SUHU DAN KALOR

Bahan Ajar Fisika Kelas X SMA Suhu dan Kalor
BAHAN AJAR
Mata Pelajaran : Fisika
Kelas/Semester : X / 1 (satu)
Standar Kompetensi : 4. Menerapkan konsep kalor dan prisip konservasi energi pada
berbagai perubah-an energi
Kompetensi Dasar :
4.1. menganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zat
4.2. Menganalisis cara perpindahan kalor
4.3. Menerapkan asas Black dalam pemecahan masalah
Indikator :
– Menjelaskan sifat termal suatu zat
– Menentukan pengukuran suhu untuk berbagai skala termometer
– Menganalisis pengaruh perubahan suhu terhadap ukuran benda
– Menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan suhu suatu benda
– Menjelaskan tentang kalor jenis dan kapasitas kalor
– Menjelaskan peristiwa perubaan wujud dalam kehidupan sehari-hari
– Menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda
– Menganalisis grafik suhu kalor pada peristiwa perubahan wujud benda
– Menganalisis perpindahan kalor dengan cara konduksi
– Menganalisis perpindahan kalor dengan cara konveksi
– Menganalisis perpindahan kalor dengan cara radiasi
– Mendeskripsikan perbedaan kalor yang diserap dan kalor yang
dilepas.
– Menerapkan asas Black dalam peristiwa pertukaran kalor.
Alokasi Waktu : 12 jam pelajaran (12 × 45 menit)
SUHU DAN KALOR
SUHU
Suhu adalah derajat panas atau dingin suatu benda. Alat pengukur suhu yaitu temometer.
Termometer memanfaatkan sifat termometrik zat untuk mengukur suhu
Sifat Termometrik suatu zat
Sifat termometrik adalah sifat zat yang peka terhadap perubahan suhu. Dengan mengukur sifat
termometrik maka nilai suhu dapat ditentukan. Beberapa contoh sifat termometrik:
 Panjang, panjang kolom cairan dalam termometer berubah bila suhu berubah.
 Hambatan listrik, hambatan listrik berubah bila suhu berubah.
 Tekanan, tekanan gas (massa dan volum tetap) berubah bila suhu berubah.
 Tegangan listrik, tegangan listrik yang dihasilkan oleh termokopel berubah bila suhunya
berubah
Skala Termometer
1. Skala Celsius
Skala celsius menggunakan titik lebur es murni dan titik didih air murni sebagai dua titik tetap.
Titik lebur es murni ditetapkan sebagai suhu 00
. Titik didih air murni pada tekanan standar
ditetapkan sebagai suhu 1000
.
2. Skala Reamur
Pada Penentuan skala Reamur, es melebur dan air mendidih juga dipilih sebagai dua titik tetap.
Es yang melebur didefinisikan memiliki suhu 00
, sedangkan titik didih air murni pada tekanan
standar ditetapkan memiliki suhu 800
.
3. Skala Fahrenheit
Pada skala Fahrenheit juga ditetapkan dua titik tetap, yaitu titik lebur es dan titik didih air pada
tekanan standar. Titik lebur es ditetapkan memiliki suhu 320
, sedangkan titik didih air murni
pada tekanan standar ditetapkan memilki suhu 2120
.
4. Skala Kelvin
Skala kelvin merupakan satuan SI untuk suhu. Skala Kelvin tidak dikalibrasi berdasarkan titik
lebur dan titik didih air, tetapi dikalibrasi berdasarkan titik batasan energi yang dimiliki oleh
benda itu sendiri. Suhu nol mutlak berarti partikel di dalam benda sama sekali tidak memiliki
energi kinetik.

