BAB 5 PEMUAIAN ZAT DAN PERPINDAHAN KALOR

Pemasangan rel kereta api perlumempertimbangkan pemuaian zat padat.Apabila jarak antara dua rel tidak cukuplebar, rel akan melengkung. Apabila halini terjadi, tentu sangat membahayakankeselamatan penumpang. Bagaimanakahperistiwa pemuaian rel seperti tampakpada gambar dapat dijelaskan?

Kata Kunci: pemuaian, koefisien muai panjang, anomaliair, konduksi, konveksi, radiasi, konduktor, isolator imperial.ac.uk

Standar Kompetensi Kompetensi Dasar3. Memahami wujud zat dan

perubahannya.3.4 Mendeskripsikan peran

kalor dalam mengubahwujud zat dan suhu suatubenda serta penerapannyadalam kehidupan sehari-hari.

1

Peta Konsep

menyebabkan selalu berhubungan

terdiri

perpindahannya

dibedakan menjadidinamakan

2

Pemuaian Zat

Suhu Kalor

Zat Padat

Zat Cair

Gas

Perlu Medium

Tanpa Medium

Konveksi

Konduksi

Zat Padat

Zat Cair

Radiasi

Gas

melalui medium melalui medium

PendahuluanPada umumnya zat akan memuai apabila dipanaskan danmenyusut apabila didinginkan. Dalam kehidupan sehari-haribanyak dijumpai peristiwa pemuaian. Untuk mengantisipasipemuaian, sambungan rel kereta api perlu diberi celahdengan jarak tertentu. Kabel kawat listrik pada umumnyadipasang kendor pada musim panas sehingga ketika menyusutpada musim dingin kawat tidak putus. Pada siang hari yangsangat panas, petani di sawah sering menutupi bansepedanya dengan jerami. Gelas sering pecah apabila diisidengan air mendidih. Bagaimanakah peristiwa-peristiwa inidapat dijelaskan? Pada bagian ini kalian akan mempelajarikonsep pemuaian dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Di samping itu, bagian ini juga akan membicarakanproses perpindahan kalor. Apakah perbedaan antarakonduksi, konveksi, dan radiasi?

A. Pemuaian ZatKalian telah mempelajari bahwa zat terdiri atas

partikel-partikel yang dapat bergerak bebas. Kalian telahmengetahui bahwa ada gaya tarik-menarik antarpartikel.

3

Gaya antarpartikel dalam zat padat dapat digambarkanseperti pegas, sebagaimana tampak pada Gambar 5.1. Setiappartikel zat padat dapat bergetar. Apabila zat padatdipanaskan energi getaran partikel-partikelnya bertambahbesar dan jarak antarpartikel menjadi bertambah.Akibatnya, ukuran zat padat menjadi bertambah.Pertambahan ukuran zat akibat pemanasan inilah yangdinamakan pemuaian. Pemuaian dapat terjadi pada zatpadat, zat cair, dan gas. Gambar 5.2 menunjukkanpenggaris baja yang sama, tetapi memiliki suhu yangberbeda. Perhatikan perubahan setiap bagian penggaris:skala, angka, dan lubang. Semua bagian penggarisbertambah secara berimbang (proporsional).

brantacan.co.ukGambar 5.1 Kita dapat menggambarkan gaya-gayaantarpartikel yang berdekatan dalam zat padat denganmenganggap bahwa partikel-partikel itu dihubungkan denganpegas.

4

Gambar 5.2 Penggaris yang sama, tetapi memiliki suhu yangberbeda.

1. Pemuaian Zat PadatSalah satu peristiwa pemuaian zat padat adalah gelas

kosong yang diisi dengan air mendidih menjadi retak.Peristiwa ini terjadi karena bagian dalam gelas memuaiterlebih dahulu daripada bagian luar gelas. Pemuaian zatpadat dibedakan menjadi tiga, yaitu: pemuaian panjang,pemuaian luas, dan pemuaian volume.

Pemuaian PanjangApabila zat padat dipanaskan, zat padat itu akan

memuai ke segala arah. Artinya, ukuran panjang, luas, danvolumenya menjadi bertambah. Untuk benda padat yangberbentuk batang dengan luas penampang kecil, misalnyajarum jahit, kita hanya dapat memperhatikan pemuaianpanjang saja. Untuk mempelajari pemuaian panjang, kaliandapat menggunakan alat yang dinamakan Musschenbroek (Gambar5.3). Untuk mengetahui prinsip kerja alat Musschenbroek,kalian dapat melakukan Kegiatan 5.1 di bawah ini.

Alat dan BahanSeperangkat alat Musschenbroek, pembakar spiritus, tiga batang logam yang berbeda jenis.

Prosedur Kegiatan1. Pasanglah ketiga logam pada alat Musschenbroek.2. Panaskan ketiga logam itu dengan menggunakan

pembakar spiritus. Perhatikan perubahan skala yangditunjukkan oleh masing-masing jarum. Apakah skalayang ditunjukkan oleh setiap jarum sama?

3. Bagaimanakah kesimpulan kalian?

5

Kegiatan 5.1 Menyelidiki Pemuaian Panjang

geocities.com

Gambar 5.3 Menyelidiki pemuaian zat padat dengan alatMusschenbroek.

Apabila Kegiatan 5.1 berhasil dengan baik, denganalat Musschenbroek kalian dapat mengamati bahwa pemuaianpanjang ketiga logam berbeda-beda. Misalnya, pemuaianpanjang aluminium lebih besar daripada pemuaian panjangbaja.

Untuk menjelaskan pemuaian panjang logam, perhatikansebatang logam yang panjangnya l0 pada suhu t0. Apabilalogam itu dipanaskan sampai suhu t1, panjang logam menjadil1 (Gambar 5.4).

l0 l

l1

Gambar 5.4 Pertambahan panjang logam.

Jadi, untuk kenaikan suhu logam bertambahpanjang sebesar Hasil percobaan menunjukkanbahwa pertambahan panjang zat padat bergantung pada 3faktor, yaitu:

(1) panjang mula-mula,(2) perubahan suhu, dan(3) jenis zat.

6

Secara matematis, pertambahan panjang zat padat dapatdihitung dengan menggunakan rumus

(5-1)dengan : pertambahan panjang,

: panjang batang mula-mula,: perubahan suhu,: koefisien muai panjang.

Koefisien muai panjang setiap jenis logam yang berbedaakan memiliki nilai yang berbeda. Jadi, koefisien muaipanjang menunjukkan jenis logam. Satuan koefisien muaipanjang dapat diperoleh berdasarkan Persamaan (5-1),yaitu:

Dengan demikian,

Jadi, satuan koefisien muai panjang adalah per oC atau perK. Tabel 5.1 menunjukkan nilai koefisien muai panjanguntuk beberapa jenis zat padat.

