Dokumen ini membahas suhu, kalor, dan berbagai termometer, serta prinsip-prinsip perpindahan kalor dan pemuaian. Dijelaskan juga tentang kapasitas kalor dan kalor jenis, serta berbagai hukum yang berkaitan dengan perubahan suhu dan wujud zat akibat pemanasan. Selain itu, terdapat penjelasan mengenai anomali air dan cara-cara transfer panas, yaitu konduksi, radiasi, dan konveksi.

1. www.Latahang.com

3. SUHU DAN KALOR
Oleh :
La Tahang

4. PERBEDAAN SUHU DAN KALOR
Menyatakan
tingkat derajat
panas atau
dinginnya suatu
zat
Diukur dengan
termometer
Salah satu bentuk
energi yang
berpindah dari satu
benda ke benda lain
karena perbedaan
suhu
Diukur
dengan
kalorimeter

5. MACAM-MACAM TERMOMETER

Menurut fungsinya :






Termometer suhu badan
Termometer udara
Termometer logam
Termometer maximum dan minimum
Termograf untuk terminologi
Termometer digital
Termometer udara
Termometer ruang
Termometer digital

6. SIFAT TERMOMETRIK ZAT
•
•
Zat cair yang biasanya dipakai untuk mengisi
termometer adalah air raksa dan alkohol.
Kebaikan air raksa dari zat cair lainnya yaitu :
–
–
–
–
–
•
Air raksa dapat cepat mengambil panas benda yang diukur
sehingga suhunya sama dengan suhu benda yang diukur
tersebut.
Dapat dipakai untuk mengukur suhu benda dari yang
rendah sampai yang tinggi, karena air raksa punya titik
beku –39 C dan titik didih 357 C.
Tidak dapat membasahi dinding tabung, sehingga
pengukurannya dapat lebih teliti.
Pemuaian dari air raksa adalah teratur.
Mudah dilihat, karena air raksa mengkilat.
Sedangkan alkohol:
–
Alkohol mempunyai titik rendah / beku –114 C dengan titik
didih 78 C

7. SKALA TERMOMETER
 Macam – macam satuan skala termometer :
 Celcius → titik didihnya 100 C dengan titik beku 0 C.
Sehingga dari 0 – 100 C, dibagi dalam 100 skala.
 Reamur → titik didihnya 80 R dengan titik beku 0 R.
Sehingga dari 0 – 80 R, dibagi dalam 80 skala.
 Kelvin → titik didihnya 373 K dengan titik beku 273 K.
Sehingga dari 273 K – 373 K, dibagi dalam 100 skala.
 Fahrenheit → titik didihnya 212 F dengan titik beku 32 F.
Sehingga dari 32 F – 212 F, dibagi dalam 180 skala.
 Rainkin → titik didihnya 672 Rn dengan titik beku 492
Rn. Sehingga dari 492 Rn– 672 Rn, dibagi dalam 180
skala.

8. Jadi, pembagian skala – skala tersebut
diatas satu skala dalam derajat Celcius
sama dengan satu skala dalam derajat
Kelvin.
1 skala C = 1 skala K
1 skala C < 1 skala R
1 skala C > 1 skala F
1 skala C > 1 skala Rn
Es yang mencair menurut Celcius dan Reamur
bersuhu 0º, menurut Fahrenheit bersuhu 32º,
menurut Kelvin bersuhu 273º, dan menurut
Rainkin bersuhu 672º
Perbandingan Pembagian Skala C, R, F, K, Rn
C : R : F : K : Rn = 100 : 80 : 180 : 100 : 180
=5 :4 :9 :5 :9
C, R, F = 100 : 80 : 180
=5 :4 :9

9. tta = titik tetap atas
tta
ttb = titik tetap bawah
tx = skala yang
ditunjukan term X
ty = skala yang
ditunjukan term Y
tta
tY
tx
ttb
Termometer X
ttb
Termometer Y

10. tta
tta
ty
tx
ttb
Termometer X
Termometer X memiliki titik tetap
atas tta dan titik tetap bawah ttb,
pada saat itu skala termometer
menunjukkan tx
ttb
Termometer Y
Termometer Y memiliki titik tetap
atas tta dan titik tetap bawah ttb,
pada saat itu skala termometer
menunjukkan ty.

