1. SUHU DAN KALOR (BAGIAN 1)

2. TUJUAN PEMBELAJARAN Peserta didik dapat memahami konsep suhu. Peserta didik dapat menjelaskan sifat termometrik yang dimanfaatkan untuk mengukur suhu. Peserta didik dapat membedakan skala Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin dalam menyatakan nilai suhu. Peserta didik dapat membedakan konsep energi panas (energi termal) dan kalor. Peserta didik dapat menganalisis perpindahan/perambatan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi. 3. SUHU (TEMPERATUR) Dalam kehidupan sehari-hari suhu (temperatur) menunjukkan tingkatan panas-dingin suatu objek. Dalam ilmu fisika suhu menunjukkan ukuran pergerakan molekul suatu objek. Teori Kinetik Gas: suhu merupakan ukuran energi kinetik rata-rata molekul. 4. LANJUTAN . . . Alat untuk mengukur suhu (temperatur) suatu objek disebut dengan Termometer. Termometer banyak jenisnya, tapi semuanya bekerja berdasarkan prinsip yang sama, yaitu memanfaatkan sifat termometrik suatu benda (objek). Sifat termometrik adalah besaran fisis yang berubah jika suhu (temperatur) berubah. Contoh: volume zat cair, hambatan listrik kawat penghantar, intensitas radiasi suatu benda. 5. LANJUTAN . . . Salah satu syarat dari sifat termometrik yang bisa digunakan pada termometer adalah perubahannya kontinyu dan beraturan (atau yang mendekati). Dengan kata lain nilai dari besaran fisis yang berubah akibat perubahan suhu (sifat termometrik) berbanding lurus dengan suhu. Sehingga kurva pada grafik besaran fisis terhadap suhu adalah kurva linier dengan gradien yang konstan. 6. Volum zat cair (Panjang kolom zat cair)LANJUTAN . . . Besaran fisisSuhu 7. SKALA TERMOMETER Sebelum menentukan nilai suhu berdasarkan sifat termometrik suatu objek (benda), terlebih dahulu harus ditetapkan dua titik tetap yang menjadi acuan. Titik tetap yang pertama disebut Titik Tetap Bawah, yang ditetapkan pada saat es mencair. Sedangkan titik tetap yang kedua adalah Titik Tetap Atas, yang ditetapkan pada saat air mendidih. Setiap titik acuan memiliki nilai suhu tertentu dan nilai besaran fisis yang bersesuaian. 8. LANJUTAN . . . Nilai suhu pada titik tetap (acuan) ditentukan sesuai dengan skala yang akan digunakan. Nilai Suhu Titik Tetap BawahNilai Suhu Titik Tetap AtasSkala0o 0o 32o100o 80o 212oCelcius ReamurFahrenheit 9. LANJUTAN . . . Bisa berbedal l0 x 0 xl100 l0 100 0l l0 100 o C l100 l0 Bisa berbeda 10. LANJUTAN . . .x60 20 100 o C 100 20x 50o C Panjang kolom raksa pada termometer raksa sama dengan 20 mm saat 0oC dan 100 mm pada saat 100oC. Berapakah nilai suhu saat panjang kolom raksa 60 mm? 11. LANJUTAN . . . Sebuah kawat platina memiliki hambatan 2,00 ohm dan 2,80 ohm pada 0oR dan 80 oR. Hambatan kawat tersebut bernilai 5,36 ohm ketika ditempatkan pada sulfur yang mendidih. Berapakah suhu sulfur tersebut? xR R0 80 R80 R0x5,36 2, 00 80 2,80 2, 00x 336o RoR oR 12. LANJUTAN . . . Perubahan yang kontinyu dan beraturan dari sifat termometrik memberikan kemudahan dalam membuat Termometer sebagai alat ukur suhu. Contohnya panjang kolom raksa (etanol). Setelah dua titik tetap ditentukan maka panjang kolom raksa dapat dibagi menjadi sejumlah skala, baik diantara Titik Tetap Atas dan Titik Tetap Bawah maupun di bawah Titik Tetap Bawah dan di atas Titik Tetap Atas: Termometer Raksa. 13. LANJUTAN . . . 