Paket Unit Pembelajaran
PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)
MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)
BERBASIS ZONASI
MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)
Kalor dan
Teori Kinetik Gas
Penulis:
Suharto, S.Pd., M.T.
Penyunting:
Drs. Yamin Winduono, M.Pd.
Lia Laela Sarah, S.Pd., M.T.
Desainer Grafis dan Ilustrator:
TIM Desain Grafis
Copyright © 2019
Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial
tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Paket Unit Pembelajaran
Paket Judul Unit
iii
KATA SAMBUTAN
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Saya menyambut baik terbitnya Paket Unit Pembelajaran dalam rangka
pelaksanaan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB)
melalui Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi.
Peningkatan Kompetensi Pembelajaran merupakan salah satu upaya
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan
Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK) dalam meningkatkan kualitas
pembelajaran yang berfokus pada upaya mencerdaskan peserta didik melalui
pembelajaran berorientasi keterampilan berpikir tingkat tinggi. Program
berbasis zonasi ini dilakukan mengingat luasnya wilayah Indonesia dan
kualitas pendidikan yang belum merata, sehingga peningkatan pendidikan
dapat berjalan secara masif, merata, dan tepat sasaran.
Paket unit pembelajaran ini dikembangkan mengikuti arah kebijakan
Kemendikbud yang menekankan pada pembelajaran berorientasi pada
keterampilan berpikir tingkat tinggi atau higher order thinking skills (HOTS).
Keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah proses berpikir kompleks dalam
menguraikan materi, membuat kesimpulan, membangun representasi,
menganalisis, dan membangun hubungan dengan melibatkan aktivitas mental
yang paling dasar.
Sasaran Program PKB melalui PKP berbasis zonasi ini adalah seluruh guru di
wilayah NKRI yang tergabung dalam komunitas guru sesuai bidang tugas yang
diampu di wilayahnya masing-masing. Komunitas guru dimaksud meliputi
kelompok kerja guru (KKG), Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP), dan
Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK).
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
iv
Semoga Paket Unit Pembelajaran ini dapat digunakan dengan baik
sebagaimana mestinya sehingga dapat menginspirasi guru dalam
mengembangkan materi dan melaksanakan proses pembelajaran yang
berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi yang bermuara pada
meningkatnya kualitas lulusan peserta didik.
Untuk itu, kami ucapkan terima kasih atas kerja keras dan kerja cerdas para
penulis dan semua pihak terkait yang dapat mewujudkan Paket Unit
Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang kita
lakukan.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Jakarta, Juli 2019
Direktur Jenderal Guru
dan Tenaga Kependidikan,
Dr. Supriano, M.Ed. NIP. 196208161991031001
Paket Unit Pembelajaran
Paket Judul Unit
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah Swt., Tuhan YME, karena atas izin
dan karunia-Nya Paket Unit Pembelajaran Program Pengembangan
Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui Peningkatan Kompetensi
Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi ini dapat diselesaikan. Paket Unit
Pembelajaran ini disusun berdasarkan analisis Standar Kompetensi Lulusan,
Standar Isi, Standar Proses, dan Standar Penilaian serta analisis Ujian Nasional
(UN).
Hasil UN tahun 2018 menunjukkan bahwa peserta didik masih lemah dalam
keterampilan berpikir tingkat tinggi (higher order thinking skills) seperti
menganalisis, mengevaluasi, dan mengkreasi. Hasil tersebut ternyata selaras
dengan capaian PISA (Programme for International Student Assessment)
maupun TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study). Oleh
karena itu, perserta didik harus dibiasakan dengan pembelajaran dan soal-
soal yang berorientasi kepada keterampilan berpikir tingkat tinggi agar
meningkat kemampuan berpikir kritisnya.
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan
Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK), berupaya meningkatkan kualitas
pembelajaran yang bermuara pada peningkatan kualitas lulusan peserta didik
dengan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui
Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi. Program ini
dikembangkan dengan menekankan pembelajaran yang berorientasi pada
keterampilan berpikir tingkat tinggi.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
vi
Untuk meningkatkan efisiensi, efektivitas, dan pemerataan mutu pendidikan,
maka pelaksanaan Program PKP dilakukan dengan mempertimbangkan aspek
kewilayahan (Zonasi). Melalui zonasi ini, pengelolaan komunitas guru seperti
Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP) SMA/SMK dan SLB, dan
Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK) dilaksanakan dengan
memperhatikan keragaman mutu pendidikan.
Kami ucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada
seluruh tim penyusun yang berasal dari Pusat Pengembangan dan
Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga
Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan
bidang Kelautan dan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LPPPTK
KPTK), Lembaga Penjaminan Mutu Pendidikan (LPMP), dan Perguruan Tinggi
serta semua pihak yang telah berkontribusi dalam mewujudkan penyelesaian
Paket Unit Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang
kita lakukan.
Wassalamu’alaikum Warahmatulahi Wabarakatuh
Direktur Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus,
Ir. Sri Renani Pantjastuti, M.P.A. NIP. 196007091985032001
Paket Unit Pembelajaran
Paket Judul Unit
vii
DAFTAR ISI
Hal
KATA SAMBUTAN __________________________________ III
KATA PENGANTAR __________________________________ V
DAFTAR ISI ______________________________________ VII
PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN ________________ 1
UNIT PEMBELAJARAN 1 KALOR DAN PERPINDAHANNYA _____ 3
UNIT PEMBELAJARAN 2 TEORI KINETIK GAS ___________ 115
PENUTUP _______________________________________ 203
DAFTAR PUSTAKA _________________________________ 205
LAMPIRAN ______________________________________ 207
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
viii
Paket Unit Pembelajaran
Paket Judul Unit
1
PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN
Paket unit pembelajaran 4 (empat) disusun sebagai kumpulan sumber bahan
ajar alternatif bagi guru yang tersusun atas Unit Kalor dan Perpindahannya
dan Teori Kinetik Gas. Melalui bahan bacaan pada paket unit tersebut
diharapkan guru mendapatkan tambahan pengetahuan untuk mengajarkan
materi tersebut ke peserta didiknya sesuai capaian kompetensi dasar (KD),
terutama dalam memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik. Selain itu,
unit-unit ini juga aplikatif bagi guru dan peserta didik agar dapat menerapkan
dasar-dasar pengetahuan kalor dan perpindahannya dan teori kinetik gas
dalam kehidupan sehari-hari.
Paket unit Kalor dan Teori Kinetik Gas terdiri dari komponenen penting dalam
dalam setiap unitnya yaitu kompetensi dasar, perumusan indikator
pencapaian kompetensi, aplikasi di dunia nyata, soal-soal tes UN/USBN,
aktivitas pembelajaran, lembar kerja peserta didik (LKPD), bahan bacaan,
pengembangan penilaian, kesimpulan dan umpan balik. Komponen-
komponen di dalam setiap unit tersebut disesuaikan dengan topik kalor dan
perpindahannya dan teori kinetik masing-masing dengan tujuan agar dapat
dilihat kesesuaian dengan strategi pembelajaran yang digunakan.
LKPD pada setiap unit dikembangkan agar guru dapat memfasilitasi peserta
didik untuk melatihkan kemampuan bernalar dan berketerampilan proses
sain dengan mendayagunakan media yang sudah menjadi standar
kelengkapan sekolah. LKPD tersebut disajikan melalui serangkaian aktivitas
pembelajaran dengan menggunakan pendekatan saintifik dan model
pembelajaran yang di rekomendasikan dalam Kurikulum 2013.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
2
Keberhasilan Saudara dalam memahami paket ini, dapat direfleksi melalui
instrumen pada umpan balik setelah melalui serangkaian proses penelaahan
yang akan dimatangkan selanjutnya melalui serangkaian implementasi di
kelas masing-masing.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
i
i
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Unit Pembelajaran
PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)
MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)
BERBASIS ZONASI
MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)
KALOR DAN
PERPINDAHANNYA
Penulis:
Suharto, S.Pd., M.T.
Penyunting:
Drs. Yamin Winduono, M.Pd.
Desainer Grafis dan Ilustrator:
TIM Desain Grafis
Copyright © 2019
Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial
tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
5
5
DAFTAR ISI
Hal
DAFTAR ISI ____________________________________ 5
DAFTAR GAMBAR ________________________________ 7
DAFTAR TABEL __________________________________ 8
PENDAHULUAN _________________________________ 9
KOMPETENSI DASAR ____________________________ 11
A. Target Kompetensi ________________________________________________________ 11
B. Indikator Pencapaian Kompetensi _______________________________________ 12
APLIKASI DI DUNIA NYATA ______________________ 17
A. Pemasak Pekan (pressure cooker) _______________________________________ 17
B. Pendinginan karena Penguapan __________________________________________ 17
C. Pengawetan dengan Pengeringan ________________________________________ 19
D. Prinsip Freeze Drying ______________________________________________________ 19
SOAL-SOAL UN/USBN ___________________________ 21
A. Soal UN _____________________________________________________________________ 21
Tahun 2016 _________________________________________________________________ 21
Tahun 2017 _________________________________________________________________ 23
Tahun 2018 _________________________________________________________________ 28
B. Soal USBN __________________________________________________________________ 31
BAHAN PEMBELAJARAN _________________________ 35
A. Aktivitas Pembelajaran____________________________________________________ 35
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1 ____________________________________ 35
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-2 ____________________________________ 39
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-3 ____________________________________ 42
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-4 ____________________________________ 45
B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) ______________________________________ 49
LKPD 1 Kalor Jenis Logam __________________________________________________ 49
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
6
LKPD 2 Perpindahan Kalor _________________________________________________ 52
LKPD 3 Koefisien Konduksi Termal Logam _________________________________ 64
C. Bahan Bacaan ______________________________________________________________68
Konsep Kalor ________________________________________________________________ 68
Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis _____________________________________________ 69
Perpindahan Kalor ___________________________________________________________ 71
Pengaruh Kalor terhadap Suhu Zat __________________________________________ 76
Pengaruh Kalor terhadap Dimensi Panjang, Luas, dan Volume Zat ___________ 77
Pengaruh Kalor terhadap Wujud Zat _________________________________________ 79
Asas Black dan Perubahan Wujud Zat________________________________________ 81
PENGEMBANGAN PENILAIAN ______________________ 82
A. Pembahasan Soal-soal _____________________________________________________82
Soal No. 1 ____________________________________________________________________ 82
Soal No. 2 ____________________________________________________________________ 83
Soal No. 3 ____________________________________________________________________ 85
Soal No. 4 ____________________________________________________________________ 86
Soal No. 5 ____________________________________________________________________ 87
Soal No. 6 ____________________________________________________________________ 88
Soal No. 7 ____________________________________________________________________ 90
Soal No. 8 ____________________________________________________________________ 91
Soal No. 9 ____________________________________________________________________ 92
Soal No. 10 ___________________________________________________________________ 93
Soal No. 11 ___________________________________________________________________ 94
Soal No. 12 ___________________________________________________________________ 95
Soal No. 13 ___________________________________________________________________ 95
Soal No. 14 ___________________________________________________________________ 96
Soal No. 15 ___________________________________________________________________ 97
B. Pengembangan Soal HOTS ________________________________________________98
KESIMPULAN _________________________________ 104
UMPAN BALIK _________________________________ 106
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
7
7
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1 Pemasak tekan (pressure cooke) dan bagian-bagiannya________ 17
Gambar 2 Pendinginan akibat penguapan ___________________________________ 18
Gambar 3. Dua buah balok, A dan B, yang memiliki suhu berbeda
disentuhkan ________________________________________________________________ 68
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
8
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi __________________________ 11
Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) ____________________________ 13
Tabel 3 Kalor Jenis (c) Beberapa Zat (pada tekanan 1 atm dan suhu 20oC,
kecuali dinyatakan spesifikasinya) _______________________________________ 70
Tabel 4 Kalor Jenis Gas (kkal/Kg.oC) pada tekanan (P) & volume (V) konstan
_____________________________________________________________________ 71
Tabel 5. Kalor Laten beberapa zat pada tekanan 1 atm ______________________ 80
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
9
9
PENDAHULUAN
Unit ini disusun sebagai salah satu aternatif sumber bahan ajar bagi guru
untuk memahami topik kalor dan perpindahannya. Melalui pembahasan
materi yang terdapat pada Unit ini, guru dapat memiliki dasar pengetahuan
untuk mengajarkan materi yang sama ke peserta didiknya yang disesuaikan
dengan indikator yang telah disusun, dan terutama dalam memfasilitasi
kemampuan bernalar peserta didik. Selain itu, materi ini juga aplikatif untuk
guru sendiri sehingga mereka dapat menerapkannya dalam kehidupan sehari-
hari.
Dalam rangka memudahkan guru mempelajarinya konten dan cara
mengajarkannya, di dalam unit ini dimuat kompetensi dasar terkait yang
memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan
bacaan tentang aplikasi topik kalor dan perpindahannya di kehidupan sehari-
hari, soal-soal tes UN topik ini di tiga tahun terakhir sebagai acuan dalam
menyusun soal sejenis, deskripsi alternatif aktivitas pembelajaran, lembar
kegiatan peserta didik (LKPD) yang dapat digunakan guru untuk memfasilitasi
pembelajaran, bahan bacaan yang dapat dipelajari oleh guru, maupun peserta
didik, dan deskripsi prosedur mengembangkan soal HOTS. Komponen-
komponen di dalam Unit ini dikembangkan dengan tujuan agar guru dapat
dengan mudah memfasilitasi peserta didik untuk mendeskripsikan topik kalor
dan perpindahannya, melakukan percobaannya, sekaligus mendorong peserta
didik mencapai kemampuan berpikir tingkat tinggi.
Unit suhu dan kalor yang dikembangkan pada bahan bacaan terdiri atas materi
konsep kalor, pengukuran kalor, kapasitas kalor, kalor jenis, perpindahan
kalor, pengaruh kalor terhadap suatu zat. Selain itu, unit ini pun dilengkapi
dengan Lembar Kegiatan Peserta Didik (LKPD) yang dikembangkan secara
aplikatif untuk memudahkan guru dalam mengimplementasikannya di kelas
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
10
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
11
11
KOMPETENSI DASAR
A. Target Kompetensi
Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar Mata
pelajaran Fisika SMA Kelas XI:
3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi
karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor
pada kehidupan sehari-hari
4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal
suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas
kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfatannya
Kompetensi dasar tersebut dapat dijabarkan menjadi beberapa target
kompetensi. Target kompetensi menjadi patokan penguasaan kompetensi
oleh peserta didik. Target kompetensi pada kompetensi dasar ini dapat dilihat
pada Tabel 1.
Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi
No. Kompetensi Dasar Target Kompetensi
3.5 Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor yang
meliputi karakteristik termal
suatu bahan, kapasitas, dan
konduktivitas kalor pada
kehidupan sehari-hari
1. Menganalisis pengaruh kalor
berdasarkan karakteristik
termal suatu bahan pada
kehidupan sehari-hari
2. Menganalisis perpindahan
kalor berdasarkan
karakteristik termal suatu
bahan pada kehidupan sehari-
hari
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
12
No. Kompetensi Dasar Target Kompetensi
4.5 Merancang dan melakukan
percobaan tentang karakteristik
termal suatu bahan, terutama
terkait dengan kapasitas dan
konduktivitas kalor, beserta
presentasi hasil percobaan dan
pemanfatannya
1. Merancang percobaan tentang
karakteristik termal suatu
bahan
2. Melakukan percobaan tentang
karakteristik termal suatu
bahan
3. Mempresentasikan hasil
percobaan karakteristik termal
suatu bahan
4. Mempresentasikan
pemanfaatan karakteristik
termal suatu bahan pada
kehidupan sehari-hari
B. Indikator Pencapaian Kompetensi
Kompetensi dasar selanjutnya dikembangkan menjadi beberapa indikator
pencapaian kompetensi (IPK). IPK ini menjadi acuan bagi guru untuk
mengukur pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi Dasar 3.5 dan 4.5 di
kelas XI di kembangkan menjadi beberapa indikator untuk ranah pengetahuan
dan indikator untuk ranah keterampilan, seperti pada Tabel 2.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
13
13
Dalam upaya memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai dengan
tuntutan kompetensi dasar, IPK dibagi menjadi ke dalam tiga katagori, yaitu
indikator pendukung, indikator kunci, dan indikator pengayaan. Berikut ini
rincian indikator yang dikembangkan pada Kompetensi Dasar 3.5 dan 4.5 di
kelas XI.
Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
Indikator Pendukung
3.5.1 Menjelaskan pengertian kalor 4.5.1 Memilih alat dan bahan untuk
percobaan kalor jenis logam 3.5.2 Menjelaskan pengertian suhu
3.5.3 Mendeskripsikan keterkaitan
antara suhu dan kalor
4.5.2 Menggunakan alat ukur sesuai
fungsinya pada percobaan
kalor jenis logam 3.5.4 Mendeskripsikan kapasitas kalor
suatu bahan
3.5.5 Mendeskripsikan kalor jenis
suatu bahan
4.5.3 Memilih alat dan bahan untuk
percobaan perpindahan kalor
3.5.6 Mendeskripsikan pengaruh kalor
terhadap kenaikan suhu suatu
bahan
4.5.4 Menggunakan alat ukur sesuai
fungsinya pada percobaan
perpindahan kalor
3.5.7 Menentukan kenaikan suhu
suatu bahan yang dikenai kalor
4.5.5 Memilih alat dan bahan untuk
percobaan koefisien
konduktivitas termal logam
3.5.8 Mendeskripsikan pengaruh kalor
terhadap perubahan dimensi
panjang, luas dan volume suatu
bahan
4.5.6 Menggunakan alat ukur sesuai
fungsinya pada percobaan
koefisien konduktivitas
termal logam
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
14
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
3.5.9 Menentukan perubahan dimensi
panjang, luas dan volume suatu
bahan yang dikenai kalor
3.5.10 Mendeskripsikan perpindahan
kalor secara konduksi
3.5.11 Mendeskripsikan perpindahan
kalor secara konveksi
3.5.12 Mendeskripsikan perpindahan
kalor secara radiasi
3.5.13 Membedakan perpindahan kalor
secara konduksi, konveksi dan
radiasi
3.5.14 Mencontohkan penerapan
perpindahan kalor secara
konduksi, konveksi, dan radiasi
dalam kehidupan sehari-hari
3.5.15 Mendeskripsikan pengaruh
koefisien konduktivitas termal
suatu bahan terhadap laju
perambatan kalor
Indikator Kunci
3.5.16 Memerinci faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap kenaikan
suhu suatu bahan ketika dikenai
kalor
4.5.7 Merangkai alat dan bahan
untuk percobaan kalor jenis
logam
3.5.17 Menganalisis suhu akhir suatu
campuran dengan menggunakan
azas Black
4.5.8 Merangkai alat dan bahan
untuk percobaan perpindahan
kalor
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
15
15
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
3.5.18 Memerinci faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap
perubahan dimensi panjang/
luas/volume suatu bahan ketika
dikenai kalor
4.5.9 Merangkai alat dan bahan
untuk percobaan koefisien
konduktivitas termal logam
3.5.19 Memerinci faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap laju
perpindahan kalor
4.5.10 Melaksanakan percobaan
sesuai petunjuk percobaan
kalor jenis logam
3.5.20 Menganalisis laju perpindahan
kalor secara konduksi/konveksi/
radiasi suatu bahan
4.5.11 Melaksanakan percobaan
sesuai petunjuk percobaan
perpindahan kalor
4.5.12 Melaksanakan percobaan
sesuai petunjuk percobaan
koefisien konduktivitas logam
4.5.13 Mempresentasikan hasil
percobaan kalor jenis logam
4.5.14 Mempresentasikan hasil
percobaan perpindahan kalor
4.5.15 Mempresentasikan hasil
percobaan koefisien
konduktivitas logam
4.5.16 Mempresentasikan
pemanfaatan karakteristik
termal suatu bahan pada
kehidupan sehari-hari
Indikator Pengayaan
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
16
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
3.5.21 Menyimpulkan karakteristik
termal suatu bahan berdasarkan
nilai kapasitas termalnya
4.5.17 Membuat artikel pemanfaatan
karakteristik termal suatu
bahan pada kehidupan sehari-
hari
3.5.22 Menyimpulkan karakteristik
termal suatu bahan berdasarkan
konduktivitas termalnya
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
17
17
APLIKASI DI DUNIA NYATA
A. Pemasak Pekan (pressure cooker)
Pressure cooker banyak digunakan untuk keperluan dapur. Dengan alat ini
(Gambar 2.18) kita dapat memasak daging dan sayuran dengan lebih cepat dan
menghemat bahan bakar. Penggunaannya yang lain adalah untuk
mensterilkan barang-barang di rumah sakit, buah-buahan kaleng, dan sayur-
sayuran. Hal itu karena dengan suhu 120°C semua bakteri yang merusak akan
mati.
Gambar 1 Pemasak tekan (pressure cooke) dan bagian-bagiannya
B. Pendinginan karena Penguapan
Ketika zat padat berubah menjadi zat cair atau zat cair berubah menjadi uap,
energi kalor harus diberikan pada zat asal. Bila peristiwanya dibalik, maka
energi kalor dikeluarkan dari zat asal tadi.
Contoh sederhana untuk menunjukkan terjadinya pendinginan akibat
penguapan adalah sebagai berikut.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
18
Tuangkan eter pada kaleng kecil (kaleng film, valda). Letakkan kaleng itu pada
genangan air yang berada di atas papan tripleks. Tiupkan udara melalui
sedotan sehingga eter dipaksa menguap dengan cepat. Akibatnya, air yang
berada di bawah kaleng akan membeku.
Gambar 2 Pendinginan akibat penguapan
Pemanfaatan proses pendinginan dari penguapan itu secara alamiah
dimanfaatkan juga dalam mendinginkan tubuh ketika kepanasan. Keringat
keluar lalu diuapkan oleh panas tubuh, sehingga tubuh menjadi lebih dingin
karena panasnya diserap oleh keringat yang menguap.
Pada lemari es, proses pendinginan dihasilkan dari proses penguapan. Cairan
(freon) yang ada di dalamnya secara terus menerus diuapkan.
Uap freon kemudian diembunkan. Proses inii dilakukan dalam pipa yang
dirangkai secara rantai tertutup dengan pertolongan pompa (kompresor).
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
19
19
C. Pengawetan dengan Pengeringan
Kadar air di dalam bahan pangan sangat menentukan cepat atau tidaknya
bahan tersebut menjadi rusak. Semakin rendah kadar airya, semakin awet
bahan tersebut.
Hal ini disebabkan pembusukan terjadi karena pengaruh mikroba. Tanpa
tersedianya air, maka mikroba tidak dapat tumbuh. Salah satu cara
pengawetan adalah dengan mengeringkan bahan tersebut.
Pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan sebagian air dengan
menguap kannya. Untuk menguapkannya diperlukan kalor. Biasanya
kandungan air dikeluarkan sampai suatu batas tertentu sehingga mikroba
tidak tumbuh lag! di dalamnya.
Keuntungan proses pengeringan adalah bahan menjadi awet dan volumenya
menjadi lebih kecil sehingga biaya pembungkusan dan pengiriman dapat
ditekan.
D. Prinsip Freeze Drying
Selain dengan proses pengeringan, pengawetan dapat juga dilakukan dengan
proses pendinginan. Untuk memahami hal in sebaiknya kita perkenalkan
dahulu istilah sublimasi. Yang dimaksud dengan sublimasi adalah perubahan
wujud dan zat padat menjadi gas, atau sebaliknya dan gas menjadi zat padat.
Contoh perubahan wujud dan zat padat menjadi gas adalah penguapan kapur
barus.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
20
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut. Bahan makanan didinginkan sampai
suhu -1°C. Kemudian, tekanan dikurangi dengan memasukkan udara dingin,
sehingga air yang ada di dalamnya menguap dan makanan menjadi kering.
Proses itu disebut pengeringan melalui pembekuan (freeze drying).
Keuntungan pengawetan dengan cara ini, yaitu cita rasa makanan seperti
aroma dan rasanya tidak berubah.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
21
21
SOAL-SOAL UN/USBN
A. Soal UN
Berikut ini contoh soal-soal UN yang berkaitan dengan materi Kalor dan
Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.5 Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan,
kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari”. Soal-soal ini
disajikan agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk
menyelesaikannya. Selain itu, soal-soal ini juga dapat menjadi acuan ketika
saudara akan mengembangkan soal yang setipe pada materi Kalor dan
Perpindahannya.
Tahun 2016
No. Soal
1 Pada gambar berikut ini, sebuah bejana kaca
yang memiliki koefisien muai panjang 3 x 10-
5/ºC diisi penuh dengan raksa yang memiliki
koefisien muai ruang 54 x 10-5/ºC pada suhu
25ºC. Bila kemudian bejana dipanaskan hingga
suhunya menjadi 50ºC, volume raksa yang
tumpah adalah ...
A. 2,375 cc
B. 2,825 cc
C. 3,375 cc
D. 3,825 cc
E. 4,375 cc
Identifikasi
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
22
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
2 Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang
sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-
ujung yang lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.
Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas termal logam Q,
maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal
adalah ...
A. 120ºC
B. 100ºC
C. 90ºC
D. 80ºC
E. 60ºC
Identifikasi
Level Kognitif
: L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
23
23
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
3 Setengah kilogram es bersuhu -20ºC dicampur dengan air bersuhu
20ºC sehingga menjadi air seluruhnya pada suhu 0ºC. Jika kalor
jenis es 0,5 kal/g.ºC . Kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air
1 kal/g.ºC, maka massa air mula-mula adalah ...
A. 1,50 kg
B. 2,25 kg
C. 3,75 kg
D. 4,50 kg
E. 6,00 kg
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
Tahun 2017
No. Soal
4 Grafik berikut didasarkan pada hasil eksperimen tabung uji yang
mengandung 0,10 kg bubuk sampel yang dipanaskan selama beberapa
menit di atas pembakar bunsen. Kalor jenis sampel zat adalah ….
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
24
A. 240 J kg –1 K –1
B. 420 J kg –1 K –1
C. 840 J kg –1 K –1
D. 2400 J kg –1 K –1
E. 4200 J kg –1 K –1
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
5 Dua benda dari logam sejenis A dan B yang massanya sama tetapi
ukurannya berbeda, masing – masing bersuhu TA dan TB (TA > TB),
diletakkan di dalam ruang tertutup yang bersuhu T dimana TB < T < TA
seperti pada gambar:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
25
25
Hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap waktu dapat
dinyatakan dengan grafik ….
A
D
B
E
C
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
26
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
6 Sekeping uang logam bermassa 50 gram dipanaskan sampai suhu
85oC, kemudian dicelupkan ke dalam bejana berisi 50 gram air
bersuhu 29,8oC (kalor jenis air = 1 kal.g-1.oC-1). Jika suhu akhir sistem
37oC dan anggap tidak ada perubahan kalor melalui bejana, maka
kalor jenis logam adalah…
A. 0,12 kal.g-1.oC-1
B. 0,15 kal.g-1.oC-1
C. 0,30 kal.g-1.oC-1
D. 4,8 kal.g-1.oC-1
E. 7,2 kal.g-1.oC-1
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
27
27
No. Soal
7 Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C namun memiliki Panjang
dan luas penampang yang sama, disambungkan satu sama lain seperti
gambar di bawah ini.
Besar konduktivitas 4kA = 2kB = kC dan T1 = 100 0C dan T4 = 20 0C maka
suhu T2 dan T3 adalah ….
A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C
B. T2 = 31,40 0C , T3 = 54,26 0C
C. T2 = 32,40 0C , T3 = 54,26 0C
D. T2 = 56,26 0C , T3 = 31,40 0C
E. T2 = 54,26 0C , T3 = 30,40 0C
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
28
Tahun 2018
No. Soal
8 Berikut data kalor jenis dari 4 zat padat:
No. Zat padat Kalor Jenis (J kg-1 oC-1)
1 Alumunium 900
2 Tungsten 134
3 Tembaga 386
4 Perak 236
Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan
jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan Suhu dari tertinggi
ke terendah adalah....
A. aluminium — tembaga— perak — tungsten
B. tungsten — aluminium — tembaga — perak
C. tungsten — perak — tembaga — alum inium
D. perak — aluminium — tungsten — tembaga
E. perak— tembaga — tungsten — aluminium
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
29
29
No. Soal
9 Air mendidih (100 oC) sebanyak 250 ml dituangkan ke dalam panci berisi
400 ml air bersuhu 35 oC. Setelah terjadiadi keseimbangan termal, maka
suhu campuran adalah . (kalorjenis air 1 kal.gr-1 .oC-l)
A. 55oC
B. 60oC
C. 65oC
D. 75oC
E. 80oC
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
: Menganalisis proses penglihatan manusia
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
10 Besarnya kalor yang mengalir per detik melalui suatu bahan logam:
(1) berbanding terbalik dengan perbedaan suhu antara kedua
ujungnya
(2) berbanding terbalik dengan tuas penampang benda
(3) bergantung padajenis bahan logam
(4) berbanding terbalik dengan panjang logam
Pernyataan yang benar untuk meningkatkan laju perpindahan kalor secara
konduksi adalah
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
30
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
: Menganalisis proses penglihatan manusia
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
11 Logam P, Q dan R berukuran sama. Konduktivitas logam P, Q dan R
berturut-turut adalah 4k, 2k dan k Ketiganya terhubung dengan suhu pada
ujung-ujung terbuka seperti pada gambar berikut ini.
Suhu pada sambungan logam P dengan Q(Tx) adalah .
A. 80 0C
B. 70 0C
C. 60 0C
D. 50 0C
E. 40 0C
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
31
31
Indikator yang bersesuaian
: Menganalisis proses penglihatan manusia
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
B. Soal USBN
Berikut ini contoh soal USBN Fisika yang berkaitan dengan materi Kalor dan
Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.5 Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan,
kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari”. Soal-soal ini
disajikan agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk
menyelesaikannya.
No. Soal
12 Perhatikan besaran-besaran berikut!
(1) massa benda
(2) suhu awal benda
(3) kenaikan suhu benda
(4) jenis benda
Besaran yang mempengaruhi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu
benda adalah ….
A. (1), (2), (3), (4)
B. (1), (2), (3)
C. (1), (3), (4)
D. (2), (3), (4)
E. (2), (3)
Identifikasi
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
32
Level Kognitif :
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
13 Dua keping logam R dan S dengan luas penampang yang sama dilekatkan
ujung-ujungnya seperti pada gambar .
Koefisien konduktivitas R = 2 kali koefisien konduktivitas S, maka suhu tepat
pada sambungan kedua logam adalah ....
A. 75 oC
B. 60 oC
C. 40 oC
D. 36 oC
E. 20 oC
Identifikasi
Level Kognitif :
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
33
33
Materi yang dibutuhkan
:
No. Soal
14 Air massanya 100 gram suhunya 700C dicampur dengan es bermassa 50
gram bersuhu O0C yang diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah
tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air 1 kal.g-loC-1 dan kalor lebur es 80
kal.g -1 , maka suhu akhir campuran adalah.....
A. 0 0C
B. 20 0C
C. 30 0C
D. 40 0C
E. 50 0C
Identifikasi
Level Kognitif :
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
34
No. Soal
15 Gambar berikut menunjukkan sebuah jendela kaca yang memisahkan sebuah
kamar dengan halaman luar rumah.
Suhu di dałam kamar 160C dan suhu di luar rumah 360C. Jika konduktivitas
termal kaca sebesar 0,8 W/m.K, maka jumlah kalor yang berpindah tiap detik
adalah.....
A. 22.000 joule
B. 20.000 joule
C. 18.200 joule
D. 16.000 joule
E. 12.000 joule
Identifikasi
Level Kognitif :
Indikator yang bersesuaian
:
Diketahui :
Ditanyakan :
Materi yang dibutuhkan
:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
35
35
BAHAN PEMBELAJARAN
A. Aktivitas Pembelajaran
Bahan pembelajaran yang diuraikan di sini terdiri dari Aktivitas Pembelajaran,
Lembar Kerja Peserta Didik dan bahan bacaan. Bahan pembelajaran Kalor dan
Perpindahannya yang dikembangkan ini, diharapkan dapat menjadi panduan
bagi Saudara dalam membelajarkan peserta didik pada materi Kalor dan
Perpindahannya. Aktivitas pembelajaran dikembangkan dengan prinsip
berpusat pada peserta didik, pembelajaran siswa aktif dan menyenangkan
serta berusaha memfasilitasi kemampuan berpikir tingkat tinggi.
Aktivitas pembelajaran dan Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) yang
dikembangkan untuk kondisi ideal, pada prakteknya pembelajaran di kelas
Saudara dapat mengembangkan aktivitas pembelajaran dan LKPD sesuai
dengan kondisi di mana Saudara bertugas, baik dari segi waktu yang tersedia,
peralatan yang, ada, maupun karakteristik peserta didiknya.
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1
Aktivitas pembelajaran ini akan mencapai indikator berikut.
3.5.1 Menjelaskan pengertian kalor
3.5.2 Menjelaskan pengertian suhu
3.5.3 Mendeskripsikan keterkaitan antara suhu dan kalor
3.5.4 Mendeskripsikan kapasitas kalor suatu bahan
3.5.5 Mendeskripsikan kalor jenis suatu bahan
3.5.6 Mendeskripsikan pengaruh kalor terhadap kenaikan suhu suatu bahan
3.5.7 Menentukan kenaikan suhu suatu bahan yang dikenai kalor
3.5.16 Memerinci faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kenaikan suhu suatu
bahan ketika dikenai kalor
3.5.17 Menganalisis suhu akhir suatu campuran dengan menggunakan azas Black
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
36
3.5.21 Menyimpulkan karakteristik termal suatu bahan berdasarkan nilai
kapasitas termalnya
4.5.1 Memilih alat dan bahan untuk percobaan kalor jenis logam
4.5.2 Menggunakan alat ukur sesuai fungsinya pada percobaan kalor jenis
logam
4.5.7 Merangkai alat dan bahan untuk percobaan kalor jenis logam
4.5.10 Melaksanakan percobaan sesuai petunjuk percobaan kalor jenis logam
4.5.13 Mempresentasikan hasil percobaan kalor jenis logam
Untuk mencapai indikator-indikator pencapaian kompetensi tersebut Saudara
dapat menggunakan model pembelajaran Discovery Learning dengan tahap-
tahapan pemberian rangsangan (Stimulation); pernyataan/Identifikasi
masalah (Problem Statement), pengumpulan data (Data Collection),
pengolahan data (Data Processing), pembuktian (Verification), dan menarik
simpulan/generalisasi (Generalization). Metode utama dalam proses
pembelajaran kalor dan perpindahannya ini disampaikan dengan
menggunakan metode praktikum disamping metode-metode yang lain,
dengan estimasi waktu yang dibutuhkan 4 x 45 menit (4 jam pelajaran).
Pendekatan yang dapat dilakukan untuk menyampaikan materi Kalor dan
Perpindahannya ini diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Pendekatan Saintifik
2. Pendekatan CTL (Contextual Teaching and Learning)
3. Pendekatan Kontstruktivisme
4. Pendekatan Pembelajaran Aktif, Kreatif, Efektif, dan Menyenangkan
(PAKEM)
Pembelajaran dipandu menggunakan LKPD 1. Kalor Jenis Logam. Sebelum
pembelajaran dimulai, Saudara perlu memastikan media dan LKPD yang akan
digunakan sudah tersedia dan mencukupi untuk semua peserta didik.
Media, Alat, dan bahan yang digunakan adalah:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
37
37
1. Video tentang manfaat cahaya bagi kehidupan;
2. Pemutar video/komputer; dan
3. LCD proyektor
4. Alat dan bahan pada LKPD 1
Berikut ini rincian aktivitas pembelajaran pertemuan ke-1.
Stimulation
Pada tahap ini, Saudara sebaiknya melakukan beberapa aktivitas berikut.
• memberikan masalah dan siswa mengamati guru yang menayangkan
segelas teh panas yang di dalam nya dimasukkan sendok.
• arahkan peserta didik untuk mengamati kenapa AC dipasang dibagian atas
ruangan sedangkan penghangat ruangan dipasang di bagian bawah
ruangan.
• arahkan peserta didik untuk mengamati kita jika berada di dekat api
unggun, apa yang dirasakan?
Problem Statement
Sebaiknya Saudara memberikan stimulus agar peserta didik bertanya apa
yang terjadi apabila mengaduk sendok, apakah berarti partikel-pertikel
sendok ikut berpindah atau tidak? Apa saja faktor-faktor yang
mempengaruhi proses perpindahan kalor tersebut? Mengapa AC di AC
dipasang dibagian atas ruangan sedangkan penghangat ruangan dipasang
di bagian bawah ruangan? Mengapa saat kita berdekatan dengan api
unggun, kita bisa merasakan panas dari api tersebut?
Arahkan peserta didik untuk mencoba merumuskan masalah tentang
perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari
Arahkan peserta didik membuat hipotesis tentang contoh perpindahan
kalor
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
38
Data Collection
Siswa dari masing-masing kelompok mewakili untuk mengambil alat dan
bahan eksperimen
Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 1 untuk menemukan
bahwa hantaran kalor yang tidak menyebabkan perpindahan partikel pada
sendok disebut perpindahan kalor secara konduksi, dilanjutkan dengan
kegiatan 2 dari masing-masing kelompok:
Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 3, dimana siswa
mengamati perpindahan kalor secara konveksi. Tiga kelompok siswa
menaruh bunsen di tengah-tengah kaki tiga, sedangkan tiga kelompok lagi
menaruh bunsen di tepi kaki tiga.
Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 4, dimana siswa
mengamati perpindahan kalor secara radiasi dengan mendekatkan
tangannya pada sumber kalor tanpa menyentuhnya.
Siswa mengamati waktu yang dibutuhkan kalor untuk berpindah pada
masing- masing kegiatan dan mencatat hasil pengukuran ke dalam data
pengamatan.
Siswa untuk mengisi LKS sesuai data eksperimen yang mereka dapatkan.
Siswa mendiskusikan analisis hasil percobaan dari setiap kelompok.
Data Processing
Siswa melakukan diskusi kelompok untuk mendapatkan kesimpulan tentang
pengertian perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dan
faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor tersebut.
Verification/ Generalization
Guru meminta salah satu siswa untuk mempresentasikan hasil diskusi dari
kesimpulan
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
39
39
Siswa dengan arahan guru menyimpulkan hasil diskusi yang telah
dilaksanakan.
Guru membimbing siswa untuk menyebutkan contoh-contoh peristiwa
perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari.Peserta didik
menyimpulkan hasil diskusi kelompok
Guru dan siswa bersama-sama menyimpulkan tentang pembelajaran
mengenai perpindahan kalor.
Guru mengevaluasi hasil kegiatan yang telah dilakukan siswa.
Guru memberikan penghargaan kepada kelompok yang terbaik dalam
eksperimen dan diskusi
Guru memberi tugas untuk mengerjakan soal secara mandiri dan
menyampaikan informasi tentang materi yang selanjutnya.
Guru menutup pembelajaran dengan salam
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-2
3.5.8 Mendeskripsikan pengaruh kalor terhadap perubahan dimensi panjang,
luas dan volume suatu bahan
3.5.9 Menentukan perubahan dimensi panjang, luas dan volume suatu bahan
yang dikenai kalor
3.5.18 Memerinci faktor-faktor yang berpengaruh terhadap perubahan dimensi
panjang/ luas/volume suatu bahan ketika dikenai kalor
Stimulation
Guru mengucapkan salam, memimpin doa, dan menanyakan kehadiran
peserta didik
Guru menyampaikan KD dan kegiatan pembelajaran yang akan
dilaksanakan
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
40
Guru memberikan pertanyaan mengenai pengertian prasyarat yang
berkaitan dengan materi yang dibelajarkan “Masih ingkatkah kalian
tentang suhu?
“Apa yang akan terjadi pada sebuah benda jika ia mengalami perubahan
suhu?”
Siswa menjawab pengertian prasyarat yang berkaitan dengan materi yang
dibelajarkan
Guru membagi kelas menjadi 6 kelompok
Guru menayangkan sebuah gambar fenomena pemuaian dalam kehidupan
sehari-hari.
Siswa mengamati fenomena pemuaian dalam kehidupan sehari-hari
dengan seksama
Problem Statement
Guru menanyakan kepada siswa.
“Apa yang dapat menyebabkan hal itu dapat terjadi?”
Siswa menjawab pertanyaan guru berdasarkan pengethauan yang
dimilikinya.
Data Collection
Guru memberikan lembar kegiatan diskusi kepada siswa.
Siswa mencari informasi dari berbagai literatur untuk mendiskusikan
pertanyaan yang terdapat dalam LKS
Data Processing
Siswa melakukan diskusi mengenai fenomena pemuaian
Guru membimbing siswa saat melakukan diskusi kelompok
Siswa menyimpulkan hasil LKS diskusi
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
41
41
Verification/ Generalization
Guru mempersilahkan perwakilan dari setiap kelompok untuk
mempresentasikan hasil diskusi
Siswa mempresentasikan hasil diskusi LKS
Guru memberikan penghargaan berupa pujian bagi kelompok yang telah
melaksanakan kegiatan pembelajaran dengan baik
Guru menanggapi hasil presentasi untuk memberi penguatan pemahaman
dan mengklarifikasi perbedaan pendapat dari hasil presentasi masing-
masing kelompok supaya tidak terjadi mispengertiansi.
Siswa menyimak tanggapan guru tentang hasil presentasi
Siswa mencoba menjawab pertanyaan yang dilakukan di awal kegiatan
pembelajaran
Guru membimbing siswa untuk menjawab pertanyaan yang diberikan pada
saat pemberian motivasi
Guru mempersilahkan perwakilan dari setiap kelompok untuk
mempresentasikan hasil diskusi
Siswa mempresentasikan hasil diskusi LKS
Guru memberikan penghargaan berupa pujian bagi kelompok yang telah
melaksanakan kegiatan pembelajaran dengan baik
Guru menanggapi hasil presentasi untuk memberi penguatan pemahaman
dan mengklarifikasi perbedaan pendapat dari hasil presentasi masing-
masing kelompok supaya tidak terjadi mispengertiansi.
Siswa menyimak tanggapan guru tentang hasil presentasi
Siswa mencoba menjawab pertanyaan yang dilakukan di awal kegiatan
pembelajaran
Guru membimbing siswa untuk menjawab pertanyaan yang diberikan pada
saat pemberian motivasi
Guru menyimpulkan materi yang telah dibelajarkan.
Guru meminta peserta didik untuk mengumpulkan laporan hasil diskusi
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
42
Guru memberi informasi kegiatan pembelajaran untuk pertemuan
berikutnya
Guru menutup pembelajaran dengan mengucap salam
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-3
3.5.10 Mendeskripsikan perpindahan kalor secara konduksi
3.5.11 Mendeskripsikan perpindahan kalor secara konveksi
3.5.12 Mendeskripsikan perpindahan kalor secara radiasi
3.5.13 Membedakan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi
3.5.14 Mencontohkan penerapan perpindahan kalor secara konduksi,
konveksi, dan radiasi dalam kehidupan sehari-hari
3.5.15 Mendeskripsikan pengaruh koefisien konduktivitas termal suatu bahan
terhadap laju perambatan kalor
3.5.19 Memerinci faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju perpindahan
kalor
3.5.20 Menganalisis laju perpindahan kalor secara konduksi/konveksi/ radiasi
suatu bahan
3.5.22 Menyimpulkan karakteristik termal suatu bahan berdasarkan
konduktivitas termalnya
Stimulation
Guru memasuki ruang kelas, mengucapkan salam serta memimpin doa
Guru mengabsen presensi kehadiran siswa
Guru memberikan gambaran umum tentang cakupan materi Azas Black
Guru memberikan motivasi kepada siswa sebelum masuk pada materi yang
akan dibelajarkan. Motivasi yang diberikan oleh guru tentang penerapan
Azas Black dalam kehidupan sehari-hari yaitu dengan mencampurkan the
panas dengan air biasa :
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
43
43
“Bagaimana caranya agar tes panas bisa dingin dan bisa diminum?
Guru memberikan prasyarat konsep kepada siswa untuk dapat masuk ke
materi yang akan dibelajarkan hari itu. Prasyarat konsep yang diberikan
oleh guru adalah : “Kalor, Perubahan Suhu dan Kalor Jenis Benda”
Guru meminta siswa untuk membentuk kelompok 3 - 4 orang setiap
kelompoknya
Guru membagikan LKS kepada masing-masing kelompok siswa, sehingga
setiap kelompok menerima sebuah LKS
Siswa dalam kelompok diminta untuk mengamati demonstrasi tentang
Azas Black
Siswa diminta untuk mengamati apa yang terjadi jika air panas
dicampurkan dengan air dingin dan logam panas dicampurkan dengan air
dingin?
Problem Statement
Siswa diminta untuk membuat pertanyaan seputar demonstrasi yang
sedang dilakukan, seperti apa yang terjadi jika air panas dicampurkan
dengan air dingin dan logam panas dicampurkan dengan air dingin?
Apakah kalor yang dilepas air panas sama dengan kalor yang diterima oleh
air dingin?
