TOPIK 4 (T4)

4.1MEMAHAMI KESEIMBANGAN TERMA

1. Haba ialah sejenis tenaga yang dipindahkan dari panas ke sejuk. Unit SI - Joule (J)2. Apabila objek dipanaskan: a) Tenaga haba diserap b) Suhu meningkat3. Apabila objek disejukkan: a) Tenaga haba dibebaskan b) Suhu menurun4. Suhu ialah kuantiti fizik yang memberitau tentang darjah kepanasansuatu objek. Diukur dalam darjah Celsius (C). Unit SI - Kelvin (K)5. Apabila dua objek berlainan darjah kepanasan bersentuhan, tenagahaba dipindahkan di antara kedua-duanya

Keseimbangan Terma

1. Suhu kopi panas> Suhu air paip2. Haba berpindah dari kopi panas ke air paip3. Suhu kopi panas menurun kerana molekul-molekulnya kehilangantenaga haba.4. Suhu air paip pula meningkat kerana molekul-molekulnya menerima tenaga haba

5. Mekanisme Keseimbangan Terma

6. Keseimbangan terma telah dicapai apabila a) Kadar perpindahan haba antara dua jasad adalah sama.b) Suhu kedua-dua jasad adalah sama7. Aplikasi keseimbangan terma

a) Tuala basah diletakkan di dahi orang yang mengalami demam panas. i) Suhu tuala basah < suhu badan pesakit ii) Tenaga haba dipindahkan dari dahi pesakit ke tuala. iii) Keseimbangan terma dicapai iv) Tuala di bilas dengan air paip dan prosedur diulang v) Tenaga haba dikeluarkan dari badan pesakit.

b) Menyejukkan minuman: i) Tambah beberapa ketulan kiub ais ii) Haba daripada air panas berpindah kepada ais yang sejuk sehingga keseimbangan terma dicapai.iii) Suhu akhir minuman bergantung kepada jumlah kiub ais yang ditambah

TERMOMETER CECAIR DALAM KACA

1. Contoh cecair yang digunakan ialah merkuri.2. Ciri-ciri yang menyebabkan ia sesuai: a) Mengembang seragam apabila dipanaskan. b) Tidak melekat pada dinding tiub kapilari c) Konduktor haba yang baik d) Takat didih tinggi, 357C e) Legap(cahaya tidak boleh melaluinya) f) Mudah dilihat3. Merkuri dengan jisim tertentu diisi ke dalam bebuli kaca termometer. Apabila dipanaskan a) Haba diserap b) Isipadumerkuri bertambah c) Mengembang dan naik dalam tiub kapilari. d) Panjang jalur merkuri dalam tiub kapilari menggambarkan magnitud suhu.

Kaedahmenentu ukur skala termometer Cecair dalam - kaca

1. Takat ais dan takat stim ditentukan dengan kaedah seperti gambarajah di atas.2. Tandakan takat ais dan takat stim.3. Perbezaan panjang diantara takat ais dan takat stim dibahagi kepada 100 bahagian yang sama besar

Cara menentukan suhu menggunakan termometer Cecair dalam - kaca

Contoh:

Rajah di atas menunjukkn jarak di antara limit ais dan limit stim bagi rod termometer merkuri selepas ia dicelupkan ke dalam cecair X. Berapakah suhu cecair X itu?

4.2. MEMAHAMI MUATAN HABATENTU

1. Muatan haba suatu bahan ialah kuantiti haba yang diperlukan untukmenaikkan suhunya sebanyak 1C.Unit Si J C

KONSEP MUATAN HABA

B

a) Suhu A=suhu Bb) Muatan haba B>Muatan haba Ac) Cecair dalam bekas B mengandungi habalebih banyak daripada cecair dalam bekas A

Muatan haba suatu bahan bergantung kepada:a) Jisim (semakin besar jisim, semakin tinggi muatan habanya)b) Jenis bahan (bahan berlainan mempunyai muatan haba yang berlainan)c) Kuantiti haba yang dibekalkan

MUATAN HABA TENTU

1. Muatan haba tentu ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 Kg bahan sebanyak 1C.

2. Simbolnya :c

3. Unit SI:J kg C4. Bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang kecil:a) Lebih cepat panas atau sejukb) Contoh: Pekakas memasak diperbuat daripada logam atau bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang rendah kerana cepat panas walau pun haba yang diserapnya sedikit.

5. Bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang tinggia) Lambat untuk menjadi panas atau sejuk.b) Memerlukan lebih banyak haba untuk menaikkan suhu.c) Penebat haba yang baik.Iadigunakan sebagai pemegang alatan memasak.d) Boleh menyerap haba yang banyak dengan kenaikan suhu yang sedikit. Misalnya air bertindak menyerap haba yang banyak sebelum ia mendidih, maka ia digunakan sebagai egen penyejuk dalam radiator kenderaan.e) Semakin tinggi muatan haba tentu bahan, maka semakin tinggi tenaga haba diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan itu sebanyak 1 C

6. Menyelesaikan masalah yang melibatkan muatan haba tentu.a) Hukum keabadian tenaga menyatakan bahawa tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan tetapi boleh ditukar dari satu bentuk ke bentuk yang lain.b) Tenaga haba diperolehi daripada perubahan tenaga yang lain. Misalnya daripada tenaga elektrik, tenaga kinetik atau tenaga keupayaanc) Tenaga elektrik bertukar kepada tenaga haba Tenaga elektrik = PtPt = mc

d) Tenaga kinetik bertukar kepada tenaga haba Tenaga kinetik = mv mv = mc

e) Tenaga keupayaan bertukar kepada tenaga haba Tenaga keupayaan = mgh mgh = mc

APLIKASI MUATAN HABA TENTU

1. Air sebagai bahan penyejuk enjin kereta

a) Enjin kereta menghasilkan tenaga haba yang sangat besar.b) Air dijadikan ejen penyejuk kerana muatan haba tentu air adalah tinggi.c) Ia dapat menyerap tenaga haba yang banyak daripada enjin lalu menghalangpemanasan enjin yang melampau.

2. Pekakas rumah dan peralatan memasak.

a) Diperbuat daripada bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang rendah seperti keluli, tembaga dan aluminium.b) Ia mudah panas menyebabkan suhu naik dengan cepat.c) Bentuk tidak berubah walaupun pada suhu tinggi.

3. Bayu Laut

a) Daratan mempunyai muatan haba tentu lebih rendah daripada air laut menyebabkan suhunya meningkat lebih cepat.(Daratan lebih panas daripada laut)b) Udara di atas permukaan daratan turut menjadi panas dan bergerak ke atas.c) Udara sejuk dari laut bergerak ke permukaan daratan sebagai bayu laut.

4. Bayu Darat

a) Pada waktu malam, haba hilang dari permukaan daratan dan laut.b) Air laut mempunyai muatan haba tentu lebih tinggi daripada daratan, maka ia lebih panas (lambat menjadi sejuk) daripada daratan.c) Udara panas di atas permukaan laut bergerak ke atas.d) Udara sejuk dari daratan bergerak ke permukaan laut sebagai bayu darat.

Latihan

1. Cecair X berjisim 1 kg memerlukan 3800 J tenaga haba untuk menaikkan suhunyasebanyak 1C. a) Nyatakan nilai muatan haba tentu Cecair X. b) Kirakan jumlah tenaga haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg Cecair Xsebanyak3C(11 4000 J)

2. Satu eksperimen telah dijalankan untuk menentukan muatan haba tentu air. Sebuah cawan polisterin berjisim 0.4 kg diisi air dan ditimbang. Jisim cawan dan air ialah 2.3 kg. Pemanas 2.0 kW digunakan untuk memanaskan air itu. Selepas 5 minit, suhu air meningkat daripada 27 C kepada 100 C . a) Kirakan muatan haba tentu air.(4326 J kg C )b) Adakan nilai di (a) sama dengan nilai sebenar? Terangkan jawapan anda

4.3 MEMAHAMI HABA PENDAM

1. Bahan boleh wujud dalam tiga fasa iaitua)pepejalb)cecairc)gas2. Perubahan fasa akan berlakua)Pada suhu dan tekanan tertentu.b)Dengan menyerap atau membebaskan haba.c)Diikuti perubahan dalam isipadu dan ketumpatan.

HABA PENDAM1. Haba pendam ialah jumlah haba yang diserap atau dibebaskan apabila jasad berubah bentuk fizikalnya tanpa melibatkan perubahan suhu.2. Jenis-jenis haba pendama)Haba pendam pelakuranb)Haba pendam pengewapanHaba pendam pelakuranIalah haba yang diserap apabila pepejal menjadi lebur tanpa kenaikan suhu.

Hapa pendam pengewapanIalah haba yang diserap apabila cecair menjadi gas tanpa kenaikan suhu.

LENGKOK PEMANASAN

LENGKOK PENYEJUKAN

HABA PENDAM TENTU

1. Ialah haba yang dperlukan untuk mengubah 1 kg bahan tanpa kenaikan suhu.

Q = m

Q = tenaga haba m = jisim dalam kg = haba pendam tentu

2. Unit SI ialah joule per kilogram (J kg)

3. Kuantitinya bergantung kepada:a) Jisim bahanb) Jenis bahan

4. Haba pendam tentu perlakuran:Haba yang dperlukan untuk mengubah 1 kg pepejal kepada cecair tanpakenaikan suhu.

5. Haba pendam tentu penewapanHaba yang dperlukan untuk mengubah 1 kg cecair kepada wap (gas) tanpakenaikan suhu.

6. Contoh:Haba pendam tentu perlakuran ais ialah 336 000 J kg. Berapakah jumlahhaba yang diperlukan untuk meleburkan2.5 kg ais pada suhu 0 C

Haba yang diperlukan,Q = m= 2.5 x 336 000= 840 000 J= 840 kJ

7. Aplikasi haba pendam tentu

a. Penyejukan minuman Semasa ais melebur, satu kuantiti haba pendam yang besar (336 kJ) diserap daripada minuman, menjadikan minuman itu lebih sejuk dan segar.