Tabel 5.1 Koefisien Muai Panjang Beberapa Jenis ZatPadat.

Jenis Zat Padat Koefisien MuaiPanjang (per oC)

Aluminium 0,000024Kuningan 0,000020Tembaga 0,000017Kaca 0,000009Invar (paduanbesi-nikel)

0,0000009

Kuarsa 0,0000004Baja 0,000012

7

Contoh SoalSebuah jembatan yang dibuat dari baja pada suhu 30oCpanjangnya 100 m. Berapakah pertambahan panjang baja ituapabila suhunya naik menjadi 60oC?

PenyelesaianPanjang baja mula-mula l0 = 100 mPertambahan suhu Koefisien muai panjang baja

Dengan menggunakan Persamaan (5-1), diperoleh

Jadi, pertambahan panjang kawat baja adalah

Latihan1. Sebatang rel kereta api yang terbuat dari baja pada

suhu 25oC panjangnya 20 m. Jika koefisien muaipanjang baja 0,000012/oC, berapakah perubahan panjangrel kereta api pada suhu 55oC?

2. Sebatang logam pada suhu 20oC panjangnya 100 cm,sedangkan pada suhu 100oC panjangnya 100,072 cm.Berapakah koefisien muai panjang logam tersebut?

Pemuaian LuasApabila zat padat berbentuk pelat dipanaskan,

terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebarnya. Dengankata lain, pelat itu mengalami pemuaian luas. Gambar 5.5menunjukkan sebuat pelat logam yang pada suhu t0 panjangnyap0 dan lebarnya l0. Jadi luas pelat pada suhu t0 adalah A0 =p0 × l0. Apabila pelat itu dipanaskan sampai suhu t, makapanjangnya bertambah sebesar p dan lebarnya bertambahsebesar l. Dengan demikian, zat padat berbentuk pelatyang dipanaskan akan memuai. Seperti pada pembahasanpemuaian panjang, pertambahan luas zat padat dapatdihitung dengan menggunakan rumus

8

(5-2)dengan : pertambahan luas,

: luas pelat mula-mula,: perubahan suhu,: koefisien muai luas.

Perlu diketahui, hubungan antara koefisien muai panjang dan koefisien muai luas adalah = 2.

l

l

p

Gambar 5.5 Pemuaian luas.

Pemuaian VolumeZat padat yang berbentuk kubus, balok, atau bola

apabila dipanaskan volumenya juga akan memuai. Sepertipada pembahasan pemuaian panjang, pertambahan volume zatpadat dapat dihitung dengan menggunakan rumus

(5-3)

dengan : pertambahan volume,: volume zat padat mula-mula,: perubahan suhu,: koefisien muai volume.

Perlu diketahui, hubungan antara koefisien muai panjang dan koefisien muai volume adalah = 3.

9

1. Pemuaian zat padat apabila dipanaskan dimanfaatkanuntuk memasang roda pada ban kereta api yang terbuatdari baja. Ban baja yang berukuran sedikit lebihkecil dari rodanya, dipanaskan sehingga volumenyamemuai. Akibatnya, lubang tempat roda menjadibertambah luas sehingga roda dapat dipasang. Ketikaban menjadi dingin, luasnya menyusut sehingga bandapat mencengkeram roda dengan kokoh.

2. Mengeling adalah menyambung dua pelat logam denganmenggunakan paku keling. Mula-mula paku kelingdipanaskan sampai berwarna putih pijar. Selanjutnya,paku dimasukkan ke dalam lubang dua logam yang akandi sambung. Setelah itu, paku dipukul hingga ratadengan pelat. Ketika paku menjadi dingin volumenyamenyusut sehingga dapat menjepit dua pelat dengankuat.

3. Keping bimetal adalah dua logam dengan koefisienmuai panjang berbeda yang direkatkan jadi satu(Gambar 5.6). Bahan logam yang biasa digunakan untukmembuat bimetal adalah perunggu dan invar (logampaduan antara nikel dan baja). Koefisien muaipanjang perunggu lebih besar daripada invar. Kepingbimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Apabilakeping bimetal dipanaskan, keping akan melengkung kearah logam dengan koefisien muai panjang kecil.Sebaliknya, apabila keping bimetal didinginkan,keping akan melengkung ke arah logam dengankoefisien muai panjang besar. Beberapa alat yangmemanfaatkan bimetal, misalnya: termostat,termometer bimetal, saklar, dan lampu sein sepedamotor atau mobil.

10

Science,Technology, and

capgo.com

Gambar 5.6 Bimetal.

Prinsip kerja termostat dan termometer bimetal telahkalian pelajari di Bab 4. Nah, tugas kalian adalahmembuat karya tulis untuk menjelaskan manfaat bimetalpada saklar dan lampu sein pada sepeda motor atau mobil.

Pertanyaan Diskusi1. Jelaskan pengertian koefisien muai panjang dengan

kata-katamu sendiri.2. Apabila perubahan suhu diubah dari oC menjadi K,

apakah nilai koefisien muai panjang berubah?

2. Pemuaian Zat CairSebagaimana telah diuraikan sebelumnya, bentuk zat

cair selalu mengikuti bentuk wadahnya. Oleh karena itu,dalam zat cair hanya dikenal pemuaian volume. Kaliantelah mempelajari bahwa pemuaian zat cair merupakanprinsip kerja termometer. Pemuaian zat cair berbeda-beda, tergantung pada jenis zat cair. Untuk memahami halini, kalian dapat melakukan Kegiatan 5.2 di bawah ini.

Alat dan BahanTiga labu gelas berpipa yang berukuran sama, bejana, dantiga jenis zat cair (misalnya, air, minyak, dan alkohol)

Prosedur Percobaan

11

Kegiatan 5.2 Memahami Pemuaian Zat Cair

Tugas Karya

1. Isilah masing-masing labu gelas dengan air, minyak,dan alkohol. Usahakan ketiga permukaan zat cairtingginya sama.

2. Masukkan ketiga labu gelas ke dalam bejana yangberisi air panas.

3. Beberapa saat kemudian, perhatikan tinggi permukaanzat cair dalam setiap labu gelas. Apakah ketiga zatcair memiliki tinggi permukaan yang sama?

4. Apakah kesimpulan kalian?

Kegiatan 5.2 menunjukkan bahwa setelah labu gelas yangberisi zat cair dimasukkan ke dalam air panas, ternyatatinggi zat cair tidak sama. Artinya, pemuaian zat cairbergantung pada jenis zat cair. Besaran yang membedakanbesarnya pemuaian zat adalah koefisien muai volume. Tabel5.2 menunjukkan koefisien muai volume beberapa zat cair.