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
44
Data Collection
Siswa memperhatikan dan membantu guru untuk melakukan demonstrasi
Azas Black.
Data Processing
Siswa mendiskusikan data – data yang telah diperoleh saat demonstrasi
Siswa menganalisis hasil pengamatan dari demonstrasi Azas Black sesuai
dengan pertanyaan yang ada di Lembar Kerja Siswa
Siswa merumuskan kesimpulan yang dihasilkan dari hasil diskusi dan
analisis data dalam Lembar Kerja Siswa
Verification/ Generalization
Guru meminta salah satu siswa untuk menyampaikan hasil diskusi yang
telah dilakukan serta kesimpulan dari demonstrasi yang sudah dilakukan.
Guru memberikan penegasan (konfirmasi) tentang konsep Azas Black.
Siswa dengan arahan guru menyimpulkan hasil diskusi mengklarifikasi
miskonsepsi
Siswa dengan arahan guru membuat rangkuman hasil demonstrasi tentang
Azas Black. Kesimpulan/rangkumannya adalah sebagai berikut :
Benda yang suhunya tinggi akan melepas energi QL dan benda yang
suhunya rendah akan menerima energi QT dengan besar yang sama.
Apabila kita nyatakan dalam bentuk persamaan, maka
TL QQ
Guru meminta siswa untuk mengumpulkan LKS.
Guru memberi kesempatan kepada siswa untuk bertanya (umpan balik).
Guru meminta siswa siswa untuk mempelajari materi selanjutnya (tindak
lanjut), yaitu perpindahan kalor
Guru menutup pembelajaran dengan ucapan salam
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
45
45
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-4
Guru mengucapkan salam dan mengecek kehadiran siswa
Guru menanyakan kembali materi pelajaran sebelumnya tentang suhu dan
konsep kalor dan mengajukan pertanyaan sebagai prasyarat konsep:
1) Apa yang kalian ketahui tentang kalor?
2) Apa saja hal-hal yang akan terjadi kalau suatu benda kita kenai kalor?
Guru melakukan apresiasi dan motivasi dengan membuka slide berisi
gambar “segelas teh panas yang didalam nya terdapat sendok untuk
mengaduk”
1) Kemudian guru mengajukan pertanyaan:
a) Mengapa sendok logam yang tadinya terasa dingin, jika salah satu
ujungnya direndam dalam gelas yang berisi teh panas menjadi
panas pada ujung lainnya?
b) Apa yang berpindah atau mengalir dari ujung sendok yang teh di
dalam gelas sampai ke ujung sendokdi luar gelas?
2) Mengapa AC diletakkan di bagian atas ruangan sedangkan penghangat
ruangan diletakkan dibagian bawah ruangan?
3) Mengapa saat kita duduk atau berdiri di dekat api unggun, kita bisa
merasakan panas dari api tersebut?
Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yang akan dilakukan tentang
perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
Guru memberikan penjelasan mengenai kegiatan pembelajaran yang akan
dilakukan, serta menjelaskan teknis eksperimen dan diskusi lalu
dilanjutkan pembagian kelompok (dibagai menjadi 6 kelompok )
Guru membagikan LKS eksperimen-diskusi mengenai perpindahan kalor
kepada masing-masing kelompok siswa
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
46
Stimulation
Guru memberikan masalah dan siswa mengamati guru yang menayangkan
segelas teh panas yang di dalam nya dimasukkan sendok.
Guru menyuruh siswa mengamati kenapa AC dipasang dibagian atas
ruangan sedangkan penghangat ruangan dipasang di bagian bawah
ruangan.
Guru menyuruh siswa mengamati kita jika berada di dekat api unggun, apa
yang dirasakan?
Problem Statement
Guru memancing siswa untuk bertanya apa yang terjadi apabila mengaduk
sendok, apakah berarti partikel-pertikel sendok ikut berpindah atau tidak?
Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi proses perpindahan kalor
tersebut? Mengapa AC di AC dipasang dibagian atas ruangan sedangkan
penghangat ruangan dipasang di bagian bawah ruangan? Mengapa saat kita
berdekatan dengan api unggun, kita bisa merasakan panas dari api
tersebut?
Peserta didik merumuskan masalah tentang perpindahan kalor dalam
kehidupan sehari-hari
Peserta didik membuat hipotesis tentang contoh perpindahan kalor
Data Collection
Siswa dari masing-masing kelompok mewakili untuk mengambil alat dan
bahan eksperimen
Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 1 untuk menemukan
bahwa hantaran kalor yang tidak menyebabkan perpindahan partikel pada
sendok disebut perpindahan kalor secara konduksi, dilanjutkan dengan
kegiatan 2 dari masing-masing kelompok:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
47
47
Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 3, dimana siswa
mengamati perpindahan kalor secara konveksi. Tiga kelompok siswa
menaruh bunsen di tengah-tengah kaki tiga, sedangkan tiga kelompok lagi
menaruh bunsen di tepi kaki tiga.
Guru mengarahkan siswa untuk melakukan kegiatan 4, dimana siswa
mengamati perpindahan kalor secara radiasi dengan mendekatkan
tangannya pada sumber kalor tanpa menyentuhnya.
Siswa mengamati waktu yang dibutuhkan kalor untuk berpindah pada
masing- masing kegiatan dan mencatat hasil pengukuran ke dalam data
pengamatan.
Siswa untuk mengisi LKS sesuai data eksperimen yang mereka dapatkan.
Siswa mendiskusikan analisis hasil percobaan dari setiap kelompok.
Data Processing
Siswa melakukan diskusi kelompok untuk mendapatkan kesimpulan
tentang pengertian perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan
radiasi dan faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor
tersebut.
Verification/ Generalization
Guru meminta salah satu siswa untuk mempresentasikan hasil diskusi dari
kesimpulan
Siswa dengan arahan guru menyimpulkan hasil diskusi yang telah
dilaksanakan.
Guru membimbing siswa untuk menyebutkan contoh-contoh peristiwa
perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari.Peserta didik
menyimpulkan hasil diskusi kelompok
Guru dan siswa bersama-sama menyimpulkan tentang pembelajaran
mengenai perpindahan kalor.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
48
Guru mengevaluasi hasil kegiatan yang telah dilakukan siswa.
Guru memberikan penghargaan kepada kelompok yang terbaik dalam
eksperimen dan diskusi
Guru memberi tugas untuk mengerjakan soal secara mandiri dan
menyampaikan informasi tentang materi yang selanjutnya.
Guru menutup pembelajaran dengan salam.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
49
49
B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)
LKPD 1 Kalor Jenis Logam
a. Tujuan
Peserta didik dapat menentukan kalor jenis suatu logam
b. Alat dan Bahan
1) Kalorimeter
2) Pembakar spiritus
3) Beker gelas
4) Kubus logam alumunium
5) Kubus logam kuningan
6) Neraca ghaus
7) Kaki tiga + kawat kassa
8) Termometer
9) Statif
10) benang
c. Percobaan/Prosedur
1) Susunlah alat-alat seperti pada gambar berikut.
o Isikan air ± 1/3 bagian pada beker gelas tersebut
o Letakkan termometer pada beker gelas yang diisi air
o Nyalakan pembakar spiritus dan tunggu sampai air mendidih
o Ikat dan masukan kubus logam yang akan dicari kalor jenisnya
selama ± 3 menit.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
50
o Tentukan suhu logam sebelum dimasukkan ke dalam air mendidih,
t1 = _______ 0C. Dan amati termometer sampai skalanya seimbang
(misalnya 94 0C).
2) Selama kita mendidihkan air dan lakukan langkah-langkah berikut
untuk kalorimeter.
o Timbang kalorimeter kosong dan pengaduknya (tanpa
pembungkus plastik), m1 = _______ gram
o Timbang massa kubus logam m2 = ________ gram
3) Isi kalorimeter dengan air ± ¼ bagiannya dan kemudian timbang
kembali kalorimeter yang berisi air tersebut, m1’ = ________ gram
o Tentukan massa air m3, m3 = m1 - m2 = ________ gram.
o Ukur suhu airnya t1 = _______ 0 C.
4) Bila air telah mendidih, ukurlah suhunya t2 = ________0 C.
5) Ambil kubus logam alumunium pada langkah 1 di atas dan masukkan
kedalam kalorimeter, dan tutup rapat-rapat, kemudian aduklah air
pada kalorimeter tersebut sampai nampak ada perubahan suhu pada
termometer yang ada dalam kalorimeter.
ta = ______ 0 C. (ta = suhu akhir)
6) Ulangi langkah-langkah 2 sampai dengan 5 untuk logam kuningan.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
51
51
d. Pertanyaan/tugas
1) Mengapa suhu tertinggi campuran merupakan suhu akhir ? jelaskan !
_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________
2) Berapa kenaikan suhu air dalam kalorimeter ?
∆t = ta - t1
∆t = __________ 0 C
3) Hitung jumlah kalor yang diterima air dalam kalorimeter
Q1 = m3 . Ca . ∆t Ca = kalor jenis air = 1kal/gr.0C
Q1 = kalor yang diterima air
4) Hitung jumlah kalor yang dilepaskan oleh potongan logam tersebut.
Q2 = m2 . C2 . ∆t C2 = kalor jenis logam
Q2 = kalor yang dilepas logam
5) Berapa penurunan pemanasan suhu potongan logam ?
∆t’ = t2 – ta
∆t’ = __________ 0 C
6) Dengan dianggap tidak ada kalor yang hilang dan tidak ada kalor yang
diserap kalorimeter, hitunglah kalor jenis logam tersebut dengan
memakai Azaz Black !
Q1 = Q2
𝒄𝟐 =𝑚3 𝑐𝑎 ∆𝑡
𝑚2.∆𝑡= ____________kal/𝐠r . C0
7) Ulangi langkah percobaan 1 sampai 6 untuk logam yang berbeda, misal
dengan logam kuningan !
e. Kesimpulan
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
52
LKPD 2 Perpindahan Kalor
Tujuan
1) Peserta didik mampu mendeskripsikan perpindahan kalor secara
konduksi, konveksi dan radiasi dengan benar melalui diskusi kelompok
2) Peserta didik mampu memberikan contoh fenomen dan penerapan
perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dalam
kehidupan sehari-hari dengan benar melalui kegiatan diskusi
kelompok
Kegiatan 1
a. Ilustrasi
Dalam kehidupan sehari-hari, dapat kamu jumpai peralatan rumah tangga
yang prinsip kerjanya memanfaatkan konsep perpindahan kalor secara
konduksi, antara lain: setrika listrik, solder. Kemudian saat kamu membuat
kopi, jari tanganmu yang kamu gunakan untuk mengaduk gula dengan
sendok logam tentu ikut terasa panas, mengapa hal tersebut bisa terjadi?
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
53
53
Untuk menjawab pertanyaan tersebut maka lakukanlah percobaan
berikut.
b. Rumusan Masalah
Sebelum praktikum dilakukan cobalah untuk merumuskan masalah
praktikum ini. (Rumusan masalah adalah suatu pertanyaan yang
mempertanyakan hubungan antara dua atau lebih variabel) . Rumusan
masalahnya adalah
c. Hipotesis
Berdasarkan rumusan masalah diatas dapat dibuat suatu hipotesis dari
praktikum yang akan kalian lakukan. (Hipotesis adalah dugaan yang
dianggap benar tentang pengaruh apa yang diberikan oleh variabel
manipulasi terhadap variabel respon). Hipotesisnya adalah
__________________________________________________________ berpengaruh terhadap
_____________________________________________________________________________________
d. Alat dan bahan
1) Batang baja (1 buah)
2) Batang kuningan (1 buah)
3) Batang kaca (1 buah)
4) Mentega (secukupnya)
5) Stand (1 buah)
6) Bunsen (1 buah)
7) Stopwatch (1 buah)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
54
e. Diagram Percobaan
f. Langkah Kerja
1) Siapkan alat dan bahan disiapkan yang diperlukan
2) Letakkan alat konduksi yang terdiri dari tiga buah batang masing-
masing baja, kuningan, dan kaca pada stand.
3) Buatlah tiga bulatan mentega dan letakkan pada ujung batang logam
dengan jarak yang sama.
4) Panaskan alat konduksi bahan tersebut dengan pembakar bunsen
pada ujung batang yang tidak ada bulatan menteganya.
5) Diamati bulatan mentega, mana yang cepat jatuh dari keempat bahan
tersebut.
6) Catat waktu yang diperlukan bulatan mentega pada saat jatuh dengan
menggunakan stopwatch.
7) Data pengamatan dicatat pada Tabel Waktu Jatuh Mentega
g. Data Pengamatan
No Jenis Bahan Waktu Jatuh Mentega
1
2
3
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
55
55
h. Analisis hasil eksperimen
1) Apa yang terjadi pada mentega? Jika mentega jatuh, apa yang
menyebabkan mentega tersebut dapat jatuh? Dan sebaliknya!
2) Bagaimanakah urutan jatuhnya mentega pada tiga jenis bahan yang
dipanaskan? Urutkan dari bahan yang menteganya lebih cepat meleleh!
3) Dari ketiga jenis bahan tersebut, apa yang dapat kamu simpulkan?
4) Dengan mengetahui urutan jatuhnya mentega, maka kalian dapat
menyimpulkan bahwa besar konduktivitas termal tiga bahan tersebut
adalah
5) Energi kalor dapat berpindah dari tempat ________________________________
ke tempat _____________________________________________________________________
6) Berikan contoh perpindahan kalor secara konduksi dalam kehidupan
sehari-hari!
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
56
i. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah kalian lakukan, cobalah untuk
menyimpulkan hasil praktikum. Kesimpulan yang diperoleh adalah
Kegiatan 2
a. Ilustrasi
1) Proses Terjadinya Angin Laut
2) Proses Terjadinya Angin Darat
Amatilah gambar yang menunjukan proses terjadinya angin laut dan
angin darat kemudian jawablah pertanyaan di bawah ini!
Angin darat terjadi pada: _____________________________hari
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
57
57
Angin laut terjadi pada: _______________________________hari
Pada proses terjadinya angin laut angin bergerak dari _______________
menuju _________________________________________________________________________
Pada proses terjadinya angin darat bergerak dari _________________________
menuju _________________________________________________________________________
b. Rumusan Masalah
Masalah adalah perbedaan antara apa yang di alami (fakta/realita) dengan
yang seharusnya (teori, harapan). Rumuskan masalah dari fakta yang
telah terungkap di atas!
c. Hipotesis
Hipotesis merupakan jawaban sementara yang harus dibuktikan.
Susunlah hipotesis dari permasalahan yang telah kalian rumuskan!
d. Alat dan bahan
1) Air secukupnya
2) Gelas Beker 1 buah
3) Kaki tiga 1 buah
4) Bunsen 1 buah
5) Serpihan kertas secukupnya
6) Korek api secukupnya
7) Stopwatch 1 buah
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
58
e. Skema Alat
f. Langkah Kerja
1) Siapakan alat dan bahan
2) Masukkan serpihan kertas ke dalam gelas beker yang berisi air
3) Tunggulah sampai serpihan kertas berada di dasar gelas beker
4) Panaskan gelas beker menggunakan bunsen dengan meletakkannya di
tengah-tengah kaki tiga (Kelompok 1,3, & 5) atau meletakkannya di tepi
kaki tiga (Kelompok 2,4, & 6)
5) Amatilah peristiwa yang terjadi setiap 2 menit dan catatlah dalam tabel
pengamatan sampaiu di dapat 5 data pengamatan.
g. Data Pengamatan
Waktu (menit) Kondisi Serpihan Kertas
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
59
59
h. Analisis Data
1) Bagaimana kondisi serpihan kertas tepat sebelum air dipanaskan?
2) Bagaimana kondisi serpihan kertas setelah air dipanaskan?
3) Bagaimana kondisi serpihan kertas ketika suhu air semakin naik?
4) Air yang terkena panas lebih dahulu, massa jenisnya menjadi lebih kecil
dibandingkan massa jenis air yang berada di atas. Sehingga molekul –
molekul air yang berada di atas akan ……….. (tetap / turun) dan
molekul – molekul air yang berada di bawah akan …........... (tetap /
naik). Hal tersebut ditunjukkan oleh pergerakan serpihan kertas dalam
air.
5) Berikan contoh peristiwa konveksi dalam kehidupan sehari-hari!
6) Gambarkan pergerakan molekul air ketika dipanaskan!
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
60
i. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah kalian lakukan, cobalah untuk
menyimpulkan hasil praktikum. Kesimpulan yang diperoleh adalah
Kegiatan 3
a. Ilustrasi
Ungkapkan dari pengalaman kalian, saat acara api unggun pada kegiatan
Pramuka di sekolahmu, apa yang dapat kamu rasakan saat kamu berada
di sekitar nyala api unggun?
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
61
61
b. Rumusan Masalah
Masalah adalah perbedaan antara apa yang di alami (fakta/realita) dengan
yang seharusnya (teori, harapan). Rumuskan masalah dari fakta yang
telah terungkap di atas!
c. Hipotesis
Hipotesis merupakan jawaban sementara yang harus dibuktikan.
Susunlah hipotesis dari permasalahan yang telah kalian rumuskan!
d. Alat dan Bahan
1) Stopwatch (1 buah)
2) Mistar (1 buah)
3) Mentega (secukupnya)
4) Bunsen (1 buah)
5) Kertas kardus (1 buah)
6) Korek api (secukupnya)
e. Langkah Kerja
1) Oleskan mentega pada kertas kardus secukupnya
2) Bunsen dinyalakan dengan menggunakan korek api
3) Letakkan kertas kardus yang telah diolesi mentega tadi di dekat
bunsen dengan jarak 3 cm
4) Amati pertistiwa yang terjadi pada mentega
5) Hitunglah waktu yang diperlukan mentega untuk meleleh dengan
menggunakan stopwatch
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
62
6) Ulangi langkah ke-3 dengan memvariasikan jarak menjadi 4 cm, dan 5
cm.
7) Catatlah data pengamatan pada tabel yang telah disediakan.
f. Data Pengamatan
No Jarak (cm) Waktu (s)
1
2
3
g. Analisis Data
1) Bagaimana perbedaan keadaan mentega sebelum dan setelah lilin
dinyalakan?
2) Pada jarak berapa mentega pada kertas lebih cepat meleleh?
3) Melelehnya mentega terjadi karena ada perpindahan kalor dari mana
ke mana?
4) Apakah fungsi lilin pada percobaan yang telah dilakukan?
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
63
63
5) Apakah dibutuhkan perantara dalam mengalirkan kalor dari sumber
kalor menuju kertas yang diolesi mentega?
6) Apabila hal tersebut diterapkan di alam, maka lilin berperan sebagai
apa?
7) Radiasi merupakan perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara.
Apakah dalam percobaan yang kalian lakukan perpindahan kalor yang
terjadi merupakan perpindahan kalor secara radiasi? berikan alasan
kalian!
8) Berikan contoh perpindahan kalor secara radiasi yang terjadi di alam!
h. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah kalian lakukan, cobalah untuk
menyimpulkan hasil praktikum. Kesimpulan yang diperoleh adalah
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
64
LKPD 3 Koefisien Konduksi Termal Logam
a. Tujuan
Peserta didik dapat menentukan koefisien konduksi termal untuk
beberapa jenis logam
b. Alat dan Bahan
1) Statif
2) Klem
3) Termometer alkohol
4) Termokopel
5) Batang besi
6) Batang kuningan
7) Batang tembaga
1 bh
2 bh
1 bh
1 bh
1 bh
1 bh
1 bh
8) Catu daya/ power supply
9) Ampermeter AC
10) Penggaris
11) Jangka sorong
12) Filamen
13) Stopwatch
1 bh
1 bh
1 bh
1 bh
1 bh
1 bh
c. Percobaan/Prosedur
1) Susunlah alat seperti pada gambar berikut.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
65
65
2) Catat daya pemanas listrik
3) Ukur dimensi batang logam (luas penampang dan panjangnya).
4) Nyalakan catu daya dan hitung lamanya waktu pemanasan
5) Catatlah perbedaan temperatur pada kedua ujung batang logam
dengan menggunakan termometer alkohol dan termokopel dalam
selang waktu pemanasan 2, 4, 6, 8, 10,... menit (variasi selang waktu
dapat diubah sesuai kondisi) dan tuliskan pada data hasil pengukuran
berikut.
Hasil pengukuran :
Junis logam :
Diameter penampang (d) :
meter
Luas penampang (A) :
m2
Panjang (L) :
meter
Daya pemanas listrik :
watt
No. Selang waktu
(menit) t1 (0 C) t2(0 C) ∆t (0 C) ∆t (K)
1 2
2 4
3 6
4 8
5 10
6 12
7 14
8 16
9 18
10 20
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
66
Perhitungan :
Luas penampang logam (dihitung), A = ¼ d2
A= luas penampang logam (m2
= 22/7 atau 3,14
d = diameter penampang logam (m)
6) Lakukan percobaan tersebut untuk batang besi, tembaga dan
kuningan.
7) Tentukan koefisien konduksi termal untuk masing-masing logam
tersebut dengan menggunakan persamaan berikut.
𝑄
𝑡= 𝐻 =
𝑘. 𝐴. ∆𝑇
𝐿
𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)
𝐿
𝑄 = 𝑃. 𝑡 = 𝑉. 𝑖. 𝑡 atau
𝑄
𝑡=
𝑃. 𝑡
𝑡=
𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)
𝐿 atau
𝑃 = 𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)
𝐿 atau
𝑘 =𝑃. 𝐿
𝐴 (𝑇2 − 𝑇1)
dengan :
H = kalor yang merambat persatuan waktu (J/s atau watt)
K = koefisien konduksi termal zat (J/m.s.K atau W/m.K)
A = luas penampang batang (m2)
L = panjang batang (m)
∆t = perbedaan temperatur (K)
P = daya listrik yang digunakan (Watt)
V = tegangan listrik yang digunakan (Volt)
I = kuat arus listrik (A)
t = waktu pemanasan (s)
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
67
67
d. Pertanyaan
1) Apakah ∆t untuk waktu pemanasan tertentu memiliki nilai yang
berbeda ?
2) Logam manakah yang memiliki nilai k terbesar dan terkecil ?
jelaskan !
e. Kesimpulan
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
68
C. Bahan Bacaan
Konsep Kalor
Banyak fenomena dalam keseharian yang berkaitan dengan konsep kalor.
Salah satunya adalah ketika kita menyentuhkan balok besi A yang lebih panas
disentuhkan dengan balok besi B yang lebih dingin, seperti pada Gambar 3,
maka lama kelamaan suhu balok A turun menjadi lebih dingin dan balok B
suhunya naik menjadi lebih panas dari sebelumnya. Mengapa terjadi
demikian?
