Recommended
More Related Content
Similar to SUHU DAN KALOR
Similar to SUHU DAN KALOR (20)
More from Naita Novia Sari
More from Naita Novia Sari (18)
Recently uploaded
Recently uploaded (20)
SUHU DAN KALOR
- 1. 1 Suhu dan Kalor Kompetensi Dasar: 1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya. 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari- hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan. 3.4 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor pada kehidupan sehari-hari. 4.4 Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki karakteristik termal suatu bahan, terutama kapasitas dan konduktivitas kalor. Magic com, seperti tampak pada gambar di atas, memanfaatkan kalor untuk menjaga nasi tetap hangat. Alat tersebut memiliki elemen pemanas yang mengubah energi listrik menjadi kalor dan mempertahankan suhu. Bahan yang semula berupa beras dan air, dengan kalor dapat diubah menjadi nasi dan uap. Hal ini menunjukkan kalor dapat mengubah wujud zat. Marilah kita pelajari lebih lanjut uraian berikut ini. A. Suhu dan Pemuaian B. Kalor dan Perubahan Wujud C. Perpindahan Kalor Sumber: Dokumen Penulis, 2014 Gambar 1. Magic com memiliki elemen pemanas yang mengubah energi listrik menjadi kalor.
- 2. 2 A. Suhu dan Pemuaian 1. Suhu Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda. Suhu dapat diukur dengan alat yang disebut termometer. Alat yang dapat mengukur suhu suatubenda disebut termometer. Termometer bekerja dengan memanfaatkan perubahan sifat-sifat fisis benda akibat perubahan suhu. Termometer berupa tabung kaca yang di dalamnya berisi zat cair, yaitu raksa atau alkohol. Pada suhu yang lebih tinggi, raksa dalam tabung memuai sehingga menunjuk angka yang lebih tinggi pada skala. Sebaliknya, pada suhu yang lebih rendah raksa dalam tabung menyusut sehingga menunjuk angka yang lebih rendah pada skala. Terdapat empat skala yang digunakan dalam pengukuran suhu, yaitu skala Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin. Skala mutlak suhu adalah Kelvin, skala suhu dapat Indikator yang harus dicapai: 1. Membaca alat ukur suhu dan mengkonversinya kedalam skala derajat yang lain melalui percobaan dengan menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sehingga bertambahnya keimanan dan meyadari kebesaran Tuhan. 2. Menentukan besar pemuaian pada berbagai zat secara kuantitatif melalui percobaan dengan menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sehingga bertambahnya keimanan dan meyadari kebesaran Tuhan. Gambar 2. Termometer raksa
- 3. 3 dikonversikan ke bentuk Celsius dan Fahrenheit dengan skala perbandingan sebagai berikut: ππ: ( ππΉ β 32 ): (ππ + 273) = 5: 9: 5 (1) 1. Suhu udara di ruangan 950 F. Nyatakan suhu tersebut ke dalam skala Kelvin! Penyelesaian: 95β = 5 9 (95 β 32) = 35β 35β = (35 + 273)πΎ = 308 πΎ 2. Dua buah termometer C dan X seperti gambar dibawah. Tentukanlah nilai yang ditunjukkan termometer X ketika termometer C menunjukkan 800 . Penyelesaian: (800β400) (400β200) = (π‘π₯β800) (800β500) 400 200 = (π‘π₯β800) 300 2 Γ 300 = (π‘π₯ β 800) 600 = (π‘π₯ β 800) π‘π₯ = 1400 Contoh Soal
- 4. 4 2. Pemuaian Pemuaian adalah bertambah besarnya ukuran suatu benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda tersebut. Kenaikan suhu yang terjadi menyebabkan benda itu mendapat tambahan energi berupa kalor yang menyebabkan molekul- molekul pada benda tersebut bergerak lebih cepat. Setiap zat mempunyai kemampuan memuai yang berbedabeda. Gas, misalnya, memiliki kemampuan memuai lebih besar daripada zat cair dan zat padat. Adapun kemampuan memuai zat cair lebih besar daripada zat padat. a. Pemuaian Zat Padat Suatu benda padat yang dipanaskan, benda tersebut akan memuai kesegala arah. Dengan kata lain, ukuran panjang, luas, dan volume benda bertambah. 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 1Β° C. Makin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien muai panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan panjangnya. Koefisien muai panjang beberapa zat dapat dilihat pada Tabel 1. berikut. Sedangkan koefisien muai luas dan volume zat padat, masing-masing adalah π½ = 2πΌ dan πΎ = 3πΌ. Tabel 1. Koefisien Muai Panjang No Jenis Bahan Koefisien Muai Panjang/0 C 1. 2. 3. 4. Aluminium Baja Besi Emas 0,000026 0,000011 0,000012 0,000014 Sumber: Encydopedia, 2010 Gambar 3. Rel kereta api dibuat renggang untuk tempat pemuaian kerana kenaikan suhu disiang hari.
