Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Materi8

1,171 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Materi8

  1. 1. TEMPERATUR & KALOR• Temperatur merupakan ukuran energi kinetik rata-rata suatu zat.• KALOR : salah satu bentuk energi yang muncul akibat adanya perubahan temperatur zat.• perubahan kalor sebanding dengan massa m, perubahan suhu ΔT dan dikali dengan suatu konstanta c.• dQ / dT = mc• Kalor merupakan besaran fungsi suhu/temperatur.Satuan kalor = satuan energi = joulesifat termometrik zat : sifat-sifat yang berubah jika suhunya berubah- Ukuran (panjang, luas,volum) zat akan berubah jika suhunya berubah- Hambtan listrik konduktor akan berubah jika suhunya berubah- Tekanan zat(gas) pada volume tetatap akan berubah jika suhunya berubahSifat-sifat termometrik di atas dapat digunakan sebagai dasar untuk pengukuran suhu. Physics 207: Lecture 6, Pg 1
  2. 2. Prinsip kerja termometerPada saat termometer disentuhkan pada suatu zat yang diukursuhunya, suhu termometer berangsur-angsur berubah menujusuhu keseimbangan dengan suhu zat. Perubahan suhutermometer tersebut akan menyebabkan perubahan penunjukkanskala pada termometer. Suhu zat yang diukur, samadengan skalayang ditunjukkan oleh termometer pada saat terjadinyakesetimbangan termal antara zat dengan terometer tersebut.Macam termometer yang kita kenal :Celcius (Anders Celcius; astronom Swedia)Kelvin (Lord Kelvin; fisikawan Inggris)Fahrenheit (Gabriel Fahrenheit; fisikawan Jerman) Physics 207: Lecture 6, Pg 2
  3. 3. Cara membuat skala termometertitik tetap bawah & titik tetap atasTitik tetap : titik keseimbangan ketika suatu zat tidak berubah suhunyanamun hanya berubah wujud. Titik tetap bawah : titik/suhu ketika es murni mencair.Titik tetap atas : titik/suhu ketika air murni mendidih menguap (suhu uapdari airmurni yang sedang mendidih).Langkah-langkah:1. tetapkan titik tetap bawahletakkkan termometer di dalam es murni yang sedang mencairberi angka : 0 untuk Celcius; 32 untuk Fahrenheit ; 273 untuk Kelvin2. tetapkan titik tetap atasletakkkan termometer di atas air murni yang sedang mendidih beri angka : 100 untuk Celcius; 212 untuk Fahrenheit ; 373 untuk Kelvin3. bagilah daerah menjadi n bagian n = 100 untuk Celcius n = 80 untuk Fahrenheit n = 100 untuk Kelvin Physics 207: Lecture 6, Pg 3
  4. 4. Hubungan skala termometer satu dengan termometer lain: X − X o Y − Yo = X t − X o Yt − Yo x = suhu yang ditunjuk termometer x y = suhu yang ditunjuk termometer y x0 = suhu tetap bawah termometer x xt = suhu tetap atas termometer x y0 = suhu tetap bawah termometer y yt = suhu tetap atas termometer y Physics 207: Lecture 6, Pg 4
  5. 5. PemuaianA. Pada umumnya zat akan mengalami pemuaian. Muai Panjang L = L0 + ∆L = L0 + αL0 ∆T = L0 (1 + α∆T ) B. Muai Luas A = A0 + ∆A = A0 + αA0 ∆T = A0 (1 + α∆T ) C. Muai Volum V = V0 + ∆V = V0 + αV0 ∆T = V0 (1 + α∆T ) Physics 207: Lecture 6, Pg 5
  6. 6. Anomali airAnomali air : sifat pemuaian air yang tidak teratur, yaitu di atas suhu 4 0C air memuai jika dipanaskanseperti pada zat-zat lainnya. Tetapi0<T<4 air malah menyusut volumenya jika dipanaskan. Akibatnya airmemiliki voume minimum pada suhu 40 C & rapat massanya maksimun.Grafik V (m3) T( 0C) 0 4 Physics 207: Lecture 6, Pg 6
  7. 7. Teori KalorTeori Kalorik (Antoine Lavoisier ; ahli kimia perancis ) Sebelum menyadari bahwa kalor adalah salah satu bentuk energi, para ilmuwan menganggap bahwa kalor adalah sejenis zat alir disebut kalorik yang terkandung di dalam setiap benda & tidak terlihat oleh mata. Munculah satuan kalori. Teori ini menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi memilki banyak kalori dibanding benda yang suhunya rendah ( miskin kalori ). Ketika dua benda yang berbeda suhunya ini disentuhkan maka benda kaya akan kehilangan sebagian kalornya karena diberikan ke benda miskin kalor hingga akhirnya mereka memiliki kalor yang sama (mencapai kesetimbangan termal). Teori ini berhasil menjawab maslah perpindahan kalor. Namun, ketika dua zat yang sama suhunya bergesekan, kemudian suhu keduanya naik, teori ini gagal menjelaskan secara memuaskan! Darimana kalor datang? Suhu keduanya tetap sama & naik bersama-sama (kalor bertambah)!Contoh : telapak tangan yang digesekkan. Dari peristiwa diatas tampak bahwa kalor ada& muncul karena gesekan. Ada Usaha (energi mekanik) menjadi kalor. Jadi ada perubahan energi mekanik menjadi kalor.Sehingga kalor = energi (disadari pertama kali oleh Carnot ; insinyur Perancis) Physics 207: Lecture 6, Pg 7
