Fisika dalam kehidupanSaat kita mengukur suhu dengan termometer alkohol, kita dapat melihat bahwa cairan alkohol semakin naik. Apa yang menyebabkan cairan alkohol dalam termometer tersebut naik?Peristiwa naiknya cairan dalam termometer tersebut karena cairan tersebut mengalami pemuaian. Seperti halnya benda padat, gas dan cairan juga akan memuai volumenya saat dipanaskan. Pemuaian zat padat lebih kecil dibandingkan pemuaian cairan oleh karena itu kita dapat melihat cairan pengisi termometer semakin naik.Lalu mengapa pemuaian zat padat lebih kecil disbanding pemuaian zat cair?Hal ini dikarenakan struktur molekul zat padat dan zat cair berbeda. Zat padat memiliki struktur molekul yang teratur dan molekul-molekul pada zat padat sulit bergerak dibandingkan molekul-molekul pada zat cair. Ketika dipanaskan, pergerakan molekul-molekul zat padat tidak terlalu jauh dibandingkan pergerakan molekul zat cair. Itulah sebabnya mengapa pemuaian zat padat lebih kecil dibandingkan pemuaian pada zat cairSeperti halnya panjang dan luas, pertambahan muai volume juga dinyatakan dalam besaran yang disebut koefisien muai volume dengan satuan mm3/m3 K artinya, jika sebuah gelas mempunyai koefisien muai volume 27.000 mm3/m3 K artinya gelas bervolume 1 m3 akan bertambah volumenya sebesar 27.000 mm3 jika suhunya dinaikkan sebesar 1 K atau 10C

Asyiknya bermain variabel1. Ibu Jono akan memanaskan air sebanyak 1 liter dan akan dipanaskan sampai suhu 50 0C. berapa pertambahan volume air jika koefisien muai volume air adalah 210.000 mm3/m3 K?Jawab:1 liter = 0,001 1 m3

1 m3

1 m3

10C

500C

500C

210.000 mm3

210.000 x 50 = 10.500.000 mm3

10.500.000 x 0,001 = 10.500 mm3

0,001 m3

2. Jika terdapat sebuah benda dengan koefisien muai volume m3/m3 K dengan volume mula-mula benda tersebut adalah V0. Berapakah pertambahan volume benda tersebut (V) jika suhu benda dinaikkan sebesar T K dan berapa pula volume akhir setelah dipanaskan ?

Jawab :

Maka kita dapat menurunkan rumus untuk pertambahan luas A yaitu:V = V0 . . T1 m3

1 m3

1K

T K

T K

m3

x T m3

V0 x x T m3

V0 m3

Maka untuk mencari panjang akhir setelah dipanaskan:luas benda mula-mula ditambah dengan pertambahan luas bendaV= V0+VV= V0+ V0 . . TV= V0+ (1+ . T)

a. Perpindahan kalor1) KonduksiProses perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa diikuti perpindahan bagian-bagian zat itu disebut konduksi atau hantaran. Misalnya, salah satu ujung batang besi kita panaskan. Akibatnya, ujung besi yang lain akan terasa panas.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. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut dikarenakan energi kalor yang menggetarkan molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan molekul-molekul yang ada disampingnya hingga mencapai titik A.Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi dirumuskan:

H = laju aliran kalor (J/s atau watt)Q = kalor yang dipindahkan (joule)t = waktu (s)k = konduktivitas termal zat (W/mK)A = luas penampang melintang (m2)t = perubahan suhu (C atau K)l = tebal penghantar (m)laju perpindahan kalor meruapakan banyaknya waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan 1 joule kalor tiap satuan waktu

jumlah kalor yang dipindahkan bergantung dengan konduktivitas termal benda. Setiap memindahkan panas 1 meter setinggi 1 k butuh 1 watt. 2) KonveksiProses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya disebut konveksi atau aliran. Kecepatan perpindahan kalor di sekitar suatu benda dirumuskan :

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)Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gasa) Konveksi pada Zat CairSyarat terjadinya konveksi padaz at cair adalah adanya pemanasan. Hal ini disebabkan partikel-partikel zat cair ikut berpindah tempat.b) Konveksi pada GasKonveksi terjadi pula pada gas, misalnya udara. Seperti halnya pada air, rambatan (aliran) kalor dalam gas (udara) terjadi dengan cara konveksi. Beberapa peristiwa yang terjadi akibat adanya konveksi udara adalah sebagai berikut.(1) Adanya angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari. Pada siang hari, daratan lebih cepat menjadi panas daripada lautan sehingga udara di daratan naik dan digantikan oleh udara dari lautan.(2) Adanya angin darat, Angin darat terjadi pada malam hari. Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi dingin daripada lautan. Dengan demikian, udara di atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari daratan.(3) Adanya sirkulasi udara pada ruang kamar di rurnah(4) Adanya cerobong asap pabrik.3) RadiasiProses perpindahankalortanpa zat perantara disebut radiasi atau pancaran. Kalor diradiasikan dalam bentuk gelombang elektromagnetik, gelombang radio, atau gelombang cahaya. Misalnya, radiasi panas dari api Apabila kita berdiam di dekat api unggun, kita merasa hangat. Kemudian, jika kita memasang selembar tirai di antara api dan kita, radiasi kalor akan lerhalang oleh tirai itu. Dengan demikian, dapat diketahui Kalor dari api unggun atau matahari dapat dihalangi oleh tabir sehingga kalor tidak dapat merambat. Ada beberapa benda yang dapat menyerap radiasi kalor atau menghalanginya. Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi dirumuskan :

H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)Q = kalor yang dialirkan (J)t = waktu (s)A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.p.r2T = suhu (K)e = emisivitas benda (tanpa satuan)(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).