- 5. 5 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Kaca Kuningan Tembaga Platina Timah Seng Pyrex Perak 0,000009 0,000018 0,000017 0,000009 0,00003 0,000029 0,000003 0,00002 (1) Pemuaian Panjang Pada zat padat yang berukuran panjang dengan luas penampang kecil, seperti pada kabel dan rel kereta api, Anda bisa mengabaikan pemuaian pada luas penampangnya. Pemuaian yang Anda perhatikan hanya pemuaian pada pertambahan panjangnya. Pertambahan panjang pada zat padat yang dipanaskan relatif kecil sehingga butuh ketelitian untuk mengetahuinya. Secara sistematis sebagai berikut: βπ = πΌπ0βπ (2) dengan βπ = ππ‘ β π0 βπ = ππ‘ β π0 (πΌ) koefisien muai panjang (/β), (ππ‘) panjang akhir benda (π), (π0) panjang awal benda (π), (ππ‘) suhu akhir benda (β), (π0) suhu awal benda (β). Gambar 4. Pemuaian logam Berita Fisika Salah satu alat yang dapat digunakan untuk menyelidiki muai panjang zat padat berbentuk batang adalah Musshenbroek.
- 6. 6 (2) Pemuaian Luas Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Serupa dengan pertambahan panjang pada kawat, pertambahan luas pada benda dapat dirumuskan sebagai berikut. βπ΄ = π½π΄0βπ (3) dengan βπ΄ = π΄ β π΄0 (π½) koefisien muai luas, (π΄) luas akhir benda, (π΄0) luas awal benda. Sebuah benda yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 500 C! Penyelesaian: Diketahui: π0 = 1000 ππ βπ = 500 πΆ πΌ = 12 Γ 10β6 Β°πΆβ1 Ditanyakan: βπ = β― ? Jawab: βπ = π0πΌ Γ βπ = 1000 Γ 12 Γ 10β6 Γ 50 = 60 ππ Jadi, pertambahan panjang baja tersebut sebesar 60 cm. Contoh Soal
- 7. 7 (3) Pemuaian Volume Zat padat yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami muai volume, yakni bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut. Karena muai volume merupakan penurunan dari muai panjang, maka muai ruang juga tergantung dari jenis zat. βπ = πΎπ0βπ (4) dengan βπ = π β π0 (πΎ) koefisien muai volume, (π) volume akhir benda, (π0) volume awal benda. Pada suhu 300 C sebuah pelat besi luasnya 10 m2 . Apabila suhunya dinaikkan menjadi 900 C dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/0 C, maka tentukan luas pelat besi tersebut! Penyelesaian: Diketahui: π΄0 = 10 π2 βπ = 90 β 30 = 600 πΆ β= 0,000012/β π½ = 2πΌ = 2 Γ 0,000012/β = 0,000024/β Ditanyakan: π΄π‘ = β― ? Jawab: π΄π‘ = π΄0(1 + π½ Γ βπ) = 10(1 + 0,000024 Γ 60) = 10,0144 π2 Jadi, luas pelat besi setelah dipanaskan adalah 10,0144 m2 . Contoh Soal Berita Fisika Kebanyakan zat memuai saat dipanaskan, molekul- molekulnya bergerak lebih cepatdan lebih berjauhan. Bsarnya pemuaian tergantung gaya antar molekul.
