Suhu dan Kalor
description
Transcript of Suhu dan Kalor
Created by Mrs MaryCreated by Mrs Mary
Suhu adalah derajat panas atau dingin suatu benda
Defenisi SuhuDefenisi Suhu
kalor merupakan salah satu bentuk perpindahan energi dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah
Defenisi KalorDefenisi Kalor
Termometer zat cair
00C
1000C
Titik tetap bawah
Titik tetap atas
Suhu es melebur
Suhu air mendidih
(XB)
(XA)
Titik tetap bawah
Titik tetap atas
B
AT
x
BA
BxT
100
Contoh 1
Sebuah termometer ketika diletakkan dalam es yang meleleh, ketinggian raksanya 20 mm. Lalu ketika diletakkan dalam air yang mendidih, ketinggian raksanya 100 mm. Ketika termometer itu diletakkan dalam cairan tertentu, ketinggian air raksa adalah 45 mm. Berapa suhu cairan itu?
Penyelesaian
B = 20 mm
A = 100 mm
x = 45 mm
T ?
BA
BxT
100
Contoh 1
20100
2045
100
T
80
25
100
T
1002580 T250080 T
80
2500T 025,31
Suhu cairan 31,250
BA
BxT
100
Kelvin
00C
1000C
273 K
373 K
320F
2120F
00R
800R
Celcius Farenheit Reamur
Titik tetap bawah
Titik tetap atas
100 skala
100 skala
180 skala
80 skala
K
00
1000
273
373
320
2120
00
800
C F R
100
100
180
80
RKFC :::
4:5:9:5
RCFCKCC 000
5
432
5
9273
80:100:180:100
Contoh 2
FCC
000 32
5
9
FC
000 3237
5
937
FC 00 326.6637
Suhu badan manusia rata-rata 370 C, nyatakan dalam skala Fahrenheit
Penyelesaian
C = 370C
F?
FC 00 6.9837
Pengaruh kalor pada sebuah zatPengaruh kalor pada sebuah zat
Memuai atau Memuai atau MenyusutMenyusut
Naik atau Naik atau Turun SuhuTurun Suhu
Berubah Berubah wujudwujud
PemuaianPemuaian
Benda PadatBenda Padat
Benda CairBenda Cair
Benda gasBenda gas
Pemuaian volumePemuaian volume
Pemuaian luasPemuaian luas
Pemuaian panjangPemuaian panjang
Pemuaian volumePemuaian volume
Pemuaian volumePemuaian volume
Pemuaian PanjangPemuaian Panjang
Terjadi pada benda padat satu dimensi (hanya memiliki panjang)
l0
Sebelum dipanaskan, suhu T0Sesudah dipanaskan, suhu T
l
l0 = panjang awal benda (m)
l = panjang akhir benda (m)
Δl
Δl = pertambahan panjang (m)
T0 = suhu awal benda (0C atau K)
T = suhu akhir benda (0C atau K)
Δl = l – l0
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
ΔT = T – T0
Pemuaian PanjangPemuaian Panjang
Tll 0
Δl = pertambahan panjang (m) = l – l0
α = koefisien muai panjang ( /0C )
l0 = panjang awal benda (m)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
= T – T0
Koefisien muai panjang (Koefisien muai panjang (αα )berbagai zat )berbagai zat pada suhu kamar pada suhu kamar
Zat α (0C) -1
Kaca 9 x 10-6
Baja 11 x 10-6
Tembaga 17 x 10-6
alumunium 24 x 10-6
Timah hitam 29 x 10-6
invar 0,9 x 10-6
1 m kaca bila dipanaskan 10C akan bertambah panjang 9 x 10-6 m1 cm kaca bila dipanaskan 10C akan bertambah panjang 9 x 10-6 cm1 m baja bila dipanaskan 10C akan bertambah panjang 11 x 10-6 m
Contoh 3
Sebuah jembatan yang terbuat dari baja memiliki panjang 500 m. Suhu minimum yang dicapai pada musim hujan adalah 100C dan suhu maksimum yang dicapai pada musim kemarau adalah 400C. Tentukan lebar celah yang harus disediakan pada salah satu ujung jembatan untuk memperhitungkan efek pemuaian!(koefisien muai baja 11 x 10-6 /0C)
Diketahuil0 = 500 m
T0 = 100C
T = 400C
α = 11 x 10-6 /0C
Ditanya
Δl?
Tll 0
Penyelesaian
Tll 0
)( 00 TTll )1040(5001011 6 l
30105500 6 l
ml 165,0
Panjang celah pada salah satu ujung jembatan adalah 0,165 m
Contoh 3
Pemuaian LuasPemuaian Luas
Terjadi pada benda padat dua dimensi (memiliki panjang dan lebar)
Sebelum dipanaskan, suhu T0Sesudah dipanaskan, suhu T
A0 = luas awal benda (m2)
A = luas akhir benda (m2)
ΔA = pertambahan luas (m2)
T0 = suhu awal benda (0C atau K)
T = suhu akhir benda (0C atau K)
ΔA = A – A0
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
ΔT= T – T0
A0A
Pemuaian LuasPemuaian Luas
TAA 0
ΔA= pertambahan luas (m2) = A – A0
β = koefisien muai luas ( /0C )
A0 = luas awal benda (m2)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)= T – T0
= 2α
Contoh 4
20 4 rA
Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu (koefisien muai linier α = 18 x 10-6 ?0C) pada suhu 00C. Jari-jarinya 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 800C, berapa pertambahan luas permukaan bola?
