Silahkan didownload dan beri revisi jika ada kesalahan

1. SUHU DAN KALOR Fisika Kelas X
Semester 2

2. PETA
KONSEP
Menyebabkan
perubahan
Tergantung
pada
Merupakan bentuk
energi
suhu
Termomet
er
Kelvin Celcius
Fahrenhei
t
Reamur
Kalor
Zat
Sifat
termomet
rik
Wujud
Ukura
n
Tekan
an
Daya
Hantar
Warna
Perpndah
an Kalor
Kalor
Jenis
Kapasitas
Kalor
Konduksi
Konveksi
Radiasi
memili
ki

3. SUHU DAN TERMOMETER
Suhu /temperatur:merupakan keadaan
panas dinginnya suatu zat
Termometer merupakan alat ukur suhu
Termometer bekerja berdasar sifat-sifat
fisis zat akibat perubahan suhu
Termometer dapat berupa
 Termometer zat cair
(Celcius, Reamur, Fahrenheit, Kalvin)
 Termometer logam
 Termometer listrik
 Termometer cahaya

4. KONVERSI SUHU BERDASARKAN
PERBANDINGAN SKALA
Celcius ke Kelvin atau sebaliknya
273
273
K C
C K
 
 
Celcius ke Reamur atau sebaliknya
4
5
5
4
R C
C R


Celcius ke Fahrenheti atau sebaliknya
 
9
32
5
5
32
9
F C
C F
 
 
Alat Hitung
Konversi
suhu

5. TERMOMETER P YANG TELAH DITERA
MENUNJUKKAN ANGKA -300 PADA TITIK BEKU AIR
DAN 900 PADA TITIK DIDIH AIR BERAPA DERAJAT
SUHU 600P DALAM FAHRENHEIT
Titik beku pada P = -30
Titik didih pada P = 90
Rentang P =90-(-30)=120
Titik beku pada F = 32
Titik didik pada F=212
Rentang F=212-32=180
Diketahui suhu di P=60o P
Berapa suhu di F?
 
 
0
60
180
60 30 32
120
3
90 32
2
270
32
2
135 32
167
o
P
F
F P P F
P
t P
S
t t tb tb
S
F

  
   
  
 
 

 
 
0
167
120
167 32 30
180
2
135 30
3
270
30
3
90 30
60
o
F
P
P F F P
F
t F
S
t t tb tb
S
P

  
  
  
 
 


6. SUHU ES MENCAIR DIUKUR OLEH TERMOMETERN X
SEBESAR 50X DAN SUHU AIR MENDIDIH 800X SUATU
BENDA BERSUHU 40OC BERAPAPAKAH SUHU
TERSEBUT DIUKUR DENGAN TERMOMETER X
Titik beku pada x (tbx)= 50
Titik didih pada x (tdx)= 800
Rentang x (Sx)=80-5=75
Titik beku pada C (tbc)= 00
Titik didik pada C (tdc)=1000
Rentang C (SC)=100-0=100
Diketahui suhu di C (tc)=40o C
Berapa suhu di X (tx)?
 
40o
C
X
X C C X
C
t C
S
t t tb tb
S

  
 
0
75
40 0 5
100
3
40 5
4
30 5
35 X
  
  
 


7. SUHU ARI TERMOMETER Z = 500Z SAMA DENGAN 30
0C. BERAPA TITIK BEKU TERMOMETER Z JIKA TITIK
DIDIH NYA 1250Z BERAPAPAKAH SUHU TERSEBUT
DIUKUR DENGAN TERMOMETER X
suhu di Z (tZ)=500Z
Titik didih pada x (tdx)= 1250
Rentang Z (SZ)=125-tbz
Titik beku pada C (tbc)= 00
Titik didik pada C (tdc)=1000
Rentang C (SC)=100-0=100
Diketahui suhu di C (tc)=30o C
Titik beku pada Z (tbZ)=?
 
