makalah suhu dan kalor
SUHU DAN KALOR
Makalah
ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Konsep Dasar IPA
Dosen
pengampu : Ela Suryani,M.Pd
Disusun
Oleh:
1. MuhamadZulkarnaen
A. (130117A010)
2. PriancaTrisnaEkawati (130117A011)
3. Sonia
Lestari (130117A012)
PROGRAM STUDI
PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS NGUDI
WALUYO
TAHUN 2017
KATA PENGANTAR
Puji serta syukur marilah kita
panjatkan kepada kehadirat Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak nikmat
yang mana makhluk-Nya pun tidak akan menyadari begitu banyak nikmat yang telah
didapatkan dari Allah SWT. Selain itu, penulis juga merasa sangat bersyukur
karena telah mendapatkan hidayah-Nya baik iman maupun islam.
Dengan nikmat dan hidayah-Nya pula
kami dapat menyelesaikan penulisan makalah ini yang merupakan tugas mata kuliah
Konsep Dasar IPA. Penulis sampaikan terimakasih sebesar-besarnya kepada Ibu Ela
Suryani, M.Pd. selaku dosen mata kuliah Konsep Dasar IPA dan semua pihak yang
turut membantu proses penyusunan makalah ini.
Penulis menyadari dalam makalah ini
masih begitu banyak kekurangan-kekurangan dan kesalahan-kesalahan baik dari
isinya maupun struktur penulisannya, oleh karena itu penulis sangat
mengharapkan kritik dan saran positif untuk perbaikan dikemudian hari.
Demikian semoga makalah ini
memberikan manfaat umumnya pada para pembaca dan khususnya bagi penulis
sendiri. Amin.
Ungaran,
10 November 2017
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................................ ii
DAFTAR
ISI ...... iii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... iv
A. Latar Belakang ................................................................................................ 1
B. Rumusan Masalah 1
C. Tujuan ................................................................................................................ 2
BAB II PEMBAHASAN
A. Perbedaan suhu dan kalor 3
B.
Kenggulan dan
kelemahan berbagai alat ukur suhu .......................................... 3
C. Mengkonversikan skala berbagai termometer..................................................... 6
D. Perbahan wujud dalam kehidupan ..................................................................... 9
E. Pemuaian serta koefisien pengukurannya........................................................... 10
F. Hukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah ........................... 15
G. Gafik hubungan suhu terhadap waktu pada proses perubahan wujud benda.......... 16
H. Cara perpindahan kalor pada benda ................................................................. 17
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan 19
B. Saran ...... 19
DAFTAR
PUSTAKA......................................................................................................... 20
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Suhu dan kalor adalah dua hal yang
tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Banyak kegiatan-kegiatan
yang berkaitan dengan dua hal tersebut seperti hal yang paling sederhana saja
perbedaan temperatur udara saat siang dan malam hari, penurunan suhu teh panas
jika ditambah dengan es batu, dan lain sebagainya.
Kalor merupakan bentuk energi maka
dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Berdasarkan hukum kekkalan
energi maka energi listrik dapat berubah menjadi kalor energi kalor dan juga
sebaliknya eergi kalor dapat berubah menjadi energi listrik.Pada dasarnya kehidupan
manusia selam ini tidak bisa terlepas dari yang namanya suhu dan kalor. Dalam
kehidupan manusia yang selalu menjadikan kalor sebagai alat untuk menjaga
kestabilan manusia dalam menjalankan kehidupannya di muka bumi ini.
Maklah ini dispesifikasikan pada satu
tinjauan permasalahan yang dilihat dari berbagai topik yang muncul dari suhu
dan kalor itu sendiri, dimana pokok pembahasannya meliputi:
a. Pengertian suhu dan kalor
b. Komponen yang ada dalam suhu dan kalor
B. Rumusan Masalah
1. Apakah Perbedaan suhu dan kalor?
2.
Apa saja Keunggulan
dan kelemahan berbagai alat ukur suhu?...................
3.
Bagaimana cara mengkonversikanskala
berbagai termometer?
4.
Apa saja perbahan
wujud dalam kehidupan?
5.
Bagaimana cara
menghitung Pemuaian serta koeifisen pengukurannya?
6. Apa bunyi Hukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah?
7.
Bagaimana gafik
hubungan suhu terhadap waktu pada proses
perubahan wujud benda?
8. Bagaimana cara perpindahan kalor pada benda?
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui Perbedaan suhu dan kalor
2. Untuk mengetahui Kenggulan dan kelemahan berbagai alat ukur suhu
3.
Untuk
mengetahui mengkonversikanskala berbagai
termometer
4.
Untuk mengetahui saja
perbahan wujud dalam kehidupan
5.
Untuk mengetahui
cara menghitung Pemuaian serta koeifisen pengukurannya
6. Untuk mengetahuiHukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah
7.
Untuk mengetahui gafik
hubungan suhu terhadap waktu pada proses
perubahan wujud benda
8. Untuk mengetahui cara perpindahan kalor pada benda
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Perbedaan suhu dan kalor
Suhu adalah
ukura energi kinetik rata-rata dari molekul suatu benda.suhu adalah angka yang berubungan dngan
energi tetapi bukan energi itu sendiri.suhu diukur dengan sejumlah satun
seperti kelvn, Fahrenheit, da Celsius. Jadi, suhu adalah tingkat atau ukuran
panas suatu benda.
Kalor dalah
energi total yang terkandng oleh benda, baik yang berhubungan dengan energi
baik energi potesial maupun kinetik atau kalor adalah banyaknya energi panas
yang terkandung dalam zat. Energi poensial adalah energi yang tersimpan
sementara energi kinetikadalah energi gerak. Hal in diukur dalam joule (J).
B.
Kenggulan dan kelemahan berbagai alat ukur suhu
1.
Termometer Alkohol
Kelebihan termometer alkohol:
a.
Pemuaian alkohol
bersifat linear(teratur) terhaap kenaikan suhu
b.
Mempunyai jangkauan
ukur besar, karena titik bekunya -112C
c.
Alkohol cepat
mengambil suhu benda yang diukur
d.
Alkohol lebih murah
e. Alkohol lebih cepat mengalami pemuaian meskipun kanaikan
suhunya kecil sehingga lebih akurat
Kekurangan
termometer alkohol:
a.
Titik didihnya
rendah yaitu 78C
b.
Alkohol membasahi
dinding tabung
c.
Alkohol tidak
berwarna sehingga perlu diberi warna agar mudah dibaca
d.
Alkohol pemuaiannya
tidak teratur
2.
Termometer raksa
Kelebihan termometer raksa
a.
Raksa tidak
membasahi dinding tabung, sehingga pengukuran lebih teliti
b.
