Dokumen ini membahas tentang konsep suhu, skala temperatur, pemuaian termal, dan kalor dalam termodinamika. Terdapat penjelasan tentang berbagai skala suhu seperti Celsius, Kelvin, dan Fahrenheit, serta fenomena pemuaian zat. Selain itu, juga dijelaskan tentang mekanisme transfer panas melalui konduksi, konveksi, dan radiasi, serta kalor jenis dan kalor laten pada perubahan fase zat.

1. SuhudanKalor(Panas)
➢SKALA TEMPERATUR
➢PEMUAIAN TERMAL
➢KALOR DAN ENERGI
INTERNAL
➢KALOR JENIS
➢TRANSFER KALOR

2. Hukum Ke Nol Termodinamika
Jika benda A dan B secara terpisah
berada dalam kesetimbangan termal
dengan benda ketiga C, maka A dan B
dalam kesetimbangan termal satu
sama lain

3. Termometer dan Skala Suhu
► Termometer dapat di kalibrasi dengan
menempatkannya dalam kontak termal dengan
suhu lingkungan yang dijaga konstan.
Lingkungan bisa berupa :
• campuran es dan air dalam kesetimbangan
termal
• Campuran air dan uap dalam kesetimbangan
termal

4. Skala Celsius
► Suhu dari campuran es dan air ditetapkan pada 0º C
▪ Nilai ini adalah titik beku air
► Suhu campuran air dan uap ditetapkan pada 100º C
▪ Nilai ini adalah titik didih air
► Selang antara titik-titik ini dibagi menjadi 100 bagian
Skala Kelvin
► Ketika tekanan gas menuju nol, suhunya adalah –273.15º
C
► Suhu ini disebut nol mutlak
► Titik ini merupakan titik nol dari skala Kelvin
▪ –273.15º C = 0 K
► Untuk mengubah: TC = TK – 273.15

5. Termometer Gas dan
Skala Kelvin
► Beberapa mewakili suhu Kelvin
► Catatan, skala ini logaritmik
► Nol mutlak tidak pernah
tercapai

6. Skala Fahrenheit
► Skala yang banyak digunakan dalam
USA
► Suhu titik beku adalah 32º
► Suhu titk didih adalah 212º
► Titiknya dibagi menjadi 180 bagian
9
5
9
5
TC  TK  273.15
TC 32
TF 
TF  TC

7. Pemuaian Termal
• Pemuaian termal sebuah benda adalah konsekuensi
dari perubahan jarak rata-rata antara atom atau
molekul.
• Pada suhu kamar, molekul bervibrasi dengan
amplitudo yang kecil
• Dengan pertambahan suhu, amplitudo pun bertambah
▪ Hal ini menyebabkan seluruh bagian benda memuai

8. Pemuaian Linier (Luas, Volume)
• Untuk perubahan suhu yang kecil
• L  Lo T
• Koefisien pemuaian linier, , bergantung pada
bahan
• Dalam dua dimensi (luas pemuaian)
• A   Ao T,  2
• dan dalam tiga dimensi (volume pemuaian)
• V   Vo T untuk zat padat,   3

10. AnomaliAir
 Pada saat suhu air meningkat dari 0ºC sampai 4 oC,
air menyusut dan kerapatannya bertambah
 Diatas 4 oC, air menunjukan pemuaian yang sesuai
dengan peningkatan suhu
 Kerapatan maksimum dari air adalah 1000 kg/m3
pada 4 oC

11. Example 17.2 Length change due to temperature
change
A surveyor uses a steel measuring tape that is exactly 50.000 m
long at a temperature of 20°C. The markings on the tape are
calibrated for this temperature.
(a) What is the length of the tape when the temperature is 35°C?
(b) When it is 35°C, the surveyor uses the tape to measure a
distance. The value that she reads off the tape is 35.794 m.
What is the actual distance?
Solution.
(a) The temperature change is T = T - T0 = 15 °C;
L =  L0 T = (1.2 * 10-5 K-1 (50 m) (15 K)
= 9.0 * 10-3 m = 9.0 mm
L = L0 + L = 50.000 m + 0.009 m = 50.009 m.
(b) L = L0 + L at 35 °C any true distance will be greater than the
reading by the factor 50.009 50.000 = 1 + T = 1 + 1.8 * 10 -4.
The true distance is therefore
(1 + 1.8 * 10 -4) (35.794 m) = 35.800 m