Hubungan skala suhu Celsius, Reamur, Kelvin dan Fahrenheit
tC = Rt
4
5
tR =
Ct
5
4 tF = 32
5
9
Ct
tC =
9
5
 32Ft tR =  32
9
4
Ft tF = 32
4
9
Rt
tK = tC + 273 K
Contoh
1. 122o
F = … o
C = ….. o
R = ….. K
2. Sebuah thermometer A memiliki lebur beku 500
A dan titik didih 2000
A. Jika thermometer A
dan thermometer celcius di masukkan sama – sama kedalam suatu cairan maka angka yang
ditunjukkan thermometer A 800
. Berapa angka yang di tunjukkan thermometer celcius
3. Pada suhu berapakah angka yang ditunjukkan oleh skala Fahrenheit sama dengan 2 x angka
yang ditunjukkan oleh skala Celcius
4. Termometer A dan B menunjukkan angka 20 dan -30 saat mengukur air membeku. Saat
mengukur air mendidih masing-masing menunjuk 130 dan 220. Jika suatu benda dapat
terukur suhunya sebesar 50o
A maka berapakah penunjukkannya saat diukur dengan
termometer B?
Tugas
1. Suatu hari seorang ibu melihat anaknya sedang terbaring tidak berdaya. Kemudian ibu tersebut
mengambil batang termome ter dan di masukkan ke mulut anaknya. Ternyata, termometer
tersebut menunjuk angka 40o
C. Nyatakan suhu badan anak tersebut dalam skala Reamur,
Fahrenheit, dan Kelvin.
2. Pada saat air membeku termometer X menunjukkan angka –10o
X, pada saat air mendidih
menunjukkan angka 140o
X. Jika termometer Celcius menunjukkan angka 30o
C. Tentukan
angka yang ditunjukkan oleh termometer X
PEMUAIAN
Pemuaian adalah peristiwa bertambahnya ukuran suatu benda ketika dipanaskan. Pemuaian terjadi
pada zat padat, zat cair dan gas
Pemuaian timbul akibat getaran atom yang makin cepat bila suhu dinaikkan. Getaran atom
yang cepat akan berimbas pada makin jauhnya jarak antar-atom dalam bahan. Efek keseluruhan
dari jarak antar-atom yang makin besar adalah volume benda bertambah atau benda dikatakan
memuai.
a. Pemuaian Zat Padat
1) Pemuaian panjang
Misalkan sebuah benda memiliki panjang Lo. Benda tersebut dipanaskan sehingga suhunya
naik sebesar ΔT . Akibat pemanasan maka terjadi pertambahan panjang benda sebesar ΔL,
Pertambahan panjang (ΔL) suatu batang tergantung pada:
1. Panjang batang mula-mula (Lo)
2. Kenaikan suhu zat (ΔT)
3. Jenis logam atau bahan
Besaran yang besarnya tergantung jenis bahan dinyatakan sebagai Koefisien muai panjang (α)
Secara matematis dapat ditulis:
ΔL = α Lo ΔT
Dengan:
ΔL = perubahan panjang benda (m); Lo = panjamg awal benda (m)
ΔT = perubahan suhu (K) α = koefisien muai panjang (K-1
)
Panjang benda setelah mengalami kenaikan suhu menjadi:
L = L0 +ΔL
L = Lo ( 1 + α ΔT )
Sifat pemuaian harus dipertimbangkan dengan seksama pada saat membangun jembatan,
memasang rel kereta api, memasang kaca jendela, memasang tegel pada lantai, dan sebagainya.

Contoh Soal
1. Sebuah jembatan baja pada suhu 50
C panjangnya 500 m. Tentukan perubahan panjang jembatan
jika suhu naik menjadi 550
C. Jika diketahui koefisien muai panjang baja 1,1x 10-6
/0
C.
2. Sebatang baja panjangnya 36 cm pada 12o
C dan 36,03 cm pada 62o
C. Berapakah panjang baja
pada suhu 162º C
3. Sebatang logam dipanaskan sehingga suhunya 80o
C panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien
muai panjang logam 3.10-3 o
c-l
dan suhu mula-mula logam 30o
C, tentukan panjang mula-mula
logam tersebut
4. Sebatang baja (koefisien muai panjang: 10-5
/o
C) mempunyai panjang 100 cm. Kemudian baja
dipanaskan sampai suhunya,100 o
C sehingga panjang baja menjadi 100,07 cm. Tentukan Suhu
batang baja mula-mula sebelum dipanaskan
2) Pemuaian Luas
Jika suatu benda pelat (misalnya) empat persegi panjang mengalami perubahan suhu, maka selain
terjadi pertambahan panjang, juga pertambahan lebarnya atau benda tersebut mengalami
pertambahan luas
ΔA = β Ao ΔT Dimana β = 2α
Dengan:
ΔA = pertambahan luas lempeng (m2
)
Ao = luas lempeng mula-mula (m2
)
ΔT = perubahan suhu (K)
β = koefisien muai luas(K-1
)
panjang benda setelah mengalami kenaikan suhu menjadi:
A = Ao + ΔA = Ao ( 1 + β ΔT )
Salah satu pemanfaatan pemuaian luas terjadi pada saat pemasangan roda delman pada
kerangkanya
Contoh soal:
1. Luas permukaan suatu benda adalah 900 m2
pada suhu 250
C. Jika koefisien muai luas
0,0000004 C-1
. Tentukan pertambahan luas benda tersebut pada suhu 500
C.
2. Sebuah plat terbuat dari perunggu (α = 18. 10-6
/o
C) pada suhu 0o
C mempunyai ukuran sepertri
gambar. Jika plat dipanaskan samapi 80o
C. Tentukan pertambahan luas plat tersebut
3) Pemuaian Volume
Jika balok mengalami perubahan suhu, maka selain terjadi pertambahan panjang, pertambahan
lebar, juga tingginya atau balok tersebut mengalami pertambahan volume.
Umumnya benda volumenya bertambah, apabila suhunya naik, atau volume benda menyusut
apabila suhunya diturunkan. Sehingga diperoleh:
ΔV = γ Vo ΔT ; Dimana, γ = 3α
Dengan
ΔV = pertambahan volume benda (m3
)
Vo = volume benda mula-mula (m3
)
ΔT = perubahan suhu (K)
γ = koefisien muai volum (K-1
)
volume benda setelah mengalami kenaikan suhu menjadi:
V = Vo + ΔV = Vo ( 1 + γ ΔT )
b. Pemuaian Zat Cair
Pemuaian pada zat cair yaitu terjadi pemuaian volume.Suatu zat jika dipanaskan biasanya
akan memuai, tapi lain halnya dengan air. Jika air dipanaskan, pada suhu 00
C - 40
C air