0
30 ; 50o
C Z
Z
Z C C Z
C
t C t Z
S
t t tb tb
S
 
  
 
 
 
125
50 30 0
100
5000 30 125 100
5000 3750 30 100
5000 3750 100 30
1250 125
17,857
70 7
Z
Z
Z Z
Z Z
Z
Z
tb
tb
tb tb
tb tb
tb
tb

  
  
  
  
  

8. PEMUAIAN ZAT
Pernahkah
memperhatikankejadian:
 perbedaan kabel listrik PLN atau kabel
Telephon di siang hari dan malam hari?
Gelas tiba-tiba pecah saat diisi air
panas?
Air yang dipanaskan luber?
Balon atau korek gas yang dijemur
pecah/meledak?

9. PEMUAIAN (CONTINUOUS)
Pemuaian merupakan gerakan
atom penyusun zat karena
mengalami pemanasan. Makin
panas suhu suatu benda, makin
cepat getaran antaratom yang
menyebar ke segala arah. Karena
adanya getaran atom inilah yang
menjadikan benda tersebut
memuai ke segala arah. Pemuaian
dapat terjadi pada zat padat, cair,

10. PEMUAIAN ZAT PADAT
Besar pemuaian tergantung pada:
 ukuran awal benda,
 karakteristik bahan, dan
 besar perubahan suhu benda
Setiap zat padat mempunyai besaran
yang disebut koefisien muai panjang.
Koefisien muai panjang suatu zat adalah
angka yang menunjukkan pertambahan
panjang zat apabila suhunya dinaikkan
1° C

12. PEMUAIAN PANJANG
Muai Panjang
Jika sebuah batang mempunyai
panjang mula-mula L1,
koefisien muaipanjang (α ),
suhu mula-mula t1,
lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi L2 dan
suhunya menjadi t2, maka akan berlaku persamaan,
sebagai berikut

13. 2 1
1
2 1
L L L
L L t
t t t

  
  
  
 
2 1 1
2 1 1
L L L t
L L t


  
  

14. CONTOH SOAL
Sebuah benda yang terbuat dari besi (α=0,000012 /0C) memiliki
panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang besi itu, jika
terjadi perubahan suhusebesar 50°C?
 
1
6
3 5 1
5 3 1 1
1000 12 10 50
10 1,2 10 5 10
6 10 6 10 0,6
l l t
cm



   
  
   
    
    

15. PEMUAIAN LUAS
Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua
dimensi), akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar
berati benda mengalami pemuaian luas
Pada pemuaian Luas berlaku persamaan:
2 1
1
2 1
2 1
. .
(1 . )
2
(1 2 . )
A A A
A A T
A A T
A A T


 

  
  
  

  

16. CONTOH SOAL
Pada suhu 30° C sebuah pelat besi luasnya 10 m2. Apabila
suhunya dinaikkan menjadi 90° C dan koefisien muai panjang besi
sebesar 0,000012/° C, maka tentukan luas pelat besi tersebut!
 
 
 
2 1
6
5
2
1 2
10 1 2 12 10 60
10 1 144 10
10,0144
A A t
m



  
    
  


17. PEMUAIAN VOLUM
Untuk benda-benda yang berbentuk balok (tiga dimensi), akan
terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar dan tinggi berati
benda mengalami pemuaian Volum
Pada pemuaian Volum berlaku persamaan:
2 1
1
2 1
2 1
. .
(1 . )
3
(1 3 . )
V V V
V V T
V V T
V V T


 

  
  
  

  

18. CONTOH SOAL
Sebuah bejana memiliki volume 1 liter pada suhu 25° C. Jika
koefisien muai panjang bejana 2 × 10-5 /°C, tentukan volume
bejana padasuhu 75° C!
 
   
 
3 3
1
2 1
3 5
3 3
3 3
1 10
1 3
1 10 1 3 2 10 50
1 10 1 3 10
1,003 10
V m
V V t
m


 
 

 
  
   
   
 

19. PEMUAIAN PADA ZAT CAIR
Seperti halnya zat padat, zat
cair akan memuai volumenya
jika dipanaskan. Sebagai
contoh, ketika kita
memanaskan panci yang
berisi penuh dengan air, apa
yang akan terjadi pada air di
dalam panci tersebut? Pada
suhu yang sangat tinggi,
sebagian dari air tersebut
akan tumpah. Hal ini berarti
volume air di dalam panci
tersebut memuai atau
volumenya bertambah.

