaitan

dengan teori kinetik gas dan

makna fisisnya

Menyajikan karya yang

berkaitan dengan teori kinetik

gas dan makna fisisnya


122

B. Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi dasar selanjutnya dikembangkan menjadi beberapa indikator

pencapaian kompetensi (IPK). IPK ini menjadi acuan bagi guru untuk

mengukur pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi Dasar 3.6 dan 4.6 di

kelas XI di kembangkan menjadi beberapa indikator untuk ranah pengetahuan

dan indikator untuk ranah keterampilan, seperti pada Tabel 2.

Dalam upaya memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai dengan

tuntutan kompetensi dasar, IPK dibagi menjadi ke dalam tiga katagori, yaitu

indikator pendukung, indikator kunci, dan indikator pengayaan. Berikut ini

rincian indikator yang dikembangkan pada Kompetensi Dasar 3.6 dan 4.6 di

kelas XI.

Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)


Indikator Pendukung

3.6.1 Menjelaskan pengertian gas ideal 4.6.1 Merangkai alat laboratorium

virtual praktikum sifat gas

ideal dan Hukum Boyle

3.6.2 Mendeskripsikan sifat-sifat gas

ideal monoatomik.

4.6.2 Melakukan praktikum sifat

gas ideal dan Hukum Boyle

sesuai prosedur

3.6.3 Mendeskripsikan hubungan

volume (V) dan tekanan (p) gas

ideal dalam ruang tertutup untuk

suhu gas (T) tetap

4.6.3 Mengolah data hasil

praktikum sifat gas ideal dan

Hukum Boyle

3.6.4 Menerapkan Hukum Boyle untuk

menyelesaikan permasalahan

yang berkaitan dengan gas ideal

4.6.4 Merangkai alat praktikum

Hukum Boyle-Gay Lussac

3.6.5 Mendeskripsikan hubungan suhu

(T) dan tekanan (p) gas ideal

dalam ruang tertututp untuk

volume gas (V) tetap

4.6.5 Melakukan praktikum

Hukum Boyle-Gay Lussac

sesuai prosedur

Unit Pembelajaran


123


3.6.6 Menerapkan Gay-Lussac untuk


yang berkaitan dengan gas ideal


praktikum Hukum Boyle-Gay

Lussac

3.6.7 Mendeskripsikan hubungan suhu

(T) dan volume (V) gas ideal

dalam ruang tertutup untuk

tekanan gas (p) tetap

4.6.7 Merangkai alat praktikum

Hukum Charless

3.6.8 Menerapkan Hukum Charless

untuk menyelesaikan

permasalahan yang berkaitan

dengan gas ideal

4.6.8 Melakukan praktikum

Hukum Charless sesuai

prosedur

3.6.9 Mendeskripsikan persamaan

keadaan untuk N partikel gas

ideal


praktikum Hukum Charless

3.6.10 Menerapkan persamaan keadaan

N partikel gas ideal untuk


sehari-hari

4.6.10 Memilih bahan untuk

membuat karya yang

berkaitan dengan teori

kinetik gas dan makna

fisisnya

3.6.11 Mendeskripsikan tekanan gas

dalam ruang tertutup menurut

Teori Kinetik Gas

3.6.12 Menerapkan persamaan tekanan

gas ideal dalam ruang tertutup

untuk menyelesaikan masalah

3.6.13 Mendeskripsikan energi kinetik

translasi rata-rata molekul gas

dalam ruang tertutup

3.6.14 Menentukan energi kinetik

translasi rata-rata molekul gas

dalam ruang tertutup

Indikator Kunci

3.6.15 Menjelaskan teori kinetik gas

pada ruang tertutup

4.6.11 Membuat karya yang



fisisnya


124


3.6.16 Menjelaskan karakteristik gas

pada ruang tertutup

4.6.12 Menyajikan karya yang



fisisnya

Indikator Pengayaan

3.6.17 Menguraikan teori kinetik gas

pada ruang tertutup

4.6.13 Menyajikan karya yang



fisisnya 3.6.18 Menguraikan karakteristik gas

pada ruang tertutup

Unit Pembelajaran


125

APLIKASI DI DUNIA NYATA

Pada bagian ini akan disampaikan beberapa fenomena yang dapat dijelaskan

dengan baik oleh teori kinetik gas dan penerapannya dalam berbagai teknologi

yang ada.

A. Masuknya Telur ke dalam Botol

Salah satu fenomena yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari dan dapat

dijelaskan dengan menggunakan konsep teori kinetik gas adalah fenomena

masuknya telur ke dalam botol, dimana mulut botol lebih kecil daripada telur.

Gambar 1 Fenomena masuknya telur ke dalam botol Sumber: https://cdns.klimg.com

https://cdns.klimg.com/


126

Fenomena masuknya telur ke dalam botol, dimana mulut botol lebih kecil

daripada telur setelah dimasukkan korek api yang menyala ke dalam botol,

dapat terjadi karena pada saat mulut botol ditutup dengan telur maka jumlah

mol (n) gas oksigen (O2) di dalam botol akan semakin berkurang, karena

pembakaran memerlukan oksigen, sesuai dengan persamaan keadaan gas

ideal yaitu pV = nRT, dimana jumlah mol gas (n) berbanding lurus dengan

tekanan gas, sehingga saat jumlah mol oksigen (O2) berkurang di dalam botol,

maka tekanan (p) di dalam botol juga berkurang, dengan kata lain tekanan di

dalam botol lebih kecil dibandingkan dengan tekanan di luar botol, tekanan

udara luar, (pdalam < pluar), perbedaan tekanan inilah yang secara otomatis

menimbulkan gaya dorong pada telur yang pada akhirnya telur dapat masuk

ke dalam botol.

B. Terserapnya air setelah lilin ditutup dengan gelas

Ketika lilin yang menyala ditutup dengan gelas maka jumlah mol (n) gas

oksigen (O2) di dalam gelas akan semakin berkurang (pembakaran

memerlukan oksigen). Sesuai dengan persamaan gas ideal yaitu pV = nRT,

dimana jumlah mol gas (n) berbanding lurus dengan tekanan gas, sehingga

saat jumlah mol oksigen (O2) berkurang di dalam botol, maka tekanan (p) di

dalam botol juga berkurang. Hal tersebut menyebabkan tekanan di dalam

botol lebih kecil dibandingkan di luar gelas (pdalam < pluar) sehingga terserap ke

dalam gelas.

Gambar 2 Fenomena terserapnya air setelah lilin ditutup gelas Sumber: http://fisikaasyik90.blogspot.com

http://fisikaasyik90.blogspot.com/

Unit Pembelajaran


127

C. Bola pingpong penyok kembali bagus setelah dipanaskan

Bola pingpong (bola tenis meja) yang penyok akan kembali ke keadaan seperti

semula atau bagus setelah dipanaskan dengan air medidih hal ini bisa terjadi

karena ketika bola pingpong dipanaskan bersama dengan air, makasuhu pada

bola akan meningkat sehingga volume pada bola semakin besar, namun

tekanan pada peristiwa tersebut tetap. Hal ini dengan hukum Charles yang

menyatakan jika tekanan gas tetap, maka volume gas sebanding denga suhu

muthlaknya. Semakin lama permukaan bola pingpong yang dipanaskan akan

semakin rata karena volume di dalam gas bertambah sampai bola tersebut

kembali ke keadaan semula (bagus).

Gambar 3 Fenomena bola pingpong penyok kembali bagus Sumber: https://darmawan.my.id/

D. Gelembung minuman bersoda semakin membesar saat bergerak ke atas

Ketika minuman bersoda dituangkan ke dalam gelas, terdapat banyak

gelembung-gelembung naik pada minuman tersebut. Semakin ke atas

gelembung-gelembung tersebut semakin besar, seperti pada gambar berikut.

https://darmawan.my.id/


128

Gambar 4 Gelembung minuman bersoda saat dituangkan ke gelas Sumber: https://www.pelajaran.id/

Berdasarkan persamaan gas ideal pV = nRT sehingga V ~ n , di mana volume

berbanding lurus dengan jumlah mol gas. Minuman bersoda mengandung gas

karbondioksida (CO2) hasil dari proses fermentasinya. Suhu pada gelembung

gas tetap selama bergerak ke atas sehingga tidak terdapat pengaruh

perubahan suhu terhadap perubahan volume gelembung. Jumlah mol gas

CO2 meningkat selama gelembung naik. Tiap gelembung bertindak sebagai inti

bagi molekul-molekul CO2lainnya, sehingga selama gelembung bergerak ke

atas, gelembung tersebut mengumpulkan karbondioksida dari sekitarnya dan

bertumbuh menjadi lebih besar. Hal tersebut menyebabkan volume gas

CO2 semakin besar ketika bergerak ke atas.

E. Minuman soda dalam kaleng akan muncrat setelah beberapa saat dipanaskan

Soda minuman keluar ketika minuman dipanaskan karena suhu dalam kaleng

semakin meningkat dan tekanan yang diberikan ke dinding kaleng juga terus

meningkat. Hal ini sesuai dengan hukum Gay Lussac, jika volume gas yang

berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan (p) gas

https://www.pelajaran.id/

Unit Pembelajaran


129

sebanding dengan suhu mutlaknya (T). Ketika tekanan pada dinding kaleng

semakin besar sehingga tutup kaleng akan terbuka karena tidak dapat dapat

menahannya lagi, soda dalam kaleng akan keluar.

F. Balon Udara

Salah satu pemanfaatan konsep teori kinetik gas dalam kehidupan kita adalah

Balon Udara. Balon dara dapat terbang karena massa jenis total dari balon

udara dikendalikan agar lebih rendah daripada massa jenis udara sekitarnya.

Massa jenis balon udara dikendalikan oleh perubahan temperatur pada udara

dalam balon.

Ketika udara dalam balon di panaskan menggunakan bara api yang ada pada

balon udara, maka berat balon menjadi lebih kecil dari gaya ke atas sehingga

balon akan bergerak ke atas. Selanjutnya, jika suhu udara dalam balon di

kurangi, maka berat balon menjadi lebih besar dari gaya ke atas sehingga

balon akan turun. Gaya ke atas pada balon adalah sama dengan berat udara

dingin yang dipindahkan oleh balon tersebut.

Gambar 5 Pemanfaatan teori kinetik gas pada balon udara Sumber: https://materikimia.com/

https://materikimia.com/

https://materikimia.com/wp-content/uploads/2019/01/Tekanan-Zat-Gas-pada-Balon-Udara.jpg


130

G. Tekanan Gas pada Kapal Laut

Kapal laut dapat mengapung di permukaan air karena adanya rongga di dalam

kapal. Rongga yang berisi udara tersebut mampu memindahkan volume air

yang cukup besar, sehingga kapal akan mendapatkan gaya ke atas yang sama

besar dengan berat kapal.