  8. 8. KalorKalor adalah salah satu bentuk energi, sehingga berlaku pula hukum kekekalan energi pada perpindahan kalor. Asas Black : Qlepas = Qterima*) Banyaknya kalor yang diperukan untuk menaikkan suhu zat sebanding dengan massa dan perubahan suhunya. Q=cmΔT Dimana m = massa (kg) c = kalor jenis (J/kg-1K-1)*) banyaknya kalor yang diperlukan(melebur)/dilepas(membeku) suatu zat untuk melebur dinyatakan sebagai, Q = m LfLf = kalor lebur (J/kg) Physics 207: Lecture 6, Pg 8
  9. 9. Kalor *) banyaknya kalor yang diperlukan (menguap)/dilepas (mengembun) suatu zat untuk mendinyatakan sebagai, Q = m Lv Lv = kalor lebur (J/kg) Perpindahan Kalor*) konveksi Q/t = hA Δ Th = koefisien konveksi (Js-1m-2K-1) Physics 207: Lecture 6, Pg 9
  10. 10. Perpindahan Kalor*) konduksi Q kA∆T = t dk = koefisien konduktivitas (Js-1m-2K-1)*) radiasiHukum Stefan : energi total yang dipancarkan suatu dbenda hitam sempurna dalam bentuk kalor tiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan, sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan. E = σT 4σ = konstanta Stefan (5, 675x10-8 Wm-2K-4) Physics 207: Lecture 6, Pg 10
  11. 11. Teori kinetik Dari peristiwa tersebut disadari bahwa Semua bentuk energi adlah ekivalen = setara, ketika sejumlah energi hilang maka sejumlah energi muncul dengan nilai yang sama. Yang berbenda hanya bentuknya (Kalor, E. mekanik, E. Listrik, dll) Sehingga, energi total kekal (Prinsip kekekalan energi) Dari kesimpulan di atas muncullah teori baru, yaitu teori kinetik. Teori ini didasarkan pada pemahaman bahwa zat disusun/terdiri dari partikel-partikel yang selalu bergerak. Dalam benda-benda yang panas partikel bergerak lebih cepat sehingga memiliki energi lebih besar dibanding benda-benda dingin. Energi kinetik ini sebanding dengan suhu benda. Jadi E ≈ cT ; kin Q ≈ cTdimana c = suatu konstanta kesebandingan Q ≈ Ekin = energi Physics 207: Lecture 6, Pg 11
  12. 12. Teori kinetik Gas Gas Ideal :- Terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang sangat banyak.- Partikel-partikel gas selalu bergerak, bergerak dengan arah sembarang/ acak.- Partikel-partikel gas tersebar merata dalam ruang.- Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel gas, sehingga ukuran partikel gas diabaikan.- Tidak ada gaya antar partikel, kecuali jika terjadi tumbukan.Tumbukan antara satu partikel dengan yang lainnya & tumbukan partikel dengan dinding batas berlangsung secara lenting sempurna.- berlaku hukum Newton tentang gerak. Hubungan antara tekanan gas dengan gerak & jumlah partikel Tekanan gas pada ruang tertutup (volume konstan) sebanding dengan jumlah partikel & energi gerak rata-rata 2N p= Ekin 3V Physics 207: Lecture 6, Pg 12
  13. 13. Teori kinetik Gas Hukum Boyle:Pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik denga volume. pV = kons tan Hukum Gay Lussacpada tekanan tekanan tetap (konstan) volume gas sebanding dengan suhu V = KTK = suatu konstanata Hukum Boyle- Gay Lussac pV = KT Physics 207: Lecture 6, Pg 13
  14. 14. Teori kinetik GasJika N menyatakan banyaknya partikel gas, maka K’ = Nk sehingga persamaan Boyle – Gay Lussac menjadi: pV = NkTk = tetapan Boltmann = 1,38 10-23 J/KPersamaan di atas sering ditulis dalam bentuk lain, yaitu :Dimana, n =N /N0 = pV = nRTN0 = bil avogadro = 6, 025 .1026 kmol-1R = konstanta gas umum = 8,31 . 103 J.kmol--1K-1 Hubungan suhu mutlak dengan energi kinetik rata-rata partikel : 3 pV pV = NkT 3 Ekin = dan sehingga Ekin = kT 2 N 2 Physics 207: Lecture 6, Pg 14
  15. 15. Asas Ekuipartisimenurut asas ini , energi kinetik rata-rata per molekul yang berkaitandengan tiap derajat kebbebasan dari sebuah partikel adalah ½ kT. Jikasuatu gas memiliki u derajat kebebasan, maka energi kinetik rata-rata permolekulnya adalah : 3 Ekin = kT 2Dari persamaan di atas dapat dikatakan bahwa pada tiap komponengeraknya, pertikel gas memiliki energi kinetik rata-rata sebersar ½ kT.Dengan kata lain, setiap derajat kebebasan memberi kontribusi ½ kT padaenergi rata-rata partikel itu untuk bertranslasi.Di lihat dari energi mekanik (gerak): − 1 Em = m0 v 2 2 − − − 1 2 2 2 Em = m0 (vx + v y + vz ) 2 Physics 207: Lecture 6, Pg 15
  16. 16. Energi Dalam tiap molekul gas yang terkurung dalam sebuah wadah tertutup memiliki energi kinetik rata-rata 1 Ekin = υ ( kT ) 2Dimana υ : bilangan bulat, 3 untuk gas mono atomik 5 untuk gas diatomikEnergi dalam = jumlah energi kinetik seluruh molekul gas yang terdapat di dalam wadah tertutup. 1 U = Nυ ( kT ) 2 Physics 207: Lecture 6, Pg 16

×