menyusut dan pada suhu diatas 40
C air kemudian memuai. Sifat air yang tidak normal itulah
dikenal dengan anomali air
Contoh
1. Air sebanyak 10 liter bersuhu 20o
C dipanaskan hingga mencapai 90 o
C. Jika γ = 210 × 10-6
/o
C,
hitunglah volume akhir air tersebut!
2. Sebuah bejana kaca pada 0o
C terisi penuh dengan 100 cm3
raksa. Jika suhu dinaikkan menjadi
20o
C, berapa cm3
raksa akan tumpah
Tugas
1. Karena suhunya dinaikkan 100° C batang baja yang memiliki panjang 1m bertambah panjang 1
mm. Tentukan Pertambahan panjang batang baja yang memiliki panjang 60 cm jika suhunya
dinaikkan 20° C
2. Hitunglah perbedaan panjang rel pada cuaca paling dingin (-37o
C) dan cuaca paling panas (
40o
C) dari rel kereta api yang terbuat dari baja yang panjangnya 150 m ( koefisien muai panjang
baja 1 × 10-5
/o
C )
3. Suatu batang kuningan mula-mula panjangnya 40 cm. Saat dipaaskan pada suhu 80o
C
panjangna menjadi 40,04 cm. Jika koefisuen muai panjang kuningan 2,0 x 10-5
/o
C. Tentukan
suhu awal batang kuningan tersebut
4. Sebidang kaca jendela pada malam hari bersuhu 20 o
C memiliki luas 4.000 cm2
. Ternyata pada
siang hari bidang kaca tersebut bertambah luas sebesar 64 mm2
. Jika koefisien muai panjang
kaca 8 × 10-6
/o
C, berapa suhu kaca pada siang hari?
5. Sebuah keping tembaga berbentuk persegi pada suhu 0o
C memiliki ukuran seperti gambar.
Koefisien muai panjang tembaga 1,8. 10-5
/o
C . Jika plat dipanaskan sampai 80o
C. Tentukan
pertambahan luas plat tersebut
6. Pada suhu 27o
C balok tembaga panjangnya 15 cm, lebarnya 10 cm dan tingginya 12 cm. Jika
koefisien muai panjang tembaga 1, 7 × 10-5
/o
C. Tentukan pertambahan volume balok jika suhu
balok dipanaskan sampai 77o
C
7. Sebuah gelas kaca yang volumenya 500 cm3
diisi penuh dengan alkohol pada 0o
C . koefisien
muai panjang kaca 9 × 10-6
/o
C dan muai volume alkohol 7,5 × 10-6
/o
C . Jika gelas dan alkohol
dipanaskan sampai suhu 40o
C, berapa banyak alkohol yang akan tumpah
c. Pemuaian Gas
Gas memuai umumnya untuk memenuhi tempatnya. Volume gas sangat tergantung pada
tekanan dan suhu gas. Hubungan antara tekanan, suhu dan volume disebut persamaan keadaan
gas.
1. Hukum Boyle : “ Jika suhu yang berada dalam bejana tertutup ( tidak bocor ) dijaga tetap,
maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya “.
pV = C atau p1V1 = p2V2
2. Hukum charles : “ Jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dijaga tetap, maka
volum gas sebanding dengan suhu mutlaknya
T
V
= C atau
1
1
T
V
=
2
2
T
V
3. Hukum GayLussac : ‘Jika volume yang berada dalam bejana tertutup ( tidak bocor ) dijaga
tetap, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya “.
C
T
P
 atau
2
2
1
1
T
P
T
P


4. Persamaan boyle-Gay lussac
T
pV
= C atau
1
11
T
Vp
=
2
22
T
Vp
P = Tekanan ( Pa )
V = Volume ( m3
)
T = Suhu ( K )
Contoh
1. Suatu gas mempunyai suhu 27o
C dipanaskan pada tekanan tetap sehingga volumnya menjadi 3
kali semula. Hitunglah suhu akhr gas tersebut
2. Suatu gas ideal menempati ruang tertutup, dengan keadaan mula-mula: tekanan p', volumeV,
dan suhu T. Jika suhu diturunkan menjadi ½ T dan volumenya diubah menjadi 3/2 V. Tentukan
perbandingan tekanan mula-mula dan tekanan akhir
3. Jika volume gas ideal diperbesar 2x volume semula, ternyata suhunya menjadi 4x semula,
berapakah perubahan tekanan gas tersebut
KALOR
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda
yang bersuhu rendah.ketika kedua benda tersebut bersentuhan. Satuan kalor dalam SI adalah
Joule. sedangkan berdasarkan sistem CGS satuan kalor adalah kalori
( kal ). Kesetaraan kedua satuan ini
1 J =0,24 kalori atau 1 kalori = 4.2 J
Alat untuk mengukur kalor adalah kalori meter.
Tiga faktor yang mempengaruhi banyaknya kalor yang diperlukan dalam menaikkan suhu suatu
zat yaitu:
a. Kenaikan suhu
Jika semakin banyak kalor yang diberikan maka kenaikan suhunya akan semakin besar disaat
massanya konstan Q T 
b. Massa
Semakin besar massa benda maka kalor yang dibutuhkan juga semakin besar. Q m
c. Kalor Jenis Zat
Semakin besar kalor jenis suatu zat kalor yang dibutuhkan juga semakain besar, begitu juga
sebaliknya. Kalor jenis zat adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 kg
suatu zat sebesar 1 K. Q c
maka persamaan kalor dapat dirumuskan sebagai berikut:
Q mc T 
.
Q
c
m T


