Teks tersebut membahas tentang suhu, kalor, dan pemuaian. Secara singkat, teks tersebut menjelaskan definisi suhu dan kalor, hubungan antara keduanya, serta proses pemuaian pada zat padat, cair, dan gas yang terjadi akibat perubahan suhu.

1. Mata Pelajaran : FISIKA
Materi : Suhu dan Kalor
KD ( Kompetensi Dasar ) :
3.6 Mengevaluasi proses pemuaian, perubahan wujud zat dan perpindahan kalor
4.6 Menyaji hasil penyelidikan mengenai perpindahan kalor menggunakan azas
black
S U H U & K A L O R
A. SUHU
Suhu adalah suatu besaran yang menunjukan derajad panas dinginya suatu benda.
Satuan Suhu dalam SI adalah Kelvin. Di dalam fisika kita perlu menyatakan dingin, hangat,
dan panas secara kuantitatif menggunakan alat termometer.
1. Termometer
Termometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur suhu ataupun alat
yang digunakan untuk menyatakan derajat dingin atau panas suatu benda. Alat ini
memanfaatkan termometrik dari zat, yaitu perubahan dari sifat-sifat zat yang
disebabkan karena perubahan suhu dari zat tersebut. Zat cair termometrik yaitu zat
yang mudah mengalami suatu perubahan fisis ketika dipanaskan maupun didinginkan,
misalnya alkohol dan air raksa. Pengertian Termometer adalah alat ukur yang
digunakan untuk mengukur suhu atau temperatur maupun perubahan suhu. Kata
Termometer berasal dari bahasa latin yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang
artinya untuk mengukur.
2. Fungsi Termometer
Pada dasarnya Fungsi Termometer yaitu sebagai alat mengukur suhu. Suhu
yang diukur juga bermacam-macam. Di bidang kedokteran, termometer berfungsi
untuk mengukur suhu tubuh manusia untuk mengetahui tubuh seseorang demam atau
tidak. Termometer juga berfungsi untuk mengetahui suhu oven untuk memasak, suhu
kamar dan sebagainya.
3. Bagian Bagian Termometer.
Ada Bagian Bagian Termometer yang umumnya ada pada alat ukur tersebut :
Tabung Gelas.
Tabung Gelas adalah badan termometer yang didalamnya berisi komponen utama
seperti skala dan pipa kapiler.
Pipa Kaca.

2. Pipa kaca atau pipa kapiler adalah tabung sempit yang berisi zat cair seperti air
raksa maupun alkohol. Fungsi dari pipi yaitu menjadi tempat terjadinya pemuaian
zat cair tersebut. Ketika zat cair memuai maka zat tersebut akan naik keatas pipa
kapiler. Ketika suhu mulai menurun, zat cair akan menyusut dan turun ke bawah.
Skala.
Skala merupakan bagian termometer yang berupa garis-garis berisi angka. Fungsi
dari bagian ini untuk menunjukkan derajat celsius suatu benda. Semakin besar
angka pada skala, maka semakin besar pula suhu benda tersebut.
Zat Cair Pengisi Termometer.
Zat cair pengisi termometer menjadi bagian terpenting karena berfungsi sebagai
komponen dalam mengindikasikan derajat suhu suatu benda. Ketika panas. Zat
cair atau raksa akan memukau. Sebaliknya ketika sugu benda rendah atau dingin,
maka zat tersebut akan menyusun.
Lekukan
Lekukan biasanya terdapat pada kolom raksa termometer badan. Bagian ini
berfungsi agar zat cair yang telah memuai tidak mudah turun kembali. Sebelum
termometer digunakan, pengguna harus mengibas-ngibaskan alat ukur terlebih
dahulu agar air raksa turun pada posisi semula.
Tandon.
Tandon atau reservoir adalah bagian paling bawah pada termometer. Bagian ini
berfungsi sebagai titik tempat kontak antara benda yang akan diukur suhunya
menggunakan termometer. Ketika terjadi sentuhan antara tandon dan benda,
maka akan terjadi perpindahan kalor secara konduksi. Sehingga suhu tandon akan
berubah mengikuti suhu benda dan zat cair didalam pipa kapiler akan memuai
atau menyusut sesuai suhu derajat pada benda tersebut.
4. Jenis-Jenis Termometer
Termometer yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari hari adalah
termometer yang terbuat dari kaca dan diisi dengan zat cair.
a. Termometer zat cair.
Termometer raksa, termometer alkohol, termometer klinis, termometer dinding,
dan termometer maksimum-minimum six.
b. Termometer zat padat.
Termometer bimetal, termometer hambatan, pyrometer optic.
c. Termometer gas.
5. Skala Termometer.
Di bawah ini adalah beberapa jenis termometer yang menggunakan konsep perubahan-
perubahan karena sifat pemanasan.