Termometer raksa
mempunyai jangkauan pengukuran besar -39C-357C
c.
Raksa dapat dengan
cepat mengambil kalor dari benda yang diukur sehingga suhu raksa dapat dengan
mudah sama dengan suhu benda
d.
Raksa mengilap
sehingga mudah dilihat
e.
Pemuaian raksa
teratur terhadap kenaikan suhu
Kekurangan termometer raksa:
a.
Harga raksa mahal
dan susah dicari
b.
Bila tabung pecah,
raksa sangat berbahaya, gas beracun
c.
Raksa tidak dapat
digunakan mengukur lebih rendah dari -39C, padahal suhu dikutub Utara dan
Selatan lebih rendah daripada suhu tersebut.
3.
Termometer Bimetal
Kelebihan termometer bimetal:
a.
Tahan dari
goncangan
b.
Tidak mudah
terbakar
c.
Harganya relatif
murah
d.
Tahan lama, awet
dan mudah dikalibrasikan
e. Dapat digunakan untuk termograf
Kekurangan
termometer Bimetal:
a.
Memerlukan
kalibrasi sering untuk menjaga akurasi respon terhadap perubahan suhu lambat
b.
Kurang akurat
4.
Termometer klinis
Kelebihan termometer klinis:
a.
Saat ditempatkan
pada tubuh akan membaca secara otomatis dan ditampilkan dalam bentuk angka
b.
Tidak mudah rusak
c.
Cepat menangkap
suhu/menyamkan suhu dengan benda yang diukur
d. Bisa digunakan disemua site
kelemahan
termometer klinis:
a.
Termasuk termometer
yang mahal
b.
Kurang akurat
c.
Gampang berubah
posisi
5.
Termometer Infra
merah
Kelebihan termometer inframerah:
a.
Non-kontak
pengukuran temperatur tidak berpengaruh pada objek yang diukur
b.
Cepat respon dan
pergerakan benda dapat diukur dan suhu transien
c.
Keakuratan
pengukuran, resolusi tinggi kecil
d.
Rentang pengukuran
besar
e.
Suhu pengukuran
wilayah kecil
f.
Bisa menjadi titik
waktu yang sama, garis, suhu permukaan
g. Dapat diukur suhu mutlak, kelembaban relatif dapat diukur
Kelemahan
termometer infra merah:
a.
Paparan terhadap
pengaruh temperatur pada suhu objek yang diukur
b.
Tidak cocok untuk
mengukur suhu transien
c.
Tidak mudah
untuk mengukur benda bergerak
d.
Rentang pengukuran
tidak cukup luas, dan perlengkapan
e.
Tidak cocok untuk
mengukur beracun, tekanan tinggi, dan kesempatan berbahaya.
6.
Termometer kawat
platinum
Kelebihan termometer kawat platinum
a.
Rentang suhu tinggi
dapat mengukur adalah dari -260C samapai 1700C
b.
Akulturasi suhu
tinggi
c.
Bisa digunakan
untuk mengukur air mendidih dan zat yang suhunya sangat dingin dan sangat panas
d. Praktis karena menggunakan sistem sensor
Kelemahan
termometer kawat platinum
a.
Tidak sangat
sensitif terhadap perubahan kecil dalam suhu
b.
Waktu respon lambat
20
c.
Cenderung mudah
rusak, maka harus berhati-hati
d.
Menggunakan zat
berbahaya
e.
Harga cenderung
mahal
7.
Termometer Gas
Kelebihan
termometer gas
a.
Lebih teliti
b.
Dapat mengukur suhu
rendah karena titik bekunya -250C
c. Dapat emngukur suhu tinggi karena titik didihnya 1500C
Kelemahan
termometer gas:
a.
Pengukuran lambat
C.
Mengkonversikan skala berbagai termometer
Untuk mengukur
suhu, termometer diberi skala. Untuk membuat skala, diperlukan titik tetap
bawah dan atas. Diantara dua titik tetap tersebut dibagi menjadi sejumlah
bagian-bagian yang sama panjang. Setiap bagian itu disebut satu derajat. Ada
empat skala termometer yang banyak digunakan. Keempat skala tersebut adalah skala Celsius, Fahrenheit, Reamur, dan
Kelvin. Termometer skala Celcius
Merupakan termometer yang menggunakan skala Celcius (C).
Titik didih air: 100 derajat Celcius (100 C)
Titik beku: 0 derajat Celcius (0 C)
Dari 0 derajat Celcius sampai 100 derajat Celcius dibagi dalam 100 skala.
1. Termometer skala Reamur
Merupakan termometer yang
menggunakan skala Reamur
(R).
Titik didih air: 80 derajat Reamur (80 R)
Titik bekunya: 0 derajat Reamur (0 R)
Dari 0 derajat Reamur sampai 80 derajat Reamur dibagi dalam 80 skala.
2. Termometer skala Fahrenheit
Merupakan termometer yang
menggunakan skala
Fahrenheit (F).
Titik didih air: 212 derajat
Fahrenheit (212 F)
Titik bekunya: 32 derajat
Fahrenheit (32 F)
Dari 32 derajat Fahrenheit sampai
212 derajat
Fahrenheit dibagi dalam
180 skala.
3. Termometer skala Kelvin
Merupakan termometer yang
menggunakan skala
Kelvin (K).
Titik didih air: 373 Kelvin
(373 K)
Titikbekunya: 273 Kelvin (273 K)
Dari
273 Kelvin sampai 373 Kelvin dibagi dalam 100 skala.
Konversi suhu merupakan cara untuk menyatakan suhu suatu benda dari satu skala kedalam skala lainnya. Jadi, suhu suatu benda dalam Celcius dapat dikonversi (diubah)
kedalam skala lainnya yaitu Reamur, Fahrenheit, dan
Kelvin. Untuk mengonversi
(mengubah) suhu dari satu skala ke skala lain, dapat menggunakan rumus atau formula tertentu
yang sudah ditetapkan.
Ø Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R)
Rumusnya adalah :
R = (4/5) C
R = suhu dalam skala Reamur
C = suhu dalam skala Celcius
Contoh:
Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C.
Bila dikonversi kedalam skala Reamur (R) adalah
R = (4/5) C
R = (4/5) 100 =
80 R
Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 80 dalam skala Reamur (R).
Ø Konversi Suhu dari Celcius (C) ke
Fahrenheit (F)
Rumusnya adalah:
F = (9/5) C + 32
F = suhu dalam skala Fahrenheit
C = suhu dalam skala Celcius
Contoh:
Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi kedalam skala Fahrenheit (F)
adalah
F = (9/5) C + 32
F = (9/5) 100 + 32 = 212 F
Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 212 dalam skala Fahrenheit (F).
