SUHU DAN KALOR

SUHU/TEMPERATURSUHUSuhu didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu benda. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer, termometer ini memiliki sifat termometrik zat yang berubah jika dipanaskan. Jenis dan paparan skala pada termometer ada beberapa macam, coba sebutkan?. Pada prinsipnya semua termometer mempunyai acuan yang sama dalam menetapkan skala, titik lebur es murni dipakai sebagai titik tetap bawah, sedangkan suhu uap diatas air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm sebagai titik tetap atas. Termometer Celcius menandai titik tetap bawah dengan angka 0 oC dan titik tetap atas dengan 100 oC, jarak antara kedua titik tetap dibagi atas 100 skala dan tiap bagian adalah1 oC. Termometer Reamur menggunakan skala dari 0 oR sampai dengan80 oR. Pada Termometer Fahrenheit titik lebur es diberi angka 32 oF dantitik didih air diberi angka 212 oF sehingga memiliki range 180 skala.Sedangkan skala Kelvin yang disepakati sebagai satuan Internasionalmemiliki skala dari 273 Ksampai dengan 373 K. Maka tiap-tiap termometerdapat dikalibrasi skalanya dengan termometer lainnya.

SKALA SUHU

Gambar 1:Perbandingan skala Celcius(C), Kelvin(K), Fahrenheit(F), dan Reamur(R).

100 -- 373-- 212-- 80-- titik tetap atas(tta)

d C-- l K -- g F-- s R-- c k f r

0 -- 273-- 32-- 0-- titik tetap bawah(ttb)

KALOR• Kalor atau bahang adalah salah satu bentuk energi yang

mengalir karena adanya perbedaan suhu dan atau karena adanya usaha atau kerja yang dilakukan pada sistem.

• Kalor mempunyai satuan kalori, satu kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 gram air untuk menaikkan suhunya 1OC. Dalam sistem SI satuan kalor adalah Joule. Satu kalori setara dengan 4,18 joule.

• Kalor jenis (c) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu setiap 1kg massa benda dan setiap 1 °C kenaikan suhu.

• Kapasitas kalor ( C ) adalah banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu benda setiap 1 °C.

Dari kenyataan bahwa:• Kalor yang diberikan pada benda sebanding dengan kenaikan

suhu.• Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu sebanding

massa benda.• Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu tergantung

jenis benda.

PERUBAHAN WUJUD ZAT• Kita kenal ada tiga wujud zat, yaitu padat, cair, dan gas. Pada umumnya

semua zat pada suhu dan tekanan tertentu dapat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Misalkan H20 pada wujud padat berupa es, dalam wujud cair berupa air, dan dalam wujud gas berupa uap.

• Jumlah kalor yang diperlukan/dilepaskan saat perubahan wujud (suhu tetap) dinyatakan dengan formula:

Q=m.L• Q=jumlah kalor, satuannya joule.• m=massa zat, satuannya kg.• L=kalor laten (kalor lebur, kalor beku, kalor uap, dan kalor embun)

satuannya joule/kg.

ASAS BLACK• Jika ada dua macam zat yang berbeda suhunya dicampurkan atau

disentuhkan, maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor yang sama banyaknya dengan kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah.

• Q lepas = Q serap• Kekekalan energi pada pertukaran kalor seperti persamaan diatas

pertama kali dikemukakan oleh Black seorang ilmuwan Inggris.

2. Seratus gram air dengan suhu 30OC dicampur dengan 50 gram air bersuhu 80OC, tentukan suhu campurannya! (kalor jenis air-1 kal/gr.OC)

Air dingin

t1= 30OC ;m1= 100 gr

Air panas

t2= 80OC ;m2= 50 gr

t

Penyelesaian

Qdiserap=Qdilepas

Q1=Q2

m1.c1.ΔT1=m2.c2.ΔT2

100.1.(t-30) = 50.1.(80-t)

2t-60 = 80-t

3t = 140

t = 46,7 OC

Suhu dan Pemuaian • Pada Kehidupan Sehari-hari temperatur merupakan indikator panas atau

dinginya benda

Es Dikatakan Bertemperatur Rendah Api Dikatakan Bertemperatur Tinggi

Pemuaian

• ΔL = αLoΔT

• ΔA = βAoΔT

• ΔV = γVoΔT

•Suatu zat jika dipanaskan pada umumnya akan memuai dan menyusut jika didinginkan

ΔL, ΔA, ΔV = Perubahan panjang, luas dan volume

L0, Ao, Vo = Panjang, luas dan volume awalΔT = Perubahan suhu(0C)

α, β, γ= Koefisien muai panjang, luas danvolume (0C-1)

γ= 3α dan β= 2α

•Jika dua sistem dengan temperatur yang berbeda diletakkan dalam kontak termal, maka kedua sistem tersebut pada akhirnya akan mencapai temperatur yang sama.•Jika dua sistem dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain

- Alat Yang Di Gunakan Untuk Mengukur Temperatur Di Sebut Termometer

- Untuk Mengukur Temperatur Secara Kuantitatif, perlu skala numerik seperti °C, °R, K, °F

PEMUAIAN ZAT PADAT1. PEMUAIAN PANJANG Dari gambar di samping, diperoleha. lt = … atau Δl = ….b. Koefisien muai panjang(α) suatu

bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang(Δl) terhadap panjang mula-mula(lо) persatuan kenaikan suhu(Δt). Secara matematis dinyatakan:α = … atau Δl = … ,sehingga lt = ………………

c. Apa satuan α dan tuliskan dimensinya.

lo

lt

Δl

lo = initial length

lt = panjang pada suhu t

Δl = the length increases

to = suhu awal

t = suhu akhir

α = coefficient of linier expansion

Contoh Soal:Pemuaian Zat Padat1. Sebatang baja berpenampang kecil yang

panjangnya 20 meter bersuhu 20OC. Baja mengalami pemanasan sampai suhu 40OC kemudian didinginkan sampai suhu -30OC. Berapakah perbedaan thd pjng awal?.