Tabel 5.2 Koefisien Muai Volume Beberapa Zat Cair

Jenis Zat Cair Koefisien MuaiVolume (per oC)

Raksa 0,00018Alkohol metil) 0,00120Alkohol (etil) 0,00110Parafin 0,00090Gliserin 0,00049

Kalian telah mempelajari bahwa baik zat padat maupunzat cair mengalami pemuaian volume. Akan tetapi, pemuaianvolume zat cair biasanya lebih besar daripada pemuaianvolume zat padat. Dalam kehidupan sehari-hari kaliandapat menjumpai peristiwa yang menunjukkan bahwa pemuaianzat cair lebih besar daripada pemuaian zat padat.Misalnya, ketika kalian memanaskan air dengan menggunakanteko. Ketika air dan teko dipanaskan, keduanya memuai.Perhatikan bahwa ketika air akan mendidih terdapat airyang tumpah. Hal ini menunjukkan bahwa air (zat cair)memuai lebih besar daripada teko (zat padat). Nah,sekarang coba sebutkan beberapa contoh lain yang

12

menunjukkan bahwa zat cair memuai lebih besar daripadazat padat!

Anomali AirPada umumnya zat akan memuai apabila dipanaskan.

Akan tetapi, hal ini tidak berlaku untuk air pada suhuantara 0oC sampai 4oC. Apabila air dipanaskan dari suhu0oC sampai 4oC, volume air menyusut dan mencapai volumeminimal pada suhu 4oC. Setelah suhu 4oC volume air memuaiapabila dipanaskan. Perilaku aneh air ini dinamakananomali air. Anomali sendiri artinya ketidakteraturan.Gambar 5.7 menunjukkan hubungan masa jenis air sebagaifungsi suhu. Sebagaimana telah kalian pelajari, massajenis zat dinyatakan dengan rumus Volume airminimal terjadi pada suhu 4oC. Karena massa air tetap,maka massa jenis air maksimum terjadi pada suhu 4oC.Ketika air membeku menjadi es, volumenya membesar. Itulahsebabnya es terapung pada permukaan air. Parafin dan bismuthmerupakan contoh lain zat yang memiliki sifat anomaliseperti air.

pierecollege.com

Gambar 5.7 Grafik massa jenis air sebagai fungsi suhu.Pada suhu 4oC volume air minimum sehingga massa jenisnyamaksimum.

13

FENOMENA

Sifat anomali air memegang peranan penting padakehidupan hewan dan tumbuhan air selama musim dingin.Ketika air danau atau sungai bersuhu di atas 4oC dan mulaimendingin karena bersentuhan dengan udara dingin diatasnya, air di permukaan tenggelam karena memiliki massajenis yang lebih besar. Air yang tenggelam ini digantikanoleh air yang lebih hangat di bawahnya. Proses iniberlangsung terus sampai suhunya mencapai 4oC. Ketika suhupermukaan danau turun menjadi kurang dari 4oC, massa jenisair di permukaan lebih kecil daripada massa jenis air dibawahnya. Akibatnya, aliran air ke dasar danau berhenti.Air di permukaan danau tetap terjaga lebih dingindibandingkan dengan air di bawahnya. Ketika air dipermukaan membeku, es terapung karena massa jenis eslebih kecil daripada massa jenis air. Air di dasar danautetap 4oC sampai hampir seluruh seluruh air membeku.

Apabila air berperilaku seperti zat lain, penyusutanakan berlangsung terus ketika terjadi pendinginansehingga air di dasar danau akan membeku terlebih dahulu.Apabila hal ini terjadi tentu akan membinasakan seluruhhewan dan tumbuhan di dasar danau yang tidak tahan beku.Jadi, dengan adanya sifat anomali air menyebabkan airjarang membeku seluruhnya. Lapisan es di permukaan danaudapat berfungsi sebagai penyekat untuk mengurangi alirankalor dari air ke udara dingin di atasnya. Sifat anomaliair yang sangat menakjubkan ini menyebabkan hewan dantumbuhan air di daerah dingin tidak punah selama musimdingin akibat membekunya air.

3. Pemuaian GasSifat gas adalah volume berubah dan selalu mengisi

seluruh ruangan. Oleh karena itu, apabila gas dipanaskanvolumenya memuai. Untuk menunjukkan bahwa gas memuaiapabila dipanaskan, kalian dapat melakukan Kegiatan 5.3di bawah ini.

14

Kegiatan 5.3 Menyelidiki Pemuaian Gas

Alat dan BahanBotol, karet gelang, balon, dua baskom, air panas dan airdingin secukupnya.

Prosedur Percobaan1. Masukkan mulut balon ke dalam mulut botol dan

ikatlah dengan karet gelang.2. Tuangkan air panas ke dalam baskom. Selanjutnya,

masukkan bagian bawah botol ke dalam air panas.Setelah ditunggu beberapa saat, apa yang terjadi?

3. Tuangkan air dingin ke dalam baskom. Selanjutnya,pindahkan botol dari panas ke air dingin. Setelahditunggu beberapa saat, apa yang terjadi?

4. Berdasarkan pengamatan pada langkah 2 dan 3, apakahkesimpulan kalian?

Ketika kalian memasukkan bagian bawah botol ke dalambaskom yang berisi air, udara dalam botol memuai.Akibatnya, balon mengembang. Ketika bagian bawah botoldimasukkan ke dalam baskom yang berisi air dingin, udaradalam botol suhunya turun sehingga volumenya menyusut.Akibatnya, balon kempes. Jadi, Kegiatan 5.3 membuktikanbahwa udara (gas) memuai apabila dipanaskan.

Pengaruh suhu terhadap volume gas dapat jugadiselidiki dengan menggunakan alat yang dinamakandilatometer. Alat ini terdiri atas labu kaca, sumbat karet,dan pipa kapiler panjang yang salah satu ujungnyadimasukkan ke dalam labu kaca melalui sumbat karet. Untukmenggunakan dilatometer, baliklah dilatometer danmasukkan ujung pipa kapiler ke dalam bejana yang berisiair. Berdasarkan sifat pipa kapiler, air akan naik didalam pipa kapiler. Untuk menaikkan suhu udara dalam labukaca dapat dilakukan dengan memegang labu kaca dengantelapak tangan. Sambil memegang labu kaca, kalian dapatmengamati perubahan ketinggian air dalam pipa kapiler.Beberapa saat setelah labu kaca dipegang dengan telapaktangan, udara dalam labu suhunya naik dan volumenyamemuai. Hal ini ditandai dengan adanya penurunan airdalam pipa kapiler. Bagaimanakah peristiwa ini dapatdijelaskan? Ketika suhu udara dalam labu kaca naik,volumenya membesar sehingga mendesak permukaan air dalam

15

pipa kapiler. Akibatnya, permukaan raksa dalam pipakapiler turun.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk semua jenisgas memiliki nilai koefisien muai volume yang sama, yaitu Pemuaian gas dimanfaatkan untuk membuattermometer gas, yaitu termometer yang dapat digunakanuntuk mengukur suhu yang sangat rendah. Seperti telahdiuraikan pada Bab 4, termometer gas helium pada tekananrendah mampu mengukur suhu hingga –250oC. Bahan pengisitermometer gas adalah hidrogen, nitrogen, dan helium.

