1. Dokumen ini membahas tentang zat dan kalor, termasuk cara perpindahan kalor melalui konduksi, konveksi, dan radiasi. 2. Kalor dapat berpindah dengan berbagai cara, yaitu melalui konduksi (hantaran), konveksi (aliran fluida), dan radiasi (pancaran energi). 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor antara lain beda suhu, luas permukaan, jarak/tebal, sifat

1. FISIKA
DASAR
ZAT DAN KALORZAT DAN KALOR
Hardani, M.SiHardani, M.Si
D3 FARMASID3 FARMASI
POLITEKNIK MEDICA FARMA HUSADAPOLITEKNIK MEDICA FARMA HUSADA
MATARAMMATARAM
20162016

2. FISIKA
DASAR Pendahuluan Zat Padat
Apabila gaya yang diterapkan terhadap suatu bahan dihilangkan,
bahan tersebut akan kembali ke bentuknya semula, contohnya
pegas dan karet. Ada juga benda yang mengalami bentuk secara
permanen jika dikenai gaya, contohnya tanah liat dan lilin. Untuk
membedakan karakteristik kedua jenis benda ini, benda dikatakan
memiliki sifat elastis

3. FISIKA
DASAR
Elastisitas
Untuk memahami elastisitas benda dapat dilakukan
percobaan menggunakan pegas. Jika hasil yang
diperoleh digambarkan dalam bentuk grafik antara
gaya berat benda (F) dengan pertambahan panjang
pegas (x), akan tampak pada grafik berikut

4. FISIKA
DASAR
0 Pertambahan panjang x
Batas
elastisitasBatas
linearitas
Daerah
elastis
Daerah
plastis
GayaF
Titik patah
A
C
Dari grafik:
•Garis lurus 0 – A : F sebanding dengan x
•Garis A – B : batas linearitas pegas
•Garis 0 – B : daerah elastis
•Garis B – C : daerah plastis
B

5. Tegangan dan Regangan
Ada tiga jenis perubahan bentuk benda: regangan ,
mampatan, dan geseran
Perubahan bentuk benda terjadi karena gaya yang
bekerja pada benda, disebut tegangan.
Tegangan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas
Jika benda diberi gaya, akan mengalami perubahan
panjang. Perbandingan perubahan panjang mula-mula
dengan panjang benda disebut regangan
A
F
=σ
F = gaya (N)
A = luas (m2
)
σ = Tegangan (N/m2
)
0L
L∆
=ε
∆L= perubahan panjang (m)
L = panjang mula-mula (m)
ε = regangan
mampatan regangan geseran

6. Modulus
Modulus (E) merupakan perbandingan antara tegangan
dengan regangan
Pada benda elastis, dikenal sebagai modulus Young
ε
σ
=E
0L
L
A
F
Y
∆
==
ε
σ
LA
LF
Y
∆
=
.
. 0

7. Hukum Hooke menyatakan
hubungan antara gaya F yang
meregangkan pegas dengan
pertambahan panjang pegas pada
daerah elastis pegas.
Berdasarkan Hukum III Newton
(aksi-reaksi), pegas akan
mengadakan gaya yang besarnya
sama tetapi arah berlawanan
Hukum Hooke
xkF =
xkF
FF
p
p
−=
−=
F = gaya pada pegas (N)
x = pertambahan panjang (m)
k = tetapan pegas (N/m)
Fp = gaya pegas

9. Tahukah anda, bagaimana kalor dapat berpindah?Tahukah anda, bagaimana kalor dapat berpindah?
Bagaimana pula cara perpindahannya ?Bagaimana pula cara perpindahannya ?

11. Kalor dapat berpindah dengan berbagai cara, yaitu
dengan melalui :
A. KONDUKSI (hantaran)
Adalah perpindahan kalor melalui zat perantara
tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat.
Umumnya melalui zat padat.
Berdasarkan daya hantar kalornya, zat dapat
dibedakan sebagai:
Konduktor : zat yang mudah menghantarkan
kalor
Contoh : logam
 Isolator : zat yang sukar menghantarkan kalor
Contoh : kayu, karet, air, udara
l
AT1
T2
ΔT =T2-T1
k (konstansa konduksi)

12. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju konduksi kalor :
1.Beda suhu antara kedua permukaan (∆T) makin besar beda suhu, makin
cepat perpindahan kalor.
2.Jarak antara kedua permukaan /tebal /panjang (l), makin tebal, makin lambat
perpindahan kalor.
3.Luas permukaan (A), makin luas permukaan makin cepat perpindahan kalor.
4.Konduktivitas termal zat (k), merupakan ukuran kemampuan zat
menghantarkan kalor; makin besar nilai k, makin cepat perpindahan kalor.
Laju konduksi kalor :

13. B. KONVEKSI (aliran)
adalah perpindahan kalor melalui zat perantara, diikuti perpindahan partikel-
partikel zat. Umumnya melalui fluida, misal : udara, air
Macam konveksi :
1. konveksi alami
contoh : angin darat, angin laut, aliran udara melalui ventilasi / cerobong asap.
2. konveksi paksa
contoh : konveksi udara pada hair dryer, sistem pendingin mesin mobil lemari es,
AC.