Ø Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Kelvin
(K)
Rumusnya adalah:
K = C + 273
K = suhudalam Kelvin
C = suhudalamCelcius
Contoh:
Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi kedalam Kelvin (K)
adalah
K = C + 273
K = 100 + 273 = 373 K
Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 373 dalam skala Kelvin (K).
Tak hanya dari skala Celcius (C), konversi juga dapat dilakukan dari skala lainnya yaitu Reamur (R), Fahrenheit
(F), dan Kelvin (K).
Secara ringkas, rumus untuk mengkonversi suhu dari skala satu ke skala lainnya adalah:
Ø Konversi suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R), Fahrenheit
(F), dan Kelvin (K) adalah:
R = (4/5) C
F = (9/5) C + 32
K = C + 273
Ø Konversi suhu dari Reamur (R) keCelcius
(C), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah:
C = (5/4) R
F = (9/4) R + 32
K = C + 273 = (5/4) R + 273
Ø Konversi suhu dari Fahrenheit (F) ke Celcius (C), Reamur
(R), dan Kelvin (K) adalah:
C = 5/9 (F-32)
R = 4/9 (F-32)
K = 5/9 (F-32) + 273
Ø Konversi suhu dari Kelvin (K) ke Celcius (C), Reamur
(R), Fahrenheit (F) adalah:
C = K – 273
R = 4/5 (K-273)
F = 9/5 (K-273) + 32
D.
Perubahan wujud benda dalam kehidupan
(Purwanto,
Budi; 2013, Hal. 185) Hubungan antara kalor, massa benda, dan perubahan suhu benda
dirumskan sebagai berikut:
Q= m.c.
Kalor yang
diberikan pada suatu zat digunakan untuk menaikkan suhu dan mengubah wujud
benda. Perubahan jumlah kalor pada suatu benda ditandai dengan kenaikkan atau
penurunan suhu atau bahkan perubahan wujud benda itu. Jika benda menerima
kalor, suhunya akan naik . sebaliknya, suhu akan turun jika melepaskan kalor.
Banyaknya kalor yang diterima atau dilepaskan suatu benda sebanding dengan
besar kenaikkan atau penurunan suhunya.
Ada beberapa
perubahan wujud benda yaitu:
1.
Mencair (melebur)
Mencair adalah Proses perubahan wujud dari padat ke cair.
Contohnya es dan mentega berubah wujud dari padat menjadi cair karena adanya
kenaikan suhu (panas). Peristiwa tersebut dinamakan mencair atau melebur
2.
Membeku
Membeku adalah proses perubahan wujud dari cair ke padat.
Contohnya es adalah wujud air dalam bentuk padat jika dimasukkan ke daam kulkas
3.
Menguap
Menguap adalah proses perubahan wujud dari cair ke
gas.penguapan terjadi jika kenaikan suhu yang besar. Ada empat cara mempercepat
penguapan yaitu, memanaskan, memperluas permukaan, meniupkan udara ke atasnya
dan mengurangi tekanan diatas.
4.
Mengembun
Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud benda gas
menjadi cair. Contohnya embun dipagi hari
5.
Menyublim
Menyublim adalah peristiwa perubahan zat padat menjadi
gas.
6.
Mengkristal
Adalah perubahan wujud gas menjadi padat.
E.
Pemuaian serta koefisien pengukurannya
Pemuaian zat
adalah bertambahnya ukuran benda karena pengaruh perubahan suhu atau
bertabahnya ukuran benda karena menerima kalor.pemuaian benda dapat diamati
dalam dalam bentuk pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.
1.
Pemuaian zat padat
Pemuaian yang terjadi pada zat padat ada tiga kemungkinan
yaitu, muai panjang, muai luas, dan muai volume.
a.
Muai panjang
Adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena
perubahan suhu. Muai panjang terjadi pada benda yang bentuknya batang (memanjang). Yang secara sistematis
dapat ditulis sebagai berikut:
Sedangakan panjang benda setelah memuia adalah sebagai
berikut:
Atau
}
b. Pemuaian luas
Adalah bertamabhnya ukuran luas permukaan suatu benda
karena perubahan suhu.
Sebuah benda yang padat, baik bentuk persegi maupun silinder,
pasti memiliki luas dan volume. Seperti halnya pada pemuaian panjang, ketika
benda dipanaskan, selain terjadi pemuaian panjang juga akan mengalami pemuaian
luas.
Perumusan pada pemuaian luas hampir sama seperti pada pemuaian
panjang, yaitu sebagai berikut:
dengan β adalah koefisien muai luas.
satuan dari β adalah /K sama seperti koefisien muai panjang (α ).
Coba Anda perhatikan sebuah tembaga berbentuk persegi sama sisi. Misalkan,
panjang sisi tembaga adalah L0maka luas tembaga
adalah L02 (Pangkat dua).
Jika tembaga tersebut dipanasi sampai terjadi perubahan temperatur
sebesar ΔT maka sisi-sisi tembaga akan memuai dan panjang sisi tembaga menjadi
L0 + ΔT. Luas tembaga setelah memuai akan berubah
menjadi (L0 + ΔT)2 dan perubahan
luas setelah pemuaian adalah:
dari perumusan koefisien muai luas, yaitu:
Oleh karena perubahan panjang ΔL tembaga sangatlah kecil maka
nilai ΔL2
dapat diabaikan. Jika ditulis ulang, persamaan tersebut menjadi
seperti yang telah Anda ketahui bahwa
c.
Pemuaian
volume
Seperti yang telah dibahas sebelumnya,
setiap benda yang padat pasti memiliki
volume.Jika panjang sebuah benda dapat memuai ketika dipanaskan maka volume
benda tersebut juga ikut memuai.
Perumusan untuk pemuaian volume sama dengan perumusan panjang dan
luas, yaitu:
dengan γ adalah koefisien muai volume:
Contohsoal
1.
Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Tentukanlah pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturenya naik dari 10°C sampai 40°C.
Jawaban:
Diketahui: L0 = 1 m,
ΔT = 40°C – 10°C =
30°C = 303,15K, dan
αkuningan =
19 × 10–6/K.
ΔL = α L0 ΔT
= (19 × 10–6/K)(1 m)(303,15
K)
= 5,76 × 10–3 = 5,76 mm
Jadi, pertambahan panjang kuningan setelah temperaturnya naik menjadi 40° adalah 5,76 mm.
2.
Sebuah batang aluminium memiliki luas 100 cm2. Jika batang aluminium tersebut dipanaskan mulai dari 0°C sampai 30°C,
berapakah perubahan luasnya setelah terjadi pemuaian? (Diketahui: α = 24 × 10–6/K).
Jawaban:
Diketahui: A0 = 100 cm2 = 1 m2,
ΔT = 30°C – 0°C = 30°C = 303,15 K, dan
β = 2α = 48 × 10–6/K.
