Penerbit Erlangga




Menguasai konsep suhu dan kalor.
Menguasai pengaruh kalor terhadap zat.
Memahami konsep perpindahan kalor dan
manfa...







Pengukuran Suhu
Kalor
Pengaruh Kalor Terhadap Zat
Perpindahan Kalor
Kalor Laten
Asas Black




Untuk mengetahui besar
suhu suatu benda dapat
digunakan alat ukur yang
disebut termometer.
Caranya adalah dengan
men...


Termometer bayi



Termometer laboratorium
Perbandingan skala dari berbagai termometer:
C

R

F

K

Rk

100

80

180

100

180

5

4

9

5

9
Suhu suatu ruangan menunjukkan angka 32 jika diukur
dengan termometer Celcius. Tentukanlah jika diukur dengan:
a. Reamur
b...
Kuantitas panas atau kalor dalam suatu bahan dilambangkan
dengan ΔQ yang berkaitan dengan perubahan suhu ΔT. Besar
kuantit...
Kalor Jenis


Kalor jenis adalah besarnya kalor yang dibutuhkan untuk
meningkatkan 1°C dalam setiap 1 kg massa. Kalor jen...
Kapasitas Kalor


Kapasitas kalor adalah besar kalor yang diperlukan untuk
meningkatkan suhu zat tanpa memperhatikan mass...
Tabel 5.1: Tabel Kalor Jenis
Bahan
Alumunium

Kalor Jenis
(J/kg°C)
910

Bahan

Kalor Jenis
(J/kg°C)

Besi

470

Berilium

...
Berapakah besar kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2
kg air dari suhu 32oC hingga 80oC?
Diketahui: m =2 kg

T  T2  ...




Pada umumnya, benda akan mengalami ekspansi atau
memuai pada saat dipanaskan.
Ekspansi suatu benda akibat peningkata...
1. Ekspansi Linear
Sebuah tongkat dari bahan logam yang panjangnya L0 pada
temperatur awal T0. setelah tongkat dipanaskan ...
Contoh Ekspansi Linear:
Sebuah kawat alumunium yang panjangnya 2 m dipanaskan hingga
mengalami perubahan temperatur sebesa...
2.Ekspansi Luas
Telah diungkapkan sebelumnya bahwa peningkatan temperatur
suatu benda yang berbentuk kepingan akan menimbu...
Contoh Ekspansi Luas:
Sebuah lempengan alumunium yang luasnya 4 m2dipanaskan
hingga mengalami peningkatan temperatur sebes...
3. Ekspansi Volume
Peningkatan temperatur suatu benda dapat mengakibatkan
terjadinya ekspansi volume. Dari hasil percobaan...
Tabel Koefisien Muai Volume Beberapa Benda
Bahan

Koefisien Muai Volume 

Alumunium

7,2 x 10-5

Kuningan

6,0 x 10-5

Te...
Contoh Ekspansi Luas:
Sebuah balok tembaga yang bervolume 2 m3 dipanaskan hingga
mengalami peningkatan temperatur sebesar ...
Terdapat tiga mekanisme perpindahan kalor antar-medium:
 Konduksi: konduksi adalah perpindahan kalor dengan cara
menempel...
1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Laju kalor dalam peristiwa konduksi:

T
H  kA
L
Dengan:
H = arus kalor(J/s)
K = kon...
2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Laju kalor dalam peristiwa konveksi:

Q
H
 hAT
T
Keterangan:
H = laju kalor (wat...
2. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Laju kalor dalam peristiwa radiasi, kemudian diberi nama Hukum
Stefan Boltzmann:

P  ...
Kalor laten adalah besarnya kalor yang dibutuhkan untuk
mengubah fase m kilogram zat. Misalnya es yang melebur, air
yang m...
Contoh Kalor Laten:
Hitunglah besar energi kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan -5 oC bermassa
100 g menjadi air bersuhu...
Perpindahan kalor akan berhenti saat terjadi kesetimbangan
kalor. Artinya aliran kalor akan terhenti sampai kalor benda
ya...
Contoh Asas Black:
Sebatang besi bermassa 1 kg dipanaskan hingga mencapai suhu
100 oC. Batang besi ini kemudian dicelupkan...
Nyatakan persamaan kalor untuk air yang dicelupkan besi
panas. Suhu akhir air akan naik sampai suhu T yang pasti lebih
tin...
Bab 5 suhu dan kalor
Bab 5 suhu dan kalor
Bab 5 suhu dan kalor
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Bab 5 suhu dan kalor