14. LANJUTAN . . . Sifat Termometrik Pemuaian volume zat cairTermometer Termometer raksaHambatan listrikElectronic Thermometer ThermistorIntensitas radiasiPirometer (Pyrometer) 15. LANJUTAN . . . 16. LANJUTAN . . .l l0 x TB l l0 l100 l0 TATB(y) oRl100 l0 TA TB x TB TA TB Sama! 17. LANJUTAN . . .l l0 l100 l0x TB TA TB Sama!x TBx TAx TBxy TBy TAy TBy 18. LANJUTAN . . .x 50 50 0 100 0 y 40 o50 Cy 0 80 0o40 R 19. LANJUTAN . . . Selain skala Celcius, Reamur, dan Fahrenheit terdapat satu skala suhu lain yang biasa digunakan, yaitu skala suhu mutlak (absolut) atau skala Kelvin. Termometer yang menggunakan skala Kelvin adalah Termometer Gas Volume Konstan. Termometer ini hanya menggunakan satu titik tetap, yaitu Titik Tripel Air. Titik Tripel Air adalah kedaan dimana air, uap air, dan es berada bersama-sama dalam kedaan seimbang. 20. LANJUTAN . . . Skala Kelvin didefinisikan bahwa suhu Titik Tripel Air adalah 273,16 K. Suhu ini bersesuaian dengan 0,01oC. Perubahan suhu pada skala Kelvin ditentukan sama dengan perubahan suhu pada skala Celcius, sehingga suhu 0 oC sama dengan 273,15 K. Dengan demikian dapat dituliskan bahwa:T KtoC273,15(Nilai 273,15 sering dibulatkan menjadi 273) 21. LANJUTAN . . . Sebuah termometer raksa dikalibrasi. Panjang kolom raksa 1,00 cm ketika diletakkan dalam suatu wadah yang berisi es yang mencair dan 13,50 cm ketika diletakkan dalam suatu wadah yang berisi air yang mendidih. a) Berapakah perubahan panjang kolom cairan setiap perubahan suhu 1oC dan 1oR? b) Berapakah panjang kolom raksa ketika suhu yang terukur adalah 32oC? 22. LANJUTAN . . . 104oF = . . . oC = . . . oR = . . . K Pada sebuah termometer X, titik beku airnya adalah 40oX dan titik didih airnya 240oX. Bila sebuah benda diukur dengan termometer Celcius suhunya 50oC, maka bila diukur dengan termometer X suhunya adalah . . . Berapakah nilai suhu pada skala Celcius yang sama dengan nilai suhu pada skala Fahrenheit? Apakah ada nilai suhu pada skala Celcius yang sama dengan nilai suhu pada skala Reamur? 23. LANJUTAN . . . Manakah yang lebih besar (1) penambahan suhu 1oC atau 1oF (2) penambahan suhu 1oC atau 1 K ? Termometer A dan B digunakan untuk mengukur suhu fluida x, y, dan z. Hasilnya ditunjukkan oleh tabel di bawah. Berapakah nilai a ? Fluida xTermometer A 80 oATermometer B 50 oBy z100 oA 20 oA100 oB a oB 24. ENERGI TERMAL DAN KALOR Energi Termal (Energi Panas) tidak sama dengan Kalor. Energi termal merupakan energi internal (dalam) yang dimiliki oleh molekul-molekul benda (objek) tertentu. Energi internal merupakan kombinasi (jumlah) dari energi kinetik (yang terkait dengan pergerakan) dan energi potensial (yang terkait dengan gaya inter-molekul) yang dimiliki oleh molekul-molekul suatu benda. 25. LANJUTAN . . . Semakin besar/tinggi suhu suatu benda (objek) maka semakin besar energi internal yang miliki oleh benda (objek) tersebut. Sehingga bisa dikatakan bahwa semakin tinggi suhu maka semakin besar energi termal benda. SuhuSuhuEnergi TermalEnergi Termal 26. LANJUTAN . . .Kontak Termal Suhu Energi TermalSuhuQEnergi Termal Kalor merupakan energi yang dipindahkan dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah ketika melakukan kontak termal. Kalor hanya ada ketika ada kontak termal. 27. LANJUTAN . . .