A (panas) B (dingin)
Gambar 3. Dua buah balok, A dan B, yang memiliki suhu berbeda disentuhkan
Ketika kedua balok itu disentuhkan, ada ”sesuatu” yang mengalir dari balok A
yang suhunya lebih tinggi ke balok B yang suhunya lebih rendah. Para ahli
Fisika menamai ”sesuatu” itu dengan istilah ”Kalor”. Jadi, ketika balok A dan B
disentuhkan, ada kalor yang mengalir dari A ke B.
Karena balok A kehilangan sebagaian kalornya, maka suhunya turun.
Sebaliknya, balok B mendapat tambahan kalor, sehingga suhunya naik. Setelah
kedua balok itu suhunya sama, tidak terjadi lagi perpindahan kalor. Keadaan
demikian disebut keseimbangan termal.
Kalor merupakan besaran fisika yang sangat penting. Keberadaannya tidak
dapat diamati secara langung, tetapi dapat diamati dari gejalanya, seperti suhu
benda naik atau turun atau benda berubah wujud. Kalor tersebut merupakan
salah satu bentuk energi, satuannya dalam SI adalah joule (J), dengan lambang
besarannya adalah Q.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
69
69
Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis
Bila kepada dua benda yang berbeda diberikan Kalor dalam jumlah yang sama,
maka hasilnya akan berbeda. Misalnya. kalor satu kilojoule diberikan kepada
air satu tanki dan sebuah paku. Jumlah air yang sangat banyak. yakni satu
tanki, mengakibatkan air sedikit hangat, tetapi paku menjadi merah membara.
Perbedaan dua benda itu disebabkan kapasitas kalornya berbeda.
Kapasitas kalor (C) sebuah benda menyatakan jumlah kalor (Q) yang
dibutuhkan benda itu agar suhunya naik sebesar ΔT. Secara umum,
persamaan kapasatias kalor (C) suatu zat dirumuskan menjadi :
𝐶 =𝑄
∆𝑇
dengan Q adalah jumlah kalor yang diberilcan dalam satuan Joule dan ΔT
adalah perubahan kenaikan suhu dalam satuan Kelvin.
Dalam praktek sehari-hari ketika kita memanasi air, makin banyak kalor yang
kita berikan maka suhu air makin nalk. Berarti Q sebanding dengan ΔT.
Demikian pula, makin banyak air maka A kita masak makin banyak kalor yang
dibutuhkan, Q sebanding dengan massa benda (m). Kedua perbandingan
tersebut dapat dinyatakan dalam suatu persamaan dengan pertolongan
konstanta “c”, yaitu
𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑇
dengan c dinamakan kalor jenis. Satuan kalor jenis adalah J/kg K.
Dari kedua persamaan diperoleh hubungan antara kapasitas kalor (C) dan
kalor jenis zat (c) sebagai berikut.
𝑪 = 𝒎 𝒄
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
70
Dalam mengukur kalor jenis benda, jumlah kalor yang diberikan, massa benda
dan kenaikan suhu harus diketahui. Kemudian, dengan menggunakan
persamaan 𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑇, kalor jenis c dapat dihitung. Dalam prateknya, sangat
sukar untuk memperoleh nilai kalor jenis yang akurat. Hal tersebut
disebabkan dua hal, yaitu :
a. Sejumlah kalor yang diberikan kepada suatu benda sebagian diserap oleh
lingkungan sekitarnya.
b. Jika benda tersebut berbentuk cairan, maka kita harus menggunakan
bejana, padahal bejana juga akan menyerap kalor yang diberikan.
Cara sederhana untuk mengukur kalor jenis adalah dengan memberikan
sejumlah kalor yang diketahui melalui alat yang disebut Joulemeter yang
dihubungkan ke pemanas listrik.
Sampai batas tertentu nilai c bergantung pada temperatur, tetapi untuk
temperatur yang tidak terlalu besar, c seringkali dianggap konstan. Semakin
besar nilai kalor jenis suatu zat, semakin banyak kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan/menurunkan suhu (dalam oC) zat tersebut per 1 Kg nya.
Tabel 3 Kalor Jenis (c) Beberapa Zat (pada tekanan 1 atm dan suhu 20oC, kecuali dinyatakan spesifikasinya)
Zat Kalor Jenis (c)
Zat Kalor Jenis (c)
kkal/Kg.oC J/Kg.oC kkal/Kg.oC J/Kg.oC
Alumunium 0,22 900 Alkohol 0,58 2400 Tembaga 0,093 390 Raksa 0,033 140
Kaca 0,20 840 Air Es (-5 oC) 0,5 2100 Besi/Baja 0,11 450 Air (15 oC) 1,00 4186
Timah hitam 0,031 130 Uap air (110 oC) 0,48 2010 Marmer 0,21 860 Tubuh manusia
(rata-rata) 0,83 3470
Perak 0,056 230 Kayu 0,4 1700 Protein 0,4 1700
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
71
71
Tabel 4 Kalor Jenis Gas (kkal/Kg.oC) pada tekanan (P) & volume (V) konstan
Zat Kalor Jenis (c)
Zat Kalor Jenis (c)
kkal/Kg.oC J/Kg.oC kkal/Kg.oC J/Kg.oC
Uap (100oC) 0,22 900 CO2 0,199 0,153
Oksigen 0,093 390 Nitrogen 0,248 0,177 Helium 0,20 840
Perpindahan Kalor
Telah disebutkan di atas bahwa kalor dapat berpindah dari zat yang satu ke
zat yang lain. Perpindahan Kalor tersebut dapat melalui tiga cara, yaitu secara
konduksi (rambatan), konveksi (aliran), dan radiasi (pancaran).
Konduksi
Kalor dapat mengalir dari ujung batang yang lebih panas ke bagian batang
lainnya yang lebih dingin, sehingga ujung batang yang satunya lagi menjadi
panas, tetapi bagian-bagian batang tersebut tetap seperti semula, bagian-
bagian batangnya tidak ikut berpindah. Perpindahan kalor yang tidak disertai
perpindahan partikel yang dilaluinya seperti itu disebut perpindahan kalor
secara konduksi. Umumnya perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada
zat padat.
Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut:
1. Getaran partikel-partikel benda
Energi panas yang diperoleh digunakan untuk menggetarkan partikel-
partikel benda tersebut. Pemanasan pada satu ujung benda menyebabkan
partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat dan suhunya naik.
Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar ini,
memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya
melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
72
kinetik lebih besar pula. Setelah itu partikel tetangga ini memindahkan
energi ke partikel tetangga berikutnya. Begitu seterusnya sampai proses
pemindahan energi ke bagian ujung benda yang suhunya rendah.
2. Gerakan elektron
Perpindahan kalor terjadi melalalui gerakan-gerakan elektron bebas yang
terdapat dalam struktur atom logam. Elektron bebas ialah elektron yang
dengan mudah dapat berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Di ujung
logam yang terkena panas, energi kalor pada elektron bertambah besar.
Oleh karena elektron bebas mudah berpindah, pertambahan energi kalor
ini dengan cepat dapat diberikan ke elektron-elektron lain letaknya lebih
jauh melalui tumbukan. Dengan proses ini kalor pada logam dapat
berpindah dengan cepat. Oleh karena itu, logam tergolong konduktor yang
sangat baik.
Benda yang dapat menghantarkan panas disebut konduktor panas dan benda
yang sukar menghantarkan panas disebut isolator panas. Contoh bahan yang
tergolong konduktor panas adalah besi, baja, alumunium, atau tembaga.
Sedangkan bahan yang tergolong isolator panas adalah kayu, gabus, kertas,
atau karet.
Besarnya kalor yang dirambatkan tiap detik oleh batang logam memenuhi
persamaan :
𝑄
𝑡= 𝐻 =
𝑘. 𝐴. ∆𝑇
𝐿
𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)
𝐿
𝑄 = 𝑃. 𝑡 = 𝑉. 𝑖. 𝑡 atau
𝑄
𝑡=
𝑃. 𝑡
𝑡=
𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)
𝐿 atau
𝑃 = 𝐻 =𝑘. 𝐴. (𝑇2 − 𝑇1)
𝐿
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
73
73
dengan
P : daya rambatan kalor (watt atau kalori per detik)
Q : energi kalor yang dirambatkan (joule atau kalori)
t : waktu rambatan (s)
k : koefisien konduktivitas termal logam (J / msK atau kalori / msoC)
A : luas penampang logam (m2)
T : beda atau selisih suhu antara kedua ujung logam (K atau oC)
L : panjang logam (m)
Berdasarkan konduktivitas kalornya, bahan dibedakan atas konduktor yaitu
yang mudah menghantarkan kalor seperti aluminium dan bahan logam lain,
dan isolator yaitu bahan yang sulit menghantarkan kalor seperti kayu dan
plastik.
Konveksi
Gas dan zat cair, kecuali raksa, adalah termasuk konduktor yang jelek. Tetapi
kalor tetap dapat berpindah melalui medium ini dengan cara lain, yaitu
konveksi.
Konveksi adalah perpindahan kalor melalui medium, dan molekul-molekul
dari medium itu ikut berpindah bersamaan dengan perpindahan kalor. Contoh
dari peristiwa konveksi adalah perpindahan kalor melalui gerakan udara pada
angin darat dan angin laut, sirkulasi udara dalam ruang, dan perpindahan
kalor melalui molekul-molekul air yang tengah dipanaskan.
Disamping berikut adalah gambar wadah logam dengan air di dalamnya
dipanaskan di atas nyala api.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
74
Wadah memindahkan kalor dengan cara konduksi dari bagian bawah yang
langsung bersentuhan dengan api ke bagian atas yang bersentuhan dengan air.
Molekul-molekul air di bagian bawah ini kemudian menjadi lebih panas dan
memuai sehingga massa jenisnya turun. Begitu massa jenisnya turun,
posisinya kemudian digantikan oleh air dari bagian lain yang lebih dingin.
Proses ini berulang sehingga kalor merata ke seluruh bagian air hingga
mendidih.
Besarnya kalor yang dirambatkan tiap detik pada peristiwa konveksi dari
wadah bagian bawah ke air adalah sebagai berikut.
𝑃 = 𝑄
𝑡= ℎ. 𝐴. ∆𝑇
dengan
P : daya perpindahan kalor secara konveksi (watt atau kalori per
detik)
Q : energi kalor yang dipindah (joule atau kalori)
t : waktu (s)
h : koefisien konveksi (J/m2sK atau kalori / m2soC)
A : luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (m2)
T : beda atau selisih suhu antara benda dengan fluida (K atau oC)
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
75
75
Radiasi
Kalor dari matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa udara. Tidak
mungkin perpindahan kalor pada kasus ini dengan cara konduksi maupun
konveksi, karena kedua cara ini membutuhkan medium sebagai media
perambatan kalor. Kalor dari matahari dirambatkan dengan cara radiasi/
pemancaran dalam bentuk gelombang elektromagnetik, dimana cahaya
tampak (me-ji-ku-hi-bi-ni-u) hanya salah satu spektrum saja dari rentang
spektrum gelombang elektromagnetik.
Tidak hanya matahari yang memancarkan kalor dalam bentuk radiasi, semua
benda lain juga memancarkan kalor radiasi atau menyerap kalor radiasi
(memancarkan kalor bila suhunya lebih tinggi dari lingkungan, dan menyerap
kalor bila suhunya lebih rendah dari lingkungan).
Pada peristiwa radiasi kalor, berlaku hukum Stefan-Boltzman,
“Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk
radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan
(A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu
(T4)”
Secara matematis :
𝑃 = 𝑄
𝑡= 𝑒 𝜎 𝐴 𝑇4
dimana :
P : daya radiasi kalor (watt atau kalori per detik)
Q : energi kalor yang dipancarkan (joule atau kalori)
t : waktu radiasi (s)
e : emisivitas (koefisien daya pancar) benda
: tetapan Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 Wm-2K-4)
A : luas permukaan benda (m2)
T : suhu mutlak benda (K)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
76
Emisivitas (e) suatu benda adalah ukuran seberapa besar pemancaran radiasi
kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna, nilai
emisivitas 0 < e < 1. Benda hitam sempurna adalah pemancar dan sekaligus
penyerap kalor yang paling baik (e = 1), sedangkan benda putih mengkilap
sempurna adalah pemancar dan penyerap kalor yang paling jelek (e = 0).
Pengaruh Kalor terhadap Suhu Zat
Pengertian Kalor tidak sama dengan pengertian suhu. Tetapi keduanya saling
berhubungan. Air yang diberi Kalor, suhunya akan naik. Sebaliknya, air yang
melepaskan Kalor, suhunya akan turun. Jadi, pengaruh Kalor terhadap suhu
zat adalah Kalor tersebut dapat menyebabkan naik atau turunnya suhu zat itu.
Akan tetapi tidak berati zat yang suhunya tinggi itu mengandung Kalor yang
lebih banyak.
Api dari batang korek api walaupun panas, kandungan Kalornya lebih kecil
dibandingkan dengan kandungan Kalor dalam satu bak air yang suhunya
70o C. Buktinya, bila api dari batang korek api dan air satu bak yang suhunya
70o C itu digunakan untuk memanaskan masing-masing 5 kg alumunium, yang
lebih panas adalah alumuniun yang dipanaskan oleh air.
Berdasarkan fakta eksperimen semakin besar kalor yang diberikan semakin
besar pula kenaikan suhunya. Semakin besar massa benda semakin banyak
kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya. Berdasarkan fakta tersebut
dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
𝑸 = 𝒎 𝒄 ∆𝑻
dengan
Q = Kalor yang diperlukan untuk mengubah
temperatur suatu benda [kalori atau Joule]
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
77
77
m = Massa benda [ Kg ]
c = Kalor jenis benda [Joule.Kg-1.oC-1]
∆T = Perubahan temperatur [oC-1]
Pengaruh Kalor terhadap Dimensi Panjang, Luas, dan Volume
Zat
Pemuaian zat pada dasarnya ke segala arah. Namun, disini Anda hanya akan
mempelajari pemuaian panjang, luas, dan volume. Besar pemuaian yang
dialami suatu benda tergantung pada tiga hal, yaitu ukuran awal benda,
karakteristik bahan, dan besar perubahan suhu benda. Setiap zat padat
mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang.
Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan
pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan 1° C. Makin besar
koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar
pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien
muai panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan
panjangnya. Koefisien muai luas dan volume zat padat, masing-masing adalah
B = 2 (x dan y = 3α). Koefisien muai panjang beberapa zat dapat dilihat pada
Tabel berikut.
Tabel 5.1 Koefisien Muai Panjang
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
78
Pemuaian Panjang
Pada zat padat yang berukuran panjang dengan luas penampang kecil, seperti
pada kabel dan rel kereta api, Anda bisa mengabaikan pemuaian pada luas
penampangnya. Pemuaian yang Anda perhatikan hanya pemuaian pada
pertambahan panjangnya. Pertambahan panjang pada zat padat yang
dipanaskan relatif kecil sehingga butuh ketelitian untuk mengetahuinya.
Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula lo, koefisien muai panjang
(α ), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi l dan
suhunya menjadi T2, maka akan berlaku persamaan, sebagai berikut.
αΔT)(1ll o
dengan
l : panjang batang mula-mula (m)
lo : panjang batang setelah dipanaskan (m)
∆l : selisih panjang batang = l1 – l2
α : koefisien muai panjang (l°C)
T1 : suhu batang mula-mula (° C)
T2 : suhu batang setelah dipanaskan (° C)
∆T : selisih suhu (° C) = T2 – T1
Pemuaian Luas
Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan
terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan
tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Serupa dengan
pertambahan panjang pada kawat, pertambahan luas pada benda dapat
dirumuskan sebagai berikut.
ΔT)(1AA o atau ΔT)(1AA o
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
79
79
dengan
Ao : luas bidang mula-mula (m2)
A : luas bidang setelah dipanaskan (m2)
β : koefisien muai luas (/°C)
∆T : selisih suhu (° C)
Pemuaian Volume
Zat padat yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti
bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami muai volume, yakni
bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut. Karena muai
volume merupakan penurunan dari muai panjang, maka muai ruang juga
tergantung dari jenis zat.
ΔT)(1VV o atau ΔT)3(1VV o
dengan
V1 : volume benda mula-mula (m3)
V2 : volume benda setelah dipanaskan (m3)
𝛾 : koefisien muai ruang (/°C)
∆T : selisih suhu (° C)
Pengaruh Kalor terhadap Wujud Zat
Kalor yang diberikan pada zat dapat mengubah wujud zat tersebut. Perubahan
wujud yang terjadi ditunjukkan oleh Gambar di bawah ini. Ada 3 wujud benda
di bawah ini dimana setiap perubahannya dibutuhkan kalor, baik untuk
diserap ataupun dilepas. Kalor yang diperlukan atau dilepaskan persatuan
massa pada saat terjadinya perubahan fase atau wujud disebut kalor laten.
𝑳 = 𝑸
𝒎
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
80
Dengan
L = kalor laten [J/Kg]
Q = Kalor yang diserap atau dilepas [J]
m = massa benda [Kg]
Gambar Diagram perubahan wujud zat di pengaruhi kalor
Tabel 5. Kalor Laten beberapa zat pada tekanan 1 atm
Zat Titik lebur (oC)
Kalor Lebur Titik didih
Kalor Penguapan
kkal/Kg J/Kg oC kkal/K
g J/Kg
Oksigen -218,8 3,3 0,14.105 -183 51 2,1.105
Nitrogen -210,0 6,1 0,26.105 -195,8 48 2,00.105 Ethyl alkohol
-114 25 1,04.105 78 204 8,5.105
Amonia -77,8 8,0 0,33.105 -33,4 33 1,37.105
Air 0 79,7 3,33.105 100 539 22,6.105 Timah hitam
327 5,9 0,25.105 1750 208 8,7.105
Perak 961 21 0,88.105 2193 558 23.105
Besi 1808 69,1 2,89.105 3023 1520 63,4.105 Tungsten 3410 44 1,84.105 5900 1150 48.105
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
81
81
Asas Black dan Perubahan Wujud Zat
Asas Black merupakan bentuk lain dari Hukum Kekekalan Energi. Asas Black
dapat terjadi secara ideal dengan catatan kedua benda yang berinteraksi,
terisolasi dengan baik, sehingga “Jumlah kalor yang dilepas sama dengan
jumlah kalor yang diterima”.
m1.c1.ΔT1 = m2.c2.ΔT2
dengan ΔT1 = T – Takhir dan ΔT2 = Takhir – T
sehingga didapatkan persamaan berikut.
m1.c1.(T1 – Tc) = m2.c2.(Tc – T2)
dengan m1 = massa benda 1 yang suhunya tinggi [Kg]
m2 = massa benda 2 yang suhunya rendah[Kg]
c1 = kalor jenis benda 1 [J/KgoC]
c2 = kalor jenis benda 2 [J/KgoC]
T1 = suhu mula-mula benda 1 [oC atau K]
T2 = suhu mula-mula benda 2 [oC atau K]
Tc = suhu akhir atau suhu campuran [oC atau K]
Berdasarkan persamaan di atas dengan menggunakan kalorimeter, nilai kalor
jenis suatu benda dapat dihitung jika kalor jenis benda yang lain telah
diketahui.
Qlepas = Qterima
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
82
PENGEMBANGAN PENILAIAN
A. Pembahasan Soal-soal
Soal No. 1
Pada gambar berikut ini, sebuah bejana
kaca yang memiliki koefisien muai
panjang 3 x 10-5/0C diisi penuh dengan
raksa yang memiliki koefisien muai
ruang 54 x 10-5/0C pada suhu 250C. Bila
kemudian bejana dipanaskan hingga
suhunya menjadi 500C, volume raksa
yang tumpah adalah ...
A. 2,375 cc
B. 2,825 cc
C. 3,375 cc
D. 3,825 cc
E. 4,375 cc
Pembahasan
Diketahui :
Koefisien muai panjang : 3 x 10-5/0C
Koefisien muai ruang raksa : 54 x 10-5/0C
Suhu mula-mula : 25 0C
Suhu akhir : 50 0C
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
83
83
Ditanyakan : Volume raksa yang tumpah
Jawab :
Jawaban : C. 3,375 cc
Soal No. 2
Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang
sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-
ujung yang lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.
Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas termal logam Q,
maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan
termal adalah ...
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
84
A. 120oC
B. 100oC
C. 90oC
D. 80oC
E. 60oC
Pembahasan
Diketahui :
Panjang batang logam P dan Q sama, Lp = LQ
Tp = 25 0C dan TQ = 200 0C
Konduktivitas termal P, kp, 4 kali konduktivitas termal Q, kQ
atau kp = 4 kQ
Ditanyakan : Suhu sambungan pada saat setimbang
Jawab :
Jawaban : E. 60o C
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
85
85
Soal No. 3
Setengah kilogram es bersuhu -20ºC dicampur dengan air bersuhu 20ºC
sehingga menjadi air seluruhnya pada suhu 0ºC. Jika kalor jenis es 0,5
kal/g.ºC . Kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g.ºC, maka massa
air mula-mula adalah ...
A. 1,50 kg
B. 2,25 kg
C. 3,75 kg
D. 4,50 kg
E. 6,00 kg
Pembahasan
Diketahui :
mes : 0,5 kg Tes : - 200C Tair : 200C ces : 0,5 kal/g.ºC
Les : 80 kal/g cair : 1 kal/g0C
Ditanyakan : mair = ?
Jawab :
Jawaban : B. 2,25 kg
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
86
Soal No. 4
Grafik berikut didasarkan pada hasil eksperimen tabung uji yang
mengandung 0,10 kg bubuk sampel yang dipanaskan selama beberapa
menit di atas pembakar bunsen. Kalor jenis sampel zat adalah ….
A. 240 J kg –1 K –1
B. 420 J kg –1 K –1
C. 840 J kg –1 K –1
D. 2400 J kg –1 K –1
E. 4200 J kg –1 K –1
Pembahasan
Diketahui :
msampel : 0,10 kg
Ditanyakan : csampel = ?
Jawab :
Misal kita gunakan Q = 420 J dan T = 10
𝑄 = 𝑚 .𝑐. ∆𝑇
𝑐 =𝑄
𝑚. ∆𝑇=
420
0,1.10= 420 𝐽.𝑘𝑔−1. 𝐾−1
Jadi jawabannya adalah B. 420 J kg –1 K –1
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
87
87
Soal No. 5
Dua benda dari logam sejenis A dan B yang massanya sama tetapi
ukurannya berbeda, masing – masing bersuhu TA dan TB (TA > TB),
diletakkan di dalam ruang tertutup yang bersuhu T dimana TB < T < TA
seperti pada gambar:
Hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap waktu dapat
dinyatakan dengan grafik ….