875

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
875
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
87
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Bab 5 suhu dan kalor"

  1. 1. Penerbit Erlangga
  2. 2.    Menguasai konsep suhu dan kalor. Menguasai pengaruh kalor terhadap zat. Memahami konsep perpindahan kalor dan manfaatnya.
  3. 3.       Pengukuran Suhu Kalor Pengaruh Kalor Terhadap Zat Perpindahan Kalor Kalor Laten Asas Black
  4. 4.   Untuk mengetahui besar suhu suatu benda dapat digunakan alat ukur yang disebut termometer. Caranya adalah dengan menempelkan termometer pada benda tersebut. Setelah termometer disentuhkan maka akan terjadi aliran kalor dari benda ke termometer.
  5. 5.  Termometer bayi  Termometer laboratorium
  6. 6. Perbandingan skala dari berbagai termometer: C R F K Rk 100 80 180 100 180 5 4 9 5 9
  7. 7. Suhu suatu ruangan menunjukkan angka 32 jika diukur dengan termometer Celcius. Tentukanlah jika diukur dengan: a. Reamur b. Fahrenheit c. Kelvin d. Rankine Penyelesaian: 4 4 a. t°R= 5 t°C = 32   25,4 R 5 9 t°C+ 32= 32   32  89,6 F 5 b. 9 t°R= 5 c. tK = t°C +273 = 32+273=305K d. 9 9 t°Rk = t°C + 491= 32   491  57,6  491  548,6 Rk 5 5
  8. 8. Kuantitas panas atau kalor dalam suatu bahan dilambangkan dengan ΔQ yang berkaitan dengan perubahan suhu ΔT. Besar kuantitas kalor Q yang diperlukan untuk meningkatkan suhu benda dari T1 menjadi T2 berbanding lurus dengan:  Massa benda m; semakin besar massa benda yang akan dipanaskan, maka semakin besar pula kuantitas kalor yang diperlukan.  Jenis benda atau sifat alami benda; besar kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg tembaga tidaklah sama dengan yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg air.
  9. 9. Kalor Jenis  Kalor jenis adalah besarnya kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan 1°C dalam setiap 1 kg massa. Kalor jenis dinyatakan dengan persamaan: Q C= mT atau Q  mcT Dengan c = kalor jenis (J/kg°C atau J/kg K) m = massa zat (kg) ΔT = perubahan suhu (°C atau K)
  10. 10. Kapasitas Kalor  Kapasitas kalor adalah besar kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu zat tanpa memperhatikan massa zat. Kapasitas kalor dilambangkan dengan C (perhatikan perbedaan simbol C dan c). Kapasitas kalor dinyatakan dengan persamaan: Q c T atau Q  CT
  11. 11. Tabel 5.1: Tabel Kalor Jenis Bahan Alumunium Kalor Jenis (J/kg°C) 910 Bahan Kalor Jenis (J/kg°C) Besi 470 Berilium 1.970 Batu kapur (CaCO3) 879 Tembaga 390 Raksa (Hg) 138 234 Etanol 2.428 Perak Es 2.100 Air 4.200
  12. 12. Berapakah besar kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg air dari suhu 32oC hingga 80oC? Diketahui: m =2 kg T  T2  T1  80  32  48c Penyelesaian: Q=….? Penyelesaian: Q  mcT  2  4.190  48  4,0224 105 J
  13. 13.   Pada umumnya, benda akan mengalami ekspansi atau memuai pada saat dipanaskan. Ekspansi suatu benda akibat peningkatan suhu terjadi secara menyeluruh ke segala arah yang disebut juga ekspansi volume. Namun, keadaan ini bisa dipaksa dan diubah menjadi ekspansi satu arah (ekspansi linear).