Gambar 6 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal laut Sumber: https://materikimia.com/

Kapal laut dapat mengapung di permukaan air karena adanya rongga di dalam

kapal. Rongga yang berisi udara tersebut mampu memindahkan volume air

yang cukup besar, sehingga kapal akan mendapatkan gaya ke atas yang sama

besar dengan berat kapal.

H. Tekanan Gas pada Kapal Selam

Kapal selam dilengkapi dengan tangki khusus yang dapat diisi oleh udara dan

air. Ketika tangki kapal selam tersebut diisi penuh dengan air, maka berat


https://materikimia.com/wp-content/uploads/2019/01/Tekanan-Zat-Gas-pada-Kapal-Laut.jpg

Unit Pembelajaran


131

kapal selam lebih besar dari gaya ke atas yang dialami oleh kapal selam,

sehingga kapal selam tenggelam.

Selanjutnya, jika sebagian air dalam tangki dikeluarkan, berat dan gaya ke atas

kapal selam sama akibatnya kapal selam dapat melang dalam air. Namun,

ketika tangki dikosongkan, maka gaya ke atas yang dialami kapal selam lebih

besar dari berat kapal selam, akibatnya kapal selam dapat mengapung.

Gambar 7 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal selam Sumber: https://materikimia.com/

I. Tekanan Gas pada Pesawat Terbang

Pesawat terbang dapat terbang di angkasa karena adanya perbedaan tekanan

udara pada sayapnya. Sayap pesawat terbang dibuat sedemikian rupa untuk

memanipulasi tekanan udara sehingga menghasilkan gaya yang tegak lurus

dengan arah aliran udara.

Oleh karena bentuk pesawat terbang tersebut, aliran udara pada bagian atas

sayap pesawat yang lebih cepat dibandingkan aliran udara pada bagian sayap


https://materikimia.com/wp-content/uploads/2019/01/Tekanan-Zat-Gas-pada-Kapal-Selam.jpg


132

pesawat. Akibatnya, dihasilkan suatu gaya ke atas yang tegak lurus dengan

arah aliran udara. Gaya ke atas dari udara menekan sayap pesawat ke atas

sehingga pesawat dapat terbang.

Gambar 8 Pemanfaatan teori kinetik gas pada pesawat terbang Sumber: https://materikimia.com/

J. Tekanan Gas pada Pompa Sepeda

Ketika kita memompa sepeda, udara dari

pompa di paksa masuk ke dalam ban sepeda.

Pada saat pompa di tarik maka volume udara

pada pompa semakin besar, kemudian saat kita

tekan pompa tersebut maka volume udara

semakin kecil dan tekanan udara menjadi lebih

besar untuk mendorong udara masuk ke dalam

ban sepeda

Gambar 9 Tekanan gas pada pompa sepeda

Sumber: https://materikimia.com/



https://materikimia.com/wp-content/uploads/2019/01/Tekanan-Zat-Gas-pada-Pesawat-Terbang.jpg

https://materikimia.com/wp-content/uploads/2019/01/Tekanan-Zat-Gas-pada-Pompa-Sepeda.jpg

Unit Pembelajaran


133

SOAL-SOAL UN/USBN

A. Soal UN

Berikut ini contoh soal-soal UN yang berkaitan dengan materi Kalor dan

Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.6 Menjelaskan teori kinetik gas

dan karakteristik gas pada ruang tertutup”. Soal-soal ini disajikan agar dapat

dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk menyelesaikannya.

Selain itu, soal-soal ini juga dapat menjadi acuan ketika saudara akan

mengembangkan soal yang setipe pada materi Teori Kinetik Gas.

Tahun 2016

Tabel 3 Soal UN tahun 2016

No. Soal

1 Pernyataan-pernyataan di bawah ini berkaitan dengan gas.

(1) Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul.

(2) Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju

konstan dan gerakannya acak.

(3) Tumbukan yang terjadi antar partikel maupun dengan dinding

wadah lenting sempurna.

(4) Dalam setiap gerak partikel gas tidak berlaku hukum-hukum

Newton tentang gerak.

(5) Terdapat gaya tarik-menarik antar partikel maupun partikel

dengan dinding wadah.

Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah ...

A. (1),(2),(3)

B. (1),(2),(5)

C. (1),(4),(5)

D. (2),(3),(4)

E. (3),(4),(5)


134

Identifikasi

Level Kognitif : L3


: Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup

Diketahui : Pernyataan berkaitan dengan gas

Ditanyakan : Pernyataan yang sesuai dengan sifat gas ideal


: Teori Kinetik Gas/Sifat-sifat gas ideal

No. Soal

2 Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V1 pada

suhu T1 dan tekanan P1. Jika suhu gas menjadi 3T1 dan tekanan

menjadi 5/3P1, maka perbandingan volume gas akhir dengan volume

gas mula-mula adalah....

A. 3 : 5

B. 5 : 9

C. 9 : 5

D. 9 : 15

E. 15 : 9

Identifikasi

Level Kognitif : L3


: Menerapkan persamaan keadaan N partikel gas ideal untuk

menyelesaikan permasalahan sehari-hari

Diketahui : Gas ideal dengan Volume V1, suhu T1, dan Tekanan P1

Ditanyakan : V2 : V1


: Persamaan keadaan gas ideal

Unit Pembelajaran


135

Tahun 2017


No. Soal

3 Jika volume gas ideal dalam ruang tertutup dirubah menjadi ½ kali

semula dalam proses isotermis, tekanannya menjadi ….

A. ¼ kali semula

B. ½ kali semula

C. 1 kali semula

D. 2 kali semula

E. 4 kali semula

Identifikasi

Level Kognitif : L2


: Menerapkan Hukum Boyle untuk menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan gas ideal

Diketahui : Gas ideal dalam ruang tertutup

Ditanyakan : p2 jika V2 = ½ V1 pada isotermis


: Hukum Boyle

Tahun 2018


No. Soal

4 Perhatikan pernyataan berikut!

1. Jumlah partikel gas ditambah

2. Jumlah mol dikurangi

3. Suhu ditingkatkan

4. Volume ditambah


136

Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas dalam suatu ruangan

tertutup ditunjukkan oleh nomer...

A. 1, 2, 3, 4

B. 1, 2, 3

C. 1 dan 3

D. 2 dan 4

E. 3 dan 4

Identifikasi

Level Kognitif : L3


: Menguraikan karakteristik gas pada ruang tertutup

Diketahui : Empat buah pernyataan berkaitan dengan gas ideal

Ditanyakan : Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas



No. Soal

5 Gas argon berada dalam ruangån tertutup. Saat suhunya berubah

menjadi dua kali semula, maka kecepatan gerak partikel gas argon

berubah menjadi....

A. ½ kali semula

B. 1/√2 kali semula

C. √2 kali semula

D. 2 kali semula

E. 4 kali semula

Identifikasi

Level Kognitif : L3

Unit Pembelajaran


137




Diketahui : Gas Argon dalam ruang tertutup, T2 = 2 T1

Ditanyakan : v = ?



B. Soal USBN

Berikut ini contoh soal-soal olimpiade Fisika yang berkaitan dengan materi

Kalor dan Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.6 Menjelaskan teori

kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup”. Soal-soal ini disajikan

agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk

menyelesaikannya.

Tabel 6 Soal-Soal USBN

No. Soal

6 Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P,

volume V dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 1/2T, dan

volumenya menjadi 2/3 V, maka perbandingan tekanan awal (P1)

dengan tekanan akhir (P2) setelah V dan T diubah adalah. …

A. 1:2

B. 1:3

C. 2:3

D. 3:4

E. 4:3

Identifikasi

Level Kognitif : L3


138




Diketahui : Gas ideal dalam ruang tertutup dengan tekanan P, volume V dan suhu T

Ditanyakan : p1 : p2 = ? jika T2 = ½ T1, dan V2 = 2/3 V1



No. Soal

7 Sejumlah gas dałam ruang tertutup dengan suhu 77oc. Agar energi

kinetik partikel gas dałam ruang tersebut menjadi 3 kali semula maka

suhu gas harus dinaikkan menjadi...

A. 154 0C

B. 308 0C

C. 777 0C

D. 1127 0C

E. 1400 0C

Identifikasi

Level Kognitif : L3


: Menentukan energi kinetik translasi rata-rata molekul gas dalam ruang tertutup

Diketahui : Suhu awal T1=77oC

Ditanyakan : T2 agar Ek2 = 3 Ek1


: Persamaan keadaan gas ideal-Prinsip ekuipartisi energi

Unit Pembelajaran


139

BAHAN PEMBELAJARAN

A. Aktivitas Pembelajaran

Bahan pembelajaran yang diuraikan di sini terdiri dari Aktivitas Pembelajaran

dan Lembar Kerja Siswa. Bahan pembelajaran teori kinetik gas ini merupakan

contoh panduan pembelajaran yang dapat dimplementasikan di dalam kelas.

Bahan pembelajaran dikembangkan dengan prinsip berpusat pada peserta

didik dan berusaha memfasilitasi kemampuan berpikir tingkat tinggi.


Komunikasi

Mengucapkan salam dan memimpin berdoa

Menanyakan kabar siswa

1. Menyajikan fenomena

Siswa mengamati video orang memompa ban

Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.

2. Merumuskan masalah

Guru meminta siswa merumuskan permasalahan

Siswa menanyakan hal yang terkait dengan video memompa ban

Guru akan menjawab “ya” atau “tidak” dari pertanyaan siswa.

- “apakah ada perubahan terhadap ban setelah di pompa?” ya

- “apakah selama pemberian tekanan di dalam ban suhu disekitarnya

tetap?” ya

- “apakah ketika volume pada ban bertambah maka besarnya

tekanan yang kita berikan semkin berkurang? ya


140

3. Mengajukan hipotesis

Siswa menyusun hipotesis hasil praktikum menggunakan aplikasi phet

yang akan dilakukan

4. Melakukan penyelidikan

Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri

dari 4-5 siswa.

Guru menyediakan LKPD (lembar kerja peserta didik) untuk setiap

kelompok

Siswa melakukan praktikum tentang hukum boyle menggunakan

aplikasi phet

5. Mengumpulkan data

Siswa mengumpulkan data hasil praktikum hukum boyle

Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan

penilaian sikap siswa dalam kelompok selama melakukan praktikum.