12. Sample Problem 18.02 Thermal expansion of a volume
On a hot day in Las Vegas, an oil trucker loaded 37 000 L of
diesel fuel. He encountered cold weather on the way to
Payson, Utah, where the temperature was 23.0 K lower than
in Las Vegas, and where he delivered his entire load. How
many liters did he deliver? The coefficient of volume
expansion for diesel fuel is 9.50 x 10-4/ 0C, and the
coefficient of linear expansion for his steel truck tank is
11 x10-6/ 0C.
Solution
V = V T.
Calculations: We find
V = (37 000 L)(9.50 x10-4/ 0C)(-23.0 K)= - 808 L.
Thus, the amount delivered was
Vdel = V + V = 37 000 L - 808 L
= 36 190 L.

13. Contoh 17.3 Perubahan Volume akibat perubahan suhu
Penyelesaian
Raksa tumpah karena  raksa lebih besar dari kaca
Koefisien ekspansi volume raksa adalah 18 x 10-5 K-1
 gelas = 3  gelas = 3(0.40 x 10-5 K-1)
= 1.2 x 10-5 K-1
Kenaikan volum gelas kaca
∆𝑉𝑘𝑎𝑐𝑎 = 𝛽𝑘𝑎𝑐𝑎 𝑉0 ∆𝑇
= 1.2 𝑥 10−5
𝑥 𝐾−1
) 200 𝑐𝑚−3
1000
𝐶 − 200
𝐶
= 0.19 𝑐𝑚−3
Kenaikan volume raksa adalah :
∆𝑉𝑟𝑎𝑘𝑠𝑎= 𝛽𝑟𝑎𝑘𝑠𝑎 𝑉0 ∆𝑇
= 18 𝑥 10−5 𝐾−1 200 𝑐𝑚−3 1000𝐶 − 200𝐶
= 2.9 𝑐𝑚−3
Volume raksa yang tumpah : ∆𝑉𝑟𝑎𝑘𝑠𝑎 - ∆𝑉𝑘𝑎𝑐𝑎 = = 2.9 𝑐𝑚−3
Sebuah gelas kaca dengan volume 200 m3 diisi penuh dengan
raksa pada 20oC. Berapa banyak raksa yang tumpah pada saat
suhu sistem naik menjadi 100oC? Koefisien linier kaca adalah
0.40 x 10-5 K-1

14. Satuan dari Kalor
► Kalor adalah energi yang ditransfer antara sistem dan
lingkungan karena perbedaan suhu antara keduanya
▪ Simbol kalor adalah Q
► Kalori
• Sebuah satuan historis, sebelum hubungan antara
termodinamika dan mekanika dikenal
• Satu kalori adalah jumlah energi yang diperlukan
untuk menaikkan suhu 1 gram air dari 14.5° C
menjadi 15.5° C
• Satu Kalori (kalori makanan) adalah 1000 kal
► Joule (1 kal = 4,184 J Kalor Ekivalen Mekanik
► BTU singkatan dari British Thermal Unit
• Satu BTU adalah energi yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1 pon (lb) air dari 63° F menjadi 64°
F
• 1 BTU = 252 kal = 1,054 kJ

15. Satuan dari Kalor
► Kalor adalah energi yang ditransfer antara sistem dan lingkungan
karena perbedaan suhu antara keduanya
▪ Simbol kalor adalah Q
► Kalori
• Sebuah satuan historis, sebelum hubungan antara
termodinamika dan mekanika dikenal
• Satu kalori adalah jumlah energi yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1 gram air dari 14.5° C menjadi 15.5° C
• Satu Kalori (kalori makanan) adalah 1000 kal
► Joule
▪ 1 kal = 4,184 J
Kalor Ekivalen Mekanik
► BTU (US Customary Unit)
BTU singkatan dari British Thermal Unit
• Satu BTU adalah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu
1 pon (lb) air dari 63° F menjadi 64° F
• 1 BTU = 252 kal = 1,054 kJ

16. KalorJenis
► Setiap zat memerlukan sejumlah energi per satuan
massa yang berbeda untuk mengubah suhunya
sebesar 1° C.
• Berbanding lurus dengan massa (jadi, per
satuan massa)
► Kalor Jenis, c, dari suatu zat adalah ukuran dari
jumlah ini (beda dengan kapasitas kalor jenis C)
Satuan
SI Joule/kg °C (J/kg °C)
CGS Kalori/g °C (kal/g °C )
C =
Q
m . ∆T