ΔA = β A0ΔT
ΔA = 48 × 10–6/K × 1 m2 × 303,15 K
ΔA = 0,0145 m2
Jadi, perubahan luas bidang aluminium setelah pemuaian adalah 0,0145 m2.
3.
Sebuah bola yang
memiliki volume 50 m3jika dipanaskan hingga mencapai temperatur 50°C. Jika pada kondisi awal kondisi tersebut memiliki temperatur 0°C, tentukanlah volume akhir bola tersebut setelah terjadi pemuaian (Diketahui α =
17 × 10–6/K)
Jawaban:
Diketahui: V0 = 50 m3,
ΔT = 50°C – 0°C =
50°C = 323,15 K, dan
γ = 3α
= 51 × 10–6/K.
ΔV = γ Vo ΔT
ΔV = 51 × 10–6/K × 50 m3 × 323,15 K
ΔV = 0,82 m3
ΔV = V – Vo
V = ΔV + Vo
V = 0,82 m3 + 50 m3 = 50,82 m3
Jadi, volume akhir bola setelah pemuaian adalah 50,82 m3
F.
Hukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah
Kalor
merupakan bentuk energi, yaitu energi
panas. Hukum kekekalan energi kalor disebut dengan Asas Black. Jadi energi
kalor (panas) bisa pindah atau mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke
zat yang suhuna lebih rendah. Sama dengan halnya dengan energi listrik dimana
muatan listri akan mengalir dari yang potensialnya lebih tinggi menuju ke
potensial yang lebih rendah. Atau bisa di otentikkan seperti air yang mengalir
dari dari tempat yang memiliki energi potensial grafitasi tinggi menuju yang
grafitasinya rendah.
Asas Black ini
menyatakan dengan persamaan matematika.
Q lepas=Q
terima
Atau
Keterangan:
m1 dan m2 = massa zat pertama dan zat kedua
c1 dan c2
= kalor jenis zat 1 dan zat 2
selisih suhu zat 1
dan zat 2
Contoh soal
Air 100 gram pada suhu 200C dicampur dengan air
50 gram pada suhu 800C. Tentukan suhu campuran air tersebut.( c air
= 1 kal/g)
Penyelesaian:
Diketahui m1=100
g, t1 = 200C
M2=50
g, t2 = 800C
Untuk mencari suhu air campuran, anda gunakan
asas black , yaitu jumlah kalor yang diterima sama dengan jumlah kalor yang
dilepaskan.
Q
terima= Qlepas
= mc
=
m1c(tc-t1)
=100.1.(tc-20)
=
100 tc – 2.000
......... Q lepas=m2c(t2-tc)
=50.
1.(80-tc)
=4000-50
tc
Karena
Qterima=Qlepas maka
100
tc-2000 = 4000-50tc
150
tc = 6000
tc=400C
Jadi
suhu campuran adalah 400C
G.
Gafik hubungan suhu terhadap waktu pada proses perubahan wujud benda
Analisis
grafik perubahan wujud pada es yang dipananskan sampai menjadi uap.dalam grafik
ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.
Keterangan :
Pada Q1 es
mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu samapai pada 0 C
kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air
barulah terjadi kenikkan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C
maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4),
kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikkan
suhu kembali (Q5).
H.
Cara perpindahan kalor pada benda
Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu
:
a.
Konduksi
Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskan dalam selang waktu tertentu, ujung lainnya pun akan terasa panas.
Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi kebagian logam yang bersuhu rendah.Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi.
Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dan selama terjadi perpindahan kalor,
tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya.
Konduktor adalah zat yang dapat
menghantarkan kalor dengan baik, sedangkanisolator adalah kebalikannya,
yaitu zat yang sukar menghantarkan kalor. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa
perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada jenis logam, luas penampang
penghantar kalor, perbedaan suhu antar ujung-ujung logam, serta panjang
penghantar yang dilalui oleh kalor tersebut.
b.
Konveksi
Adalah proses perpindahan kalor yang terjadi yang
disertai dengan perpindahan pergerakan fluida itu sendiri. Ada 2 jenis konveksi,
yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah pergerakan fluida terjadi karena perbedaan
massa jenis, sedangkan pada konveksi
paksa terjadinya pergerakan fluida karena ada paksaan dari luar.
Contoh konveksi alamiah : nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara
disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin
darat, dsb. Contoh konveksi paksa : sistim pendingin mobil, pengering rambut,
kipas angin, Besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke
fluida di sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan perbedaan suhu antara benda dengan fluida.
c.
Radiasi
Adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.Pada
radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda
halnya dengan konduksi
atau konveksi yang selalu membutuhkan medium.
Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energy radiasi.Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar.Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Yosef
Stefan menemukan bahwa lajur ambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda bergantung pada sifat dan suhu permukaan benda.Benda yang mengkilap lebih sukar memencarkan kalor daripada benda yang
hitan dan kusam.Keadaan tersebut juga berlaku untuk benda yang
menyerap kalor.Benda
yang permukaannnya mengkilap lebih suka rmenyerap kalor dari pada benda yang permukaannnya hitam dan kusam.Jadi bahwa benda hitam dan kusam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.
)
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan materi diatas suhu atau temperatur benda
adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda. Benda yang panas
memiliki suhu yang tinggi, sedangakan benda yang diinginkan memiliki suhu yang
rendah.
Kalora dalah energi yang berpindah dari benda yang
suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika dua benda
bersentuhan. Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk
menaikkan suhu tergantung pada :
1. Massa benda
2. Kalor jenis benda
3.
Perbedaan suhu
kedua benda
Perpindahan
kalor dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu:
1.
Konduksi
2.
Konveksi
3.
Radiasi
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena
pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima
kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat
cair, pada zat gas.
B.
Saran
Semoga dengan dibuatnya makalah ini kita
bisa menambah wawasan pengetahuan kita, kita tahu apa itu materi dan bagaimana
perubahannya, sehingga materi tersebut bisa bermanfaat di dunia ini.dan semoga
kita lebih kritis lagi dalam membedakan suhu
dan kalor .
