chapter 5 temperatur and heat

Rumus-Rumus Penting

A. Suhu dan Pemuaian1. Termometer

Perbandingan skala termometer dapat dibuat skema sebagai berikut:

XO YO

XD YD

YX YX

Y1X1

Rumus perbandingan:

YBXB

1

1

Y

X

Y

X

Dengan:

X = XD - XB

Y = YD - YB

X1 = X – XB

Y1 = Y - YB

Suhu suatu zat 212o F, maka suhu mutlaknya adalah……..

A. 485 K

B. 453 K

C. 391 K

D. 373 K

E. 100 K

Pada suatu termometer X, titik beku air 40o X dan titik didih air 240o X. Bila suatu benda diukur dengan termometer celcius bersuhu 50o C, maka bila diukur dengan menggunakan termometer X, suhunya sama dengan………oX

A. 80

B. 100

C. 120

D. 140

E. 160

2. Pemuaian

Benda (logam) jika dipanaskan (suhu naik) akan mengalami pemuaian.

Tiga jenis pemuaian benda: Muai Panjang

dirumuskan:

tlltll oo 1

lo = panjang mula-mulal = perubahan panjang

l = panjang pada suhu t = koef. muai panjangt = perubahan suhu

Sebatang baja (angka muai linear 10-

5 /0C) panjangnya 100,0 cm pada suhu 300C. Bila panjang batang baja itu sekarang menjadi 100,1 cm, maka suhunya adalah……….0C

A. 70

B. 100

C. 130

D. 1000

E. 1030

Panjang batang rel kereta api masing-masing 10 m,dipasang pada suhu 200C. Diharapkan pada suhu 300C rel tersebut saling bersentuhan. Koefesien muai rel kereta api 12.10-6/0C, jarak kedua batang yang diperlukan pada pada suhu 200C adalah………mm

A. 3,6B. 2,4C. 1,2D. 0,8E. 0,6

Muai Luas

tAAtAA oo 1

Dengan:A = perubahan luasAo = luas mula-mulaA = luas saat suhu t = koef.muai luas

Muia Volum (Ruang)

tVVtVV oo 1

Dengan :V = perubahan volumVo = volum mula-mulaV = volum saat suhu t = koef. muai volum

Hubungan koef.muai

32

3

B. Kalor

Suatu benda (zat) yang diberikan kalor akan mengalami dua kemungkinan perubahan :

1) Perubahan suhu

2) Perubahan wujud

1. Kalor untuk merubah suhu

tmcQ

atau

tCQ

Dengan :Q = kalor yang dibutuhkan Untuk merubah suhu (J)m = massa zat (kg)c = kalor jenis (J/kg.0C)C = kapasitas kalor (J/0C) = mc

2. Kalor untuk merubah wujud

mLQ Dengan:

L = kalor lebur atau kalor uap (J/kg

Perubahan wujud antara lain:MeleburMembekuMenguapMengembunmenyublim

Grafik antara kalor (Q) dengan suhu (t)

Contoh : Perubahan es menjadi air dan uap

t (0C)

100

0

tQ1

Q2Q3

Q4Q5

Padat

Cair

Gas

Kalor perubahan suhu

Q1 ; Q3 ; Q5

Kalor perubahan wujud

Q2 dan Q4

AZAS BLACK

Dalam percampuran dua zat atau lebih akan berlaku azas BLACK, yaitu:

“kalor yang diserap sama dengan kalor yang dilepas”

LEPASSERAP QQ

C. Perpindahan Kalor

1. Konduksi Perpindahan kalor dimana zat perantaranya tidak ikut

perpindah’ Terjadi pada zat padat Besar kalor yang merambat per satuan waktu:

tl

Ak

t

QH

Dengan:k = konduktivitasA = luas penampangl = panjang zatt = perbedaan suhuH = Kalor yang mengalir pada pengantar tiap satuan waktu (J/s)

Bila dua batang yang berbeda jenisnya disambung , maka yang sama adalah aliran kalor tiap waktu.

T1 l1 Ta T2l2

2

222

1

111

21

l

TTAk

l

TTAk

HH

aa

2. Konveksi Perpindahan kalor di mana zat

perantaranya ikut berpindah akibat adanya perbedaan rapat massa.

Terjadi pada fluida (zat cair dan gas) Besar kalor yang tiap satuan waktu

sebesar:

thAt

QH

Dengan: h = konvektivitas

3. Radiasi Perpindahan kalor secara pancaran,

dalam bentuk gelombang elektromagnetik, seperti energi yang dipancarkan oleh matahari.

Perambatan kalor tiap detik:

4ATet

QH

Dengan :e = emisivitas benda = konstanta Boltzaman = 5,6 x 10-8 W.m-2K-4

Contoh soal

Perubahan yang terjadi bila zat cair suhu 100C sedang memuai adalah………

A. Massa jenis berkurang

B. Massa jenis tetap

C. Massanya berkurang

D. Massa jenisnya bertambah

E. Massanya bertambah

Kalor yang terkandung di dalam uap dapat dilepaskan dalam bentuk kalor……..

A. Pengembunan

B. Penguapan

C. Pembekuan

D. Peleburan

E. pembakaran

Di bawah ini adalah grafik hubungan antara kalor yang diserap dan suhu benda yang bermassa 2 gram. Kalor lebur benda tersebut adalah………..

A. 60 kal/grB. 70 kal/grC. 80 kal/grD. 90 kal/grE. 100 kal/gr

00C

-5

10

170 Q (kalori)

t(0C)

Grafik di bawah ini menunjukan hubungan antara kenaikan suhu dan kalor yang diserap oleh 50 gram es. Kalor jenis es 0,5 kal.gr-1.C-1 dan kalor lebur es 80 kal.gr-1, maka nilai Q2 dalam tabel tersebut adalah………

A. 8000 kalB. 6000 kalC. 5000 kalD. 4000 kalE. 3000 kal

Q

100

0

1000 Q2

t0C

Kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu benda bergantung pada…………

A. Massa benda, suhu awal, suhu akhirB. Massa benda dan jenis bendaC. Jenis benda dan kenaikan suhuD. Massa benda, jenis benda dan kenaikan

suhuE. Kenaikan suhu dan lama pemanasan

Dalam suatu percobaan didapatkan grafik hubungan antara Q (kalor) dan m (massa) dari 5 zat sewaktu melebur. Jika sumbu X menyatakan massa dan sumbu Y menyatakan kalor, maka zat yang kalor leburnya paling besar adalah……….

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

E. 5m

Q

5

4

312

Benda dengan massa ½ kg mula-mula mempunyai suhu 300C. Untuk menaikan suhunya menjadi 750C diperlukan kalor 45.103J. Kalor jenis benda tersebut adalah……….

A. 2100 J.kg-1. 0C-1

B. 2000 J.kg-1. 0C-1

C. 1900 J.kg-1. 0C-1

D. 1800 J.kg-1. 0C-1

E. 1700 J.kg-1. 0C-1

Energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan air dari 300C sampai dengan 800C dengan massa air 500 gram (cair = 4200 J.kg-1.K-1) adalah……

A. 350.000 JB. 378.000 JC. 252.000 JD. 259.000 JE. 105.000 J