6. Menganalisis data

Siswa menganalisis hasil praktikumnya berupa data

Beberapa kelompok kerja diminta untuk mempresentasikan hasil

praktikum

Guru mengumpulkan semua laporan hasil praktikum siswa kelompok

Siswa bersama guru menguji hipotesis

7. Menyimpulkan

Guru memberi kesempatan kepada siswa dari kelompok lain untuk

memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji

dengan sopan.

Unit Pembelajaran


141

Guru melibatkan siswa mengevaluasi jawaban kelompok penyaji serta

masukan dari siswa yang lain dan membuat kesepakatan, bila jawaban

yang disampaikan siswa sudah benar.

Guru memberikan soal individu yang terkait dengan menganalisis data

praktikum

Siswa diminta menyimpulkan tentang hukum boyle

Siswa melakukan refleksi proses pembeajaran dengan dibimbing guru

Guru memberikan soal individu yang terkait dengan hukum boyle

Memberi tugas rumah pada siswa

Guru memberikan gambaran kegiatan pembelajaran pada pertemuan

yang akan datang

Mengucapkan salam


Komunikasi




Siswa mengamati video perubahan bentuk 2 balon ketika dimasukkan

kedalam air panas dan air dingin

Guru menyampaikan tujuan pembelajaran



Siswa menanyakan hal yang terkait dengan video perubahan bentuk

balon ketika dimasukkan kedalam air panas dan air dingin



142

“apakah ada perubahan terhadap kedua balon yang di masukkan di dalam

air panas dan air dingin?” ya

“apakah tekanan keduanya konstan?” ya

“apakah semakin besar volumen maka suhu juga semakin naik?” ya



yang akan dilakukan



dari 4-5 siswa.


kelompok

Siswa melakukan praktikum tentang hukum gay-lussac menggunakan

aplikasi phet


Siswa mengumpulkan data hasil praktikum hukum boyle






praktikum



Unit Pembelajaran


143

7. Menyimpulkan



dengan sopan.





praktikum

Siswa diminta menyimpulkan tentang hukum gay lussac


Guru memberikan soal individu yang terkait dengan hukum gay lussac

Guru memberikan tugas membuat produk secara individu :

Siswa dapat merancang satu alat yang menggunakan penerapan

prinsip Hukum Boyle dan Hukum Gay-Lussac.


yang akan datang

Mengucapkan salam


Komunikasi




Siswa mengamati video kaleng dimasukkan kedalam air panas




144


Siswa menanyakan hal yang terkait dengan video perubahan bentuk

balon ketika dimasukkan kedalam air panas dan air dingin


“apakah ada perubahan terhadap kaleng yang di masukkan di dalam

air panas?” ya

“apakah volume keduanya konstan?” ya

“apakah semakin besar tekanan maka suhu juga semakin naik?” ya



yang akan dilakukan



dari 4-5 siswa.


kelompok

Siswa melakukan praktikum tentang hukum charless


Siswa mengumpulkan data hasil praktikum






praktikum

“Bagaimanakah bunyi dari hukum charless”


Unit Pembelajaran


145


7. Menyimpulkan



dengan sopan.





praktikum


Guru memberikan soal individu yang terkait dengan hukum charless

Guru memberikan tugas rumah.


yang akan datang


Komunikasi




Siswa mengamati video simulasi gerak sebuah partikel gas dalam ruang

tertutup.


2. Mengorganisasikan siswa untuk belajar

Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri dari

4-5 siswa.


146

3. Membimbing penyelidikan individu dan kelompok

Siswa dalam kelompok mencoba menemukan prinsip tekanan gas

dalam ruang tertutup dan hubungan antara tekanan gas dengan energi

kinetik melalui kegiatan membaca dari berbagai sumber

Siswa diharapkan mampu berpikir mengenai tekanan gas dalam ruang

tertutup dan hubungan antara tekanan gas dengan energi kinetik.

Siswa mampu menemukan konsep keadaan gas dalam ruang tertutup


penilaian sikap siswa dalam kelompok selama berdiskusi.

4. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya

Beberapa kelompok diskusi diminta untuk mempresentasikan hasil

diskusinya ke depan kelas. Sementara kelompok lain, menanggapi dan

menyempurnakan apa yang dipresentasikan.

Guru mengumpulkan semua hasil diskusi tiap kelompok

5. Menganalisa dan mengevaluasi proses pemecahan masalah



dengan sopan.




Guru memberikan kuis untuk mengetahui seberapa paham siswa

terhadap konsep/materi yang diajarkan

Guru membahas soal dari kuis untuk mengetahui kebenaran

jawabannya.

Guru meminta siswa untuk membuat kesimpulan secara bersama-

sama dengan siswa

Unit Pembelajaran


147

Guru memberikan tugas rumah kepada siswa yang harus dikumpulkan

pada pertemuan selanjutnya.


Guru memberi salam

Memimpin Berdoa


Komunikasi



1. Orientasi siswa pada masalah

Movtivasi

Guru memberikan permasalahan yang akan dibahas secara

berkelompok

Siswa mengamati simulasi

Siswa menanya terkait dengan simulasi yang disajikan


Apersepsi

2. Mengorganisasikan siswa untuk belajar

Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri dari

4-5 siswa.

3. Membimbing penyelidikan individu dan kelompok

Siswa dalam kelompok mencoba menemukan hubungan energi kinetik

gas dan suhu serta prinsip ekuipartisi energi melalui kegiatan

membaca dari berbagai sumber

Siswa diharapkan mampu berpikir mengenai hubungan energi kinetik

gas dan suhu serta prinsip ekuipartisi energi


148

Siswa mampu menemukan konsep hubungan energi kinetik gas dan suhu

serta prinsip ekuipartisi energi

Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan penilaian

sikap siswa dalam kelompok selama berdiskusi.

4. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya

Beberapa kelompok diskusi diminta untuk mempresentasikan hasil

diskusinya ke depan kelas. Sementara kelompok lain, menanggapi dan

menyempurnakan apa yang dipresentasikan.

Guru mengumpulkan semua hasil diskusi tiap kelompok

5. Menganalisa dan mengevaluasi proses pemecahan masalah


memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji dengan

sopan.




Guru memberikan kuis untuk mengetahui seberapa paham siswa terhadap

konsep/materi yang diajarkan

Guru membahas soal dari kuis untuk mengetahui kebenaran jawabannya.

Guru meminta siswa untuk membuat kesimpulan secara bersama-sama

dengan siswa

Guru memberikan tugas rumah kepada siswa yang harus dikumpulkan

pada pertemuan selanjutnya.

Siswa melakukan refleksi bersama guru

Guru memberi salam

Berdoa

Unit Pembelajaran


149

B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)

LKPD 1. Sifat Gas Ideal dan Hukum Boyle

a. Tujuan Percobaan

1) Menguraikan sifat-sifat gas ideal melalui aplikasi simulasi interaktif

karakteristik gas

2) Menyelidiki hubungan antara volum dengan tekanan gas dalam ruang

tertutup pada suhu konstan (Hukum Boyle) melalui simulasi interaktif

karakteristik gas

3) Menyelesaikan permasalahan gas ideal dengan menerapkan Hukum

Boyle

b. Alat dan Bahan

Alat dan bahan di dalam simulasi yang digunakan yaitu:

1) Container 5) Heat Control

2) Pompa 6) Gas in Pump : Light Species

3) Termometer 7) Ruler

4) Barometer 8) Constant Parameter

c. Prosedur Kerja

Sifat-Sifat Gas Ideal

1) Buka Simulations dengan KLIK judul Gas Properties, kemudian

observasi letak alat dan bahan yang diperlukan untuk percobaan ini.

2) Keluarkan Ruler atau penggaris yang ada di dalam Measurement

Tools. Penggaris ini digunakan untuk mengukur volum Container.


150

3) Ubah volum Container menjadi 3 nm dengan menggerakkan Pengatur

Ukuran.

4) Pada Gas in Pump, pilih jenis gas Light Species

5) Pastikan suhu gas yang akan masuk Container adalah 300 K. Untuk

mengetahuinya Klik Advanced Options kemudian lihat angka yang

tertera pada Temperature of new particles (K), angka tersebut dapat

dirubah. Jika sudah 300, tidak perlu diubah lagi

6) Pompa gas, usahakan molekul yang masuk Container berjumlah 100

buah, dapat dilihat pada Gas In Chamber, jika jumlah molekul berlebih

Unit Pembelajaran


151

maka dapat menguranginya dengan meng-Klik tombol di sebelah kanan

jenis gas seperti yang ditunjukkan anak panah di bawah ini.

7) Amati apa yang terlihat pada simulasi, masukkan data dalam data

pengamatan I.

Hukum Boyle

1) Lakukan hal yang sama dari langkah kerja No 1- 6.

2) Pada Constant Parameter, karena yang diamati adalah tekanan dan

volum maka pilih Temperatur sebagai parameter yang dijaga konstan.

Ingat bahwa suhu konstan dalam percobaan ini adalah 300 K.

3) Amati tekanan yang tertera pada Barometer, besar tekanan berubah-

ubah. Pilih nilai rata-rata atau yang sering muncul kemudian catat

hasilnya pada tabel pengamatan.

4) Perbesar volum Container menjadi 6 nm. Amati yang terjadi pada suhu

dan tekanan gas. Tunggu sesaat hingga suhu tidak berubah lagi (T


152

konstan = 300 K). Amati tekanan yang sering muncul dan catat hasilnya

pada tabel pengamatan.

5) Ulangi langkah 9 dengan merubah volum menjadi9 nm, kemudian catat

hasil pengamatan anda pada tabel pengamatan

6) Klik Reset setelah selesai melakukan percobaan.

d. Data dan Analisis

Sifat-Sifat Gas Ideal

1) Data Pengamatan

Gambarkan Bagaimanakah gerakan Molekul gas hasil dari simulasi!

Jawab :

2) Analisis

a) Berdasarkan simulasi tersebut, bagaimanakah gerak, arah serta

kelajuan dari molekul gas?

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Unit Pembelajaran


153

b) Berdasarkan simulasi tersebut, apakah yang menyebabkan timbulnya

gerak dari molekul gas?

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

c) Bagaimanakah tumbukan yang terjadi antar molekul gas?

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

d) Hukum-hukum fisika apa sajakah yang diterapkan pada gerak molekul

gas tersebut?

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Hukum Boyle

1) Data Pengamatan

Isilah tabel di bawah ini sesuai dengan hasil percobaan yang anda lakukan!

a) Suhu konstan 300 K

No Volume (nm) Tekanan (atm) P x V

1 3

2 6

3 9


154

b) Suhu Konstan 400 K

No Volume (nm) Tekanan (atm) P x V

1 3 .........