B. Perpindahan KalorUntuk menjaga supaya suhu di dalam lemari es tetap

dingin, dinding lemari es dibuat rangkap dua. Kalor dariluar lemari es diusahakan supaya tidak dapat masuk kedalam ruang pendingin. Hal ini dapat dicegah denganmenggunakan udara yang terletak di antara dinding-dindinglemari es. Bagaimanakah proses terjadinya perpindahankalor? Mengapa udara mampu menghalangi aliran kalor?

Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu: konduksi,konveksi, dan radiasi. Apakah perbedaan antara konduksi,konveksi, dan radiasi? Pada bagian ini kalian akanmempelajari tiga cara perpindahan kalor itu. Kalian jugaakan mempelajari manfaat perpindahan kalor dalamkehidupan sehari-hari.

1. Konduksi Ketika kalian memegang salah satu ujung batang

tembaga dan meletakkan ujung batang yang lain pada sumberpanas, ujung yang dipegang menjadi panas. Peristiwa inisangat menarik, sebab ujung yang dipegang tidak adakontak langsung dengan sumber panas. Pada peristiwa initelah terjadi perpindahan kalor dari ujung batang tembagayang lebih panas (suhu tinggi) ke ujung lain yang lebihdingin (suhu rendah). Energi kalor dipindahkan melaluiinteraksi antarpartikel tembaga, meskipun partikel-partikel itu sendiri tidak berpindah. Ketika salah satuujung tembaga dipanaskan, partikel-partikel yang terletakdi ujung yang dipanaskan itu bergetar dengan energi yanglebih besar jika dibandingkan dengan partikel-partikel di

16

ujung yang lebih dingin. Partikel-partikel pada ujungyang panas menabrak partikel-partikel di dekatnya sertamemberikan sebagian energinya. Partikel yang terdekat inikembali menabrak partikel di dekatnya lagi. Proses iniberlangsung di sepanjang batang, sehingga ujung batangyang mula-mula dingin berubah menjadi panas.

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwakalor dapat berpindah dari satu partikel ke partikel laintanpa disertai perpindahan partikel itu sendiri.Perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahanpartikel-partikel zat dinamakan konduksi. Sebagaimanatelah kalian pelajari di depan, jarak antarpartikel zatpadat sangat dekat jika dibandingkan dengan zat cair dangas. Oleh karena itu, perpindahan kalor secara konduksipada umumnya berlangsung melalui zat padat.

Kemampuan suatu zat untuk menghantarkan kalordinamakan daya hantar kalor. Daya hantar kalor zat padatdapat diselidiki dengan alat Ingenhousz (Gambar 5.8). Alatini terdiri atas sebuah bejana yang dindingnya dapatdipasang beberapa zat padat yang berukuran sama. Ketikadigunakan, zat-zat padat dipasang pada tempatnya danujung-ujungnya ditetesi lilin. Selanjutnya, Ingenhouszdiberi air mendidih. Setelah ditunggu beberapa saat dapatdiketahui zat padat yang tetesan lilinnya paling cepatmeleleh. Zat padat yang tetesan lilinnya paling cepatmeleleh menunjukkan bahwa zat padat itu daya hantarkalornya paling baik. Sebaliknya, zat padat yang tetesanlilinnya paling lama meleleh menunjukkan bahwa zat padatitu daya hantarnya paling jelek. Untuk mengetahuipenggunaan alat Ingenhousz, kalian dapat melakukanKegiatan 5.4 di bawah ini.

physics.kenyon.eduGambar 5.8 Alat Ingenhousz untuk menyelidiki daya hantar

kalor zat padat.

17

Alat dan BahanSeperangkat alat Ingenhousz.

Prosedur Kegiatan1. Letakkan enam logam yang berukuran sama tetapi

berbeda jenis pada lubang-lubang bejana, sehinggasalah satu dari setiap ujung logam berada di dalambejana.

2. Berikan tetesan lilin pada setiap ujung logam yangberada di luar bejana.

3. Tuangkan air mendidih ke dalam bejana. Usahakansetiap logam tercelup dalam air.

4. Setelah ditunggu beberapa saat, perhatikan urutanlilin yang meleleh.

5. Logam manakah yang memiliki daya hantar kalor palingbaik? Logam manakah yang memiliki daya hantar kalorpaling jelek?

Berdasarkan Kegiatan 5.4 dapat disimpulkan bahwa tembagaadalah logam yang memiliki daya hantar kalor yang baik.Sebaliknya, kayu, kaca, karton, dan plastik adalah zatpadat yang memiliki daya hantar jelek. Penghantar kaloryang baik dinamakan konduktor. Sebaliknya, penghantar kaloryang jelek dinamakan isolator. Bahan yang memiliki dayahantar kalor di antara konduktor dan isolator dinamakansemi konduktor.

Apakah zat cair merupakan penghantar kalor yangbaik? Untuk menyelidiki daya hantar kalor zat cair,kalian dapat melakukan Kegiatan 5.5.

Alat dan BahanTabung reaksi, statif, pemanas, air dan es secukupnya.

Prosedur Kegiatan

18

Kegiatan 5.4 Menyelidiki Daya Hantar Kalor Zat Padat

Kegiatan 5.5 Menyelidiki Daya Hantar Kalor Zat Cair

1. Masukkan sepotong es ke dalam tabung reaksi,kemudian isilah tabung reaksi dengan air (Gambar5.9).

2. Panaskan bagian permukaan air sampai mendidih.3. Perhatikan keberadaan es di dasar tabung reaksi.

Apakah es melebur? Apakah kesimpulanmu?

www.gei.ie

Gambar 5.9 Menyelidiki daya hantar kalor pada zat cair.

Berdasarkan Kegiatan 5.5 dapat diketahui bahwa airdi permukaan tabung reaksi dapat mendidih, tetapi es didasar tabung tidak melebur. Kalor di permukaan air tidakdapat berpindah melalui air ke dasar tabung reaksi.Artinya, air tidak dapat menghantarkan kalor. Dengandemikian, zat cair adalah bahan yang sukar menghantarkankalor. Zat cair bersifat isolator.

Bagaimanakah kemampuan gas dalam menghantarkankalor? Untuk menyelidiki daya hantar kalor gas, kaliandapat melakukan Kegiatan 5.6.