3. Hubungan antara termomter Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin.
Celcius Reamur Fahrenheit Kelvin
Titik didih air 100o
C 80o
R 212o
F 373
Titik beku air 0o
C 0o
R 32o
F 273
Rentang jarak 100 80 180 100
Pembanding 5 4 9 5
Perbandingan skala keempat termometer tersebut adalah :
Termometer Skala Celcius
o Diciptakan oleh Andres Celcius berkebangsaan Swedia pada tahun
1701- 1744
o Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendindih (1000
C)
o Titik tetap bawah menggunakan air raksa yang sedang membeku
atau es yang sedang mencair yaitu 0o
C.
Termometer Skala Reamur
o Diciptakan oleh Reamur berkebangsaan Prancis pada tahun 1731
o Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendindih (800
R)
o Titik tetap bawah menggunakan air yang sedang membeku atau
es yang sedang mencair yaitu 0o
R.
Termometer Skala Fahrenheit
o Diciptakan oleh Daniel Fahrenheit berkebangsaan Jerman pada tahun
1686-1736
o Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendindih (2120
F)
o Titik tetap bawah menggunakan air yang sedang membeku atau es
yang sedang mencair yaitu 32o
F.
Termometer Skala Kelvin
o Diciptakan oleh Daniel Kelvin berkebangsaan Inggris pada tahun
1848-1954
o Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendindih (373K)
o Titik tetap bawah menggunakan air yang sedang membeku atau es
yang sedang mencair yaitu 273 K.

4. Secara umum hubungan antara termometer yang satu dengan yang lainnya adalah
sebagai berikut:
CONTOH SOAL :
Jawab :
Keterangan :
(ta)X : titik atas skala X
tx : skala termometer X
(tb)X : titik bawah skala X
ty : skala termometer Y
(ta)Y : titik atas skala Y
(tb)Y : titik bawah skala Y

5. B. KALOR
Kalor adalah perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih tinggi ke
benda yang bersuhu lebih rendah. Pada waktu zat mengalami pemanasan, partikel-partikel
benda akan bergetar dan menumbuk partikel tetangga yang bersuhu rendah. Hal ini
berlangsung terus menerus membentuk energi kinetik rata-rata sama antara benda panas
dengan benda yang semula dingin. Pada kondisi seperti ini terjadi kesetimbangan termal
dan suhu kedua benda akan sama. Satuan kalor dalam S.I. adalah Joule dan dalam CGS
adalah erg. 1 Joule = 107
erg. Dahulu sebelum orang mengetahui bahwa kalor merupakan
suatu bentuk energi, maka orang sudah mempunyai satuan untuk kalor adalah kalori.
1 kalori = 4,18 joule atau 1 Joule = 0,24 kal.
1. Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Kalor jenis (c) suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor (m) yang
diperlukan atau dilepaskan untuk menaikkan atau menurunkan suhu satu satuan massa
zat itu sebesar satu satuan suhu. Jika suatu zat yang massanya m memerlukan atau
melepaskan kalor sebesar Q untuk mengubah suhunya sebesar ΔT, maka kalor jenis zat
itu dapat dinyatakan dengan persamaan:
Dari persamaan Q = m . c . ΔT, untuk benda-benda tertentu nilai dari m . c adalah
konstan. Nilai dari m . c disebut juga dengan kapasitas kalor yang diberi lambang "C"
(huruf kapital). Kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan
atau dilepaskan untuk mengubah suhu benda sebesar satu satuan suhu.
Persamaan kapasitas kalor dapat dinyatakan dengan:
Satuan dari C adalah J/K
Dari persamaan: ∆Q = m . c . ΔT
dan ∆Q = C . ΔT diperoleh:

6. Contoh Soal :
2. Azas Black
Hukum kekekalan energi di rumuskan pertama kali oleh Joseph Black (1728 –
1899). Hukum kekekalan energi yaitu kalor yang dilepaskan oleh air panas (Q lepas)
sama dengan kalor yang diterima oleh air dingin (Q terima). Oleh karena itu,
pernyataan tersebut juga di kenal sebagai asas Black. Joseph Black merumuskan
perpindahan kalor antara dua benda yang membentuk suhu termal sebagai berikut.

7. Keterangan:
Q lepas : besar kalor yang diberikan (J)
Q terima : besar kalor yang diterima (J)
Contoh Soal :
C. PEMUAIAN
Pemuaian adalah pertambahan ukuran zat akibat pemanasan. Pemuaian terjadi pada
zat padat,cair dan gas.
Karena bentuk zat padat tetap, maka pada pemuaian zat padat dibedakan menjadi tiga yaitu:
pemuaian panjang, pemuaian luas dan pemuaian volume.
1. Pemuaian panjang.
Jika sebuah benda padat dipanaskan , benda tersebut memuai ke segala arah. Artinya
ukuran panjang,luas, dan volumenya bertambah. Untuk benda padat yang panjang tetapi
luas penampangnya kecil, misalnya jarum jahit, kita hanya memperhatikan pemuaian
panjangnya saja.
Untuk pemuaian panjang digunakan konsep koefisien muai panjang atau koefisien

8. muai linear yang dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang
zat dengan panjang mula-mula zat, untuk kenaikan suhu sebesar satu satuan suhu.
Jika koefisien muai panjang dilambangkan dengan α dan pertambahan panjang
∆L,panjang mula-mula Lo dan perubahan suhu ∆T, maka koefisien muai panjang dapat
dinyatakan dengan persamaan :
Satuan dari α adalah C -1
atauK-1
Dari persamaan di atas diperoleh persamaan :
di mana ∆L = Lt-Lo, sehingga Lt-Lo = α. Lo. ∆T atau Lt = Lo + α. Lo. ∆T atau
dengan :
Lt : panjang akhir benda/pada saat suhu T (m).
Lo : panjang mula-mula (m)
∆T : perubahan suhu benda (T-To) (C0
atau K).
Tabel Koefisien Muai Panjang berbagai zat padat pada suhu kamar.
2. Pemuian Luas
Jika zat padat memiliki dua dimensi seperti persegi panjang yang mempunyai
panjang dan lebar, akan mengalami pemuaian ke arah memanjang dan arah melebar.
Dengan kata lain mengalami pemuaian luas.
Analog dengan pemuian panjang, maka jika luas mula-mula Ao, pertambahan luas
∆A dan perubahan suhu ∆T, maka koefisien muai luas dapat dinyatakan dengan
persamaan.
∆A = At – Ao sehingga At – Ao = β.Ao. ∆T

9. At = luas akhir benda/pada suhu T. Dengan
3. Pemuaian Volume
Jika benda berbentuk balok dipanaskan, maka akan terjadi pemuaian dalam arah
memanjang, melebar, dan meninggi. Artinya benda padat berbentuk balok mengalami
pemuaian volume. Koefisien pemuaian pada pemuaian volume disebut dengan
koefisien muai volume atau koefisien muai ruang yang diberi lambang γ. Jika volume
mula-mula Vo, pertambahan volume ∆V dan perubahan suhu ∆T, maka koefisien muai
volume dapat dinyatakan dengan persamaan :
atau
Contoh Soal :
γ =
Vt = volum akhir benda/pada suhu
T. Dengan
KOEFISIEN MUAI VOLUME
Koefisien muai volum(γ) adalah
bilangan yang menyatakan seberapa
besar pertambahan volum suatu
bahan setiap satuan panjang jika
suhunya naik 1 o
C