Q: Banyaknya kalor yang dilepaskan atau diterima (J) atau kalori ( kal )
m : Massa benda (Kg)
T : Perubahan suhu (K)
c : kalor jenis zat.
Kalor jenis merupakan sifat khas suatu zat yang menunjukkan kemampuannya untuk menyerap
kalor. Zat yang kalor jenisnya tinggi mampu menyerap kalor lebih banyak untuk kenaikkan suhu
rendah. Air adalah zat yang memiliki kalor jenis tinggi.
Kapasitas kalor adalah kemampuan suatu benda dalam menerima atau melepaskan kalor untuk
menaikan atau menurunkan suhu benda sebesar 1 0
C atau 1 K.
Kapasitas kalor dapat dirumuskan dengan persamaan :
Q
C
T


atau C = m c
Berati jika kapasitas kalor diketahui maka Q = C. T
dengan :
C : Kapasitas Kalor ( J/K atau kal/0
C )
Q : kalor yang diserap atau dilepaskan ( J atau kal )
T : Perubahan suhu (K)

Zat yang sama akan memiliki kapasitas kalor yang berbeda jika massanya berbeda. Sebaliknya,
zat yang sama dapat memiliki kapasitas kalor yang sama bila memiliki perbandingan massa
tertentu.
Contoh:
1. Air sebanyak 5 kg di panaskan dari suhu 20 0
C sampai 600
C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg0
c.
Tentukan jumlah kalor yang diperlukan dan kapasitas kalornya
2. Tentukan kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda bermassa 500 g yang
kalor jenisnya 400 J/kg K dari 16 o
C menjadi 20 o
C
Kalor berpengaruh pada perubahan suhu , ukuran (terjadi pemuaian)
dan wujud benda.
Perubahan Wujud Zat
Zat memiliki tiga wujud, yaitu padat, cair dan gas, oleh karena pengaruh kalor, wujud zat
dapat berubah.
6 5 1 2
4
3
Pada proses perubahan wujud suhu zat adalah tetap.
Persamaan kalor pada saat perubahan wujud adalah:
Q = m L
L = kalor laten ( kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat), satuannya J/kg
Kalor laten lebur = kalor laten beku ( Lf )
Kalor laten uap = kalor laten embun ( Lv)
Grafik Suhu kalor
Misal : Sejumlah tertentu es dengan suhu dibawah 0 o
C dipanaskan ( diberi kalor) hingga berubah
menjadi uap air dengan suhu di atas 100 o
C. Grafik suhu kalornya dapat digambarkan seperti di
bawah ini:
 Proses A ke B, proses kenaikkan suhu es, persamaan kalor
Q1 = mes. Ces .  t
 Proses B ke C, prosesi perubahan wujud es jadi air , persamaan kalor
Q2 = mes. Lf
 Proses C ke D, proses kenaiikan suhu air
Q3 = mair. Cair .  t
 Proses D ke E, terjadi perubahan wujud dari air jadi uap
Q4 = mair. Lu
GAS
PADAT CAIR
Keterangan
1. Mengembun (melepaskan kalor)
2. Menguap (menyerap kalor)
3. Membeku (melepaskan kalor)
4. melebur (menyerap kalor)
5. Mengkristal (menyublim)
6. Menyublim
A
B
C
D
E
F
100
0
es
T
0C
Q
(J)

 Proses E ke F, terjadi perubahan suhu uap air
Q5 = mair. Cair .  t
Jadi banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan es menjadi uap
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
Contoh:
1. tentukan banyak kalor yang diperlukan oleh 4 kg es -5 o
C menjadi uap 125 o
C
(kalor jenis es 2100 j/kg0
C, kalor jenis air 4200 j/kg0
C , kalor lebur es 336.000 j/kg, kalor
jenis uap air 2010 j/kgo
C dan kalor uap air 2.260.000 J/kg)
2. Sebanyak 1 kg gumpalan lilin pada dipanaskan merata oleh sebuah elemen pemanas 100 W
sampai melampaui titik leburnya. Grafik di bawah menunjukkan variasi suhu terhadap
waktu
Suhu (o
C)
100 Z
80 X Y
60
40
20 W
0 100 300 500 waktu (s)
3. Grafik di bawah ini menunjukkan huhungan antara kenaikkan suhu dan kalor yang diserap
oleh 25 gram es. Kalor jenis es 0,5 kal g -1
°C-1
dan kalor lebur es 80 kal g-1
. Tentukan nilai Q2
dari grafik.
Tugas
1. 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, Lf = 336 J/g, dan Lv = 2.260 J/g)
Asas Black ( Hukum kekekalan energi untuk kalor )
Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih
tinggi akan melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap
kalor hingga mencapai keseimbangan yaitu suhunya sama. Pelepasan dan penyerapan kalor ini
besarnya harus imbang. Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku
hukum kekekalan energi. Pada sistem tertutup, kekekalan energi panas (kalor) ini dapat dituliskan
sebagai berikut.
Q lepas = Q diterima
Percampuran dua benda atau lebih yang menggunakan azas Black dalam menganalisanya sangat
berkaitan dengan perubah suhu dan perubah wujud
Contoh
a. pencampuran zat dengan mengabaikan kalor yang diserap wadah
1. 60 kg air panas pada suhu 82 o
C mengalir ke bak mandi. Untuk menurunkan suhunya, 300 kg
air dingin pada 10 o
C ditambahkan ke dalam bak tersebut. Berapakah suhu akhir campurannya
T (°C)
100
0
es
1000 Q2 Q(kal)
a. Jelaskan apa yang terjadi
pada bagian WX, XY dan
YZ
b. Hitung kalor jenis zat padat
c. Hitung kalor lebur zat padat