DAFTAR PUSTAKA
Geogle. Grafik hubungan suhu
terhadap waktu. Diambil dari http://www.geogle.co.id/searct?q=grafik+hubungan+suhu+terhadap+waktu
(diakses pada hari sabtu, 11 november 7017, jam 12:55)
Purwanto budi.2013 ” Fisika” PT Wangsa Jatra Lestari,Solo
Sandy Hermawan,ST.Mini book master fisika SMA Kelas X,XI,XII; Sandy Hermawan, ST.;
penyunting:Ahmad Fauzi,S.Si.-Cet.1-Jakarta:Wahyumedia,2012
SUHU DAN KALOR
Makalah
ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Konsep Dasar IPA
Dosen
pengampu : Ela Suryani,M.Pd
Disusun
Oleh:
1. MuhamadZulkarnaen
A. (130117A010)
2. PriancaTrisnaEkawati (130117A011)
3. Sonia
Lestari (130117A012)
PROGRAM STUDI
PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS NGUDI
WALUYO
TAHUN 2017
KATA PENGANTAR
Puji serta syukur marilah kita
panjatkan kepada kehadirat Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak nikmat
yang mana makhluk-Nya pun tidak akan menyadari begitu banyak nikmat yang telah
didapatkan dari Allah SWT. Selain itu, penulis juga merasa sangat bersyukur
karena telah mendapatkan hidayah-Nya baik iman maupun islam.
Dengan nikmat dan hidayah-Nya pula
kami dapat menyelesaikan penulisan makalah ini yang merupakan tugas mata kuliah
Konsep Dasar IPA. Penulis sampaikan terimakasih sebesar-besarnya kepada Ibu Ela
Suryani, M.Pd. selaku dosen mata kuliah Konsep Dasar IPA dan semua pihak yang
turut membantu proses penyusunan makalah ini.
Penulis menyadari dalam makalah ini
masih begitu banyak kekurangan-kekurangan dan kesalahan-kesalahan baik dari
isinya maupun struktur penulisannya, oleh karena itu penulis sangat
mengharapkan kritik dan saran positif untuk perbaikan dikemudian hari.
Demikian semoga makalah ini
memberikan manfaat umumnya pada para pembaca dan khususnya bagi penulis
sendiri. Amin.
Ungaran,
10 November 2017
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................................ ii
DAFTAR
ISI ...... iii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... iv
A. Latar Belakang ................................................................................................ 1
B. Rumusan Masalah 1
C. Tujuan ................................................................................................................ 2
BAB II PEMBAHASAN
A. Perbedaan suhu dan kalor 3
B.
Kenggulan dan
kelemahan berbagai alat ukur suhu .......................................... 3
C. Mengkonversikan skala berbagai termometer..................................................... 6
D. Perbahan wujud dalam kehidupan ..................................................................... 9
E. Pemuaian serta koefisien pengukurannya........................................................... 10
F. Hukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah ........................... 15
G. Gafik hubungan suhu terhadap waktu pada proses perubahan wujud benda.......... 16
H. Cara perpindahan kalor pada benda ................................................................. 17
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan 19
B. Saran ...... 19
DAFTAR
PUSTAKA......................................................................................................... 20
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Suhu dan kalor adalah dua hal yang
tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Banyak kegiatan-kegiatan
yang berkaitan dengan dua hal tersebut seperti hal yang paling sederhana saja
perbedaan temperatur udara saat siang dan malam hari, penurunan suhu teh panas
jika ditambah dengan es batu, dan lain sebagainya.
Kalor merupakan bentuk energi maka
dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Berdasarkan hukum kekkalan
energi maka energi listrik dapat berubah menjadi kalor energi kalor dan juga
sebaliknya eergi kalor dapat berubah menjadi energi listrik.Pada dasarnya kehidupan
manusia selam ini tidak bisa terlepas dari yang namanya suhu dan kalor. Dalam
kehidupan manusia yang selalu menjadikan kalor sebagai alat untuk menjaga
kestabilan manusia dalam menjalankan kehidupannya di muka bumi ini.
Maklah ini dispesifikasikan pada satu
tinjauan permasalahan yang dilihat dari berbagai topik yang muncul dari suhu
dan kalor itu sendiri, dimana pokok pembahasannya meliputi:
a. Pengertian suhu dan kalor
b. Komponen yang ada dalam suhu dan kalor
B. Rumusan Masalah
1. Apakah Perbedaan suhu dan kalor?
2.
Apa saja Keunggulan
dan kelemahan berbagai alat ukur suhu?...................
3.
Bagaimana cara mengkonversikanskala
berbagai termometer?
4.
Apa saja perbahan
wujud dalam kehidupan?
5.
Bagaimana cara
menghitung Pemuaian serta koeifisen pengukurannya?
6. Apa bunyi Hukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah?
7.
Bagaimana gafik
hubungan suhu terhadap waktu pada proses
perubahan wujud benda?
8. Bagaimana cara perpindahan kalor pada benda?
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui Perbedaan suhu dan kalor
2. Untuk mengetahui Kenggulan dan kelemahan berbagai alat ukur suhu
3.
Untuk
mengetahui mengkonversikanskala berbagai
termometer
4.
Untuk mengetahui saja
perbahan wujud dalam kehidupan
5.
Untuk mengetahui
cara menghitung Pemuaian serta koeifisen pengukurannya
6. Untuk mengetahuiHukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah
7.
Untuk mengetahui gafik
hubungan suhu terhadap waktu pada proses
perubahan wujud benda
8. Untuk mengetahui cara perpindahan kalor pada benda
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Perbedaan suhu dan kalor
Suhu adalah
ukura energi kinetik rata-rata dari molekul suatu benda.suhu adalah angka yang berubungan dngan
energi tetapi bukan energi itu sendiri.suhu diukur dengan sejumlah satun
seperti kelvn, Fahrenheit, da Celsius. Jadi, suhu adalah tingkat atau ukuran
panas suatu benda.
Kalor dalah
energi total yang terkandng oleh benda, baik yang berhubungan dengan energi
baik energi potesial maupun kinetik atau kalor adalah banyaknya energi panas
yang terkandung dalam zat. Energi poensial adalah energi yang tersimpan
sementara energi kinetikadalah energi gerak. Hal in diukur dalam joule (J).
B.
Kenggulan dan kelemahan berbagai alat ukur suhu
1.
Termometer Alkohol
Kelebihan termometer alkohol:
a.
Pemuaian alkohol
bersifat linear(teratur) terhaap kenaikan suhu
b.
Mempunyai jangkauan
ukur besar, karena titik bekunya -112C
c.
Alkohol cepat
mengambil suhu benda yang diukur
d.
Alkohol lebih murah
e. Alkohol lebih cepat mengalami pemuaian meskipun kanaikan
suhunya kecil sehingga lebih akurat
Kekurangan
termometer alkohol:
a.
Titik didihnya
rendah yaitu 78C
b.
Alkohol membasahi
dinding tabung
c.
Alkohol tidak
berwarna sehingga perlu diberi warna agar mudah dibaca
d.
Alkohol pemuaiannya
tidak teratur
2.
Termometer raksa
Kelebihan termometer raksa
a.
Raksa tidak
membasahi dinding tabung, sehingga pengukuran lebih teliti
b.
Termometer raksa
mempunyai jangkauan pengukuran besar -39C-357C
c.