b. Mengukus makananHaba pendam tentu pengewapan air sangat besar (2260 kJ kg-1). Semasa makanan distimkan (kukus) wap air membebaskan kuantiti haba pendam tersebut yang akan mengalir kepada makanan

c. Mengekalkan kesegaran ikan/makanan laut/ ayam dll Haba pendam tentu perlakuranaisyang besar membolehkannya menyerap kuantiti haba yang banyak apabila ia melebur. Oleh itu makanan boleh disimpan lebih lama pada suhu yang rendah.

d. Menyejukkan badan selepas berpeluh Badan kita berasa sejuk selepas berpeluh kerana haba pendam pengewapan air menyerap haba daripada badan apabila peluh menyejat. Kesanya badan kita menjadi sejuk apabila haba diserap.

Latihan1. Kien Tzee mendapati 80g ais pada suhu 0C dapat menyejukkan 0.28 kgair teh limau dari 32C kepada 6C.(Haba pendam tentu ais = 3.36 x 105J kg1,Muatan haba tentu air = 4200 J kg1,C1,).

a) berapakah tenaga yang diperoleh i) ais yang sedang melebur (26880 J) ii) ais lebur (2016 J) b)i) berapakah tenaga yang hilang daripada air teh limau (28896 J) ii) nyatakan andaian yang anda buat di (b) (i) c) Kirakan nilai muatan haba tentu air teh limau itu. (3969 J kg-1C-1)

2.Sebuah cerek elektrik mengandungi3 kg air. Kirakan jumlah haba yangdiperlukan untuk mendidihkan semua air kepada wap selepas mencapaitakat didihnya. (6.78 x 106J)(Haba pendam tentu pengewapan air ialah 2.26 x 106Jkg-1)

3. Berapakah haba yangdiperlukan untuk menukarkan 4 g ais kepada stim(wap air) pada 100 C. (Haba pendam tentu pelakuran ais ialah 336 000 J kg-1,Haba pendam tentu pengewapan air ialah 2.26 x 106J kg-1, Muatan haba tentuair ialah 4.2 x 103J kg-1C-1) (1.21 x 104J)

4.4 MEMAHAMI HUKUM GAS

TEORI KINETIK GAS1.Berdasarkan andaian-andaian:2.Molekul-molekul dalam gas bergerak bebas secara rawak dan mempunyai tenaga kinetik.3.Daya tarikan antara molekul-molekul boleh diabaikan.4.Perlanggaran molekul antara satu sama lain dan dengan dinding bekas bertutup adalah perlanggaran elastik.5.Kadar perubahan momentum apabila molekul-molekul gas menghentam dinding bekas dan melantun semula, menghasilkan daya yang bertindak terhadap dinding tersebut.

6.Sifat gas bergantung kepada 3 pemboleh ubah, iaitua)Isipadu, Vb)Tekanan, Pc)Suhu, T

HUKUM GAS

1.Menerangkan hubungan di antara isipadu, tekanan dan suhu gas.2.Tiga Hukum Gasa)Hukum Boyle (hubungan antaratekanandanisipadupadasuhu malar)b)Hukum Charles (hubungan antarasuhudanisipadupadatekanan malar)c)Hukum Tekanan (hubungan antaratekanandansuhupadaisipadu malar)

HUKUM BOYLEMenyatakan bahawatekananbagi suatu gas berjisim tetap adalahberkadarsongsangdengan isipadunya, jika suhu dimalarkan

Graf mengikut Hukum Boyle

HUKUM CHARLESMenyatakan bahawaisipadusuatu gas yang berjisim tetap adalahberkadarlangsungkepadasuhu mutlak(dalam Kelvin), apabila tekanannya dimalarkan

Graf memenuhi Hukum Charles

HUKUM TEKANANMenyatakan bahawatekanangas berjisim tetap adalahberkadar langsungkepadasuhu mutlak,apabilaisipadunyadimalarkan.

Graf mematuhi Hukum Tekanan

APLIKASI HUKUM GAS

1.Pam basikal(Piston ditolak ke dalam silinder)a.Udara di dalamnya dimampatkan (isipadu berkurang), menyebabkan tekanan udara dalam silinder meningkat(Hukum Boyle)b.Tekanan udara dalam silinder lebih tinggi daripada dalam tayar.c.Injap pada tayar terbuka lalu udara mengalir dari silinder ke dalam tayar.

2.Tayar(Kereta sedang bergerak)a.Suhu udara dalam tayar meningkat (di sebabkan daya geseran), lalu isipadu udara dalam tayar juga meningkat (Hukum Charles)

3.Belon udara panas:

a.Udara dalam belon dipanaskanb.Suhu meningkat lalu isipadu udara juga meningkat(Charless Law). belon mengembangc.Isipadu udara yang disesarkan oleh belon meningkat menyebabkan daya apungan bertambah. (Prinsip Archimedes)d.Belon naik jika daya apungan lebih tinggi daripada berat.