2. Logam tembaga bersuhu 100o
C dimasukkan ke dalam air yang bermassa 128 gram dan bersuhu
30 o
C. Kalor jenis air 1 kal/.g o
c dan kalor jenis tembaga 0,1 kal./g o
Cg r. Jika kesetimbangan
termal terjadi pada suhu 36 o
C,tentukan massa logam tersebut
Asas Black yang melibatkan perubahan wujud
1. Es massanya 125 g bersuhu -10 o
C dimasukkan kedalam 1500 g air bersuhu 70 o
C. Berapakah
suhu akhir campurannya
2. Es bermassa M gram bersuhu 0o
C, dimasukkan ke dalam air bermassa 340 gram bersuhu 20o
C
yang ditempatkan pada bejana khusuu. Anggap bejana tidak melapaskan atau menyerapkan
kalor. Jika Les = 80 kal/g, Cair = 1 kal/go
C, semua mencair dan keseimbangan termal tercapai
pada suhu 5 o
C. Tentukan massa es tersebut
3. 100 g air pada -5 o
C dicampur dengan 200 g pada 30 o
C pada tekanan 1 atm. Kalor jenis 0,5
kal/g Co
dan kalor lebur es 80 kal/g. Jika hanya terjadi pertukaran kalor antara air dan es,
tentukan
a. suhu akhir campuran
b. massa es yang melebur
Tugas
1. Jika teh 200 g pada suhu 95 o
C dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu 25 o
C,
berapa suhu akhir (T ) dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan menganggap tidak
ada kalor yang mengalir ke sekitarnya?(kalor jenis teh 4200 J/kgo
C dan 480 J/kgo
C )
2. Bejana gelas berisi 60 gran air yang suhunya 50 C dicampur dengan air yang suhunya 0o
C
sehingga suhu akhir campuran 20o
C. Tentukan banyak air yang bersuhu 0o
C (Kalor jenis air:
I kal/g o
C.')
3. Es sebanyak 500 gram bersuhu -8 o
C dimasukkan ke dalam wadah berisi 750 gram air bersuhu
24 o
C pada tekanan 1 atm, sehingga terjadi pertukaran kalor antara keduanya. Hitunglah suhu
setimbangnya jika diketahui kalor jenis es 2.100 J/kgo
C, kalor jenis air 4.186 J/kgo
C, dan kalor
leburnya 333 × 103
J/kg
Pengaruh tekanan terhadap titik lebur : Kenaikkan tekanan menurunkan titik lebur
Pengaruh tekanan terhadap titik didih : Kenaikkan tekanan akan menaikkan titih didih
Pengaruh ketakmurnian terhadap titik lebur : ketakmurnian akan menurunkan titik lebur
Pengaruh ketakmurnian terhadap titik didih : ketakmurnian akan menaikkan titih didih
Perpindahan Kalor
1. Konduksi (Hantaran)
Proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel
Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses,yaitu:
1. Pada waktu dipanaskan, mendapat energi atom-atom ini bergetar dan menumbuk serta
memberikan sebagian energi kepada tetangganya. Atom tetangga ini menumbuk dan
memberikan energi kepada atom tetangga berikutnya hingga ke ujung zat sehingga ujung
zat menjadi panas. Perpindahan seperti ini berlangsung lambat, diperlukan beda suhu yang
tinggi diantara kedua ujung zat.
2. Dalam logam, kalor berpindah melalui elektron-elektron bebas (elektron yang mudah
berpindah) sehingga berpindahan energi dapat berlangsung lebih cepat.
Setiap zat dapat menghantarkan kalor secara konduksi, tapi ada yang mudah (konduktor) dan ada
yang sukar (isolator).
Berdasarkan eksperimen diperoleh bahwa kelajuan hantaran kalor tiap satuan waktu dipengaruhi
oleh beberapa factor, yaitu:
a. perbedaan suhu antara kedua ujung
b. panjang batang atau bahan
c. luas penampang batang atau bahan
d. jenis bahan
Dirumuskan:
L
TT
kA
t
Q
H 12 