10. Pemuaian Volume Zat Cair.
Sifat zat cair adalah selalu mengikuti wadahnya. Jika air dituangkan ke dalam botol,
bentuk air mengikuti bentuk botol. Oleh karena itu zat cair hanya memiliki muai volume.
Persamaan untuk pemuaian volume zat cair sama dengan pemuain volume zat padat.
Tabel Koefisien muai volum zat cair untuk beberapa jenis zat dalam satuan K-1
Jika gas dipanaskan, maka dapat mengalami pemuaian volum dan juga terjadi pemuaian
tekanan. Dengan demikian pada pemuaian gas terdapat beberapa persamaan, sesuai dengan
proses pemanasannya.
a. Pemuaian volume pada tekanan tetap (isobarik).
Gambar (a) gas di dalam ruang tertutup dengan
tutup yang bebas begerak.
Gambar (b). gas di dalam ruang tertutup tersebut
dipanasi dan ternyata volume gas memuai
sebanding dengan suhu mutlak. Secara matematik
dinyatakan : V~ T .
b. Pemuaian tekanan pada volume tetap (isokhorik).
Gambar. gas di dalam ruang tertutup rapat sedang
dipanasi. Jika pemanasan terus dilakukan maka dapat
terjadi ledakan. Hal tersebut dapat terjadi karena
selama proses pemanasan, tekanan gas dalam ruang
tutup tersebut terus memuai. Pemuaian tekanan gas
tersebut sebanding dengan kenaikan suhu gas.
Jadi, pada volum tetap tekanan gas sebanding dengan
suhu mutlak gas. Secara matematik dinyatakan : P~ T .
INGIN TAHU??

11. c. Pemuaian volume gas pada suhu tetap (isotermis).
Gambar a: Gas di dalam ruang tertutup dengan
tutup yang dapat digerakkan dengan bebas.
Gambar b: Pada saat tutup tabung digerakkan
secara perlahan-lahan, agar suhu gas di dalam
tabung tetap maka pada saat volum gas
diperkecil ternyata tekanan gas dalam tabung
bertambah besar dan bila volum gas
diperbesar ternyata tekanan gas dalam tabung
mengecil. Jadi, pada suhu tetap, tekanan gas
berbanding terbalik dengan volum
gas.Pernyataan itu disebut hukum Boyle.
Salah satu penerapan hukum
Boyle yaitu pada pompa sepeda. Dari hukum
Boyle tersebut diperoleh:
Jika pada proses pemuaian gas terjadi dengan tekanan berubah, volum berubah dan suhu
berubah maka dapat diselesaikan dengan persamaan hukum Boyle - Gay Lussac,
dimana:
Contoh Soal :
D. Perpindahan Kalor
Jika benda panas disentuhkan dengan benda dingin, tak lama kemudian suhu benda
panas turun, sedangkan suhu benda dingin naik. Hal ini terjadi karena benda panas
memberikan kalor kepada benda dingin. Kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke
benda bersuhu rendah. Ada tiga macam perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi
(aliran), dan radiasi (pancaran).