11. Hubungan termometer Celcius dan Kelvin
tta = 100o
ttb = 0o
Termometer
Celcius
tta = 373o
ttb = 273o
Termometer
Kelvin
Termometer Celcius dibagi dalam
100 skala (dari 0o – 100o) dan
termometer Kelvin dibagi dalam
100 skala (dari 273o – 373o).
Jadi hubungan antara termometer
Celcius dan Kevin dapat
dirumuskan :
to C = (to + 273) K

12. DALAM
:
PERHITUNGAN MENJADI
5
C= R
4
4
oC
R=
5
5
0
C = (F 32 )
9
4
0
R = (F 32 )
9
4
0
R = (Rn 492 )
9
5
0
C = (Rn 492 )
9
C = K - 273
K = C + 273
4
R=
( K – 273 )
5
5
K ={ (Rn 4920 )} 2730
9
5
K = R 273 o
4
5
0
0
(
K ={ (F 273 )} 32
9
9
C 320
5
9
F = R + 320
4
F=
F = Rn – 4600
F = {(
Rn =
9
F 320 )} 2730
5
9
C + 492
5
Rn = F + 460
9
0
Rn = ( R) 492
4
9
0
Rn = (K 273 ) + 492
5

13. 
Dengan perhitungan diatas dapat disimpulkan
bahwa perubahan dua termometer mengikuti
aturan perbandingan sebagai berikut :
X TTB X
TTA X TTB X
Y TTB Y
TTA Y TTB Y

14. PEMAHAMAN TENTANG KALOR

Satu kalori (kal) adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk memanaskan 1 gr air sehingga
suhunya naik 1ºC.

Syarat terjadinya perpindahan kalorik ini adalah
adanya sentuhan kedua benda yang berbeda suhu.
Fluida kalorik ini akan berpindah dari zat yang
bersuhu tinggi ke zat yang bersuhu rendah, hingga
tercapai suatu kesamaan suhu antara kedua benda
yang disebut dengan kesetimbangan termal.

15. PERCOBAAN JOULE



Prescot Joule melakukan percobaan untuk menghitung
besar energi mekanik yang ekuivalen dengan kalor
sebanyak 1 kalori.
Percobaan joule adalah dengan menggantung beban
pada suatu kontrol yang dihubungkan dengan kincir
yang dapat bergerak manakala beban bergerak. Kincir
tersebut dimasukkan kedalam air. Akibat gerakan kincir
tersebut, maka suhu air akan berubah naik .
Penurunan ketinggian beban dapat menunjukkan
adannya perubahan energi potensial gravitasi pada
beban. Jika beban turun dengan kecepatan tetap, maka
dapat dikatakan tidak terdapat perubahan energi kinetic
pada beban, sehingga seluruh perubahan energi
potensial dari beban akan berubah menjadi energi kalor
pada air.

16. 
Berdasarkan teori bahwa terjadi perubahan energi
potensial gravitasi menjadi energi kalor, maka diperoleh
suatu nilai tara mekanik kalor, yaitu ekuivalensi energi
mekanik menjadi energi kalor.
1 joule = 0,24 kalori
1 kalori = 4, 18 joule

17. KAPASITAS KALOR (C) DAN KALOR JENIS (C)
 Kapasitas
kalor adalah jumlah kalor yang
diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu
zat sebesar 1 C.
 Jika
sejumlah kalor Q menghasilkan
perubahan suhu sebesar ∆t, maka
kapasitas kalor dapat dirumuskan:
C
Q
Δt
Dengan keterangan,
C : kapasitas kalor (Joule / K atau kal / K)
Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)
∆t : perubahan suhu (oK atau C)

18.  Kalor
jenis adalah banyaknya kalor yang
diperlukan zat sebesar 1 kg untuk
mengalami perubahan suhu sebesar 1 oK
atau 1 C.
 Kalor jenis merupakan karakteristik termal
suatu benda, karena tergantung dari jenis
benda yang dipanaskan atau didinginkan.

19. Dengan persamaan:
c
C
m
atau
c
Q
m. t
Dengan keterangan,
c : kalor jenis (J/kg.K atau J/kg. C)
C : kapasitas kalor (Joule/K atau kal/K)
Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)
∆t : perubahan suhu (K atau C)
m : massa benda (kg)

20. TABEL KALOR JENIS BEBERAPA ZAT
Bahan
C (J/kgK)
Tembaga
385
Besi/ Baja
450
Air
4200
Es
2100

21. ASAS BLACK
Ditemukan oleh seorang ilmuan yang berasal dari
Inggris yaitu Joseph Black.
 Beliau menyatakan bahwa:
 Jika dua zat yang suhunya berbeda dicampur,
zat yang suhunya tinggi akan melepaskan
sejumlah kalor yang akan diserap oleh zat yang
suhunya lebih rendah.