=(Suhu) (Energi Termal) Kalor akan berhenti mengalir jika suhu telah setimbang (energi termal sama): setimbang termal.Q kalor1JJ joule atau kal kalori0, 24 kal 28. CARA PERPINDAHAN KALOR 2 31 Kalor dapat berpindah dengan cara: 1) Konduksi 2) Konveksi dan 3) Radiasi. 29. LANJUTAN . . . Banyaknya kalor yang dipindahkan (baik secara konduksi, konveksi, atau radiasi) persatuan waktu disebut dengan laju perpindahan kalor (H).HQ tsatuanJ kal / / W s s 30. 1) KONDUKSI Perhatikan video berikut ini. Konduksi terjadi melalui tumbukan antar molekul. Tidak ada perpindahan molekul selama proses konduksi terjadi. Konduksi bisa terjadi pada semua zat, tapi jauh lebih bagus pada benda padat (logam atau non-logam). 31. LANJUTAN . . . Konduksi pada logam lebih baik dibandingkan pada nonlogam karena adanya elektron bebas pada logam. Elektron bebas mampu bergerak dengan bebas sehingga bisa menumbuk elektron dan molekul lain lebih cepat. Logam : Konduktor panas yang bagus 32. (Insulator)Poor ConductorLANJUTAN . . . Good Conductor 33. LANJUTAN . . .T1T2 T1T2H lAHkAHkAT1 T2 l T l[k (koefisien konduksi termal/konduktivitas termal): W/m.K] 34. LANJUTAN . . . Mengapa logam merupakan konduktor panas yang paling baik? Apakah konduksi bisa terjadi pada kayu, air, dan udara? Sebuah ruangan dengan pendingin memiliki jendela yang luasnya 2 m x 1,75 m dan tebalnya 3,2 mm. Jika suhu pada permukaan kaca dalam 25oC dan suhu pada permukaan kaca luar 31oC, maka laju konduksi kalornya adalah . . . (k kaca = 0,8 W / m K) Sebuah batang tembaga (k = 375 W / m K) panjangnya 80 cm dan luas penampangnya 4 cm2. Ujung yang satu bersuhu 20oC dan ujung yang lain bersuhu 100oC. Banyaknya kalor yang berpindah selama 30 menit adalah . . . 35. LANJUTAN . . . Dua batang logam P dan Q dengan luas penampang sama dihubungkan seperti pada gambar berikut.Jika koefisien konduksi logam P setengah kali logam Q, serta AC = 2 CB, maka suhu di C adalah . . . Dua batang logam sejenis A dan B memiliki perbandingan luas penampang 2 : 1, dan perbandingan panjang 4 : 3. Bila perbedaan suhu ujung-ujung batang sama, maka perbandingan laju konduksi kalor logam A dan B adalah . . . 36. 2) KONVEKSI Konveksi merupakan perpindahan kalor melalui perpindahan molekul. Terjadi perpindahan molekul selama proses konveksi terjadi: arus konveksi. Konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas. Secara alamiah, konveksi terjadi karena perubahan (perbedaan) massa jenis zat cair atau gas. 37. LANJUTAN . . .: : 38. LANJUTAN . . . Konveksi bisa juga terjadi secara paksa melalui bantuan alat tentu, seperti kipas angin. 39. 3) RADIASI Radiasi merupakan perpindahan kalor melalui gelombang elektromagnetik (GEM). Radiasi bisa terjadi melaui ruang hampa (tanpa medium). 40. LANJUTAN . . . Pada dasarnya semua benda bersuhu tertentu memancarkan radiasi. Semakin besar suhu maka semakin besar kalor yang diradiasikan. 41. LANJUTAN . . . Selain memancarkan kalor secara radiasi, benda juga menyerap kalor dari radiasi benda lain. Pemancar yang baik juga merupakan penyerap yang baik. 42. LANJUTAN . . . 43. LANJUTAN . . .He AT4: Konstanta Stefan-Boltzmann 5, 67 10 8Wm 2 K4 e = emisivitas (kurang dari sama dengan 1, lebih dari 0), mewakili karakteristik benda, termasuk warna benda dan tekstur permukaan benda. e = 1 disebut benda hitam. Benda hitam merupakan pemancar radiasi paling baik. 44. LANJUTAN . . . Jika benda bersuhu T1 berada pada lingkungan bersuhu T2 (T2