Suhu dan kalor
-
Upload
eko-supriyadi -
Category
Documents
-
view
104 -
download
3
Transcript of Suhu dan kalor
SUHU DANKALOR
DEPARTEMEN FISIKA IPB
Pendahuluan• Dalam kehidupan sehari-hari sangat
banyak didapati penggunaan energidalam bentuk kalor:– Memasak makanan– Ruang pemanas/pendingin– Dll.
TUJUAN INSTRUKSIONAL• Menentukan besaran suhu, kalor
jenis, kalor, konduktivitas dalamkaitannya dengan pemuaian,penjalaran kalor, dan perubahan fasa
Suhu dan Pemuaian
•Pada kehidupan sehari-hari temperaturmerupakan ukuran mengenai panasatau dinginnya benda.
•Es dikatakan memiliki temperatur rendah • Api dikatakan panas ataubertemperatur tinggi
•Temperatur merupakan sifat sistem yangmenentukan apakah sistem berada dalamkeadaan kesetimbangan dengan sistem lain
Kesetimbangan
termal ?
•Jika dua sistem dengan temperatur yang berbedadiletakkan dalam kontak termal, maka kedua sistem tersebutpada akhirnya akan mencapai temperatur yang sama.
•Jika dua sistem dalam kesetimbangan termal dengansistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangantermal satu sama lain
Tsetimbang
► Alat yang digunakan untuk mengukur temperaturdisebut termometer
► Untuk mengukur temperatur secara kuantitatif,perlu skala numerik seperti oC, oF, K, oR
Pemuaian• Suatu zat jika dipanaskan pada umumnya
akan memuai dan menyusut jika didinginkan
ΔL = α Lo ΔT
ΔA = β Ao ΔT
ΔV = γ Vo ΔT
ΔL, ΔA, ΔV = Perubahanpanjang, luas dan volume
L0, Ao, Vo = Panjang, luas danvolume awal
ΔT = Perubahan suhu (0C)
α, β, γ= Koefisien muai panjang,luas dan volume (0C-1)
γ= 3αdan β= 2α
Contoh soal1. Sebuah cincin besi berdiameter 1,5 m pada
suhu 200C. Harus dipanaskan didalam keteldengan suhu berapakah cincin tersebutagar diameternya menjadi 1,52 m, jika αbesi= 12 x 10-6 / 0C
T?
•4oC → 0oC : Volumenya membesar
•0oC → 4oC : Volumenya mengecil denganmassa jenis (ρ) paling tinggi, sehingga perilaku airini sangat penting untuk bertahannya kehidupan didalam air laut selama musim dingin
ANOMALI AIR
KalorKalor merupakan transfer energi dari satubenda ke benda lain karena adanyaperbedaan temperaturDalam satuan SI, satuan kalor adalahjoule dengan 1 kal = 4.186 J1 kalori (kal) = kalor yang dibutuhkan
untuk menaikkan temperatur 1 gr airsebesar 1oC
Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubahsuhu suatu sistem
Q = m c ΔTm = massa (gr)c = kalor jenis (kal/g0C)ΔT = Perubahan suhu (0C)
Jika bagian yang berbeda dari sistemyang terisolasi berada pada temperaturyang berbeda, kalor akan mengalir daritemperatur tinggi ke rendahJika sistem terisolasi seluruhnya, tidak adaenergi yang bisa mengalir ke dalam ataukeluar, maka berlaku kekekalan energidengan
Qserap = Qlepas
Contoh soalHitunglah jumlah kalor yang diperlukan untukmenaikkan suhu 20 Kg besi (c = 0,11 kal/g0C) dari100C ke 900C
Jawab.
Q = m c ΔT= 20.103 gr x 0,11 kal/g0C x (90 – 10)0C= 17600000 kal
Perubahan FasaZat dapat berbentuk padat, cair atau gas. Ketikaterjadi perubahan fasa, sejumlah kalor dilepasatau diserap suatu zat yaitu
Q=mL
Kalor penguapan air(1000C) = 530 kal/gr
Q = kalor (kalori)m = massa (gr)L = kalor laten (kal/gr)
Kalor peleburan es(00C) = 80 kal/gr
Tem
pera
tur (
0C)
Contoh► Berapa banyak energi yang harus dikeluarkan
lemari es dari 150 kg air pada 200C untukmembuat es pada – 120C
Jawab
-12
Q2=mes Les
Q3=mescesΔT
Q1=maircairΔT
0
20
Kalor yang ditambahkan
Qtot = Q1 + Q2 + Q3
Kalor laten untuk mengubah cairan menjadi gastidak hanya pada titik didih (1000C) tetapi jugapada suhu ruang. Hal ini disebut evaporasi
Perpindahan kalorKalor berpindah dari satu tempatatau benda ke yang lain dengan tigacara :1. konduksi2. konveksi3. radiasi
ΔQΔt
K = Konduktivitas termal (J/s.m. C)
Konduksi
ΔTl
Berpindahnya kalor dari satu tempat ke tempat laindengan cara tumbukan antar molekul, dengan laju
aliran kalor
H - KA
0
A = Luas penampang (m2)
T = Suhu (0C)
L = Tebal / panjang (m)
T1 T2
L
K besar
K kecil
konduktor
isolator
Contoh1. Berapa laju aliran kalor melalui jendela
kaca yang luasnya 2.0 m x 1.5 m dantebalnya 3.2 mm, jika temperatur padapermukaan dalam dan luar jendela 150Cdan 300C dengan konduktivitas termal0.84 J/s.m.0C
Konveksikalor ditransfer dari satu tempat ketempat yang lain dengan pergerakanmolekul, zat atau materi
Konveksi paksa Konveksi alami
•Aliran udara panas/dingin dipantai
•Arus samudra yang hangat/dinginkarena perubahan cuaca
Sepanci air dipanaskan
Radiasi
Kecepatan sebuah benda meradiasikanenergi/ persamaan stefan-Boltzmann
4e σATΔQΔt
e =koefisien pemancaran
σ= 5.67 x 10-8 W/m2K4
A = Luas permukaan
T = suhu
Penutup• Kita telah mempelajari masalah:
– Suhu dan pemuaian– Suhu dan perpindahan kalor– Suhu, kalor dan perubahan fasa
• Bahasan selanjutnya adalah hukum-hukum termodinamika yang mencakup– Hukum I: mengenai hubungan antara energi
dalam, kerja dan kalor yang terjadi pada suatusistem
– Hukum II: mengenai arah berjalannya suatuproses