A
D
B
E
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
88
C
Pembahasan
Diketahui :
TA dan TB (TA > TB)
TB < T < TA
Ditanyakan : Hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap
waktu
Jawab :
Suhu benda A lebih tinggi daripada suhu benda B,
karena TB < T < TA , maka suhu benda A akan menurun dan
suhu B akan meningkat sampai pada suhu tetap atau
kesetimbangan
Soal No. 6
Sekeping uang logam bermassa 50 gram dipanaskan sampai suhu 85oC,
kemudian dicelupkan ke dalam bejana berisi 50 gram air bersuhu 29,8 oC
(kalor jenis air = 1 kal.g-1.oC-1). Jika suhu akhir sistem 37oC dan anggap
tidak ada perubahan kalor melalui bejana, maka kalor jenis logam adalah…
A. 0,12 kal.g-1.oC-1
B. 0,15 kal.g-1.oC-1
C. 0,30 kal.g-1.oC-1
D. 4,8 kal.g-1.oC-1
E. 7,2 kal.g-1.oC-1
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
89
89
Pembahasan
Diketahui :
Massa uang logam (m) = 50 gram
Suhu awal uang logam (T1) = 85oC
Massa air (m) = 50 gram
Suhu awal air (T2) = 29,8oC
Kalor jenis air = 1 kal.g-1.oC-1
Suhu akhir sistem (T) = 37oC
Ditanyakan : Kalor jenis logam (c)
Jawab :
Asas Black menyatakan bahwa kalor yang dilepas = kalor yang diserap.
Kalor dilepaskan oleh uang logam dan kalor diserap oleh air, hingga
setimbang termal. Semua satuan dinyatakan dalam gram sehingga tidak
perlu melakukan konversi satuan.
Q lepas = Q serap
mlogam c ΔT = mair c ΔT
(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(c)(48) = 7,2
c = 7,2 / 48
c = 0,15 kal.g-1.oC-1
Jadi jawaban yang benar adalah B. 0,15 kal.g-1.oC-1
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
90
Soal No. 7
Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C namun memiliki Panjang dan
luas penampang yang sama, disambungkan satu sama lain seperti gambar
di bawah ini.
Besar konduktivitas 4kA = 2kB = kC dan T1 = 100 0C dan T4 = 20 0C maka
suhu T2 dan T3 adalah ….
A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C
B. T2 = 31,40 0C , T3 = 54,26 0C
C. T2 = 32,40 0C , T3 = 54,26 0C
D. T2 = 56,26 0C , T3 = 31,40 0C
E. T2 = 54,26 0C , T3 = 30,40 0C
Pembahasan
Diketahui :
T1 = 100 oC
T4 = 20 oC
4 kA = 2 kB = kC
Jika kC = 4, kB = 2, kA = 1
Ditanyakan : T2 dan T3
Jawab :
𝑄
𝑡=
𝑘 𝐴 ∆𝑇
𝑙
𝑘 𝐴 (𝑇1 − 𝑇2)
𝑙=
𝑘 𝐴 (𝑇2 − 𝑇3)
𝑙
𝑘 (𝑇1 − 𝑇2) = 𝑘 (𝑇2 − 𝑇3),
Dengan memasukkan variabel-variabel yang diketahui akan diperoleh
persamaan berikut.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
91
91
Batang logan A dan B
3 𝑇2 − 2 𝑇3 = 100 ……….. (1)
Batang logan B dan C
2 𝑇2 − 6 𝑇3 = −80 ……….. (2)
dengan mengeliminasi persamaan (1) dan (2)
T3 = 31,4
T2 = 54,2
Jadi jawaban yang benar adalah A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C
Soal No. 8
Berikut data kalor jenis dari 4 zat padat:
No. Zat padat Kalor Jenis (J kg-1 oC-1)
1 Alumunium 900
2 Tungsten 134
3 Tembaga 386
4 Perak 236
Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan
jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan Suhu dari
tertinggi ke terendah adalah....
A. aluminium — tembaga— perak — tungsten
B. tungsten — aluminium — tembaga — perak
C. tungsten — perak — tembaga — alum inium
D. perak — aluminium — tungsten — tembaga
E. perak— tembaga — tungsten — aluminium
Pembahasan
Diketahui :
Kalor jenis 4 zat, c1, c2, c3, c4
Massa m1 = m2 = m3 = m4
Q1 = Q2 = Q3 = Q4
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
92
Ditanyakan : ∆𝑇𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 - ∆𝑇𝑟𝑒𝑛𝑑𝑎ℎ
Jawab :
Q = m . c . ΔT
c = Q/m.ΔT
sehingga c berbandimg terbalik dengan ΔT
Jadi, jawabannya: C. tungsten — perak — tembaga — alum inium
Soal No. 9
Air mendidih (100 oC) sebanyak 250 ml dituangkan ke dalam panci berisi
400 ml air bersuhu 35 oC. Setelah terjadi keseimbangan termal, maka suhu
campuran adalah . (kalorjenis air 1 kal.gr -1 .oC-l)
A. 55oC
B. 60oC
C. 65oC
D. 75oC
E. 80oC
Pembahasan
Diketahui :
Air mendidih : T1o = 100 0 C
Massa air mendidih : m1 = 250 ml
Air : T2o= 35 0C
cair : 1 kal.gr-1 .oC-l
Ditanyakan : Suhu akhir campuran, Tc = ?
Jawab :
Azas black
Q lepas = Q terima
m . c . ΔT = m . c . ΔT
250 . (100 – T) = 400 . (T – 35)
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
93
93
2500 – 25T = 40T – 1400
65T = 3900
T = 60 oC
Jadi, jawaban yang benar adalah B. 60 0C
Soal No. 10
Besarnya kalor yang mengalir per detik melalui suatu bahan logam:
(1) berbanding terbalik dengan perbedaan suhu antara kedua
ujungnya
(2) berbanding terbalik dengan tuas penampang benda
(3) bergantung padajenis bahan logam
(4) berbanding terbalik dengan panjang logam
Pernyataan yang benar untuk meningkatkan laju perpindahan kalor
secara konduksi adalah
B. (1) dan (2)
C. (1) dan (3)
D. (2) dan (3)
E. (2) dan (4)
F. (3) dan (4)
Pembahasan
Diketahui : 4 pernyataan berkaitan dengan aliran kalor
Ditanyakan : pernyataan benar untuk meningkatkan laju
perpindahan kalor
Jawab :
Rumus laju konduksi (kalor yang mengalir tiap detik pada konduktor
panas)
𝑸
𝒕=
𝒌 𝑨 ∆𝑻
𝒍
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
94
Soal No. 11
Logam P, Q dan R berukuran sama. Konduktivitas logam P, Q dan R
berturut-turut adalah 4k, 2k dan k Ketiganya terhubung dengan suhu pada
ujung-ujung terbuka seperti pada gambar berikut ini.
Suhu pada sambungan logam P dengan Q (Tx) adalah ….
A. 80oC
B. 70 oC
C. 60 oC
D. 50 oC
E. 40 oC
Pembahasan
Diketahui :
Logam P, Q dan R berukuran sama
kp : 4k ; kQ : 2k; kR : k
Ditanyakan : Suhu sambungan P dan Q
Jawab :
(Tx – 20) . 4 = (Ty – Tx). 2 = (160 – Ty) . 1
Logam P dan R
(Tx – 20) . 4 = (160 – Ty) . 1
4Tx – 80 = 160 – Ty
Ty = 240 – 4Tx
Logam P dan Q
(Tx – 20) . 4 = (Ty – Tx). 2
4Tx – 80 = (240 – 4Tx – Tx) . 2
14 Tx = 560 atau Tx = 40oC
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
95
95
Soal No. 12
Perhatikan besaran-besaran berikut!
(1) massa benda
(2) suhu awal benda
(3) kenaikan suhu benda
(4) jenis benda
Besaran yang mempengaruhi kalor yang diperlukan untuk menaikkan
suhu benda adalah ….
F. (1), (2), (3), (4)
G. (1), (2), (3)
H. (1), (3), (4)
I. (2), (3), (4)
J. (2), (3)
Pembahasan
Diketahui : Daftar besaran
Ditanyakan : besaran yang berpengaruh terhadap kalor
Jawab :
Q = m.c. T ; Q ~ m, Q ~ T, Q ~ jenis benda
Jadi jawabannya adalah C. (1), (3), (4)
Soal No. 13
Dua keping logam R dan S dengan luas penampang yang sama dilekatkan
ujung-ujungnya seperti pada gambar .
Koefisien konduktivitas R = 2 kali koefisien konduktivitas S, maka suhu
tepat pada sambungan kedua logam adalah ....
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
96
A. 75 oC
B. 60 oC
C. 40 oC
D. 36 oC
E. 20 oC
Pembahasan
Diketahui :
Logam R dan S memiliki luas penampang sama
kR = 2 ks
l1 = 40 cm, l2 = 30 cm
Tt = 80 0C dan Tr = 30 0C
Ditanyakan : suhu sambungan kedua logam
Jawab :
(80−𝑇𝑋).2
40=
(𝑇𝑋 −30).1
30
(80 − 𝑇𝑋).6
4=
(𝑇𝑋 − 30).1
1
𝑇𝑋 =150 .2
5= 600C
Soal No. 14
Air massanya 100 gram suhunya 700C dicampur dengan es bermassa 50
gram bersuhu O0C yang diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah
tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air 1 kal.g-l.oC-1 dan kalor lebur es
80 kal.g-1 , maka suhu akhir campuran adalah.....
A. 0 0C
B. 20 0C
C. 30 0C
D. 40 0C
E. 50 0C
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
97
97
Pembahasan
Diketahui :
mair = 100 gr
Tair = 70 0C
mes = 50 gr
Tes = 0 0C
cair = 1 kal.g-l.oC-1
Les = 80 kal.g-1
Ditanyakan : Suhu akhir campuran
Jawab :
Qlepas = Qterima
m.L + m.ces.ΔT = m.c.ΔT
50.80 + 50.1. T = 100.1.(70 - T)
4000 + 50 T = 7000 – 100T
150 T = 3000
T = 20oC
Jawab: B
Soal No. 15
Gambar berikut menunjukkan sebuah jendela kaca yang memisahkan
sebuah kamar dengan halaman luar rumah.
Suhu di dałam kamar 160C dan suhu di luar rumah 360C. Jika konduktivitas
termal kaca sebesar 0,8 W/m.K, maka jumlah kalor yang berpindah tiap
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
98
detik adalah.....
A. 22.000 joule
B. 20.000 joule
C. 18.200 joule
D. 16.000 joule
E. 12.000 joule
Pembahasan
Diketahui :
Tluar = 16 0C ; Tdalam = 36 0C
kkaca = 0,8 W/m.K
Ditanyakan : Q/t =?
Jawab :
𝑸
𝒕=
𝒌 𝑨 ∆𝑻
𝒍=
𝟎,𝟖. (𝟐.𝟏, 𝟓).(𝟑𝟔 − 𝟏𝟔)
𝟑. 𝟏𝟎−𝟑=
𝟐𝟒
𝟑. 𝟏𝟎−𝟑= 𝟏𝟔𝟎𝟎 𝑱
B. Pengembangan Soal HOTS
Pada bagian ini akan dimodelkan pengembangan soal yang memenuhi
indikator pencapaian kompetensi yang diturunkan dari kompetensi dasar
pengetahuan. Pengembangan soal diawali dengan pembuatan kisi-kisi agar
Saudara dapat melihat kesesuaian antara kompetensi, lingkup materi, dan
indikator soal. Selanjutnya, dilakukan penyusunan soal di kartu soal
berdasarkan kisi-kisi yang telah disusun sebelumnya. Contoh soal yang
disajikan terutama untuk mengukur indikator kunci pada level kognitif yang
tergolong HOTS.
Pa
ke
t Un
it Pe
mb
ela
jara
n
Pe
mb
ela
jara
n A
ljab
ar
99
Tabel 4. Kisi-Kisi Ujian Sekolah Berstandar Nasional (USBN)
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas (SMA) Mata Pelajaran : Fisika Jumlah Soal : 4 Tahun Pelajaran : 2018/2019
NO Kompetensi yang Diuji Lingkup Materi
Materi Indikator Soal No Level
Kognitif Bentuk
Soal
1. 3.5. Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor yang
meliputi karakteristik termal
suatu bahan, kapasitas, dan
konduktivitas kalor pada
kehidupan sehari-hari
Kalor jenis Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup
L3 PG
2 3.5 Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor yang
meliputi karakteristik termal
suatu bahan, kapasitas, dan
Asas Black Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup
L3 PG
Pro
gra
m P
KB
me
lalu
i PK
P b
erb
asis Zo
na
si D
irektorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
10
0
NO Kompetensi yang Diuji Lingkup Materi
Materi Indikator Soal No Level
Kognitif Bentuk
Soal
konduktivitas kalor pada
kehidupan sehari-hari
3 3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasit as, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari
Perpindahan kalor secara konduksi
Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
L3 PG
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
101
101
KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13
Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda
Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto
KOMPETENSI DASAR
3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari
Buku Sumber: BG dan BS
Pengetahuan/ Pemahaman
Aplikasi Penalaran
Nomor Soal
1
RUMUSAN BUTIR SOAL
Terdapat dua zat yang sejenis yang masing-
masing memiliki suhu T1 = 80oC dan T2 = 10oC.
Kemudian kedua benda tersebut dimasukkan
ke dalam suatu ruangan yang memiliki suhu
35oC dalam kurun waktu tertentu.
Berdasarkan kondisi tersebut maka grafik
yang sesuai adalah …
A
B
LINGKUP MATERI
Kunci Jawaban
A
MATERI Keteimbangan termal
INDIKATOR SOAL
PAKET - …
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
102
C
D
KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13
Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda
Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto
KOMPETENSI DASAR
3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari
Buku Sumber: BG dan BS
Pengetahuan/ Pemahaman
Aplikasi Penalaran
Nomor Soal
2
RUMUSAN BUTIR SOAL
Tiga batang logam yang berbeda A, B, dan C
namun memiliki Panjang dan luas penampang
yang sama, disambungkan satu sama lain seperti
gambar di bawah ini.
Besar konduktivitas 4kA = 2kB = kC dan T1 = 100
0C dan T4 = 20 0C maka suhu T2 dan T3 adalah ….
A. T2 = 54,26 0C , T3 = 31,40 0C
LINGKUP MATERI
Kunci Jawaban
MATERI
Keteimbangan termal
PAKET - …
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
103
103
NDIKATOR SOAL A
B. T2 = 31,40 0C , T3 = 54,26 0C
C. T2 = 32,40 0C , T3 = 54,26 0C
D. T2 = 56,26 0C , T3 = 31,40 0C
E. T2 = 54,26 0C , T3 = 30,40 0C
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
104
KESIMPULAN
Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar 3.5
Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi
karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada
kehidupan sehari-hari, dan 4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang
karakteristik termal suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan
konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfatannya.
Berdasarkan KD pengetahuan dapat diketahui bahwa indikator yang
dikembangkan perlu mancapai level analisis (C4). Artinya, KD ini sudah
menuntut Saudara melatihkan kemampuan berpikir tingkat tinggi (HOTS)
kepada peserta didik. Adapun KD keterampilan menuntut Saudara untuk
dapat memfasilitasi peserta didik melakukan kegiatan percobaan kalor dan
perpindahannya. Hal ini berarti Saudara perlu mempersiapkan alat dan bahan
kegiatan percobaan serta memberikan ruang kepada peserta didik untuk
berkreasi dalam menyampaikan hasil percobaannya.
Dikuasainya keterampilan berpikir tingkat tinggi oleh peserta didik
memerlukan proses pembelajaran yang relevan. Oleh karena itu, aktivitas
pembelajaran di Unit kalor dan perpindahannya dengan menggunakan model
inquiry learning dan pembelajaran saintifik, dengan metode praktik dan
diskusi dalam dua kali pertemuan. Seperti telah diketahui, model
pembelajaran inquiry merupakan model yang dapat membekalkan
kemampuan berpikir tingkat tinggi kepada peserta didik. Ketika
implementasi, pembelajaran juga dipandu dengan menggunakan LKPD yang
dirancang untuk memudahkan penguasaan konsep sesuai tingkat kognitif dan
penguasaan keterampilan peserta didik serta lebih mengedepankan
bagaimana konsep dibangun oleh peserta didik melalui aktivitas pembelajaran
yang dilakukan.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
105
105
Unit yang dikembangkan pada materi ini merupakan konten yang kaya akan
pengethauan kontekstual bagi peserta didik. Artinya, guru dapat mendorong
serta memfasilitasi peserta didik untuk menemukan fenomena di kehidupan
sehari-hari yang berkaitan Unit ini. Saudara dapat menyajikan fenomena
kontekstual melalui penyajian video atau mendorong peserta didik menggali
informasi kepada narasumber yang relevan.
Berkaitan dengan penilaian, Unit ini muncul dalam instrumen tes UN selama
tiga tahun terakhir. Jenis pertanyaan diajukan sudah mengarah kepada jenis
soal yang mengukur keterampilan berpikir tingka tinggi. Oleh karena itu,
Saudara perlu meyakinkan bahwa peserta didik memahami sub topik ini
dengan baik. Lebih dari itu, Saudara perlu mengembangkan soal-soal
pengetahuan unit ini pada tingkat level berpikir yang lebih tinggi lagi. Artinya,
saudara memfasilitasi peserta didik agar dapat memecahkan soal-soal yang
mengedapankan kemampuan berpikir tingkat tinggi.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
106
UMPAN BALIK
Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap Unit ini, Saudara perlu
mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen
ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.
Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.
Lembar Persepsi Pemahaman Unit
No Aspek Kriteria
1 2 3 4
1 Memahami indikator yang telah dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar
2 Mampu menghubungkan konten dengan fenomena kehidupan sehari-hari
3 Merasa bahwa tahapan aktivitas pembelajaran dapat mengembangkan HOTS peserta didik
4 Memahami tahapan aktivitas yang disajikan dengan baik
5 Mampu dengan baik mengaplikasikan aktivitas pembelajaran di dalam kelas
6 Memahami dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan
7 Mampu melaksanakan dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan
8 Memahami Konten secara menyuluh dengan baik
9 Memami prosedur penyusunan soal HOTS dengan baik
10 Mampu membahas soal HOTS yang disajikan dengan tepat
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
107
107
Jumlah
Jumlah Total
Keterangan
1 = tidak menguasai 2 = cukup menguasai 3 = menguasai 4 = Sangat Menguasai
Pedoman Penskoran
𝑆𝑘𝑜𝑟 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 100
40
Keterangan Umpan Balik
Skor Umpan Balik
< 70 Masih banyak yang belum dipahami, di antara konten, cara
membelajarkannya, mengembangkan penilian dan
melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara membaca
ulang Unit ini dan mendiskusikannya dengan dengan fasilitator
di MGMP sampai anda memahaminya.
70-79 Masih ada yang belum dipahami dengan baik, di antara konten,
cara membelajarkan, mengembangkan penilian dan
melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara perlu
mendiskusikan bagian yang belum dipahami dengan fasilitator
atau teman lain di MGMP.
80-89 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan
penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS
dengan baik.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
108
> 90 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan
penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS
dengan sangat baik. Saudara dapat menjadi fasilitator bagi
teman-teman lain di MGMP untuk membelajarkan Unit ini.
Unit Pembelajaran
PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)
MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)
BERBASIS ZONASI
MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)
TEORI
KINETIK GAS
Penulis:
Suharto, S.Pd., M.T.
Penyunting:
Lia Laela Sarah, S.Pd., M.T.
Desainer Grafis dan Ilustrator:
TIM Desain Grafis
Copyright © 2019
Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial
tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
115
DAFTAR ISI
Hal
DAFTAR ISI __________________________________ 115
DAFTAR GAMBAR ______________________________ 117
DAFTAR TABEL ________________________________ 118
PENDAHULUAN _______________________________ 119
KOMPETENSI DASAR ___________________________ 121
A. Target Kompetensi ______________________________________________________ 121
B. Indikator Pencapaian Kompetensi _____________________________________ 122
APLIKASI DI DUNIA NYATA _____________________ 125
A. Masuknya Telur ke dalam Botol ________________________________________ 125
B. Terserapnya air setelah lilin ditutup dengan gelas ____________________ 126
C. Bola pingpong penyok kembali bagus setelah dipanaskan ___________ 127
D. Gelembung minuman bersoda semakin membesar saat bergerak ke atas
____________________________________________________________________________ 127
E. Minuman soda dalam kaleng akan muncrat setelah beberapa saat
dipanaskan __________________________________________________________________ 128
F. Balon Udara ______________________________________________________________ 129
G. Tekanan Gas pada Kapal Laut___________________________________________ 130
H. Tekanan Gas pada Kapal Selam _________________________________________ 130
I. Tekanan Gas pada Pesawat Terbang ___________________________________ 131
J. Tekanan Gas pada Pompa Sepeda ______________________________________ 132
SOAL-SOAL UN/USBN __________________________ 133
A. Soal UN ___________________________________________________________________ 133
Tahun 2016 ________________________________________________________________ 133
Tahun 2017 ________________________________________________________________ 135
Tahun 2018 ________________________________________________________________ 135
B. Soal USBN ________________________________________________________________ 137
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
116
BAHAN PEMBELAJARAN _________________________ 139
A. Aktivitas Pembelajaran __________________________________________________ 139
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1____________________________________139
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-2____________________________________141
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-3____________________________________143
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-4____________________________________145
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-5____________________________________147
B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) ____________________________________ 149
LKPD 1. Sifat Gas Ideal dan Hukum Boyle ___________________________________149
LKPD 2 Hukum Boyle Gay-Lussac __________________________________________155
LKPD 3 Hukum Charles_____________________________________________________157
LKPD 4 Kecepatan Efektif Partikel Gas _____________________________________159
LKPD 5 Energi Kinetik Partikel Gas_________________________________________162
C. Bahan Bacaan ____________________________________________________________ 166
Teori Kinetik Gas ___________________________________________________________166
Persamaan Keadaan Gas Ideal ______________________________________________169
Tekanan Gas Ideal Menurut Teori Kinetika Gas _____________________________170
Prinsip Ekuipartisi Energi __________________________________________________176
PENGEMBANGAN PENILAIAN _____________________ 178
A. Pembahasan Soal-soal ___________________________________________________ 178
Soal No. 1 ___________________________________________________________________178
Soal No. 2 ___________________________________________________________________179
Soal No. 3 ___________________________________________________________________180
Soal No. 4 ___________________________________________________________________180
Soal No. 5 ___________________________________________________________________181
Soal No. 6 ___________________________________________________________________182
Soal No. 7 ___________________________________________________________________183
B. Mengembangkan Soal HOTS ____________________________________________ 184
C. Refleksi Pembelajaran ___________________________________________________ 192
KESIMPULAN _________________________________ 194
UMPAN BALIK _________________________________ 196
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
117
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1 Fenomena masuknya telur ke dalam botol _________________ 125
Gambar 2 Fenomena terserapnya air setelah lilin ditutup gelas ______ 126
Gambar 3 Fenomena bola pingpong penyok kembali bagus __________ 127
Gambar 4 Gelembung minuman bersoda saat dituangkan ke gelas __ 128
Gambar 5 Pemanfaatan teori kinetik gas pada balon udara ___________ 129
Gambar 6 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal laut _____________ 130
Gambar 7 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal selam ___________ 131
Gambar 8 Pemanfaatan teori kinetik gas pada pesawat terbang _____ 132
Gambar 9 Tekanan gas pada pompa sepeda____________________________ 132
Gambar 10 Rangkaian alat praktikum Boyle Gay-Lussac ___________ 155
Gambar 11 Rangkaian alat praktikum Charless _________________________ 157
Gambar 12 Model gerak partikel gas di ruang tertutup _________________ 159
Gambar 13 Animasi Phet untuk gas-properties_in ______________________ 162
Gambar 14 Ilustrasi gas ideal yang berada dalam ruang tertutup______ 167
Gambar 15 Hubungan antara p dan V gas ideal dalam ruang tertutup _ 167
Gambar 16 Kubus tertutup berisi gas ideal __________________________________ 170
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
118
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi _________________________ 121
Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) ___________________________ 122
Tabel 3 Soal UN tahun 2016 __________________________________________________ 133
Tabel 4 Soal UN tahun 2017 __________________________________________________ 135
Tabel 5 Soal UN tahun 2018 __________________________________________________ 135
Tabel 6 Soal-Soal USBN _______________________________________________________ 137
Tabel 7. Kisi-Kisi Ujian Sekolah Berstandar Nasional (USBN)_______________ 185
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
119
PENDAHULUAN
Unit ini disusun sebagai salah satu aternatif sumber bahan ajar bagi guru
untuk memahami topik teori kinetik gas. Pembahasan materi yang terdapat
pada Unit ini dikembangkan dengan harapan Bapak/Ibu guru dapat memiliki
dasar pengetahuan yang memadai untuk mengajarkan materi yang sama ke
peserta didiknya dengan indikator yang telah disusun, terutama dalam
memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik. Materi yang dikembangkan
ini pun bersifat aplikatif sehingga Bapak/Ibu guru dapat menerapkannya
secara langsung dalam proses pembelajaran.