α = 11 x 10-6 /0C
Diketahui
T0 = 00C
T = 800C
r0 = 1 m
Ditanya ΔA?
20 14 A
40 A
Penyelesaian
TAA 0
Penyelesaian
TAA 0
)(2 00 TTAA )080(410182 6 A
8041036 6 A21152,0 mA
Pertambahan luas permukaan bola adalah 0,1152π m2
Contoh 4
Pemuaian VolumePemuaian Volume
Terjadi pada benda padat tiga dimensi (memiliki panjang dan lebar dan tinggi)
Sebelum dipanaskan, suhu T0Sesudah dipanaskan, suhu T
V0 = volume awal benda (m3)
V = volume akhir benda (m3)
ΔV = pertambahan volume (m3)
T0 = suhu awal benda (0C atau K)
T = suhu akhir benda (0C atau K)
ΔV = V – V0
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
ΔT= T – T0
V0V
Pemuaian VolumePemuaian Volume
TVV 0
ΔV = pertambahan luas (m3)= V – V0
γ = koefisien muai volume ( /0C )
V0 = volume awal benda (m3)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K) = T – T0
= 3α
Koefisien muai volume (Koefisien muai volume (γγ) ) berbagai zat cair berbagai zat cair pada suhu kamar pada suhu kamar
Zat γ (0C) -1
air 2,1 x 10-4
alkohol 1,12 x 10-3
raksa 1,82 x 10-3
bensin 9,6 x 10-3
udara 3,67 x 10-3
helium 3,665 x 10-3
1 L air bila dipanaskan 10C akan bertambah volumenya 2,1 x 10-4 L1 cm3 air bila dipanaskan 10C akan bertambah volumenya 2,1 x 10-4 cm31 L bensin bila dipanaskan 10C akan bertambah volumenya 9,6 x 10-3 L
Contoh 5
Sebuah tangki bensin pada mobil memiliki kapasitas 40 L pada suhu 200C. Jika tangki diisi bensin sampai penuh, berapa banyak bensin akan meluber jika mobil dipanaskan di bawah sinar terik matahari sehingga suhu tangki mencapai 450C. (Abaikan pemuaian kecil dari tangki itu sendiri!)
Diketahui
T0 = 200C
T = 450C
V0 = 40 L
Ditanya
γ bensin = 9,6 x 10-3 /0C
ΔV?
TVV 0
Penyelesaian
TVV 0
)( 00 TTVV
)2045(40106,9 3 V
2540106,9 3 V
LV 6,9
Bensin yang meluber adalah 9,6 L
Contoh 5
Contoh 6
Sebuah bejana kaca pada 00X terisi penuh dengan 100 cm3 raksa. Jika suhu dinaikkan menjadi 200C, berapa cm3 raksa yang akan tumpah?
Diketahui
T0 = 00C
T = 200C
V0 kaca = V0 kaca = 100 cm3
Ditanya
α kaca = 9 x 10-6 /0C volum raksa yang tumpah (ΔV)?
γ raksa = 1,82 x 10-3 /0C
ΔV = ΔVraksa - ΔVkaca
TVV 0
PenyelesaianTVV 0
)(3 00 TTVV kacakacakaca
)020(1001093 6 kacaV
33 054,01054 cmVkaca
)( 00 TTVV raksaraksaraksa
)020(1001082,1 3 raksaV
364,3 cmVraksa
333 586,3054,064,3 cmcmcmVVV kacaraksa
Contoh 6
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHUHUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
mm1mm2
Bagaimana hubungan banyaknya kalor (Q) yang diperlukan Bagaimana hubungan banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikan suhu dengan massa benda (m)?untuk menaikan suhu dengan massa benda (m)?Semakin besar massa (m) benda semakin banyak kalor Semakin besar massa (m) benda semakin banyak kalor (Q) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya(Q) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya
Q ~ mQ ~ m
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHUHUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
Apakah jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan Apakah jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat (c)?suhu bergantung pada jenis zat (c)?Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikan suhu Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikan suhu berbeda untuk setiap jenis zatberbeda untuk setiap jenis zat
Q ~ cQ ~ c
airairminyakminyak
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHUHUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
Bagaimana hubungan kenaikan suhu (Bagaimana hubungan kenaikan suhu (ΔΔT) dengan jumlah T) dengan jumlah kalor yang diperlukan?kalor yang diperlukan?Semakin besar kenaikkan suhunya semakin besar Semakin besar kenaikkan suhunya semakin besar jumlah kalor yang diperlukanjumlah kalor yang diperlukan
Q ~ Q ~ ΔΔTT
ΔΔT = 80T = 8000CCΔΔT = 40T = 400C0C
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHUHUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
TcmQ
Q = Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat ( joule)
m = Massa zat (kg)
c = Kalor jenis zat (joule/kg0C)
ΔT = Kenaikan suhu zat (0C) = T – T0
Suhu akhir zat (0C)Suhu awal zat (0C)
Q ~ mQ ~ m Q ~ cQ ~ c Q ~ Q ~ ΔΔTT
Kalor Jenis Zat (Kalor Jenis Zat (cc))
Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1suhu 1 kg zat sebesar 100CC
Zat c (J/kg0C)
air 4200
alumunium 900
raksa 140
tembaga 390
besi atau baja 450
alkohol 2400
Sifat khas suatu zat
Kapasitas Kalor (Kapasitas Kalor (CC))
Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1suhu suatu benda sebesar 100CC
Sifat khas suatu zat
T
QC
TcmQ
T
TmcC
mcC
Contoh 7
0,5 kg besi dinaikkan suhunya 30OC diperlukan kalor 6750 joule, tentukan:
a. kapasitas kalorb. kalor jenisc. kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya sebesar 40OC
Diketahui
ΔT = 300C
c. Q? bila ΔT = 450C
m = 0.5 kg
Ditanya
Q = 6750 J
a. C?