20. PEMUAIAN ZAT CAIR
(CONTINOUS)Sebagian besar zat akan
memuai secara beraturan
terhadap penambahan suhu.
Akan tetapi, air tidak mengikuti
pola yang biasa. Bila sejumlah
air pada suhu 0 oC dipanaskan,
volumenya menurun sampai
mencapai suhu 4 oC. Kemudian,
suhu di atas 4 oC air
berperilaku normal dan
volumenya memuai terhadap
bertambahnya suhu, seperti
Gambar 6.10. Pada suhu di
antara 0 oC dan 4 oC air
menyusut dan di atas suhu 4 oC

21. PEMUAIAN ZAT CAIR
(CONTINOUS)Perilaku yang tidak
biasa dari air di bawah
4 oC, menyebabkan
jarang terjadi sebuah
benda yang besar
membeku seluruhnya,
dan hal ini dibantu oleh
lapisan es di
permukaan, yang
berfungsi sebagai
isolator untuk
memperkecil aliran
panas ke luar dari air
ke udara dingin di
atasnya. Tanpa adanya
sifat yang aneh tapi
istimewa dari air ini,
Air tidak hanya memuai
pada waktu mendingin
dari 4 oC sampai 0 oC, air
juga memuai lebih banyak
lagi saat membeku
menjadi es. Hal inilah
yang menyebabkan es
batu terapung di air dan
pipa pecah ketika air di
dalamnya membeku.

22. CONTOH SOAL
Sebuah benjana baja 4 L 95% volumenya disia alkohol. Jika
suhu awal bejana 00C dan bejana dipanaskan menjadi 700C
berapakah volume alkohol yang tumpah jika koefisien muan
panjang banja 0,000011/0C dan koefisien muai alkohol
0,001/0C.Zat padat
V=4 L= 4000cm3= 4x10-3
m3
t1= 00C t2=700C ∆t=700C
Zat Cair
V=9% x4 L= 38000cm3= 3,8x10-
3 m3
t1= 00C t2=700C ∆t=700C
   6 3
3
3 11 10 4 10 70
9,24
baja bajaV V T
cm


  
   

   3 3
3
1 10 3,8 10 70
266
alk alkV V T
cm


  
  

   
0
3
4000 9,24 4009,24
baja baja bajaV V V
cm
  
      
0
3
3800 266 4066
Alk Ak AlkV V V
cm
  
  
 
3
4066 4009,24
56,76
Alktumpah Alk bajaV V V
cm
 
 


23. PEMUAIAN PADA GASGambar memperlihatkan
perubahan volume zat cair
akibat pemuaian, ternyata tidak
cukup untuk mendeskripsikan
pemuaian gas. Hal ini karena
pemuaian gas tidak besar, dan
karena gas umumnya memuai
untuk memenuhi tempatnya.
Persamaan tersebut hanya
berlaku jika tekanan konstan.
Volume gas sangat bergantung
pada tekanan dan suhu.
Dengan demikian, akan sangat
bermanfaat untuk menentukan
hubungan antara volume,
tekanan, temperatur, dan
massa gas. Hubungan seperti
ini disebut persamaan keadaan.
Jika keadaan sistem berubah,

24. HUKUM BOYLE
Untuk jumlah gas tertentu, ditemukan secara eksperimen
bahwa sampai pendekatan yang cukup baik, volume gas
berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan
padanya ketika suhu dijaga konstan, yaitu:

25. HUKUM CHARLES
volume gas dengan jumlah tertentu
berbanding lurus dengan suhu mutlak
ketika tekanan dijaga konstan

26. HUKUM GAY LUSSAC
pada volume konstan, tekanan gas
berbanding lurus dengan suhu mutlak
Contoh nyata dalam kehidupan sehari-hari adalah
botol yang tertutup atau kaleng aerosol, jika
dilemparkan ke api, maka akan meledak karena
naiknya tekanan gas di dalamnya