22. Jadi
Kalor yang dilepas = kalor yang diserap
Q (lepas) = Q (serap)
mA
cA
tA
mB
cB
tB
tC
Tandon A berisi zat cair
dengan massa mA, kalor
jenis cA dan suhu tA
.Tandon B berisi zat cair
dengan massa mB, kalor
jenis cB dan suhu tB diman
suhu tA lebih besar dari
suhu tB.
Kedua zat cair dituang
kedalam sebuah wadah
sehingga suhu campuran
kedua zat cair menjadi tC

23. Berdasarkan AzasBlack maka berlaku :
Q(lepas) = Q (serap)
QA = Q B
mA .cA . t = mB . cB . t
mA .cA . (tA – tC) = mB . cB . (tC – tB))
(tA – tC) = perubahan suhu zat cair pada A
(tC – tB))= perubahan suhu zat cair pada B

24.  Asas
Black merupakan pernyataan lain dari
hukum kekekalan energi:
Kalor tidak dapat dihilangkan, tetapi dapat berubah
bentuknya.
 Kalor dapat berpindah dari satu benda ke benda
lainnya.


25. KALORIMETER

Digunakan untuk mengukur banyaknya kalor dan
kalor jenis zat.
Mengukur kalor jenis berbagai logam
menggunakan kalorimeter.
Kalorimeter

26. Gambar Kalorimeter

27. PENGARUH KALOR TERHADAP SUHU DAN
WUJUD ZAT
 Apabila
suatu benda diberikan kalor, maka
pada zat tersebut dapat terjadi perubahan
seperti :
a. terjadi pemuaian
b. terjadi perubahan wujud
c. terjadi kenaikan suhu

28. a.

PEMUAIAN
Pemuaian Panjang (Linier)
Suatu batang panjang mula-mula lo dipanaskan
hingga bertambah panjang Δl, bila perubahan
suhunya Δt maka,
α = 1/lo . Δt/Δl
Δl = αlo . Δt
α = koefisien muai panjang suatu zat ( per °C )

29. Sehingga panjang batang suatu logam yang suhunya
dinaikkan sebesar Δt akan menjadi
lt = lo + Δl
lt = lo ( l + α . Δt )
Pemuaian panjang

30. Tabel Beberapa koefisien Muai Panjang Benda
Benda
(K 1)
Besi
1,2x10
5
Tembaga
1,7x10
5
Kaca
8,5x10
6
Kuningan
1,8x10
5

31. 
Pemuaian Bidang ( Luas )
Suatu bidang luasnya mula-mula Ao , terjadi
kenaikkan suhu sebesar Δt sehingga bidang
bertambah luas sebesar ΔA, maka dapat dituliskan
:
β
= 1/Ao. ΔA / Δt
ΔA = Ao β Δt
β = Koefisien muai luas suatu zat ( per °C ) dimana β
= 2α

32. Sehingga luas bidang yang suhunya dinaikkan
sebesar t akan menjadi
At = Ao + ΔA
At = Ao ( 1 + β Δt )

33. dipanaskan
Jika dipanaskan jarak antaratom
zat akan merenggang

34. 
Pemuaian Ruang ( volume )
Volume mula-mula suatu benda Vo , kemudian
dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar Δt,
dan volumenya bertambah sebesar ΔV ini dapat
ditunjukkan dalam rumus :
γ = 1/Vo. ΔV/Δt
ΔV = γ . Vo . Δt
γ = koefisien muai ruang suatu zat ( per °C )
γ =3α

35. Sehingga persamaan volumenya menjadi :
Vt = Vo + Δt
Vt = Vo ( 1 + γ . Δt )
dipanaskan

36. PEMUAIAN VOLUME ZAT CAIR

Zat cair yang hanya mempunyai koefisien muai
volume ( γ ), bila volume mula-mula suatu zat cair
V0 kemudian zat cair itu dipanaskan sehingga
suhunya naik sebesar Δt dan volumenya
bertambah besar ΔV, maka dapat ditulis sebagai
berikut:

37. Vt = γ . Vo . Δt
dan volumenya sekarang menjadi
Vt = Vo + ΔV
Vt = Vo ( 1 + γ Δt )
Hal ini tidak berlaku bagi air dibawah 4 C, ingat anomali air.