2 6 .........

3 9 .........

2) Analisis Data

a) Berdasarkan data pengamatan, buatlah grafik hubungan antara

Tekanan (P) dan Volume (V) !

Jawab :

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

b) Bandingkan hasil perkalian P dan V untuk volume 3, 6 dan 9. Apa

yang dapat kalian simpulkan ?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

c) Berdasarkan grafik yang telah kamu buat, bagaimanakah hubungan

antara Volume (V) dan Tekanan (T) !

Jawab :

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Unit Pembelajaran


155

LKPD 2 Hukum Boyle Gay-Lussac

a. Tujuan Percobaan

1) Menyelidiki hubungan antara volum dengan temperatur gas dalam

ruang tertutup pada tekanan konstan (Hukum Gay-Lussac)

2) Menyelidiki hubungan antara Hukum Boyle dan Hukum gay-Lussac

3) Menyelesaikan permasalahan menggunnakan penerapan Hukum Gay-

Lussac

b. Alat dan Bahan


4) Bola tembaga daenga katup dan alat pengukur tekanan

5) Alat penghisap

6) Pembakar bunsen

7) Gelas kimia

8) Penyangga kaki tiga

9) Termometer

10) Beban dan jangka sorong

11) Klem dan statif

c. Prosedur Kerja

1) Rangkaikan alat seperti pada gambar!

2) Bukalah katup, kemudian tutuplah

katup pada bola tembaga pada suhu

kamar. Catatlah nilai tekanan gas di

dalam bola tembaga yang ditunjukkan

oleh alat pengukur tekanan.

3) Benamkan bola tembaga ke dalam air

es. Pastikan jumlah es yang terdapat di

dalam gelas kimia cukup banyak

sehingga dicapai suhu stabil sistem

Gambar 10 Rangkaian alat praktikum Boyle Gay-Lussac




156

antara 0 –10° C. Pastikan juga bahwa bola tembaga tidak menyentuh

dasar gelas kimia dan air es menutupi seluruh bola tembaga.

4) Masukkan termometer ke dalam gelas kimia.

5) Setelah temperatur stabil, catatlah nilai temperatur dan tekanan

tersebut ke dalam tabel.

6) Nyalakanlah pembakar bunsen. Kemudian, catatlah nilai tekanan dan

temperatur untuk setiap kenaikan tekanan yang ditunjukkan oleh alat

pengukur tekanan.

7) Lakukanlah langkah ke-6 sampai air di dalam gelas kimia mendidih.

d. Data Pengamatan

Masukkan data hasil percobaan kedalam tabel pengamatan. Tekanan

Konstan _________ atm

No Suhu (T) Volume (V) 𝑽

𝑻

1

2

3

e. Analisis Data

a) Berdasarkan data pengamatan, buatlah grafik hubungan antara Suhu

(T) dan Volume (V) !

Jawab :

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

b) Bandingkan hasil bagi V terhadap T untuk No 1, 2 dan 3, bagaimanakah

hasilnya?

Apa yang dapat kalian simpulkan ?

Jawab :

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

Unit Pembelajaran


157


antara Suhu dan Volume (V)!

Jawab :

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

LKPD 3 Hukum Charles

a. Tujuan

1) Menyelidiki hubungan antara tekanan dengan suhu gas dalam ruang

tertutup pada volume konstan (Hukum Charless)

2) Menyelesaikan permasalahan menggunakan penerapan Hukum

Charless

b. Alat Dan Bahan

1) Termometer

2) Air

3) Gelas kimia

4) Pemanas

5) Manometer

6) Batang pengaduk

c. Prosedur Percobaan

1) Susunlah alat-alat dan bahan

percobaan,seperti tampak pada

gambar.

2) Catatlah suhu awal dan perbedaan

tinggiyang ditunjukkan manometer.

Gambar 11 Rangkaian alat praktikum Charless




158

3) Nyalakan pemanas, kemudian catatlahperbedaan tinggi raksa dalam

kolommanometer setiap kenaikan suhu 5°C.

4) Agar suhu air dalam gelas kimia merata,aduklah air tersebut dengan

batangpengaduk.

5) Diskusikan hubungan antara temperaturterhadap tekanan gas.

Sesuaikah data hasilpengamatan Anda dengan Hukum Charles?

d. Data Pengamatan

Masukkan data hasil pengamatan ke dalam tabel pengamatan. Volume

Konstan _____________

No Tekanan (P) Suhu (T) 𝑷

𝑻

1

2

3

e. Analisis Data

a) Berdasarkan data pengamatan, buatlah grafik hubungan antara

tekanan dan suhu !

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

b) Bandingkan hasil bagi P dengan T untuk No 1, 2 dan 3, bagaimanakah

hasilnya? Apa yang dapat kalian simpulkan ?

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Unit Pembelajaran


159


antara tekanan dan suhu!

Jawab :

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

LKPD 4 Kecepatan Efektif Partikel Gas

a. Tujuan

1) Siswa dapat menformulasikan kecepatan efektif partikel gas

2) Berdasarkan persamaan efektif partikel gas, siswa dapat menghitung

kecepatan efektif suatu gas dalam soal-soal latihan yang diberikan

b. Permasalahan

Perhatikan gambar berikut!

Gambar 12 Model gerak partikel gas di ruang tertutup Sumber: https://phet.colorado.edu/

Gambar diatas menunjukkan gerakan partikel gas dalam ruang tertutup.

Dimana masing-masing dari partikel gas memiliki kelajuan berbeda.

Berdasarkan praktikum sebelumnya bahwa tekanan gas berhubungan

dengan rata-rata dari kuadrat kelajuan 𝑣2̅̅ ̅. Karena molekul-molekul gas

tidak seluruhnya bergerak dengan kecepatan yang sama maka perlu

didefinisan arti 𝑣2̅̅ ̅. Berapakah kecepatan efektif dari masing-masing

https://phet.colorado.edu/


160

partikel gas tersebut? Apakah semua partikel gas memiliki kecepatan yang

sama ? (Berikut ini massa 1 mol gas dan massa relatif (M) gas)

Gas Massa 1 mol gas Massa Relatif (M)

H2 2,02 2

He 4,0

H2O 18

Ne 20,1

N2 28

NO 30

CO2 44

SO2 48

c. Analisis Data

1) Berdasarkan hubungan antara energi dalam (U) dan energi kinetik

rata-rata partikel gsa (Ek). Berapakah kecepatan efektif (kecepatan

rata-rata) dari partikel gas?

Jawab :

2) Berdasarkan persamaan yang didapat dari no 1 maka hitunglah 𝑣𝑟𝑚𝑠

dari masing-masing gas. Dan masukkan datanya dalam tabel berikut.

Jawab :

Gas Massa 1 mol gas Massa Relatif (M) 𝒗𝒓𝒎𝒔

H2 2,02 2

He 4,0

H2O 18

Ne 20,1

N2 28

Gunakan persamaan

𝐸𝑘 =𝑈

𝑁

1

2𝑚𝑝𝑣2 =

3

2𝑘𝑇

Unit Pembelajaran


161

Gas Massa 1 mol gas Massa Relatif (M) 𝒗𝒓𝒎𝒔

NO 30

CO2 44

SO2 48

3) Bagaimanakah hubungan antara 𝑣𝑟𝑚𝑠 dan persamaan gas ideal?

Jawab :

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

4) Berdasarkan tabel diatas, manakah gas yang memiliki kecepatan

efektif yang lebih besar? Apa hubungannya dengan massamolekul

suatu partikel gas?

Jawab :

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

5) Bagaimanakah hubungan antara kecepatan efektif gas dengan

tekanannya?

Jawab :

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

d. Kesimpulan

Buatlah kesimpulan berdasarkan diskusi diatas. _____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________


162

LKPD 5 Energi Kinetik Partikel Gas

a. Tujuan

1) Berdasarkan simulasi, siswa dapat menghubungkan antara persamaan

gas ideal dengan tekanan gas dalam ruang tertutup

2) Siswa dapat menghitung besarnya energi kinetik suatu partikel gas

melalui soal-soal yang diberikan

b. Alat Dan Bahan


3) Container 5) Heat Control

4) Pump 6) Gas in Pump : Light Species

5) Termometer 7) Ruler

6) Barometer 8) Constant Parameter

c. Skema

Gambar 13 Animasi Phet untuk gas-properties_in Sumber: https://phet.colorado.edu/

d. Prosedur

1) Buka Simulations dengan KLIK judul gas-properties, kemudian

observasi letak alat dan bahan yang diperlukan untuk percobaan ini.

https://phet.colorado.edu/

Unit Pembelajaran


163

2) Pada Gas in Pump, pilih jenis gas Light Species

3) Pastikan suhu gas yang akan masuk Container adalah 300 K. Untuk

mengetahuinya Klik Advanced Options kemudian lihat angka yang

tertera pada Temperature of new particles (K), angka tersebut dapat

dirubah. Jika sudah 300, tidak perlu dirubah lagi

4) Pompa gas, usahakan molekul yang masuk Container berjumlah 100

buah, dapat dilihat pada Gas In Chamber, jika jumlah molekul berlebih

maka dapat menguranginya dengan meng-Klik tombol di sebelah kanan

jenis gas seperti yang ditunjukkan anak panah di bawah ini.

5) Pastikan muncul spesies information dengan mengklik Hide and Tools

kemudian beri centang untuk spesies information. Maka akan muncul

seperti ini.

6) Aturlah temperatur hingga 10K dengan mengatur pada remove.

Sehingga muncul seperti dibawah ini.


164

7) Kemudian lihat berapa kecepatan yang tertera dalam simulasi.

Masukkan data dalam tabel pengamatan. Ulangi untuk temperatur yang

lain.

8) Klik Reset setelah selesai melakukan percobaan.

e. Data Pengamatan

Massa partikel = m gram

Temperatur (0K) Kecepatan Energi Kinetik (Ek)

10 50 90

130 170

f. Analisis Data

Analisis data pengamatan

1) Bagaimanakah hubungan antara temperatur dengan kecepatan dari

pertikel gas?

Jawab :

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

2) Bagaimanakah hubungan antara temperatur dengan energi kinetik

yang dialami partikel gas?

Jawab :

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

Unit Pembelajaran


165

g. Formulasi rumus

1) Berdasarkan persamaan gas ideal dan tekanan yang dialami oleh

dinding terhadap partikel gas. Berapakah energi kinetik yang

dihasilkan dengan partikel gas?

Jawab :

2) Bagaimanakah hasil persamaan pada no 1 apakah sama dengan hasil

yang didapat pada data praktikum? Jika berbeda mengapa?