17. Catatan:KalordanKalor Jenis
►Q = m c ∆T
▪ ∆T adalah suhu akhir dikurangi suhu awal
▪ Ketika suhu naik, ∆T dan ∆Q adalah positif
maka energi masuk ke sistem
▪ Ketika suhu turun, ∆T dan ∆Q adalah
negatif maka energi keluar sistem

18. Konsekuensi dari Perbedaan Kalor
Jenis
Apa yang terjadi pada malam
hari?
Bagaimana menentukan kalor
jenis?
►Air memiliki kalor jenis
yang lebih tinggi
dibandingkan pasir
►Pada hari yang panas,
udara di atas daratan
panas lebih cepat
►Udara panas mengalir ke
atas dan udara yang dingin
bergerak menuju pantai

19. Kalorimeter
►Cara untuk menentukan kalor jenis suatu zat
dinamakan Kalorimetri
►Kalorimeter adalah sebuah wadah yang terbuat
dari bahan isolator yang baik yang
memungkinkan kesetimbangan termal terjadi
antara zat tanpa adanya energi yang hilang ke
lingkungan

20. Kalorimetri
► Analisis yang dilakukan dengan menggunakan
kalorimeter
► Kekekalan energi diaplikasikan pada sistem tertutup
► Energi yang keluar dari zat yang lebih panas sama
dengan energi yang diserap oleh air
𝑄𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 = − 𝑄𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛

21. Transisi Fasa
ES AIR UAP
Tambah
panas
Tambah
panas
Tiga jenis keadaan materi (plasma adalah jenis yang
lain)

22. Perubahan Fasa
► Perubahan fasa terjadi ketika sifat fisis dari zat
berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang
lain
► Perubahan fasa diantaranya:
▪ Padat ke cair – mencair
▪ Cair ke gas – menguap
► Perubahan fasa termasuk perubahan energi
internal, tapi suhu tidak berubah

23. KalorLaten
► Selama perubahan fasa, jumlah kalor yang
dilepaskan adalah
▪ Q = m L
► L adalah kalor laten dari zat, Laten artinya
tersembunyi.
► Pilih tanda positif jika menambahkan energi pada
sistem dan tanda negatif jika energi dipindahkan
dari sistem
► Kalor laten peleburan digunakan untuk pencairan
atau pembekuan
► Kalor laten penguapan digunakan untuk
penguapan atau pengembunan

24. Grafik Perubahan dari Es menjadi Uap

25. A camper pours 0.300 kg of coffee, initially in a pot at 70.0°C,
into a 0.120-kg aluminum cup initially at 20.0°C. What is the
equilibrium temperature? Assume that coffee has the same
specific heat as water and that no heat is exchanged with the
surroundings.
EXECUTE:
Example 17-7
A temperature change with no phase change

26. Example 17.8
Changes in both temperature and phase
A glass contains 0.25 kg of Omni-Cola (mostly water)
initially at 25°C. How much ice, initially at -20°C must you
add to obtain a final temperature of with all the ice melted?
Neglect the heat capacity of the glass.

27. Metode Transfer Kalor/Perpindahan
Panas
► Diperlukan untuk mengetahui laju energi
yang ditransfer
► Diperlukan untuk mengetahui mekanisme
yang bertanggungjawab pada proses transfer
► Metodenya meliputi
▪ Konduksi
▪ Konveksi
▪ Radiasi

28. 1.Konduksi
►Proses transfer dapat ditinjau pada skala atom
▪ Pertukaran energi antara partikel-partikel
mikroskopik akibat tumbukan
▪ Partikel yang energinya lebih rendah
memperoleh tambahan energi selama proses
tumbukan dari partikel yang energinya lebih
besar
►Laju konduksi bergantung pada sifat zat

29. Contoh konduksi
► Vibrasi molekul
disekitar posisi
kesetimbangan
► Partikel yang lebih dekat
dengan api bervibrasi
dengan amplitudo yang
lebih besar
► Menumbuk partikel
tetangga dan mentransfer
energi
► Akhirnya, energi menjalar
ke seluruh batang
Konduksi dapat terjadi
hanya jika terdapat
perbedaan suhu antara dua
bagian dari medium
pengkonduksi