27. PERSAMAAN GAS IDEAL

28. KALOR
1. Hubungan Kalor dengan Suhu Benda
2. Kapasitas Kalor
3. Perubahan wujud
1. Kalor lebur
2. Kalor didih
4. Azas Black
5. Perpindahan Kalor
1. Konduksi
2. Konveksi
1. Zat Gas
2. Zat Cair
3. Radiasi

29. 1. HUBUNGAN KALOR VS
SUHU BENDA
Suatu benda yang dipanaskan akan menyerap
kalor. Banyakanya kalor yang diserap
tergantung pada massa zat, jenis zat dan
perubahan suhu. Secara matematis:

30. Kalor jenis
benda (zat)
menunjukkan
banyaknya
kalor yang
diperlukan
oleh 1 kg zat
untuk
menaikkan
suhunya
sebesar satu
satuan suhu (°
C)

31. CONTOH SOAL
Berapa besar kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu sebatang besi yang massanya
10 kg dari 20° C menjadi 100° C, jika kalor
jenis besi 450 J/kg0C?
Jadi, kalor yang dibutuhkan
sebatang besi tersebut sebesar 360
kJ.

32. 2. KAPASITAS
KALOR
Kapasitas kalor sebenarnya banyaknya
energi yang diberikandalam bentuk
kalor untuk kenaikkan suhu benda
sebesar satu derajat. Pada sistem SI,
satuan kapasitas kalor adalah J/K .
Secara matematis ditulis:
karena maka
Q
C
T
Q mc T
C mc


 

Keterangan:
Q : kalor yang diserap/dilepas (J)
C : kapasitas kalor benda (J/K)
atau (J/0C)
∆T : perubahan suhu benda (K)
atau (0C)
m: massa benda (kg)
c: kalor jenis (J/kgK) atau (J/kg0C)

33. CONTOH SOAL
Sepotong besi yang memiliki massa 3 kg,
dipanaskan dari suhu 20° C hingga 120° C.
Jika kalor yang diserap besi sebesar 135 kJ.
Tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis
besi?

34. KALOR DAN PERUBAHAN
WUJUD
Kalor Lebur dan Kalor Didih
 Kalor yang diserap benda digunakan untuk untuk
mengubah wujud benda
Kalor laten merupakan kalor yang
dibutuhkan 1 kg zat untuk berubah
wujud. Kalor laten terdiri dari kalor
lebur dan kalor didih.
Kalor lebur merupakan kalor yang
dibutuhkan 1 kg zat untuk melebur.
Kalor yang dibutuhkan untuk melebur
sejumlah zat yang massanya (m) dan
kalor leburnya (L) dapat dirumuskan
Q = mL atau L =Q/m

35. TABEL KALOR LEBUR BEBERAPA
ZAT

36. kalor didih merupakan kalor yang dibutuhkan 1 kg zat untuk
mendidih/menjadi uap. Kalor uap sama dengan kalor embun.
Kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan sejumlah zat yang
massanya m dan kalor didih atau uapnya u, dapat dinyatakan
sebagai berikut
Q=mu Keterangan:
Q : kalor yang diperlukan
(J)
m : massa zat (kg)
u : kalor didih/uap zat
(J/kg)

37. TABEL KALOR DIDIH/UAP BEBERAPA
ZAT

38. CONTOH SOAL
Berapa banyak kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 gram
es pada suhu 0° C menjadi uap air pada suhu 100° C? (cair =
4.200 J/kg °C, L = 336 J/g, dan u = 2.260 J/g)
1 2 3
672 840 4420
5932 J
totQ Q Q  
  


39. ASAS
BLACK
Joseph Black adalah seorang ilmuwan dari Skotlandia. Dia
menyatakan bahwa es dapat mencair tanpa berubah
suhunya. Hal ini berarti bahwa es dapat menyerap panas
dan menggunakan energi panas tersebut untuk mengubah
bentuknya menjadi cair. Ia juga menemukan bahwa
kejadian yang sama akan terjadi saat air berubah menjadi
uap air. Energi yang diserap oleh suatu bahan untuk
berubah dari padat menjadi cair disebut kalor laten
peleburan, sedangkan saat benda cair berubah menjadi
gas disebut kalor laten penguapan. Black juga menyatakan
bahwa sejumlah substansi yang berbeda akan
membutuhkan sejumlah energi panas yang berbeda pula
untuk menentukan suhunya dengan kenaikan yang sama.