- 8. 8 b. Pemuaian Zat Cair Sifat zat cair adalah selalu mengikuti bentuk wadahnya. Jadi, wadah berarti volume. Oleh karena itu, zat cair hanya memiliki muai volume. Persamaannya persis sama dengan persamaan untuk menghitung pemuaian volume zat padat, tetapi pemuaian volume zat cair lebih besar daripada pemuaian volume zat padat untuk kenaikan suhu yang sama. Karena itu, jika suatu wadah berisi zat cair hampir penuh dipanaskan, pada suhu tertentu zat cair dalam wadah akan tumpah. c. Pemuaian Gas Seperti halnya zat padat dan zat cair, gas juga mengalami pemuaian. Selama gas dipanaskan, gas akan memuai. Pemuaian gas bisa terjadi pada gas bertekanan Sebuah bejana memiliki volume 1 liter pada suhu 250 C. jika koefisien muai panjang bejana 2 x 10-5 /0 C, maka tentukan volume bejana pada suhu 750 C! Penyelesaian: Diketahui: πΎ = 3πΌ = 6 Γ 10β5 /β βπ = 75 β 25 = 500 πΆ π0 = 1π Ditanyakan: ππ‘ = β― ? Jawab: ππ‘ = π0(1 + πΎ Γ βπ) = 1(1 + 6 Γ 10β5 Γ 50) = 1,003 πππ‘ππ Jadi, volume bejana setelah dipanaskan adalah 1,003 liter. Contoh Soal Gambar 5. Air yang direbus
- 9. 9 tetap (proses isobarik), dan bisa terjadi pada gas bervolume tetap (proses isokhorik). Sehingga persamaan kuantitatif untuk pemuaian gas yaitu: π1π1 π1 = π2π2 π2 (5) Gas dalam ruang tertutup dengan volume 5 liter bersuhu 370 C pada tekanan 3 atm. Jika gas tersebut dipanaskan sampai 520 C, volumenya menjadi 6,5 liter. Tentukanlah perubahan tekanannya! Penyelesaian: Diketahui: π1 = 5 πππ‘ππ π2 = 6,5 πππ‘ππ π1 = 37β π2 = 52β π1 = 3 ππ‘π Ditanyakan: π2 = β― ? Jawab: π1π1 π1 = π2π2 π2 3Γ5 310 = π2(6,5) 325 π2 = 325Γ15 310Γ6,5 = 2,4 ππ‘π βπ = 3 β 2,4 = 0,6 ππ‘π Jadi perubahan tekanannya yaitu 0,6 atm. Contoh Soal
- 10. 10 B. Kalor dan Perubahan Wujud 1. Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Persamaan kalor yaitu: π = ππβπ (6) dengan (π) Kalor benda (π½), (π) massa benda (ππ), (π) kalor jenis zat (π½/ππβ), (βπ) perubahan suhu (β). Kalor jenis benda (zat) menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar satu satuan suhu (Β° C). Hal ini berarti tiap benda (zat) memerlukan kalor yang berbeda-beda meskipun untuk menaikkan suhu yang sama dan massa yang sama. Kalor jenis beberapa zat dapat Anda lihat pada tabel berikut. Tabel 2. Kalor jenis beberapa zat No Nama Zat Kalor Jenis J/kg0 C Kkal/kg0 C 1. 2. 3. 4. 5. Alcohol Es Air Uap air Aluminium 2.400 2.100 4.200 2.010 900 500 500 1000 480 210 Indikator yang harus dicapai: 1. Menganalisis pengaruh kalor dan perubahan wujud benda melalui percobaan dengan menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sehingga bertambahnya keimanan dan meyadari kebesaran Tuhan