14. Proses pemanasan air dalam suatu panci. Partikel air pada dasar panci
menerima kalor dan menjadi panas.
Pertikel yang telah panas bergerak ke atas karena berat jenisnya mengecil,
Sedangkan air dingin turun menempati tempat yang ditinggalkan air panas yang
naik.Demikian ini terjadi selama air dipanaskan, sehingga air masak secara merata
Manfaat konveksi kalor
Merebus airMerebus air

15. Perhatikan tayangan berikut ini, apa yang akan terjadi ?

17. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju konveksi kalor :
Luas permukaan benda (A), semakin luas
permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida, semakin cepat kalor
dipindahkan.
Perbedaan suhu (∆T), semakin besar beda suhu benda dengan permukaan
fluida, semakin cepat
kalor dipindahkan
Koefisien konveksi (h), bergantung pada bentuk, kedudukan permukaan dan
diperoleh dengan percobaan. Misal h tubuh manusia adalah
7,1 Js-1
m-2
K-1
Laju konveksi kalor :

18. C. RADIASI (PANCARAN)
adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara.
(pancaran energi dari permukaan sebuah benda dalam bentuk gelombang
elektromagnetik)
Misal, panas matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa udara.
Catatan :
1. Permukaan hitam sempurna sebagai pemancar dan penyerap kalor yang
baik (e=1)
2. Pemukaan putih mengkilap sebagai pemancar dan penyerap kalor radiasi yang
buruk (0<e<1).
Pemanfaatan radiasi :
Pendiangan rumah, efek rumah kaca, panel surya.

19. Radiasi gelombang
elektromagnetik matahari
menghangatkan kita sebagai
makhluk hidup dibumi, walaupun
melewati hampa udara

20. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor radiasi :
(dinyatakan dalam hukum Stefan-Boltzman)
“Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi kalor
tiap satuan waktu (Q/t) sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding
dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan (T4
)”
Dapat ditulis dengan persamaan :
Tidak semua benda dianggap hitam sempurna, sehingga rumus dapat ditulis :
Dimana :
σ = 5,67 x 10-8
Wm-2
K-4

21. 1. Sumber utama masuknya kalor kedalam ruang yang suhunya lebih
rendah dari udara luar adalah melalui jendela kaca.Sebuah ruang
dengan pendingin AC memiliki kaca jendela yang luasnya 2,0 m x 1,5
m dan tebal 3,2mm.Jika suhu permukaan dalam kaca 25o
C dan suhu
pada permukaan luar 30o
C, laju konduksi kalor yang masuk adalah
sebesar....watt (k = 0,8 W/m K)
A. 3750
B. 5370
C. 5730
D. 7350
E. 7530
PEMBAHASANPEMBAHASAN
PILIH SOAL :

22. A = 2,0 m x 1,5 m = 3,0 m2.
d = 3,2 mm = 3,2 x 10-3
m.
k = 0,8 W/m K.
∆T = T2
-T1
= 30o
C-25o
C
= 5o
C = 5K
Ditanyakan : Q/t = ?
DIKETAHUI :DIKETAHUI :
DITANYAKAN :DITANYAKAN :

23. d
TkA
t
Q ∆
=
)102,3(
)5)(0,3)(/8,0(
3
2
mx
KmmKW
t
Q
−
=
= 3750 W= 3750 W
DIJAWAB :DIJAWAB :

24. 2. Gas dengan koefisien konveksi termal 0,05 kal/s m2 o
C dirambatkan
didalam pipa dengan luas penampang 10 cm2
. Gas mengalir dari
tempat bersuhu 80o
C ke tempat lain yang suhunya 70o
C. besar kalor
yang dipindahkan selama satu jam adalah.... Joule
C. 1,8
B. 6,1
A. 8,1 D. 1,4
E. 0,8
PEMBAHASANPEMBAHASAN
PILIH SOAL :

25. h = 0,05 kal/s m2o
C
A = 10 cm2
= 0,001 m2
ΔT = (80-70)o
C =10o
C
t = 1 jam = 3.600 sekon
DIKETAHUI :DIKETAHUI :
DITANYAKAN :DITANYAKAN :
Q = ?

26. = 1,8 kalori= 1,8 kalori
DIJAWAB :DIJAWAB :
Q = H.t = h.A.ΔT.t
Q = 0,05 x 0,001 x 10 x 3.600

27. 3. Sebuah benda hitam berbentuk bola dengan jari-jari 5 cm dijaga pada
suhu konstan 327o
C. Laju kalor yang dipancarkan adalah sebesar....
Joule/s
E. 203,73B. 373,20
A. 730,23 D. 230,73
C. 337,20
PEMBAHASANPEMBAHASAN
PILIH SOAL :

28. e = 1
A = 4πr2
= 4(4,13)(5x10-2
)2
= 3,14 x 10-2
m2
T = 327 + 273 = 600 10-2
σ = 5,67 x 10-8
W/m2
K4
DIKETAHUI :DIKETAHUI :
DITANYAKAN :DITANYAKAN :
H = Q/t

29. = 230,73 J/s= 230,73 J/s
DIJAWAB :DIJAWAB :
H = eσAT4
H = (1)(5,67 x 10-8
)(3,14 x 10-2
)(600)4

30. FISIKA
DASAR
TERIMA KASIHTERIMA KASIH