  14. 14. 1. Ekspansi Linear Sebuah tongkat dari bahan logam yang panjangnya L0 pada temperatur awal T0. setelah tongkat dipanaskan hingga mencapai temperatur T dengan besar perubahan temperatur T  T2  T1 maka panjang tongkat akan mencapai L. Perubahan muai panjang: L  L0 T L0 L0 L Gambar 5.4. Pemuaian panjang, biasanya terjadi pada benda-benda yang ukuran dimensi lebar dan tingginya diabaikan. Jika perubahan suhu yang terjadi cukup kecil, maka perubahan panjang yang terjadi juga kecil.
  15. 15. Contoh Ekspansi Linear: Sebuah kawat alumunium yang panjangnya 2 m dipanaskan hingga mengalami perubahan temperatur sebesar 50°C dari temperatur awalnya. Hitunglah panjang kawat setelah dipanaskan! 5 Diketahui: L0  2m, T  50C,  2,4 10 / C Ditanyakan: panjang akhir L =….? Penyelesaian: Gunakan persamaan untuk menghitung panjang secara langsung. L  L0 1   (T  T0 )   2 1  (2, 4  105 )(50)   2,0024 m  
  16. 16. 2.Ekspansi Luas Telah diungkapkan sebelumnya bahwa peningkatan temperatur suatu benda yang berbentuk kepingan akan menimbulkan ekspansi luas. Jika penambahan temperatur benda tidak terlalu besar, maka pertambahan temperatur benda berbanding lurus dengan pertambahan luas permukaan benda dan dengan koefisien muai luas benda yang dilambangkan dengan  . Perubahan luas dapat di tulis: A  A0 T
  17. 17. Contoh Ekspansi Luas: Sebuah lempengan alumunium yang luasnya 4 m2dipanaskan hingga mengalami peningkatan temperatur sebesar 40oC dari temperatur awal. Hitunglah luas lempengan setelah dipanaskan! 2 Diketahui: A0  4m T  40C   2,4 10 5 / C Ditanyakan: panjang akhir A =….? Penyelesaian: Perhatikan urutan operasi hitung dengan saksama. A=  A0 1  2 (T  T0 )  4 1  (2)(2, 4  10 4 )(40)     4 1  1,92  103     4,00768 m 2
  18. 18. 3. Ekspansi Volume Peningkatan temperatur suatu benda dapat mengakibatkan terjadinya ekspansi volume. Dari hasil percobaan, jika perubahan temperatur kurang dari 100oC, maka pertambahan volume benda akan berbanding lurus terhadap perubahan temperatur koefisien Muai volume bahan yang dilambangkan dengan  . Perubahan muai volume: V  V0 T
  19. 19. Tabel Koefisien Muai Volume Beberapa Benda Bahan Koefisien Muai Volume  Alumunium 7,2 x 10-5 Kuningan 6,0 x 10-5 Tembaga 5,1 x 10-5 Kaca 1,2  2,7 x 10-5 Invar 0,27 x 10-5 Kuarsa 0,12 x 10-5 Baja 3,6 x 10-5 (/0C)
  20. 20. Contoh Ekspansi Luas: Sebuah balok tembaga yang bervolume 2 m3 dipanaskan hingga mengalami peningkatan temperatur sebesar 50oC dari temperatur awal. Hitunglah volume balok tembaga tersebut setelah dipanaskan! Diketahui: V  2m 3 0 T  50C   5,1 10 5 / C Ditanyakan: V =….? Penyelesaian: Perhatikan urutan operasi hitung dengan saksama. V=  V 1   (T  T )  0 0  2 1  (5,1  105 )(50)     2 1  2,55  10 3     2,0051 m 3
  21. 21. Terdapat tiga mekanisme perpindahan kalor antar-medium:  Konduksi: konduksi adalah perpindahan kalor dengan cara menempelkan langsung antara dua medium yang berbeda temperatur. Misalnya, kita memasak air dengan panci alumunium yang terhubung langsung tanpa ada pemisah.  Konveksi: konveksi adalah perpindahan kalor melalui aliran massa suatu medium perantara. Misalnya, pada radiator pendingin mesin menggunakan air sebagai medium alir penghantar kalor.  Radiasi: radiasi adalah perpindahan kalor melalui pancaran radiasi elektromagnetik. Misalnya, sinar matahari yang sampai ke bumi tanpa medium apa pun di ruang hampa udara.