- 11. 11 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15 16. 17. 18. 19. Besi/Baja Emas Gliserin Kaca Kayu Kuningan Marmer Minyak tanah Perak Raksa Seng Tembaga Timbal Badan manusia 450 130 2.400 670 1.700 3.80 860 2.200 230 140 390 390 130 3.470 110 30 580 160 400 90 210 580 60 30 90 90 30 830 Berapa besar kalr yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 200 C menjadi 1000 C, jika kalor jenis besi 450 J/kg? Penyelesaian: Diketahui: π = 10 ππ βπ = 100 β 20 = 800 πΆ π = 450π½/ππ Ditanyakan: π = β― ? Jawab: π = π Γ π Γ βπ = 10 Γ 450 Γ 80 = 360 ππ½ Jadi, kalor yang dibutuhkan sebatang besi tersebut sebesar 360 kJ. Contoh Soal
- 12. 12 Untuk suatu zat tertentu, misalnya zatnya berupa bejana kalorimeter ternyata akan lebih memudahkan jika faktor massa (m) dan kalor jenis (c) dinyatakan sebagai satu kesatuan. Faktor m dan c ini biasanya disebut kapasitas kalor, yaitu banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 10 C. Kapasitas kalor dapat dirumuskan sebagai berikut: πΆ = π. π atau πΆ = π βπ (7) dengan (πΆ) kapasitas kalor (π½/β), (π) Kalor benda (π½), (π) massa benda (ππ), (π) kalor jenis zat π½/ππβ, (βπ) perubahan suhu (β). Air sebanyak 3 kg bersuhu 100 C dipanaskan hingga bersuhu 350 C. jika kalor jenis air 4.186 J/kg0 C, tentukan kalor yang diserap air tersebut! Penyelesaian: Diketahui: π = 3 ππ π = 4.186π½/ππβ βπ = (35 β 10)β = 25β Ditanyakan: π = β― ? Jawab: π = ππβπ(3 ππ)(4.186π½/ππβ)(25β) = 313.950 π½ Jadi, kalor yang diserap air tersebut adalah 313.950 J. Contoh Soal Berita Fisika James Joule (1818-1889) melakukan percobaan yang membuktikan bahwa apabila suatu bentuk energi diubah menjadi bentuk energi lain tidak ada energi yang musnah.
- 13. 13 2. Hukum Kekekalan Energi Kalor (Asas Black) Kekekalan energi pada pencampuran dua zat yaitu dengan menggunakan Asas Black. Apabila dua zat atau lebih berbeda suhu dan terisolasi dalam suatu sistem, maka kalor akan mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya lebih rendah. Dalam hal ini, kekekalan energi memainkan peranan penting. Sejumlah kalor yang hilang dari zat yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang didapat oleh zat yang suhunya lebih rendah. Kalor yang diserap = Kalor yang diterima, secara sistematis dituliskan sebagai berikut: ππππππ = ππ ππππ (8) Berita Fisika Joseph Black mengira bahwa kapasitas panas yang merupakan jumlah panas yang dapat ditampung oleh suatu benda. Hal ini sebenarnya ukuran jumlah tenaga yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda dalam jumlah tertentu. Fisikawan Kita Joseph Black (1728 - 1799) 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.