Dalam rangka memudahkan Bapak/Ibu guru mempelajarinya konten dan cara
mengajarkannya, di dalam unit ini dimuat kompetensi dasar terkait yang
memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan
bacaan tentang aplikasi topik teori kinetik gas di kehidupan sehari-hari, soal-
soal tes UN topik ini di tiga tahun terakhir sebagai acuan dalam menyusun soal
sejenis, deskripsi alternatif aktivitas pembelajaran, lembar kegiatan peserta
didik (LKPD) yang dapat digunakan guru untuk memfasilitasi pembelajaran,
bahan bacaan yang dapat dipelajari oleh guru, maupun peserta didik, dan
deskripsi prosedur mengembangkan soal HOTS. Komponen-komponen di
dalam Unit ini dikembangkan dengan tujuan agar guru dapat dengan mudah
memfasilitasi peserta didik, mampu mendeskripsikan topik teori kinetik gas
secara komprehensif, memberikan alternatif dalam melakukan kegiatan
praktikum, sekaligus mendorong peserta didik mencapai kemampuan
berpikir tingkat tinggi.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
120
Unit teori kinetik gas yang dikembangkan pada bahan bacaan terdiri atas
materi teori kinetik gas, persamaan keadaan gas ideal, tekanan gas ideal
menurut teori kinetik gas dan prinsip ekuipartisi energi. Selain itu, unit ini pun
dilengkapi dengan Lembar Kegiatan Peserta Didik (LKPD) yang dikembangkan
secara aplikatif untuk memudahkan guru dalam mengimplementasikannya di
kelas.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
121
KOMPETENSI DASAR
A. Target Kompetensi
Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar Mata
pelajaran Fisika SMA Kelas XI:
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang
tertutup
4.5 Menyajikan karya yang berkaitan dengan teori kinetik gas dan makna
fisisnya
Kompetensi dasar tersebut dapat dijabarkan menjadi beberapa target
kompetensi. Target kompetensi menjadi patokan penguasaan kompetensi
oleh peserta didik. Target kompetensi pada kompetensi dasar ini dapat dilihat
pada Tabel 1.
Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi
No. Kompetensi Dasar Target Kompetensi
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan
karakteristik gas pada ruang
tertutup
1. Menjelaskan teori kinetik
gas pada ruang tertutup
2. Menjelaskan karakteristik
gas pada ruang tertutup
4.6 Menyajikan karya yang berkaitan
dengan teori kinetik gas dan
makna fisisnya
Menyajikan karya yang
berkaitan dengan teori kinetik
gas dan makna fisisnya
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
122
B. Indikator Pencapaian Kompetensi
Kompetensi dasar selanjutnya dikembangkan menjadi beberapa indikator
pencapaian kompetensi (IPK). IPK ini menjadi acuan bagi guru untuk
mengukur pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi Dasar 3.6 dan 4.6 di
kelas XI di kembangkan menjadi beberapa indikator untuk ranah pengetahuan
dan indikator untuk ranah keterampilan, seperti pada Tabel 2.
Dalam upaya memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai dengan
tuntutan kompetensi dasar, IPK dibagi menjadi ke dalam tiga katagori, yaitu
indikator pendukung, indikator kunci, dan indikator pengayaan. Berikut ini
rincian indikator yang dikembangkan pada Kompetensi Dasar 3.6 dan 4.6 di
kelas XI.
Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
Indikator Pendukung
3.6.1 Menjelaskan pengertian gas ideal 4.6.1 Merangkai alat laboratorium
virtual praktikum sifat gas
ideal dan Hukum Boyle
3.6.2 Mendeskripsikan sifat-sifat gas
ideal monoatomik.
4.6.2 Melakukan praktikum sifat
gas ideal dan Hukum Boyle
sesuai prosedur
3.6.3 Mendeskripsikan hubungan
volume (V) dan tekanan (p) gas
ideal dalam ruang tertutup untuk
suhu gas (T) tetap
4.6.3 Mengolah data hasil
praktikum sifat gas ideal dan
Hukum Boyle
3.6.4 Menerapkan Hukum Boyle untuk
menyelesaikan permasalahan
yang berkaitan dengan gas ideal
4.6.4 Merangkai alat praktikum
Hukum Boyle-Gay Lussac
3.6.5 Mendeskripsikan hubungan suhu
(T) dan tekanan (p) gas ideal
dalam ruang tertututp untuk
volume gas (V) tetap
4.6.5 Melakukan praktikum
Hukum Boyle-Gay Lussac
sesuai prosedur
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
123
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
3.6.6 Menerapkan Gay-Lussac untuk
menyelesaikan permasalahan
yang berkaitan dengan gas ideal
4.6.6 Mengolah data hasil
praktikum Hukum Boyle-Gay
Lussac
3.6.7 Mendeskripsikan hubungan suhu
(T) dan volume (V) gas ideal
dalam ruang tertutup untuk
tekanan gas (p) tetap
4.6.7 Merangkai alat praktikum
Hukum Charless
3.6.8 Menerapkan Hukum Charless
untuk menyelesaikan
permasalahan yang berkaitan
dengan gas ideal
4.6.8 Melakukan praktikum
Hukum Charless sesuai
prosedur
3.6.9 Mendeskripsikan persamaan
keadaan untuk N partikel gas
ideal
4.6.9 Mengolah data hasil
praktikum Hukum Charless
3.6.10 Menerapkan persamaan keadaan
N partikel gas ideal untuk
menyelesaikan permasalahan
sehari-hari
4.6.10 Memilih bahan untuk
membuat karya yang
berkaitan dengan teori
kinetik gas dan makna
fisisnya
3.6.11 Mendeskripsikan tekanan gas
dalam ruang tertutup menurut
Teori Kinetik Gas
3.6.12 Menerapkan persamaan tekanan
gas ideal dalam ruang tertutup
untuk menyelesaikan masalah
3.6.13 Mendeskripsikan energi kinetik
translasi rata-rata molekul gas
dalam ruang tertutup
3.6.14 Menentukan energi kinetik
translasi rata-rata molekul gas
dalam ruang tertutup
Indikator Kunci
3.6.15 Menjelaskan teori kinetik gas
pada ruang tertutup
4.6.11 Membuat karya yang
berkaitan dengan teori
kinetik gas dan makna
fisisnya
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
124
IPK Pengetahuan IPK Keterampilan
3.6.16 Menjelaskan karakteristik gas
pada ruang tertutup
4.6.12 Menyajikan karya yang
berkaitan dengan teori
kinetik gas dan makna
fisisnya
Indikator Pengayaan
3.6.17 Menguraikan teori kinetik gas
pada ruang tertutup
4.6.13 Menyajikan karya yang
berkaitan dengan teori
kinetik gas dan makna
fisisnya 3.6.18 Menguraikan karakteristik gas
pada ruang tertutup
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
125
APLIKASI DI DUNIA NYATA
Pada bagian ini akan disampaikan beberapa fenomena yang dapat dijelaskan
dengan baik oleh teori kinetik gas dan penerapannya dalam berbagai teknologi
yang ada.
A. Masuknya Telur ke dalam Botol
Salah satu fenomena yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari dan dapat
dijelaskan dengan menggunakan konsep teori kinetik gas adalah fenomena
masuknya telur ke dalam botol, dimana mulut botol lebih kecil daripada telur.
Gambar 1 Fenomena masuknya telur ke dalam botol Sumber: https://cdns.klimg.com
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
126
Fenomena masuknya telur ke dalam botol, dimana mulut botol lebih kecil
daripada telur setelah dimasukkan korek api yang menyala ke dalam botol,
dapat terjadi karena pada saat mulut botol ditutup dengan telur maka jumlah
mol (n) gas oksigen (O2) di dalam botol akan semakin berkurang, karena
pembakaran memerlukan oksigen, sesuai dengan persamaan keadaan gas
ideal yaitu pV = nRT, dimana jumlah mol gas (n) berbanding lurus dengan
tekanan gas, sehingga saat jumlah mol oksigen (O2) berkurang di dalam botol,
maka tekanan (p) di dalam botol juga berkurang, dengan kata lain tekanan di
dalam botol lebih kecil dibandingkan dengan tekanan di luar botol, tekanan
udara luar, (pdalam < pluar), perbedaan tekanan inilah yang secara otomatis
menimbulkan gaya dorong pada telur yang pada akhirnya telur dapat masuk
ke dalam botol.
B. Terserapnya air setelah lilin ditutup dengan gelas
Ketika lilin yang menyala ditutup dengan gelas maka jumlah mol (n) gas
oksigen (O2) di dalam gelas akan semakin berkurang (pembakaran
memerlukan oksigen). Sesuai dengan persamaan gas ideal yaitu pV = nRT,
dimana jumlah mol gas (n) berbanding lurus dengan tekanan gas, sehingga
saat jumlah mol oksigen (O2) berkurang di dalam botol, maka tekanan (p) di
dalam botol juga berkurang. Hal tersebut menyebabkan tekanan di dalam
botol lebih kecil dibandingkan di luar gelas (pdalam < pluar) sehingga terserap ke
dalam gelas.
Gambar 2 Fenomena terserapnya air setelah lilin ditutup gelas Sumber: http://fisikaasyik90.blogspot.com
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
127
C. Bola pingpong penyok kembali bagus setelah dipanaskan
Bola pingpong (bola tenis meja) yang penyok akan kembali ke keadaan seperti
semula atau bagus setelah dipanaskan dengan air medidih hal ini bisa terjadi
karena ketika bola pingpong dipanaskan bersama dengan air, makasuhu pada
bola akan meningkat sehingga volume pada bola semakin besar, namun
tekanan pada peristiwa tersebut tetap. Hal ini dengan hukum Charles yang
menyatakan jika tekanan gas tetap, maka volume gas sebanding denga suhu
muthlaknya. Semakin lama permukaan bola pingpong yang dipanaskan akan
semakin rata karena volume di dalam gas bertambah sampai bola tersebut
kembali ke keadaan semula (bagus).
Gambar 3 Fenomena bola pingpong penyok kembali bagus Sumber: https://darmawan.my.id/
D. Gelembung minuman bersoda semakin membesar saat bergerak ke atas
Ketika minuman bersoda dituangkan ke dalam gelas, terdapat banyak
gelembung-gelembung naik pada minuman tersebut. Semakin ke atas
gelembung-gelembung tersebut semakin besar, seperti pada gambar berikut.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
128
Gambar 4 Gelembung minuman bersoda saat dituangkan ke gelas Sumber: https://www.pelajaran.id/
Berdasarkan persamaan gas ideal pV = nRT sehingga V ~ n , di mana volume
berbanding lurus dengan jumlah mol gas. Minuman bersoda mengandung gas
karbondioksida (CO2) hasil dari proses fermentasinya. Suhu pada gelembung
gas tetap selama bergerak ke atas sehingga tidak terdapat pengaruh
perubahan suhu terhadap perubahan volume gelembung. Jumlah mol gas
CO2 meningkat selama gelembung naik. Tiap gelembung bertindak sebagai inti
bagi molekul-molekul CO2lainnya, sehingga selama gelembung bergerak ke
atas, gelembung tersebut mengumpulkan karbondioksida dari sekitarnya dan
bertumbuh menjadi lebih besar. Hal tersebut menyebabkan volume gas
CO2 semakin besar ketika bergerak ke atas.
E. Minuman soda dalam kaleng akan muncrat setelah beberapa saat dipanaskan
Soda minuman keluar ketika minuman dipanaskan karena suhu dalam kaleng
semakin meningkat dan tekanan yang diberikan ke dinding kaleng juga terus
meningkat. Hal ini sesuai dengan hukum Gay Lussac, jika volume gas yang
berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan (p) gas
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
129
sebanding dengan suhu mutlaknya (T). Ketika tekanan pada dinding kaleng
semakin besar sehingga tutup kaleng akan terbuka karena tidak dapat dapat
menahannya lagi, soda dalam kaleng akan keluar.
F. Balon Udara
Salah satu pemanfaatan konsep teori kinetik gas dalam kehidupan kita adalah
Balon Udara. Balon dara dapat terbang karena massa jenis total dari balon
udara dikendalikan agar lebih rendah daripada massa jenis udara sekitarnya.
Massa jenis balon udara dikendalikan oleh perubahan temperatur pada udara
dalam balon.
Ketika udara dalam balon di panaskan menggunakan bara api yang ada pada
balon udara, maka berat balon menjadi lebih kecil dari gaya ke atas sehingga
balon akan bergerak ke atas. Selanjutnya, jika suhu udara dalam balon di
kurangi, maka berat balon menjadi lebih besar dari gaya ke atas sehingga
balon akan turun. Gaya ke atas pada balon adalah sama dengan berat udara
dingin yang dipindahkan oleh balon tersebut.
Gambar 5 Pemanfaatan teori kinetik gas pada balon udara Sumber: https://materikimia.com/
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
130
G. Tekanan Gas pada Kapal Laut
Kapal laut dapat mengapung di permukaan air karena adanya rongga di dalam
kapal. Rongga yang berisi udara tersebut mampu memindahkan volume air
yang cukup besar, sehingga kapal akan mendapatkan gaya ke atas yang sama
besar dengan berat kapal.
Gambar 6 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal laut Sumber: https://materikimia.com/
Kapal laut dapat mengapung di permukaan air karena adanya rongga di dalam
kapal. Rongga yang berisi udara tersebut mampu memindahkan volume air
yang cukup besar, sehingga kapal akan mendapatkan gaya ke atas yang sama
besar dengan berat kapal.
H. Tekanan Gas pada Kapal Selam
Kapal selam dilengkapi dengan tangki khusus yang dapat diisi oleh udara dan
air. Ketika tangki kapal selam tersebut diisi penuh dengan air, maka berat
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
131
kapal selam lebih besar dari gaya ke atas yang dialami oleh kapal selam,
sehingga kapal selam tenggelam.
Selanjutnya, jika sebagian air dalam tangki dikeluarkan, berat dan gaya ke atas
kapal selam sama akibatnya kapal selam dapat melang dalam air. Namun,
ketika tangki dikosongkan, maka gaya ke atas yang dialami kapal selam lebih
besar dari berat kapal selam, akibatnya kapal selam dapat mengapung.
Gambar 7 Pemanfaatan teori kinetik gas pada kapal selam Sumber: https://materikimia.com/
I. Tekanan Gas pada Pesawat Terbang
Pesawat terbang dapat terbang di angkasa karena adanya perbedaan tekanan
udara pada sayapnya. Sayap pesawat terbang dibuat sedemikian rupa untuk
memanipulasi tekanan udara sehingga menghasilkan gaya yang tegak lurus
dengan arah aliran udara.
Oleh karena bentuk pesawat terbang tersebut, aliran udara pada bagian atas
sayap pesawat yang lebih cepat dibandingkan aliran udara pada bagian sayap
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
132
pesawat. Akibatnya, dihasilkan suatu gaya ke atas yang tegak lurus dengan
arah aliran udara. Gaya ke atas dari udara menekan sayap pesawat ke atas
sehingga pesawat dapat terbang.
Gambar 8 Pemanfaatan teori kinetik gas pada pesawat terbang Sumber: https://materikimia.com/
J. Tekanan Gas pada Pompa Sepeda
Ketika kita memompa sepeda, udara dari
pompa di paksa masuk ke dalam ban sepeda.
Pada saat pompa di tarik maka volume udara
pada pompa semakin besar, kemudian saat kita
tekan pompa tersebut maka volume udara
semakin kecil dan tekanan udara menjadi lebih
besar untuk mendorong udara masuk ke dalam
ban sepeda
Gambar 9 Tekanan gas pada pompa sepeda
Sumber: https://materikimia.com/
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
133
SOAL-SOAL UN/USBN
A. Soal UN
Berikut ini contoh soal-soal UN yang berkaitan dengan materi Kalor dan
Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.6 Menjelaskan teori kinetik gas
dan karakteristik gas pada ruang tertutup”. Soal-soal ini disajikan agar dapat
dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk menyelesaikannya.
Selain itu, soal-soal ini juga dapat menjadi acuan ketika saudara akan
mengembangkan soal yang setipe pada materi Teori Kinetik Gas.
Tahun 2016
Tabel 3 Soal UN tahun 2016
No. Soal
1 Pernyataan-pernyataan di bawah ini berkaitan dengan gas.
(1) Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul.
(2) Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju
konstan dan gerakannya acak.
(3) Tumbukan yang terjadi antar partikel maupun dengan dinding
wadah lenting sempurna.
(4) Dalam setiap gerak partikel gas tidak berlaku hukum-hukum
Newton tentang gerak.
(5) Terdapat gaya tarik-menarik antar partikel maupun partikel
dengan dinding wadah.
Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah ...
A. (1),(2),(3)
B. (1),(2),(5)
C. (1),(4),(5)
D. (2),(3),(4)
E. (3),(4),(5)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
134
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
: Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
Diketahui : Pernyataan berkaitan dengan gas
Ditanyakan : Pernyataan yang sesuai dengan sifat gas ideal
Materi yang dibutuhkan
: Teori Kinetik Gas/Sifat-sifat gas ideal
No. Soal
2 Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V1 pada
suhu T1 dan tekanan P1. Jika suhu gas menjadi 3T1 dan tekanan
menjadi 5/3P1, maka perbandingan volume gas akhir dengan volume
gas mula-mula adalah....
A. 3 : 5
B. 5 : 9
C. 9 : 5
D. 9 : 15
E. 15 : 9
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
: Menerapkan persamaan keadaan N partikel gas ideal untuk
menyelesaikan permasalahan sehari-hari
Diketahui : Gas ideal dengan Volume V1, suhu T1, dan Tekanan P1
Ditanyakan : V2 : V1
Materi yang dibutuhkan
: Persamaan keadaan gas ideal
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
135
Tahun 2017
Tabel 4 Soal UN tahun 2017
No. Soal
3 Jika volume gas ideal dalam ruang tertutup dirubah menjadi ½ kali
semula dalam proses isotermis, tekanannya menjadi ….
A. ¼ kali semula
B. ½ kali semula
C. 1 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Identifikasi
Level Kognitif : L2
Indikator yang bersesuaian
: Menerapkan Hukum Boyle untuk menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan gas ideal
Diketahui : Gas ideal dalam ruang tertutup
Ditanyakan : p2 jika V2 = ½ V1 pada isotermis
Materi yang dibutuhkan
: Hukum Boyle
Tahun 2018
Tabel 5 Soal UN tahun 2018
No. Soal
4 Perhatikan pernyataan berikut!
1. Jumlah partikel gas ditambah
2. Jumlah mol dikurangi
3. Suhu ditingkatkan
4. Volume ditambah
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
136
Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas dalam suatu ruangan
tertutup ditunjukkan oleh nomer...
A. 1, 2, 3, 4
B. 1, 2, 3
C. 1 dan 3
D. 2 dan 4
E. 3 dan 4
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
: Menguraikan karakteristik gas pada ruang tertutup
Diketahui : Empat buah pernyataan berkaitan dengan gas ideal
Ditanyakan : Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas
Materi yang dibutuhkan
: Persamaan keadaan gas ideal
No. Soal
5 Gas argon berada dalam ruangån tertutup. Saat suhunya berubah
menjadi dua kali semula, maka kecepatan gerak partikel gas argon
berubah menjadi....
A. ½ kali semula
B. 1/√2 kali semula
C. √2 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
137
Indikator yang bersesuaian
: Menerapkan persamaan keadaan N partikel gas ideal untuk
menyelesaikan permasalahan sehari-hari
Diketahui : Gas Argon dalam ruang tertutup, T2 = 2 T1
Ditanyakan : v = ?
Materi yang dibutuhkan
: Persamaan keadaan gas ideal
B. Soal USBN
Berikut ini contoh soal-soal olimpiade Fisika yang berkaitan dengan materi
Kalor dan Perpindahannya pada Kompetensi Dasar “3.6 Menjelaskan teori
kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup”. Soal-soal ini disajikan
agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk
menyelesaikannya.