Jawab :

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

h. Kesimpulan

Buatlah kesimpulan berdasarkan hasil diskusi.

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

i. Soal Diskusi

1) Sebuah tangki berisi 2 mol gas Helium bersuhu 200C. Jika Helium

dianggap sebagai gas ideal, hitunglah energi total sistem dan energi

kinetik rata-rata setiap molekul.

Jawab :

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Gunakan persamaan

𝑝𝑣 = 𝑁𝑘𝑇

𝑝 =1

3𝑚𝑣2 (

𝑁

𝑉)


166

C. Bahan Bacaan

Teori Kinetik Gas

Teori yang menggunakan tinjauan tentang gerak dan energi partikel-partikel

gas untuk menyelidiki sifat-sifatnya secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata

kelakuan partikel-partikel gas tersebut disebut teori kinetik gas.

Gas Ideal

Gas ideal merupakan gas-gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut.

a. Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul dan setiap

molekul adalah identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan

molekul lainnya.

b. Partikel-partikel gas berbentuk bola padat yang bergerak secara acak,

segala arah, berbagai kecepatan dan memenuhi hukum gerak Newton.

c. Jumlah molekul gas sangat banyak tetapi tidak terjadi gaya interaksi antar

molekul.

d. Ukuran molekul gas sangat kecil sehingga dapat diabaikan terhadap

ukuran wadah.

e. Molekul gas terdistribusi merata pada seluruh ruangan dalam wadah.

f. Setiap tumbukan yang terjadi (antar molekul dengan molekul atau molekul

dengan dinding wadah) adalah elastis sempurna.

Dalam keadaan nyata tidak ada gas yang termasuk gas ideal tetapi gas-gas

nyata pada tekanan rendah (lebih kecil dari satu atmosfer) dan suhunya tidak

dekat dengan titik cair gas, cukup akurat memenuhi hukum-hukum gas ideal.

Hukum-hukum yang Mendasari Persamaan Gas Ideal E

Teori kinetik gas membahas hubungan antara besaran-besaran yang

menentukan keadaan suatu gas di dalam ruangan tertutup, diantaranya

volume (V), tekanan (p), dan suhu gas (T), menurut proses atau perlakuan

yang diberikan pada gas, yaitu isotermal, isobarik, dan isokhorik.

Unit Pembelajaran


167

Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahwa gas yang berada dalam bejana tertutup

dengan suhu dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik

dengan volumenya.

Gambar 14 Ilustrasi gas ideal yang berada dalam ruang tertutup

Sumber: Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI

Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada

suhu konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

𝒑 𝑽 = konstan

atau

𝒑𝟏𝑽𝟏 = 𝒑𝟐𝑽𝟐

dengan:

p1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)


v1 = volume gas pada keadaan 1 (m3)

v2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)

secara grafis hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat digambarkan

sebagai berikut.

Gambar 15 Hubungan antara p dan V gas ideal dalam ruang tertutup Sumber: …..


168

Hukum Gay Lussac

Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam

bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan

suhu mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang

berbeda pada volume konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

dengan:

T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)




Hukum Charless

Hukum Charles menyatakan bahwa jika tekanan gas yang berada dalam bejana

tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu

mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang berbeda

pada tekanan konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

dengan:

V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3)

V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)



Unit Pembelajaran


169

Persamaan Keadaan Gas Ideal

Menurut hukum Boyle-Gay Lussac, hubungan antara tekanan (p), volume (V),

dan suhu mutlak (T) dari suatu gas ideal dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jika jumlah partikel adalah N, maka persamaan keadaan gas dapat dituliskan

sebagai berikut.

dengan menggunakan hubungan 𝑛 = 𝑁

𝑁𝐴 , R = NA k, dengan k = konstanta

Boltzmann. (1,38 × 10–23 J/K), maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

dengan:

n = jumlah mol gas (mol)

R = tetapan gas = 8,314 × 103 J/k mol K atau 0,082 L atm/mol K

NA = bilangan Avogadro = 6,02 × 1023 (partikel/mol)

T = suhu mutlak (K)

persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut

dengan:

m = massa total gas (kg)

M = massa relatif partikel (gram/mol)


170

Tekanan Gas Ideal Menurut Teori Kinetika Gas

Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup

Teori kinetik menggunakan asumsi bahwa gerak molekul-molekul dalam gas

adalah penyebab timbulnya tekanan. Untuk mempelajari keadaan molekul

atau (partikel) gas, digunakan prinsip mekanika Newton dimana suatu gas

ideal terkurung di dalam sebuah ruang kubus dengan rusuk L.

Gambar 16 Kubus tertutup berisi gas ideal

Beberapa buah partikel gas terkurung dalam ruang yang berbentuk kubus

dengan panjang rusuk L. Dengan meninjau sebuah molekul gas bermassa mo

yang bergerak menuju dinding X dengan kecepatan terhadap sumbu X adalah

v1x. Molekul ini mempunyai komponen momentum terhadap X sebesar mov1x

kearah dinding. Karena tumbukan bersifat lenting sempurna, maka setelah

terjadi tumbukan kecepatan molekul menjadi –v1x dan momentumnya –mov1x.

Sehingga perubahan momentum gas tersebtu adalah sebagai berikut.

∆𝑝 = momentum akhir − momentum awal

∆𝑝 = (−𝑚0𝑣1𝑥 ) − (𝑚0𝑣1𝑥 )

∆𝑝 = −2𝑚0𝑣1𝑥

Selang waktu untuk perjalanan bolak balik sebuah molekul tanpa

bertumbukan dari X-Y-X adalah:

Unit Pembelajaran


171

xv

Lt

1

2 ………………………………………………………

Laju perubahan momentum molekul dituliskan sebagai:

x

x

vL

vm

t

p

1

10

/2

2

L

vm x12

0 ……………………………

Dalam hukum II Newton, laju perubahan momentum molekul ini sama dengan

gaya yang dikerjakan molekul pada dinding sehingga

t

pF

L

vmF

x12

0 ……………………...…………………

Jika luas dinding batas A adalah L2 maka tekanan gas P adalah gaya per satuan

luas, sehingga:

2

12

0 /

L

Lvm

A

FP

x

3

12

0

L

vm x ……………………………………………..

Jika ada sejumlah N molekul gas dalam ruang tertutup dan komponen X nya

adalah v1x, v2x, v3x, ……, vNx, maka tekanan total gas pada dinding X menjadi

Nxxxx vvvvL

mP 2

32

22

12

3

0 ......

Dengan mengetahui bahwa nilai kuadrat rata-rata komponen X dari kecepatan

diberikan oleh persamaan berikut.

N

vvvvv

Nxxxxx

23

22

21

22 ...... ……………….………..

maka persamaannya menjadi

𝑝 =𝑚0

𝐿3𝑁𝑣𝑥

2̅̅ ̅


172

Dalam gas, molekul-molekul bergerak ke segala arah dalam ruang tiga

dimensi. Sesuai dengan asumsi gas ideal, setiap molekul gas bergerak acak

dengan kecepatan yang tetap, maka nilai kuadrat rata-rata kecepatan pada

arah X, Y, dan Z adalah sama besar, yaitu

222

zyx vvv

sehingga kuadrat rata-rata kecepatan 2v adalah resultan dari kuadrat rata-

rata

2

xv ,22

, zy vv

yaitu

22

xvv22

zy vv

22 3 xvv

22

3

1vvx

Sehingga

3

2

02

3

0

3

1

3

1

L

vNmvN

L

mp

……………………..………

Jika 3L adalah volume gas V sehingga

𝑝 =1

3𝑣2̅̅ ̅ (

𝑁

𝑉)………………………………………………

dengan

p = tekanan gas (Pa) N = banyak molekul ( partikel)

0m = masa sebuah molekul (kg) V = Volume gas (m3)

2v = rata-rata kuadrat kecepatan 2s

m

Unit Pembelajaran


173

Hubungan Tekanan Gas dan Energi Kinetik

Energi kinetik rata-rata kE berhubungan dengan rata-rata kuadrat kecepatan,

2v yaitu. 2

02

1vmEk Oleh karena itu dapat dinyatakan bahwa tekanan gas

𝑝 =1

3𝑣2̅̅ ̅ (

𝑁

𝑉) dalam energi kinetik rata-rata:

kEvmvm3

2

2

1

3

2

3

1 2

0

2

0

dan 𝑝 =1

3𝑣2̅̅ ̅ (

𝑁

𝑉) dapat diubah menjadi

V

Nvmp 2

03

1

V

NEp k

3

2

Suhu dan Energi Kinetik Rata-rata Molekul Gas

Persamaan Hubungan Suhu dan Energi Kinetik Rata-rata Molekul gas.

NkTpV atau kTV

Np

kTE

kTV

N

V

NE

k

k

3

2

3

2

kTEatauEk

T kk2

3

3

2

dengan k = 1,38 x 10-23 JK-1 disebut tetapan Boltzman.

Kelajuan Efektif Gas

Kelajuan efektif gas berdasarkan teori kinetik gas dapat dirumuskan sebagai

berikut.


174

N

vN

N

vN

NNN

vNvNvNv ii

i

ii

22

321

2

33

2

22

2

112

........

.....

dengan

iNNNNN .......321

Kelajuan efektif RMSv (RMS = root mean square) didefinisikan sebagai akar

rata-rata kuadrat kelajuan, 2v :

2vvRMS

Hubungan Kelajuan Efektif Gas dengan Suhu Mutlaknya

Dengan menggunakan kelajuan efektif RMSv energi kinetik rata-rata partikel

gas dapat dinyatakan sebagai:

RMSk vmE 2

02

1

maka

kTvm RMS

2

3

2

1 2

0

0

2 3

m

kTv RMS

0

3

m

kTvRMS dengan 0m adalah massa sebuah molekul gas.

Perbandingan Kelajuan Efektif Berbagai Gas

Dari persamaan AN

Mm 0 dan persamaan

AN

Rk diperoleh:

Unit Pembelajaran


175

A

ARMS

NM

TNR

m

kTv

/

/33

0

M

RTvRMS

3

Hubungan Kecepatan Efektif Gas dengan Tekanannya

Perhatikan massa total gas m adalah hasil kali banyak molekul N dengan massa

sebuah molekul 0m , ditulis:

0Nmm atau N

mm 0

Persamaan yang menghubungkan kecepatan efektif gas dengan tekanannya:

NkTpV

N

pVkT

Sehingga

N

m

N

V

m

kTvRMS

3

3

0

Vm

p

m

pVvRMS

/

33

pvRMS

3

dengan ρ adalah massa jenis gas.