- 14. 14 Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 1000 C di tuangkan ke dalam bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. jika suhu awal bejana sebesar 250 C, kalor jenis aluminium 900 J/kg0 C, dan kalor jenis air 4.200 J/kg0 C, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan) Penyelesaian: Diketahui: ππππ = 0,5 ππ ππππ = 100β ππππ = 0,5 ππ ππππ = 25β πΆπππ = 4.200 π½/ππβ πΆπππ = 900 π½/ππβ Ditanyakan: ππ‘πππππ = β― ? Jawab: ππππππ = ππ ππππ ππππ Γ πΆπππ Γ βππππ = ππππ Γ πΆπππ Γ βππππ 0,5 Γ 4.200 Γ (100 β ππ‘πππππ) = 0,5 Γ 900 Γ (ππ‘πππππ β 25) 210.000 β 2.100ππ‘πππππ = 450ππ‘πππππ β 11.250 2.550ππ‘πππππ = 222.250 ππ‘πππππ = 87,156β Jadi, suhu keseimbangannya adalah 87,1560 C. Contoh Soal
- 15. 15 3. Perubahan Wujud Zat Perubahan wujud zat ada enam macam, yaitu: (1) melebur, perubahan wujud dari padat menjadi cair, (2) membeku, perubahan wujud dari cair menjdai padat, (3) menguap, perubahan wujud dari cair menjadi gas, (4) mengembun, perubahan wujud dari gas menjadi cair, (5) menyublim, perubahan wujud dari padat langsung menjadi gas (tanpa melalui wujud cair), (6) mengkristal, perubahan wujud dari gas menjadi padat. Kalor lebur dan kalor penguapan suatu zat juga mengacu pada jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat tersebut ketika berubah dari cair ke padat, atau dari gas ke uap air. Dengan demikian, air mengeluarkan 333 kJ/kg ketika menjadi es, dan mengeluarkan 2.260 kJ/kg ketika berubah menjadi air. Tentu saja, kalor yang terlibat dalam perubahan wujud tidak hanya bergantung pada kalor laten, tetapi juga pada massa total zat tersebut, dirumuskan: π = π. πΏ (9) π (kalor yang diperlukan atau dilepaskan selama perubahan wujud) (π½), π (massa zat) (ππ), πΏ (kalor laten) (π½/ππ). Tabel 3. Kalor Laten (pada 1 atm) Zat Titik Lebur (0 C) Kalor Lebur Titik Didih (0 C) Kalor Penguapan Kkal/kg J/kg Kkal/kg J/kg Oksigen Nitrogen Etil alcohol -218,8 -210,0 -114 3,3 6,1 25 0,14 x 10-5 0,26 x 10-5 1,04 x 10-5 -183 -195,8 78 51 48 204 2,1 x 105 2,0 x 105 8,5 x 105 Gambar 6. Perubahan wujud zat
- 16. 16 Amonia Air Timah hitam Perak Besi Tungsten -77,8 0 327 961 1.808 3.410 8,0 79,7 5,9 21 69,1 44 0,33 x 10-5 3,33 x 10-5 0,25 x 10-5 0,88 x 10-5 2,89 x 10-5 1,84 x 10-5 -33,4 100 1.750 2.193 3.023 5.900 33 539 208 558 1520 1150 1,37 x 105 22,6 x 105 8,7 x 105 23 x 105 63,4 x 105 48 x 105 Catatan: nilai numeric 1 kkal/kg = 1 kal/g C. Perpindahan Kalor Indikator yang harus dicapai: 1. Memahami perpindahan kalor dan menyelidiki konduktivitas kalor melalui percobaan dengan menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sehingga bertambahnya keimanan dan meyadari kebesaran Tuhan. Es sebanyak 3 kg pada suhu 0 0 C dibiarkan pada suhu ruang hingga seluruhnya mencair. Berapakah kalor yang diperlukan untuk mencairkan es tersebut? (kalor lebur air = 3,33 x 10-5 J/kg) Penyelesaian: Diketahui: π = 3 ππ πΏ = 3,33 Γ 10β5 π½/ππ Ditanyakan: π = β― ? Jawab: π = ππΏ = (3 ππ) (3,33 Γ 10β5 π½/ππ) = 10β4 π½ Contoh Soal
- 17. 17 Kalor dapat berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu: 1. Perpindahan Kalor secara Konduksi Konduksi merupakan proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel. Konduksi atau hantaran kalor pada banyak materi dapat digambarkan sebagai hasil tumbukan molekul-molekul. Sementara satu ujung benda dipanaskan, molekul-molekul di tempat itu bergerak lebih cepat. Sementara itu, tumbukan dengan molekul- molekul yang langsung berdekatan lebih lambat, mereka mentransfer sebagian energi ke molekulmolekul lain, yang lajunya kemudian bertambah. Molekulmolekul ini kemudian juga mentransfer sebagian energi mereka dengan molekul-molekul lain sepanjang benda tersebut. Dengan demikian, energi gerak termal ditransfer oleh tumbukan molekul sepanjang benda. Hal inilah yang mengakibatkan terjadinya konduksi. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor konduksi yaitu koefisien konduksi (π), luas permukaan benda (π΄), dan beda temperatur (βπ), ketebalan benda (π), secara matematis dituliskan: π π‘ = ππ΄βπ π (10) Gambar 7. Sendok logam didalam secangkir kopi panas akan ikut panas.