Tabel 6 Soal-Soal USBN
No. Soal
6 Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P,
volume V dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 1/2T, dan
volumenya menjadi 2/3 V, maka perbandingan tekanan awal (P1)
dengan tekanan akhir (P2) setelah V dan T diubah adalah. …
A. 1:2
B. 1:3
C. 2:3
D. 3:4
E. 4:3
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
138
Indikator yang bersesuaian
: Menerapkan persamaan keadaan N partikel gas ideal untuk
menyelesaikan permasalahan sehari-hari
Diketahui : Gas ideal dalam ruang tertutup dengan tekanan P, volume V dan suhu T
Ditanyakan : p1 : p2 = ? jika T2 = ½ T1, dan V2 = 2/3 V1
Materi yang dibutuhkan
: Persamaan keadaan gas ideal
No. Soal
7 Sejumlah gas dałam ruang tertutup dengan suhu 77oc. Agar energi
kinetik partikel gas dałam ruang tersebut menjadi 3 kali semula maka
suhu gas harus dinaikkan menjadi...
A. 154 0C
B. 308 0C
C. 777 0C
D. 1127 0C
E. 1400 0C
Identifikasi
Level Kognitif : L3
Indikator yang bersesuaian
: Menentukan energi kinetik translasi rata-rata molekul gas dalam ruang tertutup
Diketahui : Suhu awal T1=77oC
Ditanyakan : T2 agar Ek2 = 3 Ek1
Materi yang dibutuhkan
: Persamaan keadaan gas ideal-Prinsip ekuipartisi energi
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
139
BAHAN PEMBELAJARAN
A. Aktivitas Pembelajaran
Bahan pembelajaran yang diuraikan di sini terdiri dari Aktivitas Pembelajaran
dan Lembar Kerja Siswa. Bahan pembelajaran teori kinetik gas ini merupakan
contoh panduan pembelajaran yang dapat dimplementasikan di dalam kelas.
Bahan pembelajaran dikembangkan dengan prinsip berpusat pada peserta
didik dan berusaha memfasilitasi kemampuan berpikir tingkat tinggi.
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-1
Komunikasi
Mengucapkan salam dan memimpin berdoa
Menanyakan kabar siswa
1. Menyajikan fenomena
Siswa mengamati video orang memompa ban
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.
2. Merumuskan masalah
Guru meminta siswa merumuskan permasalahan
Siswa menanyakan hal yang terkait dengan video memompa ban
Guru akan menjawab “ya” atau “tidak” dari pertanyaan siswa.
- “apakah ada perubahan terhadap ban setelah di pompa?” ya
- “apakah selama pemberian tekanan di dalam ban suhu disekitarnya
tetap?” ya
- “apakah ketika volume pada ban bertambah maka besarnya
tekanan yang kita berikan semkin berkurang? ya
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
140
3. Mengajukan hipotesis
Siswa menyusun hipotesis hasil praktikum menggunakan aplikasi phet
yang akan dilakukan
4. Melakukan penyelidikan
Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri
dari 4-5 siswa.
Guru menyediakan LKPD (lembar kerja peserta didik) untuk setiap
kelompok
Siswa melakukan praktikum tentang hukum boyle menggunakan
aplikasi phet
5. Mengumpulkan data
Siswa mengumpulkan data hasil praktikum hukum boyle
Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan
penilaian sikap siswa dalam kelompok selama melakukan praktikum.
6. Menganalisis data
Siswa menganalisis hasil praktikumnya berupa data
Beberapa kelompok kerja diminta untuk mempresentasikan hasil
praktikum
Guru mengumpulkan semua laporan hasil praktikum siswa kelompok
Siswa bersama guru menguji hipotesis
7. Menyimpulkan
Guru memberi kesempatan kepada siswa dari kelompok lain untuk
memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji
dengan sopan.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
141
Guru melibatkan siswa mengevaluasi jawaban kelompok penyaji serta
masukan dari siswa yang lain dan membuat kesepakatan, bila jawaban
yang disampaikan siswa sudah benar.
Guru memberikan soal individu yang terkait dengan menganalisis data
praktikum
Siswa diminta menyimpulkan tentang hukum boyle
Siswa melakukan refleksi proses pembeajaran dengan dibimbing guru
Guru memberikan soal individu yang terkait dengan hukum boyle
Memberi tugas rumah pada siswa
Guru memberikan gambaran kegiatan pembelajaran pada pertemuan
yang akan datang
Mengucapkan salam
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-2
Komunikasi
Mengucapkan salam dan memimpin berdoa
Menanyakan kabar siswa
1. Menyajikan fenomena
Siswa mengamati video perubahan bentuk 2 balon ketika dimasukkan
kedalam air panas dan air dingin
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran
2. Merumuskan masalah
Guru meminta siswa merumuskan permasalahan
Siswa menanyakan hal yang terkait dengan video perubahan bentuk
balon ketika dimasukkan kedalam air panas dan air dingin
Guru akan menjawab “ya” atau “tidak” dari pertanyaan siswa.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
142
“apakah ada perubahan terhadap kedua balon yang di masukkan di dalam
air panas dan air dingin?” ya
“apakah tekanan keduanya konstan?” ya
“apakah semakin besar volumen maka suhu juga semakin naik?” ya
3. Mengajukan hipotesis
Siswa menyusun hipotesis hasil praktikum menggunakan aplikasi phet
yang akan dilakukan
4. Melakukan penyelidikan
Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri
dari 4-5 siswa.
Guru menyediakan LKPD (lembar kerja peserta didik) untuk setiap
kelompok
Siswa melakukan praktikum tentang hukum gay-lussac menggunakan
aplikasi phet
5. Mengumpulkan data
Siswa mengumpulkan data hasil praktikum hukum boyle
Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan
penilaian sikap siswa dalam kelompok selama melakukan praktikum.
6. Menganalisis data
Siswa menganalisis hasil praktikumnya berupa data
Beberapa kelompok kerja diminta untuk mempresentasikan hasil
praktikum
Guru mengumpulkan semua laporan hasil praktikum siswa kelompok
Siswa bersama guru menguji hipotesis
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
143
7. Menyimpulkan
Guru memberi kesempatan kepada siswa dari kelompok lain untuk
memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji
dengan sopan.
Guru melibatkan siswa mengevaluasi jawaban kelompok penyaji serta
masukan dari siswa yang lain dan membuat kesepakatan, bila jawaban
yang disampaikan siswa sudah benar.
Guru memberikan soal individu yang terkait dengan menganalisis data
praktikum
Siswa diminta menyimpulkan tentang hukum gay lussac
Siswa melakukan refleksi proses pembeajaran dengan dibimbing guru
Guru memberikan soal individu yang terkait dengan hukum gay lussac
Guru memberikan tugas membuat produk secara individu :
Siswa dapat merancang satu alat yang menggunakan penerapan
prinsip Hukum Boyle dan Hukum Gay-Lussac.
Guru memberikan gambaran kegiatan pembelajaran pada pertemuan
yang akan datang
Mengucapkan salam
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-3
Komunikasi
Mengucapkan salam dan memimpin berdoa
Menanyakan kabar siswa
1. Menyajikan fenomena
Siswa mengamati video kaleng dimasukkan kedalam air panas
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran
2. Merumuskan masalah
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
144
Guru meminta siswa merumuskan permasalahan
Siswa menanyakan hal yang terkait dengan video perubahan bentuk
balon ketika dimasukkan kedalam air panas dan air dingin
Guru akan menjawab “ya” atau “tidak” dari pertanyaan siswa.
“apakah ada perubahan terhadap kaleng yang di masukkan di dalam
air panas?” ya
“apakah volume keduanya konstan?” ya
“apakah semakin besar tekanan maka suhu juga semakin naik?” ya
3. Mengajukan hipotesis
Siswa menyusun hipotesis hasil praktikum menggunakan aplikasi phet
yang akan dilakukan
4. Melakukan penyelidikan
Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri
dari 4-5 siswa.
Guru menyediakan LKPD (lembar kerja peserta didik) untuk setiap
kelompok
Siswa melakukan praktikum tentang hukum charless
5. Mengumpulkan data
Siswa mengumpulkan data hasil praktikum
Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan
penilaian sikap siswa dalam kelompok selama melakukan praktikum.
6. Menganalisis data
Siswa menganalisis hasil praktikumnya berupa data
Beberapa kelompok kerja diminta untuk mempresentasikan hasil
praktikum
“Bagaimanakah bunyi dari hukum charless”
Guru mengumpulkan semua laporan hasil praktikum siswa kelompok
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
145
Siswa bersama guru menguji hipotesis
7. Menyimpulkan
Guru memberi kesempatan kepada siswa dari kelompok lain untuk
memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji
dengan sopan.
Guru melibatkan siswa mengevaluasi jawaban kelompok penyaji serta
masukan dari siswa yang lain dan membuat kesepakatan, bila jawaban
yang disampaikan siswa sudah benar.
Guru memberikan soal individu yang terkait dengan menganalisis data
praktikum
Siswa melakukan refleksi proses pembeajaran dengan dibimbing guru
Guru memberikan soal individu yang terkait dengan hukum charless
Guru memberikan tugas rumah.
Guru memberikan gambaran kegiatan pembelajaran pada pertemuan
yang akan datang
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-4
Komunikasi
Mengucapkan salam dan memimpin berdoa
Menanyakan kabar siswa
1. Menyajikan fenomena
Siswa mengamati video simulasi gerak sebuah partikel gas dalam ruang
tertutup.
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran
2. Mengorganisasikan siswa untuk belajar
Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri dari
4-5 siswa.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
146
3. Membimbing penyelidikan individu dan kelompok
Siswa dalam kelompok mencoba menemukan prinsip tekanan gas
dalam ruang tertutup dan hubungan antara tekanan gas dengan energi
kinetik melalui kegiatan membaca dari berbagai sumber
Siswa diharapkan mampu berpikir mengenai tekanan gas dalam ruang
tertutup dan hubungan antara tekanan gas dengan energi kinetik.
Siswa mampu menemukan konsep keadaan gas dalam ruang tertutup
Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan
penilaian sikap siswa dalam kelompok selama berdiskusi.
4. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya
Beberapa kelompok diskusi diminta untuk mempresentasikan hasil
diskusinya ke depan kelas. Sementara kelompok lain, menanggapi dan
menyempurnakan apa yang dipresentasikan.
Guru mengumpulkan semua hasil diskusi tiap kelompok
5. Menganalisa dan mengevaluasi proses pemecahan masalah
Guru memberi kesempatan kepada siswa dari kelompok lain untuk
memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji
dengan sopan.
Guru melibatkan siswa mengevaluasi jawaban kelompok penyaji serta
masukan dari siswa yang lain dan membuat kesepakatan, bila jawaban
yang disampaikan siswa sudah benar.
Guru memberikan kuis untuk mengetahui seberapa paham siswa
terhadap konsep/materi yang diajarkan
Guru membahas soal dari kuis untuk mengetahui kebenaran
jawabannya.
Guru meminta siswa untuk membuat kesimpulan secara bersama-
sama dengan siswa
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
147
Guru memberikan tugas rumah kepada siswa yang harus dikumpulkan
pada pertemuan selanjutnya.
Siswa melakukan refleksi proses pembeajaran dengan dibimbing guru
Guru memberi salam
Memimpin Berdoa
Aktivitas Pembelajaran Pertemuan Ke-5
Komunikasi
Mengucapkan salam dan memimpin berdoa
Menanyakan kabar siswa
1. Orientasi siswa pada masalah
Movtivasi
Guru memberikan permasalahan yang akan dibahas secara
berkelompok
Siswa mengamati simulasi
Siswa menanya terkait dengan simulasi yang disajikan
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran
Apersepsi
2. Mengorganisasikan siswa untuk belajar
Guru meminta siswa membentuk kelompok heterogen yang terdiri dari
4-5 siswa.
3. Membimbing penyelidikan individu dan kelompok
Siswa dalam kelompok mencoba menemukan hubungan energi kinetik
gas dan suhu serta prinsip ekuipartisi energi melalui kegiatan
membaca dari berbagai sumber
Siswa diharapkan mampu berpikir mengenai hubungan energi kinetik
gas dan suhu serta prinsip ekuipartisi energi
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
148
Siswa mampu menemukan konsep hubungan energi kinetik gas dan suhu
serta prinsip ekuipartisi energi
Guru berkeliling mencermati siswa bekerja, sambil melakukan penilaian
sikap siswa dalam kelompok selama berdiskusi.
4. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya
Beberapa kelompok diskusi diminta untuk mempresentasikan hasil
diskusinya ke depan kelas. Sementara kelompok lain, menanggapi dan
menyempurnakan apa yang dipresentasikan.
Guru mengumpulkan semua hasil diskusi tiap kelompok
5. Menganalisa dan mengevaluasi proses pemecahan masalah
Guru memberi kesempatan kepada siswa dari kelompok lain untuk
memberikan tanggapan terhadap hasil diskusi kelompok penyaji dengan
sopan.
Guru melibatkan siswa mengevaluasi jawaban kelompok penyaji serta
masukan dari siswa yang lain dan membuat kesepakatan, bila jawaban
yang disampaikan siswa sudah benar.
Guru memberikan kuis untuk mengetahui seberapa paham siswa terhadap
konsep/materi yang diajarkan
Guru membahas soal dari kuis untuk mengetahui kebenaran jawabannya.
Guru meminta siswa untuk membuat kesimpulan secara bersama-sama
dengan siswa
Guru memberikan tugas rumah kepada siswa yang harus dikumpulkan
pada pertemuan selanjutnya.
Siswa melakukan refleksi bersama guru
Guru memberi salam
Berdoa
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
149
B. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)
LKPD 1. Sifat Gas Ideal dan Hukum Boyle
a. Tujuan Percobaan
1) Menguraikan sifat-sifat gas ideal melalui aplikasi simulasi interaktif
karakteristik gas
2) Menyelidiki hubungan antara volum dengan tekanan gas dalam ruang
tertutup pada suhu konstan (Hukum Boyle) melalui simulasi interaktif
karakteristik gas
3) Menyelesaikan permasalahan gas ideal dengan menerapkan Hukum
Boyle
b. Alat dan Bahan
Alat dan bahan di dalam simulasi yang digunakan yaitu:
1) Container 5) Heat Control
2) Pompa 6) Gas in Pump : Light Species
3) Termometer 7) Ruler
4) Barometer 8) Constant Parameter
c. Prosedur Kerja
Sifat-Sifat Gas Ideal
1) Buka Simulations dengan KLIK judul Gas Properties, kemudian
observasi letak alat dan bahan yang diperlukan untuk percobaan ini.
2) Keluarkan Ruler atau penggaris yang ada di dalam Measurement
Tools. Penggaris ini digunakan untuk mengukur volum Container.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
150
3) Ubah volum Container menjadi 3 nm dengan menggerakkan Pengatur
Ukuran.
4) Pada Gas in Pump, pilih jenis gas Light Species
5) Pastikan suhu gas yang akan masuk Container adalah 300 K. Untuk
mengetahuinya Klik Advanced Options kemudian lihat angka yang
tertera pada Temperature of new particles (K), angka tersebut dapat
dirubah. Jika sudah 300, tidak perlu diubah lagi
6) Pompa gas, usahakan molekul yang masuk Container berjumlah 100
buah, dapat dilihat pada Gas In Chamber, jika jumlah molekul berlebih
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
151
maka dapat menguranginya dengan meng-Klik tombol di sebelah kanan
jenis gas seperti yang ditunjukkan anak panah di bawah ini.
7) Amati apa yang terlihat pada simulasi, masukkan data dalam data
pengamatan I.
Hukum Boyle
1) Lakukan hal yang sama dari langkah kerja No 1- 6.
2) Pada Constant Parameter, karena yang diamati adalah tekanan dan
volum maka pilih Temperatur sebagai parameter yang dijaga konstan.
Ingat bahwa suhu konstan dalam percobaan ini adalah 300 K.
3) Amati tekanan yang tertera pada Barometer, besar tekanan berubah-
ubah. Pilih nilai rata-rata atau yang sering muncul kemudian catat
hasilnya pada tabel pengamatan.
4) Perbesar volum Container menjadi 6 nm. Amati yang terjadi pada suhu
dan tekanan gas. Tunggu sesaat hingga suhu tidak berubah lagi (T
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
152
konstan = 300 K). Amati tekanan yang sering muncul dan catat hasilnya
pada tabel pengamatan.
5) Ulangi langkah 9 dengan merubah volum menjadi9 nm, kemudian catat
hasil pengamatan anda pada tabel pengamatan
6) Klik Reset setelah selesai melakukan percobaan.
d. Data dan Analisis
Sifat-Sifat Gas Ideal
1) Data Pengamatan
Gambarkan Bagaimanakah gerakan Molekul gas hasil dari simulasi!
Jawab :
2) Analisis
a) Berdasarkan simulasi tersebut, bagaimanakah gerak, arah serta
kelajuan dari molekul gas?
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
153
b) Berdasarkan simulasi tersebut, apakah yang menyebabkan timbulnya
gerak dari molekul gas?
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
c) Bagaimanakah tumbukan yang terjadi antar molekul gas?
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
d) Hukum-hukum fisika apa sajakah yang diterapkan pada gerak molekul
gas tersebut?
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Hukum Boyle
1) Data Pengamatan
Isilah tabel di bawah ini sesuai dengan hasil percobaan yang anda lakukan!
a) Suhu konstan 300 K
No Volume (nm) Tekanan (atm) P x V
1 3
2 6
3 9
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
154
b) Suhu Konstan 400 K
No Volume (nm) Tekanan (atm) P x V
1 3 .........
2 6 .........
3 9 .........
2) Analisis Data
a) Berdasarkan data pengamatan, buatlah grafik hubungan antara
Tekanan (P) dan Volume (V) !
Jawab :
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
b) Bandingkan hasil perkalian P dan V untuk volume 3, 6 dan 9. Apa
yang dapat kalian simpulkan ?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
c) Berdasarkan grafik yang telah kamu buat, bagaimanakah hubungan
antara Volume (V) dan Tekanan (T) !
Jawab :
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
155
LKPD 2 Hukum Boyle Gay-Lussac
a. Tujuan Percobaan
1) Menyelidiki hubungan antara volum dengan temperatur gas dalam
ruang tertutup pada tekanan konstan (Hukum Gay-Lussac)
2) Menyelidiki hubungan antara Hukum Boyle dan Hukum gay-Lussac
3) Menyelesaikan permasalahan menggunnakan penerapan Hukum Gay-
Lussac
b. Alat dan Bahan
Alat dan bahan di dalam simulasi yang digunakan yaitu:
4) Bola tembaga daenga katup dan alat pengukur tekanan
5) Alat penghisap
6) Pembakar bunsen
7) Gelas kimia
8) Penyangga kaki tiga
9) Termometer
10) Beban dan jangka sorong
11) Klem dan statif
c. Prosedur Kerja
1) Rangkaikan alat seperti pada gambar!
2) Bukalah katup, kemudian tutuplah
katup pada bola tembaga pada suhu
kamar. Catatlah nilai tekanan gas di
dalam bola tembaga yang ditunjukkan
oleh alat pengukur tekanan.
3) Benamkan bola tembaga ke dalam air
es. Pastikan jumlah es yang terdapat di
dalam gelas kimia cukup banyak
sehingga dicapai suhu stabil sistem
Gambar 10 Rangkaian alat praktikum Boyle Gay-Lussac
Sumber: https://materikimia.com/
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
156
antara 0 –10° C. Pastikan juga bahwa bola tembaga tidak menyentuh
dasar gelas kimia dan air es menutupi seluruh bola tembaga.
4) Masukkan termometer ke dalam gelas kimia.
5) Setelah temperatur stabil, catatlah nilai temperatur dan tekanan
tersebut ke dalam tabel.
6) Nyalakanlah pembakar bunsen. Kemudian, catatlah nilai tekanan dan
temperatur untuk setiap kenaikan tekanan yang ditunjukkan oleh alat
pengukur tekanan.
7) Lakukanlah langkah ke-6 sampai air di dalam gelas kimia mendidih.
d. Data Pengamatan
Masukkan data hasil percobaan kedalam tabel pengamatan. Tekanan
Konstan _________ atm
No Suhu (T) Volume (V) 𝑽
𝑻
1
2
3
e. Analisis Data
a) Berdasarkan data pengamatan, buatlah grafik hubungan antara Suhu
(T) dan Volume (V) !
Jawab :
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
b) Bandingkan hasil bagi V terhadap T untuk No 1, 2 dan 3, bagaimanakah
hasilnya?
Apa yang dapat kalian simpulkan ?
Jawab :
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
157
c) Berdasarkan grafik yang telah kamu buat, bagaimanakah hubungan
antara Suhu dan Volume (V)!
Jawab :
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
LKPD 3 Hukum Charles
a. Tujuan
1) Menyelidiki hubungan antara tekanan dengan suhu gas dalam ruang
tertutup pada volume konstan (Hukum Charless)
2) Menyelesaikan permasalahan menggunakan penerapan Hukum
Charless
b. Alat Dan Bahan
1) Termometer
2) Air
3) Gelas kimia
4) Pemanas
5) Manometer
6) Batang pengaduk
c. Prosedur Percobaan
1) Susunlah alat-alat dan bahan
percobaan,seperti tampak pada
gambar.
2) Catatlah suhu awal dan perbedaan
tinggiyang ditunjukkan manometer.
Gambar 11 Rangkaian alat praktikum Charless
Sumber: https://materikimia.com/
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
158
3) Nyalakan pemanas, kemudian catatlahperbedaan tinggi raksa dalam
kolommanometer setiap kenaikan suhu 5°C.
4) Agar suhu air dalam gelas kimia merata,aduklah air tersebut dengan
batangpengaduk.
5) Diskusikan hubungan antara temperaturterhadap tekanan gas.
Sesuaikah data hasilpengamatan Anda dengan Hukum Charles?
d. Data Pengamatan
Masukkan data hasil pengamatan ke dalam tabel pengamatan. Volume
Konstan _____________
No Tekanan (P) Suhu (T) 𝑷
𝑻
1
2
3
e. Analisis Data
a) Berdasarkan data pengamatan, buatlah grafik hubungan antara
tekanan dan suhu !
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
b) Bandingkan hasil bagi P dengan T untuk No 1, 2 dan 3, bagaimanakah
hasilnya? Apa yang dapat kalian simpulkan ?
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
159
c) Berdasarkan grafik yang telah kamu buat, bagaimanakah hubungan
antara tekanan dan suhu!
Jawab :
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
LKPD 4 Kecepatan Efektif Partikel Gas
a. Tujuan
1) Siswa dapat menformulasikan kecepatan efektif partikel gas
2) Berdasarkan persamaan efektif partikel gas, siswa dapat menghitung
kecepatan efektif suatu gas dalam soal-soal latihan yang diberikan
b. Permasalahan
Perhatikan gambar berikut!