dengan:
H = laju kalor konduksi J/s
A = Luas permukaan penghantar (m2
)
L = panjang penghantar (m)
ΔT = kenaikkan suhu (0
C)
k = koefisien konduksi termal zat (kal/s cm0
C atau J/s mK)
Contoh
1. Sebatang aluminium yang panjangnya 0,4 m dan diameternya 6 mm digunakan untuk mengaduk
larutan gula air yang bersuhu 108 o
C. Jika ujung lain batang berada pada suhu ruang 28 o
C,
berapa kalor yang mengalir sepanjang batang dalam 5 menit? (konduktivitas termal aluminium
200 W/mK
2. Dua logam A dan B memiliki ukuran sama tetapi jenisnya berbeda, dilekatkan jadi satu. Ujung
kiri A bersuhu 90 0
C dan ujung kanan B bersuhu 0 0
C. Jika koefisien konduksi termal A adalah
2 kali koefisien konduksi termal B, tentukan suhu bidang batas atau sambungan A dan B
3. Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang yang sama
disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya seperti gambar. Bila konduktivitas termal
logam P 4 kali konduktivitas termal logam Q, tentukan suhu pada sambungan kedua logam saat
terjadi keseimbangan termal
Tugas
1. Diketahui suhu permukaan bagian dalam dan luar sebuah kaca jendela yang memiliki Panjang 2
m dan lebar 1,5 m berturut turut 27° C dan 26° C. Jika tebal kaca tersebut 3,2 mm dan
konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 W/m °C, maka tentukan laju aliran kalor yang lewat
jendela tersebut!
2. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambung satu sama lain pada salah
satu ujungnya sepertipada gambar. Jika koefisien konduksi kalor logam A = 2 kali koefisien
konduksi kalor logam B, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah ....
210oC 30oC
2. Konveksi (Aliran)
Perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel. Terjadi pada fluida. Pergerakkan fluida
terjadi karena perbedaan massa jenis.
Kelajuan aliran kalor tiap satuan waktu dipengaruhi oleh beberapa factor,yaitu:
a. perbedaan suhu antara permukaan
b. luas permukaan
c. jenis fluida
Dirumuskan
ThA
t
Q

dengan:
A = Luas permukaan cm2
h = koefisien konveksi termal (kal/s cm2 0
C atau J/s m2 0
C)
ΔT = Kenaikkan suhu (0
C)
Konveksi ada dua jenis, yaitu:
1. konveksi alamiah, terjadi karena perbedaan massa jenis . contohnya: konveksi udara saat
membakar sampah, konveksi udara pada sistem ventilasi rumah, terjadinya angin darat
(malam hari) dan angin laut (siang hari), dan lain-lain
2. Konveksi paksa,fluida yang dipanaskan langsung diarahkan tujuannya oleh sebuah pompa
atau blower. Contohnya: kipas angin dan pengering rambut
Pemanfaatan konveksi contohnya pada: cerobong asap, sistem suplai air panas dan lemari es
A B

Contoh
Suhu kulit seseorang kira-kira 32 o
C. Jiks orsng yang luas permukaan tubuhnya kira-kira 1,6 m2
berada pada ruang yang suhunya 22 o
C. berapakah banyak kalor yang dilepaskan tubuh orang
tersebut melalui konveksi selama 5 menit
Tugas
Udara dalam sebuah kamar menunjukkan skala 25° C, sedangkan suhu permukaan jendela kaca
kamar tersebut 15° C. Jika koefisien konveksi 7,5 × 10-5 Wm-2 (°C)-4,maka tentukan laju kalor yang
diterima oleh jendela kaca seluas 0,6 m² !
3. Radiasi (Pancaran)
Radiasi adalah perpindahan kalor/ennergi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Benda yang panas baik yang berpijar maupun yang tidak berpijar akan memancarkan panas
dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata sampai suhu benda
tersebut sama dengan suhu ruangan. Jadi selama ada perbedaan suhu selalu ada perpindahan
kalor/radiasi kalor.
Permukaan hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar kalor yang baik, sedangkan
permukaan putih dan mengkilat adalah penyerap dan pemancar kalor yang buruk.
Hukum Stefan-Boltzmann
Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitamdalambentuk radiasi kalor tiap satuan
waktu sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu
mutlak permukaan itu.
Secara matematis ditulis
4
AT
t
Q

Energi total yang dipancarkan oleh suatu permukaan yang bersuhu T dirumuskan :
tATQ 4

Dimana σ = konstanta Stevan-Boltzmant = 5.67 x 10-8
W/m2
k2
T = Suhu permukaan ( K )
Untuk benda sembarang yang bukan merupakan benda hitam
4
ATe
t
Q

Konstanta e disebut emisivitas benda (suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu
benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna, bernilai 0 sampai 1( tergantung pada jenis zat
dan keadaan permukaan). Benda hitam sempurna e = 1
Contoh :
1. Sebuah plat baja dengan panjang 2 m dan lebar 0,5 m suhunya 227 o
C. Bila tetapan Boltzman =
5,67 10–8
W m–2
K–4
dan plat baja dianggap hitam sempurna, berapakah energi total yang
dipancarkan setiap detik
2. Bola radiusnya 2 cm memiliki emisivitas 0,8. Bola tersebut menyerap kalor dari lingkungannya
dengan laju 4, 536 π J/s. Berapakah suhu bola itu sekarang
3. Jika suhu sebuah benda hitam dinaikkan dari 127o
C menjadi 527o
C, menjadi berapa kalikah
energi radiasi yang dipancarkannya