- 18. 18 2. Perpindahan Kalor secara Konveksi Konveksi merupakan proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. Zat cair dan gas umumnya bukan penghantar kalor yang sangat baik. Meskipun demikian keduanya dapat mentransfer kalor cukup cepat dengan konveksi. Konveksi atau aliran kalor adalah proses di mana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain. Bila pada konduksi melibatkan molekul (atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar. Konveksi dalam kehidupan sehari-hari dapat kita lihat pada peristiwa terjadinya angin darat dan angin laut. Pada siang hari, daratan lebih cepat panas daripada laut, sehingga udara di atas daratan naik dan udara sejuk di atas laut Diketahui suhu permukaan bagian dalam dan luar sebuah kaca jendela yang memiliki panjang 2 m dan lebar 1,5 m berturut-turut 270 C dan 260 C. jika tebal kaca tersebut 3,2 mm dan konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 W/m0 C, maka tentukan laju aliran kalor yang lewat jendela tersebut! Penyelesaian: Diketahui: π = 3,2 ππ = 3,2 Γ 10β3 π2 π΄ = 2 Γ 1,5 = 3π2 βπ‘ = 27 β 26 = 10 πΆ π = 0,8 π/π0 πΆ Ditanyakan: π» = β― ? Jawab: π» = π Γ π΄ Γ βπ‘ π = 0,8 Γ 3 Γ 1 3,2Γ10β3 = 750 π½ π β Contoh Soal
- 19. 19 bergerak ke daratan. Hal ini karena tekanan udara di atas permukaan laut lebih besar, sehingga angin laut bertiup dari permukaan laut ke daratan. Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih cepat dingin daripada laut, sehingga udara bergerak dari daratan ke laut, disebut angin darat. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor konveksi yaitu koefisien konveksi (β), luas permukaan benda (π΄), dan beda temperatur (βπ), secara matematis dituliskan: π π‘ = βπ΄βπ (11) Udara dalam sebuah kamar menunjukkan skala 259 C, sedangkan suhu permukaan jendela kaca kamar tersebut 159 C. jika koefisien konveksi 7,5 x 10-5 Wm-2 (0 C)-4 , maka tentukan laju kalor yang diterima oleh jendela kaca seluas 0,6 m2 ! Penyelesaian: Diketahui: βπ‘ = 25 β 15 = 100 πΆ π΄ = 0,6 π2 β = 7,5 Γ 10β5 ππβ2(Β°πΆ)β4 Ditanyakan: π» = β― ? Jawab: π» = β Γ π΄ Γ βπ4 = 7,5 Γ 10β5 Γ 0,6 Γ 104 = 0,45 π Contoh Soal Gambar 8. Terjadi Angin darat dan angina laut
- 20. 20 3. Perpindahan Kalor secara Radiasi Radiasi merupakan proses perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Semua kehidupan di dunia ini bergantung pada transfer energi dari Matahari, dan energi ini ditransfer ke Bumi melalui ruang hampa (hampa udara). Bentuk transfer energi ini dalam bentuk kalor yang dinamakan radiasi, karena suhu Matahari jauh lebih besar (6.000 K) daripada suhu permukaan bumi. Radiasi pada dasarnya terdiri dari gelombang elektromagnetik. Radiasi dari Matahari terdiri dari cahaya tampak ditambah panjang gelombang lainnya yang tidak bisa dilihat oleh mata, termasuk radiasi inframerah (IR) yang berperan dalam menghangatkan Bumi. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor radiasi yaitu emisivitas (π), tetapan Stefan-Boltzmann (π), luas permukaan benda (π΄), dan pangkat empat temperatur (π4 ), secara matematis dituliskan: π π‘ = πππ΄π4 (12) Gambar 9. Sinar Matahari Berita Fisika Pada malam hari pantulan cahaya matahari mengakibatkan bulan dan planet bersinar di langit, peristiwa ini menyadarkan kita akan kebesaran Tuhan yang mengatur alam semesta.