Alat dan BahanGelas kimia besar, gelas kimia kecil, karton tebal, danair mendidih

Prosedur Kegiatan1. Letakkan karton tebal di dalam gelas kimia yang

besar. Selanjutnya, masukkan gelas kimia kecil kedalam gelas kimia besar. Jadi, gelas kimia kecil dan

19

Kegiatan 5.6 Menyelidiki Daya Hantar Kalor Gas

gelas kimia besar dipisahkan oleh karton tebal(Gambar 5.10).

2. Tuangkan air mendidih ke dalam gelas kimia kecil.Usahakan air tidak tumpah ke dalam gelas kimiabesar.

3. Setelah ditunggu beberapa saat, sentuhlah gelaskimia kecil dan gelas kimia besar. Bagaimanakahperasaanmu? Apakah kesimpulanmu?

Gambar 5.10 Menyelidiki daya hantar kalor pada gas.

Berdasarkan Kegiatan 5.6 dapat disimpulkan bahwameskipun dalam gelas kimia besar terdapat sumber panas,tetapi gelas kimia besar tetap dingin. Kalor dari gelaskimia kecil tidak dapat berpindah ke gelas kimia yangbesar, sebab di antara kedua gelas kimia dipisahkan olehkarton tebal dan udara. Jadi, karton dan udara tidakdapat menghantarkan kalor. Dengan kata lain, udara adalahisolator.

Panci dan alat-alat masak yang lain pada umumnyadibuat dari bahan konduktor. Dengan demikian, panas mudahberpindah dari api ke bahan makanan sehingga masakancepat masak. Mendidihkan air dengan menggunakan panciyang terbuat dari aluminium tentu akan lebih cepatdibandingkan dengan mendidihkan air dengan menggunakanbejana yang dibuat dari tanah liat (gerabah). Hal inikarena aluminium memiliki daya hantar kalor yang lebihbaik daripada gerabah.

Bagian bawah seterika dibuat dari bahan konduktorsupaya dapat menghantarkan kalor yang berasal dari energi

20

Science, Technology,

listrik ke pakaian dengan cepat. Dengan demikian, pakaianmenjadi cepat panas sehingga pekerjaan cepat selesai.Akan tetapi, pegangan seterika dibuat dari plastik(isolator) supaya tangan tidak terasa panas.

Mengapa lantai ubin terasa lebih dingin di telapak kakidaripada permadani yang menyelimuti lantai ubin? Ubinmerupakan konduktor yang lebih baik daripada permadani.Perpindahan kalor dari kaki menuju permadani tidak dapatberlangsung dengan cepat, sehingga permadani dapatmemanaskan telapak kaki lebih lama. Akibatnya, telapakkaki yang menginjak permadani terasa hangat. Sebaliknya,ubin dapat memindahkan kalor lebih cepat daripadapermadani. Artinya, ubin dapat mengambil kalor daritelapak kaki lebih banyak. Akibatnya, telapak kakisuhunya lebih cepat turun dan terasa lebih dingin.

2. KonveksiKonveksi adalah perpindahan kalor karena gerakan

partikel-partikel dalam fluida. Fluida adalah zat yangdapat mengalir. Jadi, zat cair dan gas adalah fluida.Bagaimanakah proses terjadinya konveksi dalam zat cair?Untuk menjawab pertanyaan ini, kalian dapat melakukanKegiatan 5.7 atau Kegiatan 5.8 di bawah ini.

Alat dan BahanSeperangkat alat konveksi zat cair, serbuk gergaji,pembakar spiritus, dan air.

Prosedur Kegiatan1. Masukkan sejumlah air dan serbuk gergaji ke dalam

alat konveksi (Gambar 5.11).2. Panaskan salah satu sudut bagian bawah alat konveksi

dan tunggu beberapa saat.3. Apa yang terjadi dengan air dan serbuk gergaji?

21

FenomenaFisika

Kegiatan 5.7 Konveksi dalam Zat Cair

bluffton.edu

Gambar 5.11 Alat konveksi zat cair.

Alat dan BahanGelas kimia, pipa kaca, pembakar spiritus kristalpotasium permanganat, dan air secukupnya.

Prosedur Kegiatan1. Isilah gelas kimia dengan air sampai hampir penuh

(Gambar 5.12).2. Letakkan kristal potasium permanganat di dasar gelas

kimia dengan menggunakan pipa kaca. Untuk menjagasupaya air berwarna yang ada dalam pipa tidakmewarnai air dalam gelas kimia, angkat pipa kaca itusambil menutup ujung pipa dengan menggunakantelunjuk.

3. Panaskan gelas kimia tepat di bawah kristal potasiumpermanganat dengan pembakar spiritus.

4. Amati aliran warna dalam air. Kalian dapat mengamatikegiatan ini setelah mengamati satu kali lingkaranwarna potasium permanganat.

22

Kegiatan 5.8 Konveksi dalam Zat Cair

Gambar 5.12 Aliran konveksi dalam zat cair.

Berdasarkan Kegiatan 5.7 dan Kegiatan 5.8 tampakbahwa pemanasan menyebabkan serbuk gergaji dan zat warnapotasium permanganat bergerak ke atas. Gerak ke atasserbuk gergaji dan zat warna potasium permanganatdisebabkan oleh naiknya suhu air. Bagaimanakah peristiwaini dapat dijelaskan? Kalor dari pembakar spiritusmenaikkan suhu air. Akibatnya, volume air memuai danmassa jenis air berkurang. Karena massa jenis airberkurang, air menjadi lebih ringan sehingga air panasbergerak ke atas. Tempat yang ditinggalkan oleh air panasdiisi oleh air dingin, sebab air dingin memiliki massajenis lebih kecil daripada air panas. Jadi, air panasbergerak ke atas dan air dingin bergerak ke bawah. Halini tampak dari gerakan serbuk gergaji dan warna potasiumpermanganat. Pergantian antara air panas dan air dinginberlangsung terus sampai air mendidih.

Pada Kegiatan 5.5, memanaskan permukaan air dalamtabung reaksi yang dasarnya diberi es tidak terjadiproses konveksi sehingga es tidak dapat melebur. Mengapademikian? Konveksi hanya terjadi apabila terjadiperbedaan massa jenis. Air panas pada permukaan tabungreaksi tidak dapat menimbulkan aliran kalor ke dasartabung, sebab air panas di permukaan tabung memilikimassa jenis yang lebih kecil daripada air dingin dibawahnya. Akibatnya, air panas tidak dapat bergerak turunsehingga es tidak dapat melebur.

Seperti telah disebutkan di depan, peristiwakonveksi terjadi dalam zat cair dan gas. Jadi, konveksidapat terjadi di udara (Gambar 5.13). Kegiatan 5.9membuktikan terjadinya proses konveksi di udara.