38. PEMUAIAN VOLUME GAS
Khusus untuk gas, pemuaian volume dapat
menggunakan persamaan seperti pemuaian zat
cair:
Vt = Vo ( 1 + γ Δt )
dengan nilai
1
273

39. 
Persamaan yang berlaku dalam pemuaian gas
dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai
berikut:

Pada saat tekanan konstan, berlaku hukum Gay Lussac
:
V1
T1
V2
T2

40. 
Pada saat temperatur konstan, berlaku hukum Boyle :
P1.V1 = P2.V2

Pada saat volume konstan, berlaku hukum Charles:
P
1
T
1

P2
T2
Pada saat kondisi ideal dengan mol konstan, berlaku hukum
Boyle-Gay Lussac :
P1V1
T1
P2 V2
T2
dengan keterangan,
V
= volume (liter atau m3)
T
= temperature (K)
P
= tekanan (N/m2 atau atm atau Pa)

41. b.
PERUBAHAN WUJUD
Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh
suatu zat, maka ada dua kemungkinan yang terjadi
pada suatu benda, yaitu benda akan mengalami
perubahan suhu, atau mengalami perubahan
wujud.
 Kenaikan suhu suatu benda dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan yang
mengkaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas
kalor.


42. 
Sedangkan
pada
saat
benda
mengalami
perubahan wujud, maka tidak terjadi perubahan
suhu, namun semua kalor saat itu digunakan untuk
merubah wujud zat, yang dapat ditentukan dengan
persamaan yang mengandung unsur kalor laten.

43. 
Besar kalor laten yang digunakan untuk mengubah
wujud suatu zat dirumuskan :
Q = m.L
Dengan keterangan,
Q : kalor yang diterima atau dilepas (Joule atau kal)
m : massa benda (kg atau gram)
L : kalor laten (J/kg atau kal/gr)
(kalor uap atau kalor lebur)

44. TABEL KALOR LEBUR DAN KALOR DIDIH
BEBERAPA ZAT
Nama Zat
Titik
lebur Kalor
lebur Titik
Kalor didih
( C)
(J/kg)
didih
(J/kg)
Air (es)
0
3,34.105
100
2,26.105
Raksa
-39
1,18.104
356,6
2,94.105
Alkohol
-115
1,04.104
78,3
8,57.106
Hidrogen
-2599
5,58.104
-252
3,8.105

45. ANALISIS
GRAFIK PERUBAHAN WUJUD PADA ES YANG
DIPANASKAN SAMPAI MENJADI UAP. DALAM GRAFIK INI DAPAT
DILIHAT SEMUA PERSAMAAN KALOR DIGUNAKAN.

46. 
Keterangan :

Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu
es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima
digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air
barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya
mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan
untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah
berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi
kenaikan suhu kembali (Q5)

47. Diagram Perubahan Wujud Zat
mencair
Padat
Cair
membeku
mengembun
menguap
menyublim
menghablur
Gas

48. 



Kalor Laten Lebur :
→ banyaknya kalor yang diserap untuk mengubah 1 kg zat
dari wujud padat menjadi cair pada titik leburnya.
Kalor Laten Beku:
→ banyaknya kalor yang dilepaskan untuk mengubah 1 kg
zat dari wujud cair menjadi padat pada titik bekunya. Kalor
lebur = kalor beku dan titik lebur = titik beku.
Kalor Laten Didih (Uap) :
→ banyaknya kalor yang diserap untuk mengubah 1 kg zat
dari wujud cair menjadi uap pada titik didihnya.
Kalor Laten Embun :
→ banyaknya kalor yang dilepaskan untuk mengubah 1 kg
zat dari wujud uap menjadi cair pada titk embunnya. Kalor
didih = kalor embun dan titik didih = titik embun.

49. c.

PERUBAHAN SUHU
Terjadi karena adanya perubahan kalor.

50. ANOMALI AIR

Kejadian penyusutan wujud zat saat benda
mengalami kenaikan suhu disebut anomali, seperti
terjadi pada air. Air saat dipanaskan dari suhu 0 C
menjadi 4 C justru volumenya mengecil, dan baru
setelah suhunya lebih besar dari 4 C volumenya
membesar.