Raksa dapat dengan
cepat mengambil kalor dari benda yang diukur sehingga suhu raksa dapat dengan
mudah sama dengan suhu benda
d.
Raksa mengilap
sehingga mudah dilihat
e.
Pemuaian raksa
teratur terhadap kenaikan suhu
Kekurangan termometer raksa:
a.
Harga raksa mahal
dan susah dicari
b.
Bila tabung pecah,
raksa sangat berbahaya, gas beracun
c.
Raksa tidak dapat
digunakan mengukur lebih rendah dari -39C, padahal suhu dikutub Utara dan
Selatan lebih rendah daripada suhu tersebut.
3.
Termometer Bimetal
Kelebihan termometer bimetal:
a.
Tahan dari
goncangan
b.
Tidak mudah
terbakar
c.
Harganya relatif
murah
d.
Tahan lama, awet
dan mudah dikalibrasikan
e. Dapat digunakan untuk termograf
Kekurangan
termometer Bimetal:
a.
Memerlukan
kalibrasi sering untuk menjaga akurasi respon terhadap perubahan suhu lambat
b.
Kurang akurat
4.
Termometer klinis
Kelebihan termometer klinis:
a.
Saat ditempatkan
pada tubuh akan membaca secara otomatis dan ditampilkan dalam bentuk angka
b.
Tidak mudah rusak
c.
Cepat menangkap
suhu/menyamkan suhu dengan benda yang diukur
d. Bisa digunakan disemua site
kelemahan
termometer klinis:
a.
Termasuk termometer
yang mahal
b.
Kurang akurat
c.
Gampang berubah
posisi
5.
Termometer Infra
merah
Kelebihan termometer inframerah:
a.
Non-kontak
pengukuran temperatur tidak berpengaruh pada objek yang diukur
b.
Cepat respon dan
pergerakan benda dapat diukur dan suhu transien
c.
Keakuratan
pengukuran, resolusi tinggi kecil
d.
Rentang pengukuran
besar
e.
Suhu pengukuran
wilayah kecil
f.
Bisa menjadi titik
waktu yang sama, garis, suhu permukaan
g. Dapat diukur suhu mutlak, kelembaban relatif dapat diukur
Kelemahan
termometer infra merah:
a.
Paparan terhadap
pengaruh temperatur pada suhu objek yang diukur
b.
Tidak cocok untuk
mengukur suhu transien
c.
Tidak mudah
untuk mengukur benda bergerak
d.
Rentang pengukuran
tidak cukup luas, dan perlengkapan
e.
Tidak cocok untuk
mengukur beracun, tekanan tinggi, dan kesempatan berbahaya.
6.
Termometer kawat
platinum
Kelebihan termometer kawat platinum
a.
Rentang suhu tinggi
dapat mengukur adalah dari -260C samapai 1700C
b.
Akulturasi suhu
tinggi
c.
Bisa digunakan
untuk mengukur air mendidih dan zat yang suhunya sangat dingin dan sangat panas
d. Praktis karena menggunakan sistem sensor
Kelemahan
termometer kawat platinum
a.
Tidak sangat
sensitif terhadap perubahan kecil dalam suhu
b.
Waktu respon lambat
20
c.
Cenderung mudah
rusak, maka harus berhati-hati
d.
Menggunakan zat
berbahaya
e.
Harga cenderung
mahal
7.
Termometer Gas
Kelebihan
termometer gas
a.
Lebih teliti
b.
Dapat mengukur suhu
rendah karena titik bekunya -250C
c. Dapat emngukur suhu tinggi karena titik didihnya 1500C
Kelemahan
termometer gas:
a.
Pengukuran lambat
C.
Mengkonversikan skala berbagai termometer
Untuk mengukur
suhu, termometer diberi skala. Untuk membuat skala, diperlukan titik tetap
bawah dan atas. Diantara dua titik tetap tersebut dibagi menjadi sejumlah
bagian-bagian yang sama panjang. Setiap bagian itu disebut satu derajat. Ada
empat skala termometer yang banyak digunakan. Keempat skala tersebut adalah skala Celsius, Fahrenheit, Reamur, dan
Kelvin. Termometer skala Celcius
Merupakan termometer yang menggunakan skala Celcius (C).
Titik didih air: 100 derajat Celcius (100 C)
Titik beku: 0 derajat Celcius (0 C)
Dari 0 derajat Celcius sampai 100 derajat Celcius dibagi dalam 100 skala.
1. Termometer skala Reamur
Merupakan termometer yang
menggunakan skala Reamur
(R).
Titik didih air: 80 derajat Reamur (80 R)
Titik bekunya: 0 derajat Reamur (0 R)
Dari 0 derajat Reamur sampai 80 derajat Reamur dibagi dalam 80 skala.
2. Termometer skala Fahrenheit
Merupakan termometer yang
menggunakan skala
Fahrenheit (F).
Titik didih air: 212 derajat
Fahrenheit (212 F)
Titik bekunya: 32 derajat
Fahrenheit (32 F)
Dari 32 derajat Fahrenheit sampai
212 derajat
Fahrenheit dibagi dalam
180 skala.
3. Termometer skala Kelvin
Merupakan termometer yang
menggunakan skala
Kelvin (K).
Titik didih air: 373 Kelvin
(373 K)
Titikbekunya: 273 Kelvin (273 K)
Dari
273 Kelvin sampai 373 Kelvin dibagi dalam 100 skala.
Konversi suhu merupakan cara untuk menyatakan suhu suatu benda dari satu skala kedalam skala lainnya. Jadi, suhu suatu benda dalam Celcius dapat dikonversi (diubah)
kedalam skala lainnya yaitu Reamur, Fahrenheit, dan
Kelvin. Untuk mengonversi
(mengubah) suhu dari satu skala ke skala lain, dapat menggunakan rumus atau formula tertentu
yang sudah ditetapkan.
Ø Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R)
Rumusnya adalah :
R = (4/5) C
R = suhu dalam skala Reamur
C = suhu dalam skala Celcius
Contoh:
Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C.
Bila dikonversi kedalam skala Reamur (R) adalah
R = (4/5) C
R = (4/5) 100 =
80 R
Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 80 dalam skala Reamur (R).
Ø Konversi Suhu dari Celcius (C) ke
Fahrenheit (F)
Rumusnya adalah:
F = (9/5) C + 32
F = suhu dalam skala Fahrenheit
C = suhu dalam skala Celcius
Contoh:
Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi kedalam skala Fahrenheit (F)
adalah
F = (9/5) C + 32
F = (9/5) 100 + 32 = 212 F
Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 212 dalam skala Fahrenheit (F).