b. c?
Penyelesaian
Contoh 7
CJT
QCa 0/225
30
6750.
ckg
J
m
Cc
mcCb
0450
5.0
225
.
JQ
Q
TcmQc
9000
404505.0
.
HUBUNGAN KALOR & PERUBAHAN WUJUD ZATHUBUNGAN KALOR & PERUBAHAN WUJUD ZAT
LmQ
Q = Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud suatu zat ( joule)
m = Massa zat (kg)
L = Kalor laten (joule/kg)
Pada perubahan wujud zat tidak terjadi perubahan suhu
Kalor Lebur (Kalor Lebur (LL))
Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud 1 kgwujud 1 kg
Zatkalor lebur (kJ/kg)
Lf
Kalor uap (kJ/kg) LU
air 334 2256
alkohol 104 853
raksa 11,8 272
tembaga 134 5069
emas 64,5 1578
perak 88,3 2336
Sifat khas suatu zat
GASGAS
CAIRCAIR
Perubahan WujudPerubahan Wujud
PADATPADAT membeku
membekumencairmencair
men
yub
lim
men
yub
lim
med
epo
sisim
edep
osisi
mengembun
mengembunmenguap
menguap
Azas BlackAzas Black
“Bila sebuah sistem/benda melepas kalor maka akan ada sistem/benda lain yang
menerima kalor dengan jumlah yang sama”
Qlepas = Qterima
Contoh 8
Diketahui
T1 = 280C
m1 = 200 g
Dua ratus gram air bersuhu 280C dicampur dengan 20 gr air bersuhu 72dengan 20 gr air bersuhu 7200C. Maka C. Maka suhu air campuran yang terjadi adalah…suhu air campuran yang terjadi adalah…00C C (kalor jenis air 4200 J/kg(kalor jenis air 4200 J/kg00C) C)
T2 = 720C
m2 = 200 g
cair = 4200 J/kg0CQ (J)Q (J)
T (T (00C)C)
2828
7272
TTCC
Q terimaQ terima
QlepasQlepasΔΔTT11
ΔΔTT22
Penyelesaian
Contoh 8
Diketahui
T1 = 280Cm1 = 200 g
T2 = 720Cm2 = 20 g
cair = 4200 J/kg0C
22 TcmQ airlepas
11 TcmQ airterima 1122 TcmTcm airair
1122 TmTm
282007220 CC TT: 20: 20
281072 CC TT
Contoh 8
281072 CC TT
2801072 CC TT
CC TT 171028072
CT11352
CTC032
11
352
Suhu akhir campuran adalah 320C
Contoh 9
Lima ratus gram air teh bersuhu 700C akan dibuat es teh. Ketika sejumlah es bersuhu -50c dicampurkan, ternyata hanya setengahnya yang meleleh. Berapa banyak es yang dicampurkan?
Q (J)Q (J)
T (T (00C)C)
-5-5
7070
TTQ terimaQ terima
QlepasQlepas
ΔΔTT22
ΔΔTT11
AA
BB CC
DD
Diketahui
T1 = 700C
m1 = 500 g
T2 = -50C
ces = 0,5 kal/g0C
cair = 1 kal/g0C
Lf = 80 kal/g0C
Contoh 9
Q (J)Q (J)
T (T (00C)C)
-5-5
7070
TTQ terimaQ terima
QlepasQlepas
ΔΔTT22
ΔΔTT11
AA
BB CC
DDDiketahui
T1 = 700C
m1 = 500 g
T2 = -50C
ces = 0,5 kal/g0C
cair = 1 kal/g0C
Lf = 80 kal/g0C
11 TcmQ airterima
Penyelesaian
BCABlepas QQQ
0701500 0
fes LmTcm 221
22
80505.0 221
2 mm
22 405,2 mm 25,42 m
35000
Contoh 9
kalQterima 35000
25,42 mQlepas lepasterima QQ
25,4235000 m
5,42
350002 m
gm 5,8232
Banyaknya es yang dimasukkan adalah 823,5 g