  22. 22. 1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi Laju kalor dalam peristiwa konduksi: T H  kA L Dengan: H = arus kalor(J/s) K = konduktivitas termal (W/moC) A = Luas penampang aliran (m2) Tb = temperatur tinggi (oC) Ta = temperatur tinggi (oC) L = panjang penghantar (m)
  23. 23. 2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi Laju kalor dalam peristiwa konveksi: Q H  hAT T Keterangan: H = laju kalor (watt atau J/s) h = koefisien konveksi bahan (W m-2K-1) A = Luas penampang yang bersentuhan dengan fluida (m2) T = beda suhu antara benda dan fluida (K atau oC)
  24. 24. 2. Perpindahan Kalor Secara Radiasi Laju kalor dalam peristiwa radiasi, kemudian diberi nama Hukum Stefan Boltzmann: P  eAT 4 Keterangan: P = daya/laju kalor(W ) e = emisivitas benda  = konstanta Stefan (5,67 x 10-8 W m-2 K-4) T = suhu benda (K)
  25. 25. Kalor laten adalah besarnya kalor yang dibutuhkan untuk mengubah fase m kilogram zat. Misalnya es yang melebur, air yang menguap, dan sebagainya. Saat melebur, es menggunakan kalor untuk mengubah wujudnya. Begitu pula ketika air menguap. Kalor laten dinyatakan sebagai: Q=mL Dengan Q = besarnya kalor (J) L = panas laten zat (J/kg)
  26. 26. Contoh Kalor Laten: Hitunglah besar energi kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan -5 oC bermassa 100 g menjadi air bersuhu 10oC! Diketahui: T0  5C , Tlebur es = 0oC, Takhir =10oC mes  100 g  0,1kg Ces  2.100 J / kgC Cair  4.200 J / kgC Les  3,33 105 J / kg Ditanyakan: Q untuk meleburkan es =….? Penyelesaian: Hitunglah energi untuk menaikkan suhu dari -5oC hingga 0oC. Q1  mes ces Tes  0,1 2.100  (0  (5))  1.050 J Hitunglah energi untuk meleburkan es. Gunakan panas laten peleburan. Q2  mes Les  0,1 3,333 105  33.000 J Hitunglah energi untuk menaikkan suhu air menjadi 10oC. Q3  mair ccair Tair  0,1 4.200  10  0)  4.200 J Kalor total dalam proses ini adalah: Q  Q1  Q2  Q3  1.050  33.300  4.200  38.550 J
  27. 27. Perpindahan kalor akan berhenti saat terjadi kesetimbangan kalor. Artinya aliran kalor akan terhenti sampai kalor benda yang melepas kalor sama dengan benda yang menerima kalor. Asas Black dinyatakan sebagai berikut: Qlepas = Qditerima
  28. 28. Contoh Asas Black: Sebatang besi bermassa 1 kg dipanaskan hingga mencapai suhu 100 oC. Batang besi ini kemudian dicelupkan ke dalam 1 liter air yang berada dalam suhu kamar. Berapakah suhu akhir sistem ini? Diketahui: m  1kg besi Vair  1L, mair   air Vair  1.000kg / m3 1L  1kg Ditanyakan: suhu akhir sistem =….? Penyelesaian: Kita nyatakan dulu persamaan kalor untuk besi. Besi dicelupkan ke dalam air yang bersuhu kamar (sekitar 27 oC). Dengan, demikian, suhu akhir besi akan turun sampai suhu akhir T, yang pasti lebih kecil daripada 100 oC. Qb  mb cb Tb  1 470  (100  T )
  29. 29. Nyatakan persamaan kalor untuk air yang dicelupkan besi panas. Suhu akhir air akan naik sampai suhu T yang pasti lebih tinggi daripada 27o C Qa  ma ca Ta  1  4.200  (T  27) Agar proses perpindahan panas terhenti, Qa = Qb . 470(100  T )  4.200(T  27) 4.700  47T  420  11.340 16.040  467T T  34,34o C
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×