Latihan Suhu dan Kalor
1. Suhu suatu zat 212°F, maka suhu mutlaknya
adalah ….
A. 485 K D. 373 K
B. 453 K E. 100 K
C. 391 K
2. Termometer X yang telah ditera menunjukkan
angka -30 pada titik beku air dan 90 pada titik
didih air. Suhu 60°X sama dengan ….
A. 20°C D. 75°C
B. 45°C E. 80°C
C. 50°C
3. Tabel berikut menggambarkan hasil percobaan
pengukuran fluida dengan termometer A dan
termometer B.
No Fluida
Pembacaan
thermometer
A B
1 X 0° -10°
2 Y 100° 110°
3 Z 60° T
Nilai t dalam tabel tersebut adalah ….
A. 40° D. 72°
B. 50° E. 80°
C. 62°
4. Karena suhunya ditingkatkan dari 0°C menjadi
100°C suatu batang baja yang panjangnya 1
meter bertambah panjangnya dengan 1 mm.
Berapa pertambahan panjang suatu batang baja
yang panjangnya 60 cm, bila dipanaskan dari
0°C menjadi 120°C?
A. 0,50 mm D. 1,20 mm
B. 0,60 mm E. 2,40 mm
C. 0,72 mm
5. Besarnya pertambahan panjang suatu zat jika
zat tersebut dipanaskan bergantung pada :
(1) Jenis zatnya,
(2) Kenaikan suhu zat
(3) Panjangnya mula-mula
(4) Massa zatnya
Pernyataan yang benar adalah ….
A. (1), (2), dan (3) D. (4) saja
B. (1) dan (3) E. semua benar
C. (2 dan (4)
6. Luas suatu bidang kaca jendela pada malam
hari yang bersuhu 20°C adalah 4000 cm2
.
Koefisien muai panjang gelas 8 x 10-6
(°C)-1
.
ternyata pada siang hari bidang kaca ini
bertambah luas sebesar 64 mm2
, maka suhu
kaca pada siang hari tersebut adalah …
A. 120°C D. 27°C
B. 80°C E. 25°C
C. 30°C
7. Logam X yang massanya m pada 0°C
dimasukkan ke dalam cairan Y bermassa 2 m
pada 100°C. Jika nilai perbandingan kalor
jenis X terhadap kalor jenis Y adalah 8, maka
suhu akhir saat keseimbangan termal dicapai
adalah ….
A. 20°C D. 75°C
B. 25°C E. 80°C
C. 50°C
8. Sejumlah kalor diberikan pada es, menaikkan
suhunya dari -10°C menjadi -5°C. Kalor
dengan jumlah yang lebih besar diberikan ke
cairan air bermassa sama,agar menaikkan
suhunya dari 15°C ke 20°C. dari hasil ini, kita
dapat menyimpulkan bahwa ….
A. Mengatasi kalor laten lebur es diperlukan
suatu masukan energi
B. Kalor laten lebur es memberikan sejumlah
energi ke system
C. Kalor jenis es sama dengan air
D. Kalor jenis es lebih kecil dari air
E. Kalor jenis es lebih besar dari air
9. Jika 75 gram air yang suhunya 0°C dicampur
dengan 50 gram air yang suhunya 100°C,
maka suhu akhir campuran itu adalah ….
A. 25°C D. 65°C
B. 40°C E. 75°C
C. 60°C
10. Dalam suatu percobaan, air diamati mendidih
pada 90°C. Ini disebabkan oleh ….
A. Kurangnya kalor yang diberikan pada air
B. Sedikit garam dilarutkan pada air itu
C. Beberapa keping porselin telah
ditambahkan kepada air itu
D. Air itu disimpan dalam wadah yang
memiliki tekanan biasa
E. Tekanan dipermukaan air itu kurang dari 1
atm
11. Pada saat air berubah wujud menjadi es, maka
….
A. Kalor jenisnya tetap
B. Kapasitas kalornya tetap
C. Suhunya tetap
D. Bentuknya tetap
E. Kalor yang dimilikinya tetap
12. Grafik di bawah ini menyatakan hubungan
antara suhu(T) dengan kalor(Q) yang diberikan
pada 1 gram zat padat. Berapa kalor lebur zat
padat tersebut adalah ….
T (°C)
C
A B
0 71 150 Q(kalori)
A. 71 kal g -1
D. 81 kal g -1
B. 79 kal g -1
E. 150 kal g -1
C. 80 kal g -1