- 21. 21 Sebuah plat tipis memiliki total luas permukaan 0,02 m2 . Plat tersebut kemudian dipanaskan dengan sebuah tungku hingga suhunya mencapai 1.000 K. jika entitas plat 0,6, maka tentukan laju radiasi yang dipancarkan plat tersebut! Penyelesaian: Diketahui: π΄ = 0,02π2 π = 1.000πΎ π = 0,6 π = 5,6705119 Γ 10β8 π/ππΎ4 Ditanyakan: π» = β― ? Jawab: π» = π΄πππ4 = 0,02 Γ 0,6 Γ (5,6705119 Γ 10β8 ) Γ (1.000)4 = 6.804 π Contoh Soal
- 22. 22 1. Suhu adalah ukuran mengenai panas atau dinginnya suatu zat atau 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. Pemuaian adalah bertambah besarnya ukuran suatu benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda tersebut. 5. Pemuaian terjadi pada zat padat, zat cair, dan gas. 6. Contoh penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari, antara lain, bimetal, pemasangan ban baja pada roda kereta api, dan pemasangan kaca pada jendela. 7. Kalor adalah salah satu bentuk energi panas yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. 8. Pengaruh kalor terhadap suatu zat adalah mengubah suhu dan wujud zat tersebut. 9. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan 1 kg zat untuk menaikkan suhu 1Β° C. 10. Hukum Kekekalan Energi berbunyi βkalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterimaβ, yang dikenal sebagai Asas Black. 11. Kalor berpindah dari satu benda ke benda yang lain dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Ringkasan
- 23. 23 Asas Black Kekekalan energi pada pertukaran kalor, kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima. Isolator Zat yang sukar menghantarkan kalor. Kalor Proses perpindahan energi dari satu benda atau sistem ke benda atau sistem lain akibat selisih temperatur. Kalorimeter Salah satu jenis piranti yang digunakan untuk mengukur sifat termal, seperti kapasitas kalor dan kalor jenis. Kalor Jenis Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1 K atau 10 C. Kapasitas Kalor Kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk menaikkan suhu zat itu sebesar satu kelvin. Konduksi Perpindahan kalor melalui suatu bahan dari satu daerah bertemperatur tinggi ke daerah yang lain yang bertemperatur rendah. Konduktivitas Termal Ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor. Konduktor Bahan yang memiliki konduktivitas yang tinggi, yakni mudah menghantarkan kalor. Konveksi Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain akibat pergerakan fluida itu sendiri. Pada konveksi alamiah, perpindahan terjadi akibat gravitasi. Melebur Perubahan wujud dari padat menjadi cair. Membeku Perubahan wujud dari air menjadi padat. Menguap Perubahan wujud dari air menjadi gas. Menyublim Perubahan wujud dari padat langsung menjadi gas. Radiasi Perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Suhu Derajat panas dinginnya suatu benda. Termometer Alat yang digunakan untuk mengukur suhu suatu bahan. Titik Lebur Temperature yang menunjukkan keadaan perubahan zat padat menjadi zat cair. Glosarium
- 24. 24 Kanginan, Marthen. 2006. Fisika untuk SMA kelas X Semester 2. Jakarta: Eralngga. Kanginan, Marthen. 2006. Seribu Pena Fisika untuk SMA kelas X. Jakarta: Eralngga. Kanginan, Marthen. 2013. Fisika untuk SMA kelas X Semester 2. Jakarta: Eralngga. Sumarsono, Joko. 2009. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasioanl. Daftar Pustaka