23

Kegiatan 5.9 Konveksi dalam Gas

Alat dan BahanSeperangkat alat konveksi udara, lilin, dan obat nyamukbakar

Prosedur Kegiatan1. Letakkan lilin menyala di bawah salah satu cerobong

asap.2. Bakarlah obat nyamuk dan letakkan di atas cerobong

asap yang lain.3. Perhatikan aliran asap obat nyamuk.4. Apakah kesimpulanmu?

uogelph.caGambar 5.13 Proses konveksi di udara.

Lilin menyala yang diletakkan di bawah cerobongmenyebabkan udara panas. Udara panas memiliki massa jeniskecil sehingga bergerak ke atas. Udara dingin (memilikimassa jenis besar) di sekelilingnya mengisi tempat yangditinggalkan udara panas. Sirkulasi udara ini tampak darigerakan asap obat nyamuk.

Peristiwa Konveksi dalam Kehidupan Sehari-hariKonveksi memegang peranan penting dalam kehidupan

sehari-hari. Banyak peristiwa yang dijumpai dalamkehidupan sehari-hari dapat dijelaskan berdasarkan proseskonveksi.

a. Cerobong Lampu TeplokNyala lampu teplok yang diberi cerobong kaca

ternyata lebih terang daripada nyala lampu teplok tanpacerobong kaca. Proses pembakaran sumbu lampu teplokbercerobong lebih banyak mendapat oksigen. Nyala lampumenyebabkan suhu udara di atasnya naik sehingga udara

24

panas akan meninggalkan cerobong. Udara dingin yangbanyak mengandung oksigen akan mengisi daerah yangditinggalkan oleh udara panas melalui bagian bawahcerobong kaca. Jadi, nyala lampu menjadi terang karenamendapat banyak oksigen.

b. Sistem Ventilasi di RumahKonveksi udara secara alami terjadi pada sistem

ventilasi rumah (Gambar 5.14). Udara panas di dalam rumahbergerak ke atas dan keluar melalui lubang ventilasi.Tempat yang ditinggalkan udara panas ini kemudian diisioleh udara dingin di sekitarnya. Akibatnya, di dalamrumah terjadi proses sirkulasi udara sehingga di dalamrumah terasa nyaman.

Gambar 5.14 Sistem ventilasi udara.

c. Angin Laut dan Angin DaratPada siang hari daratan dan lautan menerima kalor

yang berasal dari matahari. Karena kalor jenis air lautlebih besar daripada kalor jenis tanah (daratan),sehingga kenaikan suhu air laut lebih rendah daripadakenaikan suhu daratan. Akibatnya, suhu udara di ataspermukaan laut lebih kecil daripada suhu udara didaratan. Dengan kata lain, udara di atas daratan lebihpanas daripada udara di atas permukaan laut. Dengandemikian, udara di atas lebih ringan sehingga bergerak keatas. Tempat udara yang ditinggalkan ini kemudian diisioleh udara dingin yang berasal dari laut. Jadi, padasiang hari terjadi angin laut: angin yang berasal darilaut menuju ke darat (Gambar 5.15a).

Pada malam hari udara di atas permukaan laut lebihpanas daripada udara di atas daratan. Akibatnya, udara diatas permukaan laut bergerak naik dan tempatnya diisioleh udara dingin yang berasal dari daratan. Jadi, pada

25

malam hari terjadi angin darat: angin yang berasal daridarat ke laut (Gambar 5.15b).

Angin darat yang terjadi malam hari seringdimanfaatkan oleh para nelayan untuk pergi ke laut untukmenangkap ikan. Sebaliknya, angin laut yang terjadi padasiang hari dimanfaatkan oleh para nelayan untuk kembalike darat. Dengan demikian, apabila ingin mencari ikansegar hasil tangkapan para nelayan kalian harus menunggudatangnya nelayan dari laut lepas di siang hari.

(a)

(b)

energyquest.ca.gov

Gambar 5.15 (a) Angin laut pada siang hari dan (b) angindarat pada malam hari.

Pertanyaan Diskusi1. Jika kalian membakar sampah, asap bergerak ke atas.

Mengapa demikian?2. Jelaskan prinsip kerja cerobong asap di pabrik-

pabrik.

26

3. RadiasiKetika kalian berkemah dan membuat api unggun,

bagaimanakah caranya panas api unggun itu sampai ke tubuhkalian sehingga terasa hangat? Panas yang berasal dariapi ungun sampai ke tubuh kalian jelas tidak melaluikonveksi. Seperti telah diuraikan di depan, udara panasyang ditimbulkan oleh api unggun tidak menyebar ke arahhorizontal, melainkan bergerak ke atas. Hal ini terjadikarena udara panas massa jenisnya kecil, sehinggabergerak ke atas. Panas api unggun sampai ke tubuh kalianjuga tidak melalui konduksi, sebab tidak ada zat padatyang menghubungkan antara api unggun dan tubuh kalian.Jadi, panas api unggun sampai ke tubuh kalian tidakmelalui zat perantara. Nah, perpindahan kalor tanpamelalui zat perantara dinamakan radiasi atau pancaran.

Panas matahari sampai ke permukaan bumi juga melaluiproses radiasi atau pancaran. Untuk sampai ke permukaanbumi matahari harus melalui jarak ribuan kilometer.Meskipun di atmosfer terdapat ruang hampa udara, ternyatapanas matahari tetap sampai ke permukaan bumi. Jadi,radiasi matahari dapat melewati ruang hampa. Radiasimatahari dapat melewati ruang hampa karena energi panasmatahari dipancarkan dalam bentuk gelombangelektromagnetik.

Apabila suatu zat menerima kalor yang berasal dariproses radiasi, kalor itu akan diteruskan, dipantulkan,atau diserap oleh zat itu. Setiap zat memiliki kemampuanyang berbeda-beda dalam meneruskan, memantulkan, danmenyerap kalor yang diterima. Ada beberapa zat yang dapatmenjadi panas apabila menerima kalor. Sebaliknya, adabeberapa zat yang tidak dapat menjadi panas apabilamenerima kalor. Zat yang dapat menjadi panas apabilamenerima panas dinamakan aterman, misalnya udara. Zat yangtidak menjadi panas apabila menerima panas dinamakandiaterman, misalnya ruang hampa.

Seperti telah disebutkan di atas, setiap zatmemiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam menyerap kalor

27

Science,Technology, and

yang diterimanya. Untuk menyelidiki kemampuan zatmenyerap atau memancarkan kalor dapat digunakan alat yangdinamakan termoskop (Gambar 5.16). Ada dua macamtermoskop, yaitu:

a. termoskop dengan dua bola kaca, berwarna hitam danberwarna bening, berfungsi untuk menyelidikikemampuan benda menyerap kalor;

b. termoskop dengan dua bola kaca bening yangdilengkapi dengan kubus leslie, berfungsi untukmenyelidiki kemampuan benda memancarkan kalor.