Ø Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Kelvin
(K)
Rumusnya adalah:
K = C + 273
K = suhudalam Kelvin
C = suhudalamCelcius
Contoh:
Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi kedalam Kelvin (K)
adalah
K = C + 273
K = 100 + 273 = 373 K
Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 373 dalam skala Kelvin (K).
Tak hanya dari skala Celcius (C), konversi juga dapat dilakukan dari skala lainnya yaitu Reamur (R), Fahrenheit
(F), dan Kelvin (K).
Secara ringkas, rumus untuk mengkonversi suhu dari skala satu ke skala lainnya adalah:
Ø Konversi suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R), Fahrenheit
(F), dan Kelvin (K) adalah:
R = (4/5) C
F = (9/5) C + 32
K = C + 273
Ø Konversi suhu dari Reamur (R) keCelcius
(C), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah:
C = (5/4) R
F = (9/4) R + 32
K = C + 273 = (5/4) R + 273
Ø Konversi suhu dari Fahrenheit (F) ke Celcius (C), Reamur
(R), dan Kelvin (K) adalah:
C = 5/9 (F-32)
R = 4/9 (F-32)
K = 5/9 (F-32) + 273
Ø Konversi suhu dari Kelvin (K) ke Celcius (C), Reamur
(R), Fahrenheit (F) adalah:
C = K – 273
R = 4/5 (K-273)
F = 9/5 (K-273) + 32
D.
Perubahan wujud benda dalam kehidupan
(Purwanto,
Budi; 2013, Hal. 185) Hubungan antara kalor, massa benda, dan perubahan suhu benda
dirumskan sebagai berikut:
Q= m.c.
Kalor yang
diberikan pada suatu zat digunakan untuk menaikkan suhu dan mengubah wujud
benda. Perubahan jumlah kalor pada suatu benda ditandai dengan kenaikkan atau
penurunan suhu atau bahkan perubahan wujud benda itu. Jika benda menerima
kalor, suhunya akan naik . sebaliknya, suhu akan turun jika melepaskan kalor.
Banyaknya kalor yang diterima atau dilepaskan suatu benda sebanding dengan
besar kenaikkan atau penurunan suhunya.
Ada beberapa
perubahan wujud benda yaitu:
1.
Mencair (melebur)
Mencair adalah Proses perubahan wujud dari padat ke cair.
Contohnya es dan mentega berubah wujud dari padat menjadi cair karena adanya
kenaikan suhu (panas). Peristiwa tersebut dinamakan mencair atau melebur
2.
Membeku
Membeku adalah proses perubahan wujud dari cair ke padat.
Contohnya es adalah wujud air dalam bentuk padat jika dimasukkan ke daam kulkas
3.
Menguap
Menguap adalah proses perubahan wujud dari cair ke
gas.penguapan terjadi jika kenaikan suhu yang besar. Ada empat cara mempercepat
penguapan yaitu, memanaskan, memperluas permukaan, meniupkan udara ke atasnya
dan mengurangi tekanan diatas.
4.
Mengembun
Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud benda gas
menjadi cair. Contohnya embun dipagi hari
5.
Menyublim
Menyublim adalah peristiwa perubahan zat padat menjadi
gas.
6.
Mengkristal
Adalah perubahan wujud gas menjadi padat.
E.
Pemuaian serta koefisien pengukurannya
Pemuaian zat
adalah bertambahnya ukuran benda karena pengaruh perubahan suhu atau
bertabahnya ukuran benda karena menerima kalor.pemuaian benda dapat diamati
dalam dalam bentuk pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.
1.
Pemuaian zat padat
Pemuaian yang terjadi pada zat padat ada tiga kemungkinan
yaitu, muai panjang, muai luas, dan muai volume.
a.
Muai panjang
Adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena
perubahan suhu. Muai panjang terjadi pada benda yang bentuknya batang (memanjang). Yang secara sistematis
dapat ditulis sebagai berikut:
Sedangakan panjang benda setelah memuia adalah sebagai
berikut:
Atau
}
b. Pemuaian luas
Adalah bertamabhnya ukuran luas permukaan suatu benda
karena perubahan suhu.
Sebuah benda yang padat, baik bentuk persegi maupun silinder,
pasti memiliki luas dan volume. Seperti halnya pada pemuaian panjang, ketika
benda dipanaskan, selain terjadi pemuaian panjang juga akan mengalami pemuaian
luas.
Perumusan pada pemuaian luas hampir sama seperti pada pemuaian
panjang, yaitu sebagai berikut:
dengan β adalah koefisien muai luas.
satuan dari β adalah /K sama seperti koefisien muai panjang (α ).
Coba Anda perhatikan sebuah tembaga berbentuk persegi sama sisi. Misalkan,
panjang sisi tembaga adalah L0maka luas tembaga
adalah L02 (Pangkat dua).
Jika tembaga tersebut dipanasi sampai terjadi perubahan temperatur
sebesar ΔT maka sisi-sisi tembaga akan memuai dan panjang sisi tembaga menjadi
L0 + ΔT. Luas tembaga setelah memuai akan berubah
menjadi (L0 + ΔT)2 dan perubahan
luas setelah pemuaian adalah:
dari perumusan koefisien muai luas, yaitu:
Oleh karena perubahan panjang ΔL tembaga sangatlah kecil maka
nilai ΔL2
dapat diabaikan. Jika ditulis ulang, persamaan tersebut menjadi
seperti yang telah Anda ketahui bahwa
c.
Pemuaian
volume
Seperti yang telah dibahas sebelumnya,
setiap benda yang padat pasti memiliki
volume.Jika panjang sebuah benda dapat memuai ketika dipanaskan maka volume
benda tersebut juga ikut memuai.
Perumusan untuk pemuaian volume sama dengan perumusan panjang dan
luas, yaitu:
dengan γ adalah koefisien muai volume:
Contohsoal
1.
Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Tentukanlah pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturenya naik dari 10°C sampai 40°C.
Jawaban:
Diketahui: L0 = 1 m,
ΔT = 40°C – 10°C =
30°C = 303,15K, dan
αkuningan =
19 × 10–6/K.
ΔL = α L0 ΔT
= (19 × 10–6/K)(1 m)(303,15
K)
= 5,76 × 10–3 = 5,76 mm
Jadi, pertambahan panjang kuningan setelah temperaturnya naik menjadi 40° adalah 5,76 mm.
2.
Sebuah batang aluminium memiliki luas 100 cm2. Jika batang aluminium tersebut dipanaskan mulai dari 0°C sampai 30°C,
berapakah perubahan luasnya setelah terjadi pemuaian? (Diketahui: α = 24 × 10–6/K).
Jawaban:
Diketahui: A0 = 100 cm2 = 1 m2,
ΔT = 30°C – 0°C = 30°C = 303,15 K, dan
β = 2α = 48 × 10–6/K.