30. Konduksi (lanjutan)
► Pada lempengan
memungkinkan energi
mengalir dari daerah bersuhu
tinggi ke daerah yang bersuhu
lebih rendah.
𝑃 =
𝑄
𝑡
= 𝑘𝐴
𝑇ℎ − 𝑇𝑐
𝐿
Dimana :
P = Aliran kalor, Watt
k = k adalah konduktivitas
termal dari material
A = luas penampang
L = ∆x adalah ketebalan
lempeng atau panjang
batang
Q = kalor Joule

31. Example 17.11
Conduction into a picnic cooler
A Styrofoam cooler (Fig. 17.24a) has total wall area (including the
lid) of 0.80 m2 and wall thickness 2.0 cm. It is filled with ice, water,
and cans of Omni-Cola, all at 0°C What is the rate of heat flow into
the cooler if the temperature of the outside wall is How much ice
melts in 3 hours?
SOLUTION
Heat of fusion of ice is Lf = 3.34 x 105 J/kg so from
Eq. (17.20) the mass of ice that melts is

32. 2. Konveksi
►Transfer energi akibat pergerakan
dari zat
▪ Ketika pergerakan dihasilkan
dari perbedaan kerapatan,
disebut konduksi alami.
▪ Ketika pergerakan
didorong/dipaksa oleh “gaya”,
disebut konveksi terpaksa.
Contoh Konveksi
► Udara di atas api dipanaskan
dan mengembang Kerapatan
udara menurun, massa dari
udara memanasi tangan
► Aplikasi: Radiator Mesin
pendingin mobil

33. 3. Radiasi
► Radiasi tidak memerlukan kontak fisik
► Semua benda meradiasikan energi secara kontinu
dalam bentuk gelombang elektromagnetik akibat dari
vibrasi termal molekul
► Laju radiasi diberikan oleh Hukum Stefan
Contoh Radiasi
► Gelombang elektromagnetik membawa energi dari api
ke tangan. Tidak ada kontak fisik yang diperlukan

34. PersamaanRadiasi
►P = σAeT4
▪ P laju aliran energi, dalam Watt
▪ σ = 5.6696 x 10-8 W/m2 K4
▪ A adalah luas permukaan benda
▪ e adalah konstanta yang disebut emisivitas
e bervariasi dari 0 ke 1
▪ T adalah suhu dalam Kelvin

35. Absorpsi dan Emisi Energi oleh Radiasi
► Laju radiasi dimana benda bersuhu T dan
lingkungannya bersuhu To adalah
▪ Pnet = σAe(T4 – T4
o)
▪ Ketika benda berada dalam kesetimbangan
dengan lingkungannya, benda meradiasi dan
mengabsorpsi energi dengan laju yang sama.
Temperatur benda tidak akan berubah

36. Absorper dan Reflektor Ideal
► Absorper ideal didefinisikan sebagai sebuah benda
yang mengabsorpsi (menyerap) seluruh energi
yang mengenainya
▪ e = 1
► Jenis beda seperti ini dinamakan benda hitam
▪ Absorper ideal juga merupakan radiator energi
ideal
► Reflektor ideal tidak mengabsorpsi energi yang
mengenainya
▪ e = 0

37. Aplikasidari Radiasi
► Pakaian
▪ Kain hitam merupakan absorper yang baik
▪ Kain putih merupakan reflektor yang baik
► Termograpi
▪ Jumlah energi yang diradiasikan oleh benda
dapat diukur menggunakan termograp
► Suhu Badan
▪ Termometer radiasi mengukur intensitas dari
radiasi infra merah dari gendang telinga

38. Penghambat Transfer Energi
► Termos.
► Didisain untuk meminimalisasi
transfer energi
► Ruang antara dinding-dinding
di kosongkan untuk
mengurangi konduksi dan
konveksi
► Permukaan perak untuk
mengurangi radiasi
► Ukuran leher termos di reduksi

39. Pemanasan Global
► Contoh Greenhouse
▪ Cahaya tampak diabsorpsi dan diemisikan
kembali sebagai radiasi infra merah
▪ Arus konveksi dicegah oleh kaca
► Atmosfer bumi juga merupakan transmiter yang
baik bagi cahaya tampak dan absorper yang baik
bagi radiasi infra merah