Bola-bola kaca pada termoskop dihubungkan dengan pipakaca yang di dalamnya berisi alkohol. Kubus leslie adalahsuatu kubus yang setiap sisi dinding luarnya memilikiwarna-warna yang berbeda (Gambar 5.17). Beberapa warnayang sering digunakan adalah putih mengkilap, hitamkusam, kuning, dan merah. Untuk menyelidiki kemampuan benda menyerap kalor, kaliandapat melakukan Kegiatan 5.10 di bawah ini.

Alat dan BahanTermoskop dengan dua kaca berbeda warna dan lilin

Prosedur Kegiatan1. Letakkan lilin menyala di antara dua bola kaca

termoskop.2. Setelah ditunggu beberapa saat, perhatikan tinggi

permukaan alkohol pada pipa kaca.3. Apakah kesimpulan kalian?

inpr.fr

28

Kegiatan 5.10 Menyelidiki Kemampuan Zat Menyerap Kalor

Gambar 5.16 Termoskop untuk menyelidiki kemampuan zatmenyerap kalor.

Berdasarkan Kegiatan 5.10, setelah lilin dipasang, tampakbahwa permukaan alkohol pada pipa di bawah bola kacaberwarna hitam ternyata lebih rendah daripada permukaanalkohol pada pipa kaca di bawah bola berwarna bening.Turunnya permukaan alkohol di bawah bola kaca berwarnahitam ini disebabkan oleh pemuaian udara di atasnya. Halini terjadi karena pemuaian udara di dalam bola kacaberwarna hitam. Bola kaca berwarna hitam lebih banyakmenyerap kalor daripada bola kaca berwarna bening.Akibatnya, udara dalam bola kaca berwarna hitampemuaiannya lebih besar daripada udara dalam bola kacaberwarna bening. Berdasarkan Kegiatan 5.10 dapatdisimpulkan bahwa benda berwarna hitam (gelap) lebihbanyak menyerap kalor daripada benda berwarna bening.

Untuk menyelidiki kemampuan benda memancarkan kalor,kalian dapat melakukan Kegiatan 5.11 di bawah ini.

Alat dan BahanTermoskop dengan dua bola kaca berwarna bening dan kubusleslie

Prosedur Kegiatan1. Letakkan kubus leslie di antara dua bola kaca

termoskop.2. Tuangkan air panas ke dalam kubus leslie3. Setelah ditunggu beberapa saat, perhatikan tinggi

permukaan alkohol pada pipa kaca.4. Apakah kesimpulan kalian?

Hasil Kegiatan 5.11 menunjukkan bahwa permukaan alkoholyang berhubungan dengan bola kaca yang berhadapan dengandinding kubus leslie warna terang (putih mengkilap)ternyata lebih tinggi daripada permukaan alkohol padapipa di sebelahnya. Artinya, udara dalam bola kaca yangberhadapan dengan dinding kubus leslie berwarna hitammemuai lebih besar. Jadi, benda yang permukaannya

29

Kegiatan 5.11 Menyelidiki Kemampuan Benda Memancarkan Kalor

berwarna hitam lebih banyak memancarkan kalor daripadabenda yang permukaannya putih mengkilap.

Gambar 5.17 Kubus leslie.

Berdasarkan Kegiatan 5.10 dan Kegiatan 5.11 dapatdisimpulkan sebagai berikut.

Benda yang permukaannya hitam merupakan penyerapsekaligus pemancar kalor yang baik.

Benda yang permukaannya putih merupakan penyerapsekaligus pemancar kalor yang buruk.

1. Seragam Anak Sekolah: Baju Berwarna PutihTahukah alasannya mengapa pakaian seragam anak-anaksekolah bajunya berwarna putih? Pertanyaan ini dapatdijelaskan dengan menggunakan ilmu fisika. Indonesiadilalui oleh garis katulistiwa, sehingga Indonesiaberhawa panas. Seperti telah diuraikan di atas, warnaputih merupakan penyerap sekaligus pemancar kalor palingburuk. Jadi, panas matahari sukar diserap oleh warnaputih. Akibatnya, dengan menggunakan warna putih anak-anak sekolah menjadi terasa lebih nyaman. Kalian bisamembayangkan, betapa gerahnya apabila baju seragamsekolah berwarna hitam!

2. Microwave OvenPerpindahan kalor secara radiasi dapat digunakan untukmenjelaskan prinsip kerja alat untuk memasak yang dikenalsebagai microwave oven (Gambar 5.18). Microwave atau

30

Science,Technology, and

gelombang mikro merupakan salah satu jenis radiasielektromagnetik yang dapat diserap oleh molekul-molekulair. Dalam microwave oven, gelombang mikrodidistribusikan dari logam yang berputar serta logam padadinding-dindingnya. Gelombang mikro mampu menembusplastik pembungkus makanan atau piring sehingga dapatdiserap oleh molekul-molekul air dalam makanan.Penyerapan gelombang mikro ini menyebabkan makananmenjadi panas dan menjadi matang.

merrietta.edu

Gambar 5.18 Microwave oven.

Akhir-akhir ini kita sering mendengar istilah efek rumahkaca, yaitu gejala fisika yang berhubungan dengan radiasimatahari. Nah, tugas kalian adalah membuat karya tulisyang menjelaskan efek rumah kaca. Jelaskan faktor-faktoryang menyebabkan terjadi efek rumah kaca. Di samping itu,jelaskan pula dampak positif dan dampak negatif yang

31

Tugas MembuatKarya Tulis

ditimbulkannya. Untuk mencari bahan bacaan, kalian dapatmenggunakan internet.

RANGKUMAN

Pemuaian adalah pertambahan ukuran zat akibatpemanasan.

Musschenbroek adalah alat yang digunakan untukmempelajari pemuaian panjang.

Pertambahan panjang zat padat dapat dihitung denganmenggunakan rumus

dengan adalah pertambahan panjang, adalahpanjang zat padat mula-mula, adalah perubahan suhu,dan adalah koefisien muai panjang.

Apabila air dipanaskan dari suhu 0oC sampai 4oC,volume air menyusut dan mencapai volume minimal padasuhu 4oC. Peristiwa ini dinamakan anomali air.

Volume air minimal terjadi pada suhu 4oC. Oleh karenaitu, massa jenis air maksimum terjadi pada suhu 4oC.

Parafin dan bismuth merupakan dua zat yang memilikisifat anomali.

Dilatometer adalah alat yang digunakan untukmengetahui pengaruh suhu terhadap volume gas.

Semua jenis gas memiliki nilai koefisien muai volumeyang sama, yaitu

Perpindahan kalor melalui zat tanpa disertaiperpindahan partikel-partikel zat dinamakan konduksi.Konduksi terjadi dalam zat padat.

Ingenhousz adalah yang digunakan untuk menyelidikidaya hantar kalor zat padat.