176

Prinsip Ekuipartisi Energi

Energi kinetik rata-rata molekul suatu gas pada suhu mutlak T dapat

dinyatakan dengan persamaan berikut.

kTvmEk

2

13

2

1 2

0

Ekivalensi ini menunjukkan fakta bahwa kelakuan gas tidak bergantung pada

pemilihan orientasi (arah) system koordinat XYZ, dan dapat ditulis sebagai

berikut.

kTvmvmvm zyx2

1

2

1

2

1

2

1 2

0

2

0

2

0

dengan energi kinetik sebuah molekul adalah

222

02

1zyx vvvm

karena ada tiga arah berbeda dimana molekul dapat bergerak, maka gas ideal

monoatomik memiliki 3 (tiga) derajat kebebasan, dan energi mekanik rata-

rata per molekul sama dengan energi kinetik rata-rata per-molekul (energi

potensial = 0)

kTEE km

2

13

Pernyataan umum diatas dikenal sebagai teorema ekuipartisi energi, yang

berbunyi sebagai berikut.

“Untuk suatu sistem molekul-molekul gas pada suhu mutlak T

dengan tiap molekul memiliki v derajat kebebasan, rata-rata

energi mekanik per-molekul mE adalah:

kTvEE km

2

1”

Unit Pembelajaran


177

Derajat Kebebasan Molekul Gas Diatomik

Secara eksperimental hanya diperoleh lima derajat kebebasan saja pada gas

diatomik bertemperatur kamar yang memberi kontribusi pada energi

mekanik atau energi kinetik tiap molekul yaitu tiga translasi dan dua rotasi.

Karena gas diatomik memiliki lima derajat kebebasan (v = 5), maka energi

mekanik rata-rata permolekul mE adalah:

kTEE km

2

15

gas diatomik dapat memiliki sampai tujuh derajat kebebasan. Gas yang

memiliki lebih dari dua atom (poliatomik), memiliki derajat kebebasan yang

lebih besar, dan vibrasinya juga lebih komplek.

Energi Dalam Gas

Gas ideal yang terkurung dalam sebuah wadah tertutup mengandung banyak

sekali molekul. Tiap molekul gas memiliki energi kinetik rata-rata sebagai

berikut.

kTvEk

2

1

Energi dalam suatu gas didefinisikan sebagai jumlah energi kinetik seluruh

molekul gas yang terdapat didalam wadah tertutup. Jika ada sejumlah N

molekul gas dalam wadah, maka energi dalam gas U merupakan hasil kali N

dengan energi kinetik tiap molekul,

kE :

kTNvENU k

2

1 untuk gas monoatomik

kTNUv

2

13:3


178

PENGEMBANGAN PENILAIAN

A. Pembahasan Soal-soal

Soal No. 1

Pernyataan-pernyataan di bawah ini berkaitan dengan gas.

(1) Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul.

(2) Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju

konstan dan gerakannya acak.

(3) Tumbukan yang terjadi antar partikel maupun dengan dinding

wadah lenting sempurna.

(4) Dalam setiap gerak partikel gas tidak berlaku hukum-hukum

Newton tentang gerak.

(5) Terdapat gaya tarik-menarik antar partikel maupun partikel

dengan dinding wadah.

Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah ...

A. (1),(2),(3)

B. (1),(2),(5)

C. (1),(4),(5)

D. (2),(3),(4)

E. (3),(4),(5)

Pembahasan


Ditanyakan : Pernyataan yang tepat berkaitan dengan gas ideal

Jawab :

Pernyataan (1) - Benar

Pernyataan (2) berkaitan dengan Gerak brown - Benar

Pernyataan (3) Ek tidak hilang, untuk tumbukan lenting sempurna

e = 1 - Benar

Pernyataan (4) Selalu berlaku, kecuali untuk partikel (ukurannya sangat

kecil) dapat diabaikan – Salah

Unit Pembelajaran


179

Pernyataan (5) Tidak ada gaya tarik menarik antar partikel - Salah

Jawaban : A. (1),(2),(3)

Soal No. 2

Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V1 pada

suhu T1 dan tekanan P1. Jika suhu gas menjadi 3T1 dan tekanan menjadi

5/3P1, maka perbandingan volume gas akhir dengan volume gas mula-

mula adalah....

A. 3 : 5

B. 5 : 9

C. 9 : 5

D. 9 : 15

E. 15 : 9

Pembahasan

Diketahui :

Berdasarkan narasi dan gambar dapat diketahui

Volume ruangan yang ditempati gas idela, : V1

Suhu awal ruangan : T1

Tekanan : P1

Ditanyakan : Perbandingan volume akhir dengan volume awal gas 𝑽𝟐

𝑽𝟏

Jawab :

Jawaban : C. 9 : 5


180

Soal No. 3

Jika volume gas ideal dalam ruang tertutup dirubah menjadi ½ kali

semula dalam proses isothermis, tekanannya menjadi ….

A. ¼ kali semula

B. ½ kali semula

C. 1 kali semula

D. 2 kali semula

E. 4 kali semula

Pembahasan

Diketahui :

V2 = ½ V1 , pada proses isothermis

Ditanyakan : Tekanan, p2

Jawab :

𝑝 𝑉

𝑇= konstan

𝑝1 𝑉1

𝑇1=

𝑝2 𝑉2

𝑇2

𝑝1 𝑉1

𝑇=

𝑝2 1

2𝑉1

𝑇

𝑝1 𝑉1 = 𝑝21

2𝑉1

𝑝2 = 2 𝑝1

Jawaban : D. 2 kali semula

Soal No. 4

Perhatikan pernyataan berikut!

1. Jumlah partikel gas ditambah

2. Jumlah mol dikurangi

3. Suhu ditingkatkan

4. Volume ditambah

Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas dalam suatu ruangan

tertutup ditunjukkan oleh nomer...

Unit Pembelajaran


181

A. 1, 2, 3, 4

B. 1, 2, 3

C. 1 dan 3

D. 2 dan 4

E. 3 dan 4

Pembahasan


Ditanyakan : Pernyataan yang tepat berkaitan dengan gas ideal

Jawab :

Berdasarkan persamaan keadaan gas ideal

𝑝 𝑉 = 𝑛 𝑅 𝑇

𝑝 𝑉 = 𝑁 𝑘 𝑇

dapat disimpulkan bahwa tekanan gas dalam satu ruangan

dapat ditingkatkan dengan cara menambah jumlah partikel

gas dan meningkatkan suhunya.

Jawaban : C. 1 dan 3

Soal No. 5

Gas argon berada dalam ruangån tertutup. Saat suhunya berubah

menjadi dua kali semula, maka kecepatan gerak partikel gas argon

berubah menjadi....

A. ½ kali semula

B. 1/√2 kali semula

C. √2 kali semula

D. 2 kali semula

E. 4 kali semula

Pembahasan

Diketahui : Gas Argon diruangan tertutup

T2 = 2 T1


182

Ditanyakan : v = ? (gas Argon)

Jawab :

Berdasarkan persamaan gas ideal

𝑣 = √3 𝑘 𝑇

𝑚

dapat disimpulkan bahwa v berbanding lurus dengan akar T,

maka ketika suhunya dinaikkan, T2 = 2 T1 , maka

𝑣1 = √3 𝑘 𝑇1

𝑚

𝑣2 = √3 𝑘 𝑇2

𝑚= √

3 𝑘 (2𝑇1)

𝑚= √2 (

3 𝑘 𝑇1

𝑚)

𝑣2 = √2√3 𝑘 𝑇1

𝑚= √2 𝑣1

Jawaban : C. √𝟐 kali semula

Soal No. 6

Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P,

volume V dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 1/2 T, dan

volumenya menjadi 2/3 V, maka perbandingan tekanan awal (P1) dengan

tekanan akhir (P2) setelah V dan T diubah adalah. …

A. 1:2

B. 1:3

C. 2:3

D. 3:4

E. 4:3

Pembahasan

Diketahui :

V2 = 2/3 V1 dan T2 = ½ T1

Unit Pembelajaran


183

Ditanyakan : Tekanan, p2

Jawab :

𝑝 𝑉

𝑇= konstan

𝑝1 𝑉1

𝑇1=

𝑝2 𝑉2

𝑇2

𝑝1 𝑉1

𝑇1=

𝑝2 2

3𝑉1

1

2𝑇1

𝑝1 = 𝑝24

3

𝑝1 = 4

3 𝑝2

Jawaban : E. 4 : 3

Soal No. 7

Sejumlah gas dałam ruang tertutup dengan suhu 77oc. Agar energi kinetik

partikel gas dałam ruang tersebut menjadi 3 kali semula maka suhu gas

harus dinaikkan menjadi ....

A. 154 0C

B. 308 0C

C. 777 0C

D. 1127 0C

E. 1400 0C

Pembahasan

Diketahui :

T1 = 77oC, dan EK1

Ditanyakan : T2 = ? agar EK2 = 3 EK1

Jawab :

𝐸𝑘 2 =3

2𝑘𝑇2

𝐸𝑘 2 = 3 𝐸𝑘 1

3 3

2𝑘 (350) =

3

2𝑘𝑇2 atau 3 (350) = 𝑇2

T2 = 1050oK = 777oC

Jawaban : E. 4 : 3


184

B. Mengembangkan Soal HOTS

Pada bagian ini akan dimodelkan pembuatan soal yang memenuhi indikator

pencapaian kompetensi yang diturunkan dari kompetensi dasar pengetahuan.

Pengembangan soal diawali dengan pembuatan kisi-kisi agar Saudara dapat

melihat kesesuaian antara kompetensi, lingkup materi, dan indikator soal.

Selanjutnya, dilakukan penyusunan soal di kartu soal berdasarkan kisi-kisi

yang telah disusun sebelumnya. Contoh soal yang disajikan terutama untuk

mengukur indikator kunci pada level kognitif yang tergolong HOTS.

Pa

ke

t Un

it Pe

mb

ela

jara

n

Pe

mb

ela

jara

n A

ljab

ar

18

5

Tabel 7. Kisi-Kisi Ujian Sekolah Berstandar Nasional (USBN)

Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas (SMA) Mata Pelajaran : Fisika Jumlah Soal : 4 Tahun Pelajaran : 2018/2019



Kognitif Bentuk

Soal

1. 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup

Teori Kinetik Gas

Kecepatan gas Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup

1 L3 PG

2 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup

Teori Kinetik Gas

Gas Ideal Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup

2 L3 PG


Teori Kinetik Gas

Tekanan gas dalam ruang tertutup


3 L3 PG

Pro

gra

m P

KB

me

lalu

i PK

P b

erb

asis Zo

na

si D

irektorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan


18

6



Kognitif Bentuk

Soal


Teori Kinetik Gas

Energi Kinetik gas ideal


4 L3 PG

Unit Pembelajaran


187






KOMPETENSI DASAR

3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup


Pengetahuan Pemahaman

Aplikasi Penalaran

Nomor Soal

1

RUMUSAN BUTIR SOAL

Suatu gas ideal berada di dalam ruang tertutup.