40. CONTOH SOAL:
Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100° C
di tuangkan ke dalam bejana dari
aluminium yang memiliki massa 0,5 kg.
Jika suhu awal bejana sebesar 25° C, kalor
jenis aluminium 900 J/kg °C, dan kalor
jenis air 4.200 J/kg °C, maka tentukan
suhu kesetimbangan yang tercapai!
(anggap tidak ada kalor yang mengalir ke
lingkungan)

42. RANGKUMAN
1. Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda.
2. Untuk mengukur suhu suatu benda digunakan termometer.
3. Berdasarkan penetapan skala termometer dibedakan menjadi empat jenis, yaitu
termometer Celsius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.
4. Pada umumnya zat padat, cair, dan gas memuai bila dipanasakan.
5. Contoh penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari, antara lain, bimetal,
pengelingan, pemasangan ban baja pada roda kereta api, dan pemasangan kaca
pada jendela.
6. Kalor adalah salah satu bentuk energi panas yang dapat berpindah dari benda
yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.
7. Perpindahan kalor ada tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
8. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan 1 kg zat untuk menaikkan
suhu 1° C.
9. Selain menaikkan suhu, kalor juga dapat untuk mengubah wujud zat.
10. Warna hitam adalah penyerap dan pemancar kalor radiasi yang baik.

43. SOLUSI UJI KEMAMPUAN BUKU
FIS X
 
 
  0
5
32
9
5
131 32
9
5
99 55
9
c ft t
C
 
 
 
 
 
 
5
32 273
9
5
131 32 273
9
5
99 273
9
55 273 328
K fT t
K
  
  
 
  
 
 
 
0
9
273 32
5
9
288 273 32
5
9
15 32
5
27 32 59
f Kt T
F
  
  
 
  
550C
1310F
328 K
328 K
150C 590F

44. Solusi Uji kemampuan Buku FIS X
 
 
 
0
1 2
6 0
2
2 1
2
1
6
295 ; 331; 36
3,7 ; 25 10 /
1
1
3,7
1 25 10 36
3,7
3,69667 m
1,0009
T K T T
L m C
L L T
L
L
T





   
  
  

 

  
 
 
   
 
0 0 0
1 2
6 0
1
2 1
6
2
20 ; 90 ; 70
10 ; 210 10 /
1
10 1 210 10 70
10 1,0147
10,147
t C t C T
V L C
V V T
V
Liter




   
  
  
  



45. Solusi Uji kemampuan Buku FIS X
1 1 1
2 2 2
1 1 2 2
1 2
1 2
2 1
2 1
7 ; 293 ; 2
6 ; 348 ; ....
2 348
7
6 293
2,77
V L T K P atm
P atm T K V
PV PV
T T
PT
V V
PT
Liter
  
  



 



46. Solusi Uji kemampuan Buku FIS X
 
 
 
0 0
1 2
1 2
2
10 ; 20
2100 J/kg; =4186 J/kg
333 J/kg
....
2 2100 10 333 4186 20
2 21000 333 83720
2 105.053
210.106 J
es aires
es aires
es air
es
es lebur air
es air
m kg m
t C t C
c c
l
Q
Q Q Q Q
mc t ml mc t
m c t l c t
 
  



  
    
    
    
  
 

 
        
0
0
500 0,5 ; 8 ;
750 0,75 ; 24 ; 1
2100 J/kg; =4186 J/kg
333 J/kg
....
0,5 2100 8 333 4186 0 0,75 4186 24
1050 8
es es
air air
es air
es
serap lepas
es es es es air aires air air air
m g kg t C
m g kg t C P atm
c c
l
t
Q Q
m c t l c t m c t
t t t
t
   
   




     
     
   
         
0
400 166,5 2.093 75.348 3.139,5
1.050 2.093 3.139,5 8400 166,5 +75.348
6.282 66.781,5
66.781,5
10,63
6.282
t t
t t t
t
t C
   
    

 