13. es massanya 125 g bersuhu 0°C dimasukkan
ke dalam 500 g air bersuhu 20°C. Ternyata es
melebur semuanya. Bila kalor lebur es
80 kal g -1
dan kalorjenis air
1 kal g -1
°C-1
,maka suhu akhir campuran
adalah ….
A. 0°C D. 15°C
B. 5°C E. 20°C
C. 10°C
14. Satu kg es suhunya -2°C. Bila titik lebur =
0°C, kalorjenis es
0,5 kal g -1
°C-1
,kalor lebur es
80 kal g -1
dan 1 kalori = 4,2 joule maka kalor
yang diperlukan untuk meleburkan seluruh es
tersebut adalah ….
A. 2,858 x105
J D. 3,696 x105
J
B. 3,15 x105
J E. 3,78 x105
J
C. 3,402 x105
J
15. Sepotong es massanya 10 kg dan suhunya 0°C
(pada titik leburnya). Kepada es itu diberikan
kalor 800 kkal. Bila kalor lebur es 80 kkal kg -
1
, bagaimana keadaan es itu setelah menerima
kalor?
A. Seluruhnya melebur menjadi air dan
suhunya lebih dari 0°C
B. Sebagian melebur menjadi air dan
sebagian tetap berupa es,suhu air dan es
itu 0°C
C. Sebagian melebur menjadi air dengan suhu
lebih dari 0°C dan sebagian tetap berupa
es dengan suhu 0°C
D. Suhu es akan turun menjadi lebih kecil
dari 0°C
E. Seluruh es melebur menjadi air dengan
suhu tetap 0°C
16. Es sebanyak 10 g pada suhu 0°C diberi kalor
sebanyak 1000 kalori. Bila kalor lebur es sama
dengan 80 kal g -1
, maka air yang terjadi
memiliki suhu ….
A. 0°C D. 40°C
B. 10°C E. 100 °C
C. 20°C
17. Laju perambatan kalor di dalam suatu zat padat
bergantung pada:
(1) Jenis benda
(2) Luas penampang
(3) Panjang benda
(4) Beda suhu antara dua titik yang diamati
Pernyataan yang benar adalah ….
A. (1), (2), dan (3) D. (4) saja
B. (1) dan (3) E. semua benar
C. (2) dan (4)
A C B
18.
110°C 40°C
Dua batang logam P dan Q disambungkan
dengan suhu ujung-ujungnya berbeda ( lihat
gambar ). Apabila koefisien konduktivitas
logam P sama dengan 0,5 kali koefisien
konduktivitas logam Q, serta AC = 2 CB,
maka suhu di C adalah ( dalam °C ) ….
A. 35 D. 70
B. 40 E. 80
C. 54
19. Sebuah keping baja yang tebalnya 0,2 cm
meneruskan kalor secara kunduksi karena
antara kedua permukaannya terdapat selisih
suhu 100°C. Jika kbaja = 0,11 kal/(s m °C),
berapakah massa air yang dapat diuapkan
pada 100°C. oleh kalor tersebut setiap jam
setiap cm2
permukaan keping baja? Kalor uap
540 kal g-1
.
A. 3,67 g D. 6,43 g
B. 4,23 g E. 7,5 g
C. 5,37 g
20. Dua batang logam A dan B yang mempunyai
ukuran sama di sambung satu sama lain pada
salah satu ujungnya. Jika suhu ujung bebas
logam A dan ujung bebas B berturut-turut
adalah 210°C dan 30°C serta koefisien
konduksi kalor A = dua kali koefisien
konduksi kalor logam B, maka suhu pada
sambungan kedua logam tersebut adalah….
A. 160°C D. 100°C
B. 150°C E. 80°C
C. 120°C
21. Pada suatu hari yang panas,angin sepoi-sepoi
bertiup dari laut menuju ke darat sebab
A. Laut menyerap kalor yang lebih cepat
daripada darat
B. Laut ada pada suhu yang lebih tinggi
daripada darat
C. Air laut membentuk arut konveksi
D. Laut mengalami kenaikan suhu yang lebih
perlahan
E. Air laut diuapkan
22. Manakah di antara pernyataan berikut yang
sesuai dengan konsep radiasi kalor ?
A. Kalor berpindah dalam bentuk cahaya
tampak
B. Kalor berpindah melalui zat perantara
C. Benda hitam sempurna lebih mudah
memancarkan atau menyerap kalor dari
lingkungan
D. Energi total yang dipancarkan dari
permukaan benda tidak bergantung
suhunya
E. Benda lebih cepat menerima kalor dari
lingkungan dari pada melepasnya
23. Dua buah benda hitam sempurna masing-
masing suhunya 27°C dan 127°C. Luas
penampang pertama 4 kali luas penampang
kedua. Perbandingan radiasi kalor kedua benda
hitam adalah ….
A. 3 : 4 D. 16 : 81
B. 9 : 16 E. 81 : 64
C. 81 : 16
24. Perbandingan jumlah energi radiasi kalor yang
dipancarkan tiap detik tiap satuan luas
permukaan dari dua benda hitam sempurna
yang masing-masing bersuhu 47°C dan 367°C
adalah ….
A. 1 : 2 D. 2 : 1
B. 1 : 4 E. 16 : 1
C. 1 : 16
P Q

25. Gambar bawah adalah benda hitam sempurna
yang meradiasikan kalor. Perbandingan energi
yang diradiasikan antara benda A dan B tiap
detik adalah ….
A. 1 : 2 D. 4 : 1
B. 1 : 3 E. 1 : 9
C. 3 : 1
1. Dua batang logam A dan B yang
mempunyai ukuran sama disambung satu
sama lain pada salah satu ujungnya seperti
pada gambar. Jika koefisien konduksi kalor
logam A = 2 kali koefisien konduksi kalor
logam B, maka suhu pada sambungan
kedua logam tersebut adalah ....
A. 160oC
B. 150oC
C. 120oC 210oC
30oC
D. 100oC
E. 80oC
2. Dua batang logam A dan B yang
mempunyai ukuran sama disambung satu
sama lain pada salah satu ujungnya seperti
pada gambar. Jika koefisien konduksi kalor
logam A = ½ kali koefisien konduksi
kalor logam B, maka suhu pada
sambungan kedua logam tersebut adalah
....
A. 60oC
B. 80oC
C. 100oC 220oC
40oC
D. 150oC
E. 200oC
T = 300K
1 cm2
A
T = 300K
3 cm2
B
A B
A B

SUHU DAN KALOR

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to SUHU DAN KALOR

Similar to SUHU DAN KALOR (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

SUHU DAN KALOR