Gas ideal tersebut dipanaskan hingga kecepatan

rata-rata partikel gas meningkat menjadi 3 kali

kecepatan awal. Jika suhu awal gas adalah 27oC,

maka suhu akhir gas ideal tersebut adalah…

Jawab

Kecepatan rata-rata akhir = 2 x Kecepatan

rata-rata awal

LINGKUP MATERI

Kunci Jawaban

MATERI Teori Kinetik Gas

INDIKATOR SOAL

Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup

PAKET - …


188






KOMPETENSI DASAR




Aplikasi Penalaran

Nomor Soal

2

RUMUSAN BUTIR SOAL

Tiga mol gas berada di dalam suatu ruang

bervolume 36 liter. Masing-masing molekul gas

mempunyai energi kinetik 5 x 10–21 Joule.

Konstanta gas umum = 8,315 J/mol.K dan

konstanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J/K. Hitung

tekanan gas dalam ruang tersebut!

LINGKUP MATERI

Kunci Jawaban

1,67 atm


PAKET - …

Unit Pembelajaran


189

INDIKATOR SOAL Jawaban

Diketahui :

Jumlah mol (n) = 3 mol

Volume = 36 liter = 36 dm3 = 36 x 10-3 m3

Konstanta Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 J/K

Energi kinetik (EK) = 5 x 10–21 Joule

Konstanta gas umum (R) = 8,315 J/mol.K

Ditanya : tekanan gas (P)

Jawab :

Hitung suhu (T) menggunakan rumus energi

kinetik gas dan suhu :

Hitung tekanan gas menggunakan rumus

hukum Gas Ideal (dalam jumlah mol, n) :

Tekanan gas adalah 1,67 x 105 Pascal atau

1,67 atmosfir.

Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup


190






KOMPETENSI DASAR




Aplikasi Penalaran

Nomor Soal

3

RUMUSAN BUTIR SOAL

Dua tabung diisi dengan gas berbeda tetapi keduanya

berada pada suhu yang sama. Diketahui MA dan MB

adalah berat molekul kedua gas tersebut. Dengan

demikian besar momentum rata-rata kedua gas yaitu PA

dan PB akan berkaitan satu sama lain menurut rumus :

A. 𝑃𝐴 = 𝑃𝐵

B. 𝑃𝐴 = √𝑀𝐴

𝑀𝐵𝑃𝐵

C. 𝑃𝐴 =𝑀𝐴

𝑀𝐵𝑃𝐵

D. 𝑃𝐴 =𝑀𝐵

𝑀𝐴𝑃𝐵

E. 𝑃𝐴 = √𝑀𝐵

𝑀𝐴𝑃𝐵

LINGKUP MATERI

Kunci Jawaban

B


INDIKATOR SOAL


PAKET - …

Unit Pembelajaran


191






KOMPETENSI DASAR




Aplikasi Penalaran

Nomor Soal

4

RUMUSAN BUTIR SOAL

a. Gas ideal berada dalam wadah tertutup pada

mulanya mempunyai tekanan P dan volume V.

Apabila tekanan gas dinaikkan menjadi 4 kali

semula dan volume gas tetap maka perbandingan

energi kinetik awal dan energi kinetik akhir gas

adalah…

Hubungan antara tekanan (P), volume (V) dan energi

kinetik (EK) gas ideal :

Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik

akhir :

LINGKUP MATERI

Kunci Jawaban

D


INDIKATOR SOAL


PAKET - …


192

C. Refleksi Pembelajaran

Pada bagian ini Saudara akan melaksanakan refleksi dalam proses

pembelajaran materi teori kinetik gas. Refleksi pembelajaran dilakukan

dengan melihat kesesuaian antara proses pembelajaran, peserta didik,

penilaian, dan ketercapaian KD. Berikut pertanyaan-pertanyaan yang dapat

mengarahkan Saudara dalam melakukan refleksi pembelajaran yang Saudara

lakukan.

1. Apakah kegiatan membuka pelajaran dapat mengarahkan dan

mempersiapkan peserta didik mengikuti pelajaran dengan baik ?

2. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap materi/bahan ajar yang disajikan

sesuai dengan yang diharapkan? (Apakah materi terlalu tinggi, terlalu

rendah, atau sudah sesuai dengan kemampuan awal peserta didik?)

3. Bagaimana respons Saudara terhadap media pembelajaran yang

digunakan? (Apakah media sesuai dan mempermudah peserta didik

menguasai kompetensi/materi yang diajarkan?)

4. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap aktivitas pembelajaran yang telah

dirancang ? Apakah aktivitas pembelajaran tersebut dapat melatih siswa

berpikir tingkat tinggi (HOTs)?

5. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap pendekatan, model pembelajaran,

metode, dan teknik pembelajaran yang digunakan?

6. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap teknik pengelolaan kelas yang

akan dilakukan (perlakuan guru terhadap peserta didik dalam mengatasi

masalah dan memotivasi peserta didik)?

7. Apakah Saudara dapat menangkap penjelasan/instruksi yang diberikan

pada bagian aktivitas pembelajaran?

8. Bagaimanakah tanggapan Saudara terhadap latihan atau penilaian yang

dikembangkan?

Unit Pembelajaran


193

9. Apakah Saudara telah mencapai penguasaaan kemampuan pembelajaran

yang telah dikembangkan?

10. Apakah kegiatan menutup pelajaran yang dikembangkan dapat

meningkatkan penguasaan peserta didik terhadap meteri pelajaran?

11. Apakah Aktivitas pembelajaran yang dirancang dapat mencapai

kompetensi dasar (KD) pada meteri terpilih sebagaimana mestinya? (Jika

tidak seluruhnya, apakah Saudara akan melakukan penyesuaian aktivitas

pembelajaran pembelajaran dalam rencana pembelajaran?)

12. Apakah kelemahan yang akan Saudara dalam melaksanakan aktivitas

pembelajaran yang telah dirancang?

13. Apakah kekuatan atau hal-hal baik yang Saudara capai dalam mempelajari

aktivitas pembelajaran?


194

KESIMPULAN

Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar:


dan 4.5 Menyajikan karya yang berkaitan dengan teori kinetik gas dan makna

fisisnya. Berdasarkan KD pengetahuan dapat diketahui bahwa indikator yang

dikembangkan perlu mancapai level analisis (C4) karena walaupun kata kerja

yang dimunculkan adalah “menjelaskan” namun “menjelaskan” konsep yang

abstrak. Artinya, KD ini menuntut Saudara melatihkan kemampuan berpikir

tingkat tinggi (HOTS) kepada peserta didik. Adapun KD keterampilan

menuntut Saudara untuk dapat memfasilitasi peserta didik melakukan

kegiatan membuat karya dan menyajikannya berkaitan dengan materi teori

kinetik gas. Hal ini berarti Saudara perlu mempersiapkan permasalahan

sehari-hari yang berkaitan dengan teori kinetik gas untuk ditelusuri lebih

lanjut oleh peserta didik

Dikuasainya keterampilan berpikir tingkat tinggi oleh peserta didik

memerlukan proses pembelajaran yang relevan. Oleh karena itu, aktivitas

pembelajaran di Unit teori Kinetik Gas dengan menggunakan model inquiry

learning, discovery learning dan pendekatan saintifik, dengan metode praktik,

penugasan dan diskusi dalam bebrapa kali pertemuan. Seperti telah diketahui,

model pembelajaran inquiry merupakan model yang dapat membekalkan

kemampuan berpikir tingkat tinggi kepada peserta didik. Ketika

implementasi, pembelajaran juga dipandu dengan menggunakan LKPD yang

dirancang untuk memudahkan penguasaan konsep sesuai tingkat kognitif dan

penguasaan keterampilan peserta didik serta lebih mengedepankan

bagaimana konsep dibangun oleh peserta didik melalui aktivitas pembelajaran

yang dilakukan.

Unit Pembelajaran


195

Unit yang dikembangkan pada materi ini merupakan konten yang kaya akan

pengethauan kontekstual bagi peserta didik. Artinya, guru dapat mendorong

serta memfasilitasi peserta didik untuk menemukan fenomena di kehidupan

sehari-hari yang berkaitan Unit ini. Saudara dapat menyajikan fenomena

kontekstual melalui penyajian video atau mendorong peserta didik menggali

informasi kepada narasumber yang relevan.

Berkaitan dengan penilaian, Unit ini muncul dalam instrumen tes UN selama

tiga tahun terakhir. Jenis pertanyaan diajukan sudah mengarah kepada jenis

soal yang mengukur keterampilan berpikir tingka tinggi. Oleh karena itu,

Saudara perlu meyakinkan bahwa peserta didik memahami sub topik ini

dengan baik. Lebih dari itu, Saudara perlu mengembangkan soal-soal

pengetahuan unit ini pada tingkat level berpikir yang lebih tinggi lagi. Artinya,

saudara memfasilitasi peserta didik agar dapat memecahkan soal-soal yang

mengedapankan kemampuan berpikir tingkat tinggi.


196

UMPAN BALIK

Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap Unit ini, Saudara perlu

mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen

ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.

Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.

Lembar Persepsi Pemahaman Unit

No Aspek Kriteria

1 2 3 4

1 Memahami indikator yang telah dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar

2 Mampu menghubungkan konten dengan fenomena kehidupan sehari-hari

3 Merasa bahwa tahapan aktivitas pembelajaran dapat mengembangkan HOTS peserta didik

4 Memahami tahapan aktivitas yang disajikan dengan baik

5 Mampu dengan baik mengaplikasikan aktivitas pembelajaran di dalam kelas

6 Memahami dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan

7 Mampu melaksanakan dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan

8 Memahami Konten secara menyuluh dengan baik

9 Memami prosedur penyusunan soal HOTS dengan baik

Unit Pembelajaran


197

10 Mampu membahas soal HOTS yang disajikan dengan tepat

Jumlah

Jumlah Total

Keterangan

1 = tidak menguasai 2 = cukup menguasai 3 = menguasai 4 = Sangat Menguasai

Pedoman Penskoran

𝑆𝑘𝑜𝑟 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 100

40

Keterangan Umpan Balik

Skor Umpan Balik

< 70 Masih banyak yang belum dipahami, di antara konten, cara

membelajarkannya, mengembangkan penilian dan

melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara membaca

ulang Unit ini dan mendiskusikannya dengan dengan fasilitator

di MGMP sampai anda memahaminya.