12. 1. Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat padat. Perpindahan ini tidak diikuti
dengan perpindahan partikel perantara. Berdasarkan kemampuan menghantar kalor,
zatdibagi menjadi dua golongan besar, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor ialah
zat yang mudah menghantar kalor. Isolator adalah zat yang sukar menghantar
kalor. Banyaknya kalor Q yang melalui dinding selama selang waktu t, dinyatakan
sebagai berikut.
Keterangan:
Q : kalor (J) atau (kal)
k : konduktivitas termal (W/mK)
A : luas penampang (m2)
ΔT : perubahan suhu (K)
L : panjang (m)
H : kalor yang merambat persatuan waktu (J/s atau watt)
t : waktu (sekon)
Dalam peristiwa dua batang logam berbeda jenisyang disambungkan berlaku bahwa
laju aliran kalor dalam kedua batang adalah sama besarnya ditulis sebagai berikut.
2. Konveksi
Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain
fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi
alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah, pergerakan fluida terjadi akibat
perbedaan massa jenis. Adapun pada konveksi paksa, fluida yang telah dipanasi
langsung diarahkan ke tujuannya oleh sebuah peniup (blower) atau pompa. Contoh
konveksi paksa, antara lain sistem pendingin mobil dan pengering ram but (hairdryer).
Pemanfaatan konveksi terjadi pada cerobong asap, sistem suplai air panas, dan
lemari es. Laju kalor Q/t sebuah panas memindahkan kalor ke fluida sekitarnya secara
konveksi sebanding dengan luas permukaan benda Ayang bersentuhan dengan fluida
dan beda suhu di antara benda dan fluida. Hal tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

13. Keterangan:
H : laju kalor (kal/s atau J/s)
Dengan h adalah koefisien konveksi yang nilainya bergantung pada bentukdan
kedudukan permukaan, yaitu tegak, miring, mendatar, menghadap ke bawah, atau
menghadap ke atas. Konveksi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain terlihat pada
peristiwa angin darat dan angin laut.
3. Radiasi
Radiasi atau pancaran adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. Pada tahun 1897, Joseph Stefan melakukan pengukuran daya total
yang dipancarkan oleh benda hitam sempurna. Dia menyatakan bahwa daya total itu
sebanding dengan pangkatempatsuhu mutlaknya. Lima tahun kemudian Ludwig
Boltzmann menurunkan hubungan yang sama. Persamaan yang didapat sama dari
hubungan ini dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann yang berbunyi “Energi yang
dipancarkan oleh suhu permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu
mutlak permukaan itu (T4
)” dan ditulis sebagai berikut.
dengan σ dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmann yang mempunyai nilai 5,67 x
10-8
Wm-2
K-4
. Karena tidak semua benda dianggap sebagai benda hitam sempurna
maka persamaan Stefan- Boltzm an untuk benda dapat ditulis sebagai berikut.
Dengan e adalah koefisien yang disebut emisivitas, nilainya di antara 0 dan 1 serta
bergantung pada jenis zat dan keadaan permukaan. Untuk benda hitam sempurna, e =
1.
Penerapan peristiwa radiasi dalam kehidupan separi-hari, misalnya pada penghangat
rumah, pengeringan kopi, pembakaran pada alat pemanggang (oven), dan rumah kaca.
1. Panel surya (solar panel) digunakan untuk menyerap dan memancarkan radiasi
sinar matahari, desainnya pada bidang logam berongga yang diberi wama hitam.
Energi kalor radiasi dimanfaatkan untuk memanaskan air
2. Mobil-mobil tangki pengangkut minyak. Pada bagian atas tangki dicat dengan
wama putih. Hal tersebut dimaksudkan guna menghindari penyerapan energi panas
secara konveksi oleh minyak.
3. Penghangat rumah dijumpai pada daerah beriklim dingin. Gas bekas yang
dihasilkan dari pembakaran mengalir ke atas melalui cerobong asap secara
konveksi selama pembakaran berlangsung. Adapun energi kalor radiasi merambat

14. ke segala arah dalam bentuk gelombang elektromagnetik sehingga tubuh kita akan
terasa lebih hangat.
4. Rumah kaca adalah suatu bangunan khusus di mana dinding dan atapnya terbuat
dari kaca. Bangunan ini dibuat untuk melindungi tanaman dari pengaruh abiotik
yang merugikan, misalnya suhu yang terlalu panas atau dingin. Selain suhu,
kelembapan udara juga dapat diatur. Rumah kaca dibangun untuk keperluan budi
daya tanaman.
SEMANGAT BELAJAR