Penyelesaian:αbaja= 12. 10-6 /OC

a. Δl = lO α Δt

= 20 m . 12. 10-6 /OC. (40-20)OC

= 4,8 mm

b. Δl = lO α Δt

= 20 m . 12. 10-6 /OC. (-30-20)OC

= -12 mm

2. Sebuah plat baja berbentukpersegi dengan sisi 30 cm bersuhu 20OC. Bila Plat Baja dipanaskan sampai 130 OC,tentukan luas baja sekarang?.

Penyelesaian: β=2.α

ΔA = AO β Δt

= 900 cm2 . 24. 10-6 /OC. (130-30)OC

= 2,38 cm2

At = AO+ ΔA

= 900 cm2 + 2,38 cm2

= 902,38 cm2

Cara lain: (coba dihitung)

At = AO(1+ β Δt)

PEMUAIAN ZAT CAIR

• Formula:Vt = VO ( 1 + Δ t )

Keterangan: = koef. Muai volume zat cair (diket. Dari data muai volume zat cair)

Penyelesaian:

Diket: Ditanya: Vt?

VO = 2 liter

Δt = 50OC-20OC= 30OC

= 210. 10-6/OC

Jawab: Vt = VO ( 1 + Δ t )

= 2 ( 1 + 210.10-6.30 )

= 2 (1,0063)

= 2,0126 liter

Contoh:Air sebanyak 2 liter bersuhu 20OC dipanaskan dalam panci hingga suhunya 50OC. Berapa volume air setelah dipanaskan?(γ=210.10-6/OC)

PEMUAIAN GAS

• Formula:Vt = VO ( 1 + Δ t )

Keterangan: = koef. Muai volume gas

= 1/273T = suhu harus dlm Kelvin Maka formula dapat dalambentuk:

Contoh:

Gas sebanyak 2 liter bersuhu 27OC. Berapa volume gas setelah dipanaskan hingga suhunya 77OC?

Penyelesaian:

Diket: Ditanya: V2?

V1 = 2 liter T1= 27 +273 = 300 K

T2= 77+273= 350 K

Jawab:

2

2

1

1

T

V

T

V

literV

V

T

V

T

V

33,2350300

2

2

2

2

2

1

1

PERAMBATAN KALOR1. Konduksi

Perambatan kalor secara konduksi terjadi pada logam yang dipanaskan. Partikel-partikel logam tidak berpindah, perpindahan kalornya terjadi secara berantai oleh partikel yang bergetar semakin cepat pada saat kalor yang masuk logam semakin besar dan getaran partikel akan memindahkan kalor pada partikel disampingnya, demikian dan seterusnya. (cari contohnya perambatan kalor dalam kehidupan sehari-hari, minimal 3 contoh)Formula:

)(.

12 TTL

Ak

t

Q (Q/t)= laju perpindahan kalor (J/s=W)

A = luas penampang (m2)

L = panjang bahan (m)

K = kondusivitas bahan (W/m.K)

Δ T = selisih suhu (OC atau K)

2. KonveksiPerpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Pada perpindahan kalor ini bagian yang mendapat kalor partikel-partikelnya akan berpindah ke suhu yang lebih rendah, demikian dan seterusnya sehingga terjadi arus konveksi. (cari contoh perambatan kalor ini dalam kehidupan sehari-hari, minimal 3 contoh)

Formula:

).(. 12 TTAht

Q (Q/t)= laju perpindahan kalor (J/s=W)

A = luas penampang (m2)

h = koef. konveksi (W/m2.K)

Δ T = selisih suhu (OC atau K)

Contoh Soal Perpindahan Kalor1. Balok besi berpenampang kecil dengan suhu

kedua ujung dibuat tetap yaitu 500OC dan 100OC. Jika panjang besi 50 cm. Berapakah laju kalor persatuan luas yang melewati balok tersebut. (konduksivitas termal besi= 75 W/m.K)

Penyelesaian:L=50 cm= 0,5 m k= 75 W/m.K ΔT=400K

2/600004005,0

75

.mWT

L

k

At

Q

3. Sebuah benda sumber panas mempunyai luas permukaan 10 cm2 dan emisivitasnya 0,4 bersuhu 727OC. Hitung kalor yang dipancarkan benda selama 1 menit.

Penyelesaian:A=10 cm2=0,001 m2 ε= 0,4T=727+273=1000K σ= 5,67.10-8 W/m2.K4

t=60 sekon Q?

Q= ε.σ.A.T4.t = 0,4. 5,67.10-8. 0,001. (1000)4.60 = 136,08 j

THANK FOR ATTENTION

GOOD LUCK