70-79 Masih ada yang belum dipahami dengan baik, di antara konten,

cara membelajarkan, mengembangkan penilian dan

melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara perlu

mendiskusikan bagian yang belum dipahami dengan fasilitator

atau teman lain di MGMP.


198

80-89 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan


dengan baik.

> 90 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan


dengan sangat baik. Saudara dapat menjadi fasilitator bagi

teman-teman lain di MGMP untuk membelajarkan Unit ini.

203

PENUTUP

Unit-unit pembelajaran yang telah dikembangkan diharapakan dapat menjadi

referensi Saudara dalam mengembangkan pembelajaran dan penilaian yang

berorientasi Higher Order Thinking Skills/HOTS yang terintegrasi dengan 5

(lima) unsur utama Penguatan Pendidikan Karakter (PPK) dan literasi dalam

rangka mencapai kecakapan Abad ke-21. Selanjutnya, saudara dapat

menerapkan desain pembelajaran yang telah disusun kepada peserta didik di

kelas masing-masing.

Saudara perlu memahami unit-unit dengan baik. Unit-unit yang telah

dikembangkan perlu dipelajari dan dikaji lebih lanjut oleh Saudara bersama

rekan sejawat guru Fisika lainnya dalam Program Peningkatan Kompetensi

Pembelajaran (PKP) di MGMP masing-masing, sehingga Saudara mendapatkan

gambaran teknis mengenai cara mengimplementasikannya di kelas. Selain itu,

dengan cara melakukan kajian lebih lanjut Sudara diharapkan dapat

mengantisipasi kesulitan-kesulitan yang mungkin akan dihadapi.

Aktivitas pembelajaran yang disajikan dalam setiap unit merupakan gambaran

umum skenario pembelajaran untuk mencapai masing-masing KD sesuai

dengan indikator yang dikembangkan oleh tim penulis. Selanjutnya Saudara

perlu menyusun RPP yang sesuai dengan kondisi kelas masing-masing

berdasarkan skenario dalam aktivitas pembelajaran unit, sehingga

memudahkan mengimplementasikan secara teknis. Selain itu, Saudara masih

perlu mengembangkan instumen penilaian lainnya yang berorientasi HOTS

dengan mengacu pada contoh soal-soal tes yang disajikan dalam setiap unit

pembelajaran.

Dalam melaksanakan kegiatan praktikum sesuai LKPD, Saudara dapat

menyesuaikan alat dan bahan yang digunakan dengan alat dan bahan yang

terdapat dilingkungan masing-masing (kontekstual). Begitu pula dalam

mengalokasikan waktu pembelajaran, saudara dapat menyesuaikan dengan

204

kalender akademik di sekolah masing-masing. Harapan penulis, Saudara

dapat mengadaptasi langkah pembelajaran yang disajikan dalam unit

pembelajaran untuk mengembangkan RPP pada topik Fisika lainnya.

Refleksi dan evaluasi keefektifan, keberhasilan serta permasalahan selama

mengimplementasikan unit-unit ini perlu terus dilakukan. Permasalahan-

permasalahan yang ditemukan dapat langsung didiskusikan dengan rekan

sejawat, instruktur, kepala sekolah, serta pengawas agar segera menemukan

solusinya. Setiap keberhasilan, permasalahan, dan solusi yang ditemukan

selama pembelajaran perlu Saudara tuliskan dalam bentuk karya tulis best

practice atau karya tulis lainnya.

Capaian yang diharapkan dari penggunaan unit-unit ini adalah

terselenggaranya pembelajaran Fisika yang optimal sehingga berdampak

langsung terhadap peningkatan hasil belajar peserta didik yang melingkupi

ranah kognitif, afektif dan psikomotor pada dimensi pengetahuan konsep,

prosedural, prinsip dan metakognitif sesuai kebutuhan abad 21. Selain itu

dapat memfasilitasi Saudara menghasilkan karya tulis yang berguna bagi

pengembangan keprofesian berkelanjutan.

Kami menyadari bahwa unit-unit yang dikembangkan masih jauh dari

kesempurnaan. Saran, masukan, dan usulan penyempurnaan yang dapat

disampaikan kepada tim penulis melalui surat elektronik (e-mail) sangat kami

harapkan dalam upaya perbaikan dan pengembangan unit-unit lainnya.

205

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Mikrajuddin. (2016). Fisika Dasar 1. ITB

Ariyana, Y., Pudjiastuti, A., Bestary, R., & Zamroni. (2018). Buku Pegangan Pembelajaran Berorientasi pada Keterampilan Berpikir Tingkat Tinggi. Jakarta. Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Badan Standar Nasional Pendidikan. (2018). Surat Keputusan BSNP Npmpr 0296/SKEP/BSNP/XI/2018 tentang Kisi-Kisi Ujian Naional untuk Jenjang Pendidikan Dasar dan Menengah. Jakarta. Badan Standar Nasional Pendidikan

Bueche, Frederick J dan Hecht, Eugene. (1997). Schaum Outline of Theory and Problems of College Physics, Ninth Edition. United State of America: McGraw-Hill

Giancoli, Douglas C. (2001). Fisika Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Giancoli, C.,Douglas, C. (2001). Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Giancoli, Douglas C. (2005). Physics: principles with applicationc, 6th ed. Pearson Prentice Hall: New Jersey

Halliday dan Resnick. (2011). Fundamental of Physics. 9th edition. United State of America: John Wiley and Sons.

Hewitt, P.G. (2006). Conceptual Physics. 10th editions. New York: Adison Wesley

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2018). Permendikbud Nomor 37 tentang Perubahan atas Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan nomor 24 Tahun 2016 tentang Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Pelajaran pada Kurikulum 2013 pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah. Jakarta. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Pusat Penilaian Pendidikan, Balitbang. (2016). Soal UN Fisika SMA Tahun

2016. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.


2017. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.


2018, Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Serway, R.A. (2009). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 8th editition. California : Brooks/Cole.

206

Srivastava, S.L. (2004). Solved Problems in Physics. New Delhi: Atlantic Publishers and Distributors

Sudarwan. 2013. Pendekatan-pendekatan Ilmiah dalam Pembelajaran. Pusbangprodik

Suharto, Susianto E (2018). Unit Pembelajaran IPA SMA Berbasis Inkuiri: Hukum Hooke, Bandung: PPPPTK IPA, Kemendikbud

Suharto (2015). Modul Pelatihan Implementasi Kurikulum 2013. Mata Pelajaran Fisika tahun 2015. Pusbangprodik, Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Susianto, E. (2017). Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan KK D Fluida, Kalor dan Teori Kinetik Gas, Bandung: PPPPTK IPA, Kemendikbud

Tipler, P.A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid 1 (terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga

Yohanes Surya. (1996). Olimpiade Fisika. Jakarta : Primatika Cipta Ilmu

207

LAMPIRAN

SALINAN

LAMPIRAN

PERATURAN MENTERI PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

NOMOR 37 TAHUN 2018

TENTANG

PERUBAHAN ATAS PERATURAN MENTERI PENDIDIKAN

DAN KEBUDAYAAN NOMOR 24 TAHUN 2016 TENTANG

KOMPETENSI INTI DAN KOMPETENSI DASAR

PELAJARAN PADA KURIKULUM 2013 PADA PENDIDIKAN

DASAR DAN PENDIDIKAN MENENGAH

8. KOMPETENSI INTI DAN KOMPTENSI DASAR FISIKA SMA/MA KELAS XI

Tujuan kurikulum mencakup empat kompetensi, yaitu (1) kompetensi

sikap spiritual, (2) sikap sosial, (3) pengetahuan, dan (4) keterampilan.

Kompetensi tersebut dicapai melalui proses pembelajaran intrakurikuler,

kokurikuler, dan/atau ekstrakurikuler.

Rumusan Kompetensi Sikap Spiritual yaitu, “Menghayati dan

mengamalkan ajaran agama yang dianutnya”. Adapun rumusan

Kompetensi Sikap Sosial yaitu, “Menunjukkan perilaku jujur, disiplin,

tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai),

santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai

permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam

pergaulan dunia”. Kedua kompetensi tersebut dicapai melalui

pembelajaran tidak langsung (indirect teaching), yaitu keteladanan,

pembiasaan, dan budaya sekolahdengan memperhatikan karakteristik

mata pelajaran serta kebutuhan dan kondisi peserta didik.

Penumbuhan dan pengembangan kompetensi sikap dilakukan

208

sepanjang proses pembelajaran berlangsung dan dapat digunakan

sebagai pertimbangan guru dalam mengembangkan karakter peserta

didik lebih lanjut.

Kompetensi Pengetahuan dan Kompetensi Keterampilan dirumuskan

sebagai berikut ini.

KOMPETENSI INTI 3

PENGETAHUAN)

KOMPETENSI INTI 4

(KETERAMPILAN)

3. Memahami, menerapkan, dan

menganalisis pengetahuan

faktual,konseptual, prosedural,

dan metakognitif berdasarkan

rasa ingin tahunya tentang ilmu

pengetahuan, teknologi, seni,

budaya, dan humaniora dengan

wawasan kemanusiaan,

kebangsaan, kenegaraan, dan

peradaban terkait penyebab

fenomena dan kejadian, serta

menerapkan pengetahuan

prosedural pada bidang kajian

yang spesifik sesuai dengan

bakat dan minatnya untuk

memecahkan masalah.

4. Mengolah, menalar, dan

menyaji dalam ranah konkret

dan ranah abstrak terkait

dengan pengembangan dari

yang dipelajarinya di sekolah

secara mandiri, bertindak

secara efektif dan kreatif, serta

mampu menggunakan metoda

sesuai kaidah keilmuan

3.5 Menganalisis pengaruh kalor






4.5 Merancang dan melakukan

percobaan tentang


bahan, terutama terkait

dengan kapasitas dan

konduktivitas kalor, beserta

presentasi hasil percobaan

dan pemanfatannya

3.6 Menjelaskan teori kinetik gas

dan karakteristik gas pada

ruang tertutup

4.6 Menyajikan karya yang



fisisnya

Paket Unit Pembelajaran - sman1gomoker.sch.id · 2020. 1. 13. · Kalor dan Perpindahannya 11 11...

Documents

Transcript of Paket Unit Pembelajaran - sman1gomoker.sch.id · 2020. 1. 13. · Kalor dan Perpindahannya 11 11...