51.  Peristiwa
anomali air dapat diterangkan dengan
meninjau bangun kristal es.
 Dari pengamatan kristal es disimpulkan bahwa
kedudukan molekul-molekul H2O teratur seperti
bangun kristal es, yang penuh dengan ronggarongga. Sedangkan molekul H2O dalam bentuk cair
(air) lebih rapat dibandingkan dalam bentuk es, oleh
karena itu es terapung dalam air. Bila air mulai 4 C
didinginkan molekul air mulai mengadakan
persiapan untuk membentuk bangun berongga
tersebut. C.

52. Volume (V)
0
4
Suhu (t) C
Grafik anomali air
Volume air terkecil pada suhu 4 C, dan pada 0 C terjadi loncatan volume dari air 0
C sampai es 0 C, dimana pada suhu 0 C volume es > volume air

53. PERPINDAHAN KALOR
Konduksi
Radiasi
Konveksi
Tiga macam cara perpindahan energi kalor

54. KONDUKSI
Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai
dengan perpindahan partikel perantaranya.
 Pada hantaran kalor ini yang berpindah hanyalah
energinya, tanpa melibatkan partikel perantaranya,
seperti hantaran kalor pada logam yang
dipanaskan dari satu ujung ke ujung lainnya.


55. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama kelamaan
akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut
dikarenakan energi kalor yang menggetarkan molekulmolekul di ujung B turut menggetarkan molekul-molekul
yang ada disampingnya hingga mencapai titik A.
 Energi kalor yang dipindahkan secara konduksi sebesar

t
Q=kA t
l

56. 
Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi
dirumuskan,
H
H
Q
t
k
A
∆t
l
Q
t
k. A. t
l
= laju aliran kalor (J/s atau watt)
= kalor yang dipindahkan (joule)
= waktu (s)
= konduktivitas termal zat (W/mK)
= luas penampang melintang (m2)
= perubahan suhu ( C atau K)
= tebal penghantar (m)

57. TABEL KONDUKTIVITAS TERMAL ZAT (W/MK)
Bahan
k
Emas
300
Besi
80
Kaca
0.9
Kayu
0.1 – 0.2
Beton
0.9
Air
0.6
Udara
0.024
alumunium
240

58. KONVEKSI

Konveksi adalah hantaran kalor yang disertai
dengan perpindahan partikel perantaranya. Contoh
dari peristiwa konveksi adalah seperti perpindahan
kalor pada zat cair yang dipanaskan, ventilasi
kamar, cerobong asap, pengaturan katub udara
pada kompor, dan kipas angin. Umumnya konveksi
terjadi pada gas dan zat cair.

59. 
Energi kalor yang dipindahkan secara konveksi
sebesar,
Q=kA t.t

Kecepatan perpindahan kalor di sekitar suatu
benda dirumuskan :
H
Q
t
h.A. t

60. 
Keterangan :
H = laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q = kalor yang dipindahkan (joule)
t = waktu (s)
h = koefisien konveksi (W/m2K)
A = luas penampang melintang (m2)
∆t = perubahan suhu ( C)

61. RADIASI

Radiasi adalah hantaran kalor yang tidak
memerlukan medium perantara, seperti kalor dari
matahari yang sampai ke bumi, kalor api unggun
yang sampai pada orang yang ada di sekitarnya,
pendingin (pemanas) rumah, pengeringan kopi,
pembakaran dengan oven dan efek rumah kaca.

62. 
Energi kalor yang dipindahkan secara radiasi
sebesar,
Q = e A T4 t

Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi
dirumuskan :
H
Q
t
e .A. T
4

63. 
Intensitas radiasi sebesar,
R=e
H
R
Q
t
A
T
e
T4
= laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)
= intensitas radiasi ( W/m2)
= kalor yang dialirkan (J)
= waktu (s)
= luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4. .r2
= suhu (K)
= emisivitas benda (tanpa satuan)

64. 
(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan
bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama sekali.
Pengertian benda hitam sempurna disini adalah
benda yang memiliki kemampuan menyerap semua
kalor yang tiba padanya, atau mampu
memancarkan seluruh energi yang dimilikinya).

65. IKUTI MATERI SELANJUTNYA
“Pesawat Sederhana”
Oleh : La Tahang
Terima Kasih