Penghantar kalor yang baik dinamakan konduktor.Sebaliknya, penghantar kalor yang jelek dinamakanisolator. Bahan yang memiliki daya hantar kalor di antarakonduktor dan isolator dinamakan semi konduktor.

Konveksi adalah perpindahan kalor karena gerakanpartikel-partikel dalam fluida. Konveksi dapat terjadidalam zat cair dan gas.

32

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zatperantara.

SOAL-SOAL

A. Pilihan GandaPetunjuk: Pilihlah satu jawaban yang tepat!1. Sebatang logam pada suhu 0oC panjangnya 1 m. Jika

koefisien muai panjang logam 0,0005/oC, maka panjanglogam pada suhu 30oC adalah ….A. 101,5 cm C. 113,5 cmB. 105,3 cm D. 115,6 cm

2. Sebatang tembaga dengan panjang 10 m dipanaskanhingga mencapai kenaikan suhu 20oC. Koefisien muaipanjang tembaga 0,000017/oC. Pertambahan panjangtembaga adalah ….A. 1,034 m C. 0,0034 mB. 0,034 m D. 1,0034 m

3. Berikut ini beberapa cara untuk mengatasi masalahpemuaian, kecuali:

A. gelas dari dalam lemari es tidak langsung diisidengan air panas

B. memompa ban sepeda hingga tekanannya maksimumC. membuat celah pada sambungan rel kereta apiD. membuat celah pada ujung jembatan

4. Pertambahan panjang sebatang logam tidak tergantungpada ….A. koefisien muai panjangB. panjang mula-mulaC. kenaikan suhuD. massa logam

33

5. Jika air dengan suhu 15oC dipanaskan hingga mencapaisuhu 75oC, maka …. A. massa jenis air turun C. massa air

turunB. massa jenis air naik D. massa air naik

6. Sifat anomali air menunjukkan bahwa massa jenis air ….A. terbesar pada suhu 4oCB. terkecil pada suhu 4oCC. berkurang apabila dipanaskanD. bertambah apabila didinginkan

7. Sebatang logam yang panjangnya 100 cm memilikikoefisien muai panjang 0,00002/oC. Apabila logamdipanaskan sehingga terjadi kenaikan suhu 50oC akanterjadi pertambahan panjang sebesar ….A. 0,10 cm C. 1,001 cmB. 0,15 cm D. 0,001 cm

8. Apabila sejumlah air didinginkan dari 10oC menjadi 0oC,volumenya akan ….

A. bertambahB. berkurangC. bertambah kemudian berkurangD. berkurang kemudian bertambah

9. Apabila sebatang keping bimetal dipanaskan, makabimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki ….A. massa jenis lebih besarB. massa jenis lebih kecilC. koefisien muai panjang lebih besarD. koefisien muai panjang lebih kecil

10. Sebatang logam dengan koefisien muai panjang mula-mula panjangnya l0. Apabila logam itu dipanasi sehinggaterjadi kenaikan suhu t, maka pertambahan panjanglogam dapat dihitung dengan rumus ….A. C. B. D.

11. Panci yang diisi air sampai penuh, ternyata adasebagian air yang tumpah apabila dipanaskan. Hal inimenunjukkan bahwa ….A. koefisien muai volume air lebih kecil daripada

koefisien muai volume panciB. koefisien muai volume air lebih besar daripada

koefisien muai volume panci

34

C. massa jenis panci lebih besar daripada massa jenisair

D. koefisien muai panjang panci lebih besar daripadakoefisien muai volume air

12. Permukaan raksa dalam termometer naik jika suhunyamakin tinggi. Hal ini disebabkan oleh ….A. raksa memuai, sedangkan kaca tidakB. koefisien muai raksa lebih besar daripada kacaC. koefisien muai raksa lebih kecil daripada kacaD. kaca adalah penghantar panas yang baik

13. Perpindahan kalor melalui zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat dinamakan ….A. konduksi C. radiasiB. konveksi D. induksi

14. Perpindahan kalor yang dapat terjadi pada ruang hampa adalah ….A. konduksi C. radiasiB. konveksi D. induksi

15. Pakaian warna hitam apabila dijemur akan lebih cepatkering daripada pakaian warna putih. Hal ini disebabkankarena ….A. warna putih tidak dapat menyerap kalorB. warna putih sangat mudah menyerap kalorC. warna hitam sangat mudah menyerap kalorD. warna hitam memiliki kalor jenis yang tinggi

B. UraianPetunjuk: Kerjakan soal-soal di bawah ini!

Tingkat IPemuian Zat

1. Semua bahan akan memuai apabila dipanaskan. Benarkahpernyataan ini? Jelaskan.

2. Massa jenis air paling kecil pada suhu 4oC. Benarkahpernyataan ini? Jelaskan.

3. Koefisien muai panjang baja adalah = 0,000012/oC.Apakah artinya?

4. Sebuah penggaris baja ( = 0,000012/oC) pada suhu30oC panjangnya 100 cm. Berapakah panjang baja padasuhu 100oC?

35

5. Sebatang tembaga ( = 0,000017/oC) pada suhu 20oCpanjangnya 80 cm. Berapakah pertambahan panjangtembaga apabila dipanaskan sampai suhu 100oC?

6. Air dengan suhu 0oC apabila dipanaskan sampai suhu3oC volume bertambah besar. Benarkah pernyataan ini?Jelaskan.

7. Sebuah cincin baja dipanaskan dari 20oC sampai 80oC.Apakah lubang cincin akan membesar atau mengecil?Jelaskan.

8. Apakah yang dimaksud dengan anomali air? Jelaskan.9. Apakah yang dimaksud bimetal? Jelaskan.10. Mengapa kaca jendela yang bingkainya dibuat

dari kayu ketika hujan deras tiba-tiba pecah?Perpindahan Kalor

11. Apakah perbedaan antara konduktor danisolator?

12. Jelaskan perbedaan antara konduksi, konveksi,dan radiasi ditinjau gerak partikel-partikelnyadalam zat.

13. Dapatkah cahaya matahari memasuki ruang hampaudara? Jelaskan.

Tingkat II14. Sebuah cincin baja pada suhu 25oC memiliki jari-

jari 5 cm. Cincin itu akan dipasang pada sebuahbingkai yang jari-jarinya 5,02 cm. Jika koefisienmuai panjang baja 0,000012/oC, sampai suhu berapakahcincin harus dipanaskan supaya dapat masuk padabingkainya?

15. Suatu bejana gelas dengan volume 100 cm3 padasuhu 30oC diisi alkohol sampai penuh. Jika bejana itudipanaskan sampai suhu 80oC adakah alkohol yangtumpah? (koefisien muai panjang gelas 0,000009/oC,koefisien muai volume alkohol 0,00120/oC).

36