ΔA = β A0ΔT
ΔA = 48 × 10–6/K × 1 m2 × 303,15 K
ΔA = 0,0145 m2
Jadi, perubahan luas bidang aluminium setelah pemuaian adalah 0,0145 m2.
3.
Sebuah bola yang
memiliki volume 50 m3jika dipanaskan hingga mencapai temperatur 50°C. Jika pada kondisi awal kondisi tersebut memiliki temperatur 0°C, tentukanlah volume akhir bola tersebut setelah terjadi pemuaian (Diketahui α =
17 × 10–6/K)
Jawaban:
Diketahui: V0 = 50 m3,
ΔT = 50°C – 0°C =
50°C = 323,15 K, dan
γ = 3α
= 51 × 10–6/K.
ΔV = γ Vo ΔT
ΔV = 51 × 10–6/K × 50 m3 × 323,15 K
ΔV = 0,82 m3
ΔV = V – Vo
V = ΔV + Vo
V = 0,82 m3 + 50 m3 = 50,82 m3
Jadi, volume akhir bola setelah pemuaian adalah 50,82 m3
F.
Hukum kekekalan energi kalor melalui pemecahan masalah
Kalor
merupakan bentuk energi, yaitu energi
panas. Hukum kekekalan energi kalor disebut dengan Asas Black. Jadi energi
kalor (panas) bisa pindah atau mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke
zat yang suhuna lebih rendah. Sama dengan halnya dengan energi listrik dimana
muatan listri akan mengalir dari yang potensialnya lebih tinggi menuju ke
potensial yang lebih rendah. Atau bisa di otentikkan seperti air yang mengalir
dari dari tempat yang memiliki energi potensial grafitasi tinggi menuju yang
grafitasinya rendah.
Asas Black ini
menyatakan dengan persamaan matematika.
Q lepas=Q
terima
Atau
Keterangan:
m1 dan m2 = massa zat pertama dan zat kedua
c1 dan c2
= kalor jenis zat 1 dan zat 2
selisih suhu zat 1
dan zat 2
Contoh soal
Air 100 gram pada suhu 200C dicampur dengan air
50 gram pada suhu 800C. Tentukan suhu campuran air tersebut.( c air
= 1 kal/g)
Penyelesaian:
Diketahui m1=100
g, t1 = 200C
M2=50
g, t2 = 800C
Untuk mencari suhu air campuran, anda gunakan
asas black , yaitu jumlah kalor yang diterima sama dengan jumlah kalor yang
dilepaskan.
Q
terima= Qlepas
= mc
=
m1c(tc-t1)
=100.1.(tc-20)
=
100 tc – 2.000
......... Q lepas=m2c(t2-tc)
=50.
1.(80-tc)
=4000-50
tc
Karena
Qterima=Qlepas maka
100
tc-2000 = 4000-50tc
150
tc = 6000
tc=400C
Jadi
suhu campuran adalah 400C
G.
Gafik hubungan suhu terhadap waktu pada proses perubahan wujud benda
Analisis
grafik perubahan wujud pada es yang dipananskan sampai menjadi uap.dalam grafik
ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.
Keterangan :
Pada Q1 es
mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu samapai pada 0 C
kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air
barulah terjadi kenikkan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C
maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4),
kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikkan
suhu kembali (Q5).
H.
Cara perpindahan kalor pada benda
Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu
:
a.
Konduksi
Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskan dalam selang waktu tertentu, ujung lainnya pun akan terasa panas.
Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi kebagian logam yang bersuhu rendah.Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi.
Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dan selama terjadi perpindahan kalor,
tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya.
Konduktor adalah zat yang dapat
menghantarkan kalor dengan baik, sedangkanisolator adalah kebalikannya,
yaitu zat yang sukar menghantarkan kalor. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa
perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada jenis logam, luas penampang
penghantar kalor, perbedaan suhu antar ujung-ujung logam, serta panjang
penghantar yang dilalui oleh kalor tersebut.
b.
Konveksi
Adalah proses perpindahan kalor yang terjadi yang
disertai dengan perpindahan pergerakan fluida itu sendiri. Ada 2 jenis konveksi,
yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah pergerakan fluida terjadi karena perbedaan
massa jenis, sedangkan pada konveksi
paksa terjadinya pergerakan fluida karena ada paksaan dari luar.
Contoh konveksi alamiah : nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara
disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin
darat, dsb. Contoh konveksi paksa : sistim pendingin mobil, pengering rambut,
kipas angin, Besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke
fluida di sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan perbedaan suhu antara benda dengan fluida.
c.
Radiasi
Adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.Pada
radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda
halnya dengan konduksi
atau konveksi yang selalu membutuhkan medium.
Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energy radiasi.Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar.Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Yosef
Stefan menemukan bahwa lajur ambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda bergantung pada sifat dan suhu permukaan benda.Benda yang mengkilap lebih sukar memencarkan kalor daripada benda yang
hitan dan kusam.Keadaan tersebut juga berlaku untuk benda yang
menyerap kalor.Benda
yang permukaannnya mengkilap lebih suka rmenyerap kalor dari pada benda yang permukaannnya hitam dan kusam.Jadi bahwa benda hitam dan kusam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.
)
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan materi diatas suhu atau temperatur benda
adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda. Benda yang panas
memiliki suhu yang tinggi, sedangakan benda yang diinginkan memiliki suhu yang
rendah.
Kalora dalah energi yang berpindah dari benda yang
suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika dua benda
bersentuhan. Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk
menaikkan suhu tergantung pada :
1. Massa benda
2. Kalor jenis benda
3.
Perbedaan suhu
kedua benda
Perpindahan
kalor dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu:
1.
Konduksi
2.
Konveksi
3.
Radiasi
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena
pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima
kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat
cair, pada zat gas.
B.
Saran
Semoga dengan dibuatnya makalah ini kita
bisa menambah wawasan pengetahuan kita, kita tahu apa itu materi dan bagaimana
perubahannya, sehingga materi tersebut bisa bermanfaat di dunia ini.dan semoga
kita lebih kritis lagi dalam membedakan suhu
dan kalor .
DAFTAR PUSTAKA
Geogle. Grafik hubungan suhu
terhadap waktu. Diambil dari http://www.geogle.co.id/searct?q=grafik+hubungan+suhu+terhadap+waktu
(diakses pada hari sabtu, 11 november 7017, jam 12:55)
Purwanto budi.2013 ” Fisika” PT Wangsa Jatra Lestari,Solo
Sandy Hermawan,ST.Mini book master fisika SMA Kelas X,XI,XII; Sandy Hermawan, ST.;
penyunting:Ahmad Fauzi,S.Si.-Cet.1-Jakarta:Wahyumedia,2012
Komentar
Posting Komentar