Gambar 12 Model gerak partikel gas di ruang tertutup Sumber: https://phet.colorado.edu/
Gambar diatas menunjukkan gerakan partikel gas dalam ruang tertutup.
Dimana masing-masing dari partikel gas memiliki kelajuan berbeda.
Berdasarkan praktikum sebelumnya bahwa tekanan gas berhubungan
dengan rata-rata dari kuadrat kelajuan 𝑣2̅̅ ̅. Karena molekul-molekul gas
tidak seluruhnya bergerak dengan kecepatan yang sama maka perlu
didefinisan arti 𝑣2̅̅ ̅. Berapakah kecepatan efektif dari masing-masing
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
160
partikel gas tersebut? Apakah semua partikel gas memiliki kecepatan yang
sama ? (Berikut ini massa 1 mol gas dan massa relatif (M) gas)
Gas Massa 1 mol gas Massa Relatif (M)
H2 2,02 2
He 4,0
H2O 18
Ne 20,1
N2 28
NO 30
CO2 44
SO2 48
c. Analisis Data
1) Berdasarkan hubungan antara energi dalam (U) dan energi kinetik
rata-rata partikel gsa (Ek). Berapakah kecepatan efektif (kecepatan
rata-rata) dari partikel gas?
Jawab :
2) Berdasarkan persamaan yang didapat dari no 1 maka hitunglah 𝑣𝑟𝑚𝑠
dari masing-masing gas. Dan masukkan datanya dalam tabel berikut.
Jawab :
Gas Massa 1 mol gas Massa Relatif (M) 𝒗𝒓𝒎𝒔
H2 2,02 2
He 4,0
H2O 18
Ne 20,1
N2 28
Gunakan persamaan
𝐸𝑘 =𝑈
𝑁
1
2𝑚𝑝𝑣2 =
3
2𝑘𝑇
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
161
Gas Massa 1 mol gas Massa Relatif (M) 𝒗𝒓𝒎𝒔
NO 30
CO2 44
SO2 48
3) Bagaimanakah hubungan antara 𝑣𝑟𝑚𝑠 dan persamaan gas ideal?
Jawab :
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
4) Berdasarkan tabel diatas, manakah gas yang memiliki kecepatan
efektif yang lebih besar? Apa hubungannya dengan massamolekul
suatu partikel gas?
Jawab :
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
5) Bagaimanakah hubungan antara kecepatan efektif gas dengan
tekanannya?
Jawab :
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
d. Kesimpulan
Buatlah kesimpulan berdasarkan diskusi diatas. _____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
162
LKPD 5 Energi Kinetik Partikel Gas
a. Tujuan
1) Berdasarkan simulasi, siswa dapat menghubungkan antara persamaan
gas ideal dengan tekanan gas dalam ruang tertutup
2) Siswa dapat menghitung besarnya energi kinetik suatu partikel gas
melalui soal-soal yang diberikan
b. Alat Dan Bahan
Alat dan bahan di dalam simulasi yang digunakan yaitu:
3) Container 5) Heat Control
4) Pump 6) Gas in Pump : Light Species
5) Termometer 7) Ruler
6) Barometer 8) Constant Parameter
c. Skema
Gambar 13 Animasi Phet untuk gas-properties_in Sumber: https://phet.colorado.edu/
d. Prosedur
1) Buka Simulations dengan KLIK judul gas-properties, kemudian
observasi letak alat dan bahan yang diperlukan untuk percobaan ini.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
163
2) Pada Gas in Pump, pilih jenis gas Light Species
3) Pastikan suhu gas yang akan masuk Container adalah 300 K. Untuk
mengetahuinya Klik Advanced Options kemudian lihat angka yang
tertera pada Temperature of new particles (K), angka tersebut dapat
dirubah. Jika sudah 300, tidak perlu dirubah lagi
4) Pompa gas, usahakan molekul yang masuk Container berjumlah 100
buah, dapat dilihat pada Gas In Chamber, jika jumlah molekul berlebih
maka dapat menguranginya dengan meng-Klik tombol di sebelah kanan
jenis gas seperti yang ditunjukkan anak panah di bawah ini.
5) Pastikan muncul spesies information dengan mengklik Hide and Tools
kemudian beri centang untuk spesies information. Maka akan muncul
seperti ini.
6) Aturlah temperatur hingga 10K dengan mengatur pada remove.
Sehingga muncul seperti dibawah ini.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
164
7) Kemudian lihat berapa kecepatan yang tertera dalam simulasi.
Masukkan data dalam tabel pengamatan. Ulangi untuk temperatur yang
lain.
8) Klik Reset setelah selesai melakukan percobaan.
e. Data Pengamatan
Massa partikel = m gram
Temperatur (0K) Kecepatan Energi Kinetik (Ek)
10 50 90
130 170
f. Analisis Data
Analisis data pengamatan
1) Bagaimanakah hubungan antara temperatur dengan kecepatan dari
pertikel gas?
Jawab :
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
2) Bagaimanakah hubungan antara temperatur dengan energi kinetik
yang dialami partikel gas?
Jawab :
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
165
g. Formulasi rumus
1) Berdasarkan persamaan gas ideal dan tekanan yang dialami oleh
dinding terhadap partikel gas. Berapakah energi kinetik yang
dihasilkan dengan partikel gas?
Jawab :
2) Bagaimanakah hasil persamaan pada no 1 apakah sama dengan hasil
yang didapat pada data praktikum? Jika berbeda mengapa?
Jawab :
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
h. Kesimpulan
Buatlah kesimpulan berdasarkan hasil diskusi.
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
i. Soal Diskusi
1) Sebuah tangki berisi 2 mol gas Helium bersuhu 200C. Jika Helium
dianggap sebagai gas ideal, hitunglah energi total sistem dan energi
kinetik rata-rata setiap molekul.
Jawab :
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
Gunakan persamaan
𝑝𝑣 = 𝑁𝑘𝑇
𝑝 =1
3𝑚𝑣2 (
𝑁
𝑉)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
166
C. Bahan Bacaan
Teori Kinetik Gas
Teori yang menggunakan tinjauan tentang gerak dan energi partikel-partikel
gas untuk menyelidiki sifat-sifatnya secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata
kelakuan partikel-partikel gas tersebut disebut teori kinetik gas.
Gas Ideal
Gas ideal merupakan gas-gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut.
a. Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul dan setiap
molekul adalah identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan
molekul lainnya.
b. Partikel-partikel gas berbentuk bola padat yang bergerak secara acak,
segala arah, berbagai kecepatan dan memenuhi hukum gerak Newton.
c. Jumlah molekul gas sangat banyak tetapi tidak terjadi gaya interaksi antar
molekul.
d. Ukuran molekul gas sangat kecil sehingga dapat diabaikan terhadap
ukuran wadah.
e. Molekul gas terdistribusi merata pada seluruh ruangan dalam wadah.
f. Setiap tumbukan yang terjadi (antar molekul dengan molekul atau molekul
dengan dinding wadah) adalah elastis sempurna.
Dalam keadaan nyata tidak ada gas yang termasuk gas ideal tetapi gas-gas
nyata pada tekanan rendah (lebih kecil dari satu atmosfer) dan suhunya tidak
dekat dengan titik cair gas, cukup akurat memenuhi hukum-hukum gas ideal.
Hukum-hukum yang Mendasari Persamaan Gas Ideal E
Teori kinetik gas membahas hubungan antara besaran-besaran yang
menentukan keadaan suatu gas di dalam ruangan tertutup, diantaranya
volume (V), tekanan (p), dan suhu gas (T), menurut proses atau perlakuan
yang diberikan pada gas, yaitu isotermal, isobarik, dan isokhorik.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
167
Hukum Boyle
Hukum Boyle menyatakan bahwa gas yang berada dalam bejana tertutup
dengan suhu dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik
dengan volumenya.
Gambar 14 Ilustrasi gas ideal yang berada dalam ruang tertutup
Sumber: Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI
Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada
suhu konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.
𝒑 𝑽 = konstan
atau
𝒑𝟏𝑽𝟏 = 𝒑𝟐𝑽𝟐
dengan:
p1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)
p2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)
v1 = volume gas pada keadaan 1 (m3)
v2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)
secara grafis hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat digambarkan
sebagai berikut.
Gambar 15 Hubungan antara p dan V gas ideal dalam ruang tertutup Sumber: …..
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
168
Hukum Gay Lussac
Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam
bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan
suhu mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang
berbeda pada volume konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.
dengan:
T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)
p1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)
p2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)
Hukum Charless
Hukum Charles menyatakan bahwa jika tekanan gas yang berada dalam bejana
tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu
mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang berbeda
pada tekanan konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.
dengan:
V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3)
V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)
T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
169
Persamaan Keadaan Gas Ideal
Menurut hukum Boyle-Gay Lussac, hubungan antara tekanan (p), volume (V),
dan suhu mutlak (T) dari suatu gas ideal dapat dinyatakan sebagai berikut.
Jika jumlah partikel adalah N, maka persamaan keadaan gas dapat dituliskan
sebagai berikut.
dengan menggunakan hubungan 𝑛 = 𝑁
𝑁𝐴 , R = NA k, dengan k = konstanta
Boltzmann. (1,38 × 10–23 J/K), maka diperoleh persamaan sebagai berikut.
dengan:
n = jumlah mol gas (mol)
R = tetapan gas = 8,314 × 103 J/k mol K atau 0,082 L atm/mol K
NA = bilangan Avogadro = 6,02 × 1023 (partikel/mol)
T = suhu mutlak (K)
persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut
dengan:
m = massa total gas (kg)
M = massa relatif partikel (gram/mol)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
170
Tekanan Gas Ideal Menurut Teori Kinetika Gas
Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup
Teori kinetik menggunakan asumsi bahwa gerak molekul-molekul dalam gas
adalah penyebab timbulnya tekanan. Untuk mempelajari keadaan molekul
atau (partikel) gas, digunakan prinsip mekanika Newton dimana suatu gas
ideal terkurung di dalam sebuah ruang kubus dengan rusuk L.
Gambar 16 Kubus tertutup berisi gas ideal
Beberapa buah partikel gas terkurung dalam ruang yang berbentuk kubus
dengan panjang rusuk L. Dengan meninjau sebuah molekul gas bermassa mo
yang bergerak menuju dinding X dengan kecepatan terhadap sumbu X adalah
v1x. Molekul ini mempunyai komponen momentum terhadap X sebesar mov1x
kearah dinding. Karena tumbukan bersifat lenting sempurna, maka setelah
terjadi tumbukan kecepatan molekul menjadi –v1x dan momentumnya –mov1x.
Sehingga perubahan momentum gas tersebtu adalah sebagai berikut.
∆𝑝 = momentum akhir − momentum awal
∆𝑝 = (−𝑚0𝑣1𝑥 ) − (𝑚0𝑣1𝑥 )
∆𝑝 = −2𝑚0𝑣1𝑥
Selang waktu untuk perjalanan bolak balik sebuah molekul tanpa
bertumbukan dari X-Y-X adalah:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
171
xv
Lt
1
2 ………………………………………………………
Laju perubahan momentum molekul dituliskan sebagai:
x
x
vL
vm
t
p
1
10
/2
2
L
vm x12
0 ……………………………
Dalam hukum II Newton, laju perubahan momentum molekul ini sama dengan
gaya yang dikerjakan molekul pada dinding sehingga
t
pF
L
vmF
x12
0 ……………………...…………………
Jika luas dinding batas A adalah L2 maka tekanan gas P adalah gaya per satuan
luas, sehingga:
2
12
0 /
L
Lvm
A
FP
x
3
12
0
L
vm x ……………………………………………..
Jika ada sejumlah N molekul gas dalam ruang tertutup dan komponen X nya
adalah v1x, v2x, v3x, ……, vNx, maka tekanan total gas pada dinding X menjadi
Nxxxx vvvvL
mP 2
32
22
12
3
0 ......
Dengan mengetahui bahwa nilai kuadrat rata-rata komponen X dari kecepatan
diberikan oleh persamaan berikut.
N
vvvvv
Nxxxxx
23
22
21
22 ...... ……………….………..
maka persamaannya menjadi
𝑝 =𝑚0
𝐿3𝑁𝑣𝑥
2̅̅ ̅
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
172
Dalam gas, molekul-molekul bergerak ke segala arah dalam ruang tiga
dimensi. Sesuai dengan asumsi gas ideal, setiap molekul gas bergerak acak
dengan kecepatan yang tetap, maka nilai kuadrat rata-rata kecepatan pada
arah X, Y, dan Z adalah sama besar, yaitu
222
zyx vvv
sehingga kuadrat rata-rata kecepatan 2v adalah resultan dari kuadrat rata-
rata
2
xv ,22
, zy vv
yaitu
22
xvv22
zy vv
22 3 xvv
22
3
1vvx
Sehingga
3
2
02
3
0
3
1
3
1
L
vNmvN
L
mp
……………………..………
Jika 3L adalah volume gas V sehingga
𝑝 =1
3𝑣2̅̅ ̅ (
𝑁
𝑉)………………………………………………
dengan
p = tekanan gas (Pa) N = banyak molekul ( partikel)
0m = masa sebuah molekul (kg) V = Volume gas (m3)
2v = rata-rata kuadrat kecepatan 2s
m
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
173
Hubungan Tekanan Gas dan Energi Kinetik
Energi kinetik rata-rata kE berhubungan dengan rata-rata kuadrat kecepatan,
2v yaitu. 2
02
1vmEk Oleh karena itu dapat dinyatakan bahwa tekanan gas
𝑝 =1
3𝑣2̅̅ ̅ (
𝑁
𝑉) dalam energi kinetik rata-rata:
kEvmvm3
2
2
1
3
2
3
1 2
0
2
0
dan 𝑝 =1
3𝑣2̅̅ ̅ (
𝑁
𝑉) dapat diubah menjadi
V
Nvmp 2
03
1
V
NEp k
3
2
Suhu dan Energi Kinetik Rata-rata Molekul Gas
Persamaan Hubungan Suhu dan Energi Kinetik Rata-rata Molekul gas.
NkTpV atau kTV
Np
kTE
kTV
N
V
NE
k
k
3
2
3
2
kTEatauEk
T kk2
3
3
2
dengan k = 1,38 x 10-23 JK-1 disebut tetapan Boltzman.
Kelajuan Efektif Gas
Kelajuan efektif gas berdasarkan teori kinetik gas dapat dirumuskan sebagai
berikut.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
174
N
vN
N
vN
NNN
vNvNvNv ii
i
ii
22
321
2
33
2
22
2
112
........
.....
dengan
iNNNNN .......321
Kelajuan efektif RMSv (RMS = root mean square) didefinisikan sebagai akar
rata-rata kuadrat kelajuan, 2v :
2vvRMS
Hubungan Kelajuan Efektif Gas dengan Suhu Mutlaknya
Dengan menggunakan kelajuan efektif RMSv energi kinetik rata-rata partikel
gas dapat dinyatakan sebagai:
RMSk vmE 2
02
1
maka
kTvm RMS
2
3
2
1 2
0
0
2 3
m
kTv RMS
0
3
m
kTvRMS dengan 0m adalah massa sebuah molekul gas.
Perbandingan Kelajuan Efektif Berbagai Gas
Dari persamaan AN
Mm 0 dan persamaan
AN
Rk diperoleh:
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
175
A
ARMS
NM
TNR
m
kTv
/
/33
0
M
RTvRMS
3
Hubungan Kecepatan Efektif Gas dengan Tekanannya
Perhatikan massa total gas m adalah hasil kali banyak molekul N dengan massa
sebuah molekul 0m , ditulis:
0Nmm atau N
mm 0
Persamaan yang menghubungkan kecepatan efektif gas dengan tekanannya:
NkTpV
N
pVkT
Sehingga
N
m
N
V
m
kTvRMS
3
3
0
Vm
p
m
pVvRMS
/
33
pvRMS
3
dengan ρ adalah massa jenis gas.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
176
Prinsip Ekuipartisi Energi
Energi kinetik rata-rata molekul suatu gas pada suhu mutlak T dapat
dinyatakan dengan persamaan berikut.
kTvmEk
2
13
2
1 2
0
Ekivalensi ini menunjukkan fakta bahwa kelakuan gas tidak bergantung pada
pemilihan orientasi (arah) system koordinat XYZ, dan dapat ditulis sebagai
berikut.
kTvmvmvm zyx2
1
2
1
2
1
2
1 2
0
2
0
2
0
dengan energi kinetik sebuah molekul adalah
222
02
1zyx vvvm
karena ada tiga arah berbeda dimana molekul dapat bergerak, maka gas ideal
monoatomik memiliki 3 (tiga) derajat kebebasan, dan energi mekanik rata-
rata per molekul sama dengan energi kinetik rata-rata per-molekul (energi
potensial = 0)
kTEE km
2
13
Pernyataan umum diatas dikenal sebagai teorema ekuipartisi energi, yang
berbunyi sebagai berikut.
“Untuk suatu sistem molekul-molekul gas pada suhu mutlak T
dengan tiap molekul memiliki v derajat kebebasan, rata-rata
energi mekanik per-molekul mE adalah:
kTvEE km
2
1”
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
177
Derajat Kebebasan Molekul Gas Diatomik
Secara eksperimental hanya diperoleh lima derajat kebebasan saja pada gas
diatomik bertemperatur kamar yang memberi kontribusi pada energi
mekanik atau energi kinetik tiap molekul yaitu tiga translasi dan dua rotasi.
Karena gas diatomik memiliki lima derajat kebebasan (v = 5), maka energi
mekanik rata-rata permolekul mE adalah:
kTEE km
2
15
gas diatomik dapat memiliki sampai tujuh derajat kebebasan. Gas yang
memiliki lebih dari dua atom (poliatomik), memiliki derajat kebebasan yang
lebih besar, dan vibrasinya juga lebih komplek.
Energi Dalam Gas
Gas ideal yang terkurung dalam sebuah wadah tertutup mengandung banyak
sekali molekul. Tiap molekul gas memiliki energi kinetik rata-rata sebagai
berikut.
kTvEk
2
1
Energi dalam suatu gas didefinisikan sebagai jumlah energi kinetik seluruh
molekul gas yang terdapat didalam wadah tertutup. Jika ada sejumlah N
molekul gas dalam wadah, maka energi dalam gas U merupakan hasil kali N
dengan energi kinetik tiap molekul,
kE :
kTNvENU k
2
1 untuk gas monoatomik
kTNUv
2
13:3
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
178
PENGEMBANGAN PENILAIAN
A. Pembahasan Soal-soal
Soal No. 1
Pernyataan-pernyataan di bawah ini berkaitan dengan gas.
(1) Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul.
(2) Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju
konstan dan gerakannya acak.
(3) Tumbukan yang terjadi antar partikel maupun dengan dinding
wadah lenting sempurna.
(4) Dalam setiap gerak partikel gas tidak berlaku hukum-hukum
Newton tentang gerak.
(5) Terdapat gaya tarik-menarik antar partikel maupun partikel
dengan dinding wadah.
Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah ...
A. (1),(2),(3)
B. (1),(2),(5)
C. (1),(4),(5)
D. (2),(3),(4)
E. (3),(4),(5)
Pembahasan
Diketahui : Pernyataan berkaitan dengan gas
Ditanyakan : Pernyataan yang tepat berkaitan dengan gas ideal
Jawab :
Pernyataan (1) - Benar
Pernyataan (2) berkaitan dengan Gerak brown - Benar
Pernyataan (3) Ek tidak hilang, untuk tumbukan lenting sempurna
e = 1 - Benar
Pernyataan (4) Selalu berlaku, kecuali untuk partikel (ukurannya sangat
kecil) dapat diabaikan – Salah
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
179
Pernyataan (5) Tidak ada gaya tarik menarik antar partikel - Salah
Jawaban : A. (1),(2),(3)
Soal No. 2
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V1 pada
suhu T1 dan tekanan P1. Jika suhu gas menjadi 3T1 dan tekanan menjadi
5/3P1, maka perbandingan volume gas akhir dengan volume gas mula-
mula adalah....
A. 3 : 5
B. 5 : 9
C. 9 : 5
D. 9 : 15
E. 15 : 9
Pembahasan
Diketahui :
Berdasarkan narasi dan gambar dapat diketahui
Volume ruangan yang ditempati gas idela, : V1
Suhu awal ruangan : T1
Tekanan : P1
Ditanyakan : Perbandingan volume akhir dengan volume awal gas 𝑽𝟐
𝑽𝟏
Jawab :
Jawaban : C. 9 : 5
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
180
Soal No. 3
Jika volume gas ideal dalam ruang tertutup dirubah menjadi ½ kali
semula dalam proses isothermis, tekanannya menjadi ….
A. ¼ kali semula
B. ½ kali semula
C. 1 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Pembahasan
Diketahui :
V2 = ½ V1 , pada proses isothermis
Ditanyakan : Tekanan, p2
Jawab :
𝑝 𝑉
𝑇= konstan
𝑝1 𝑉1
𝑇1=
𝑝2 𝑉2
𝑇2
𝑝1 𝑉1
𝑇=
𝑝2 1
2𝑉1
𝑇
𝑝1 𝑉1 = 𝑝21
2𝑉1
𝑝2 = 2 𝑝1
Jawaban : D. 2 kali semula
Soal No. 4
Perhatikan pernyataan berikut!
1. Jumlah partikel gas ditambah
2. Jumlah mol dikurangi
3. Suhu ditingkatkan
4. Volume ditambah
Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas dalam suatu ruangan
tertutup ditunjukkan oleh nomer...
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
181
A. 1, 2, 3, 4
B. 1, 2, 3
C. 1 dan 3
D. 2 dan 4
E. 3 dan 4
Pembahasan
Diketahui : Pernyataan berkaitan dengan gas
Ditanyakan : Pernyataan yang tepat berkaitan dengan gas ideal
Jawab :
Berdasarkan persamaan keadaan gas ideal
𝑝 𝑉 = 𝑛 𝑅 𝑇
𝑝 𝑉 = 𝑁 𝑘 𝑇
dapat disimpulkan bahwa tekanan gas dalam satu ruangan
dapat ditingkatkan dengan cara menambah jumlah partikel
gas dan meningkatkan suhunya.
Jawaban : C. 1 dan 3
Soal No. 5
Gas argon berada dalam ruangån tertutup. Saat suhunya berubah
menjadi dua kali semula, maka kecepatan gerak partikel gas argon
berubah menjadi....
A. ½ kali semula
B. 1/√2 kali semula
C. √2 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Pembahasan
Diketahui : Gas Argon diruangan tertutup
T2 = 2 T1
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
182
Ditanyakan : v = ? (gas Argon)
Jawab :
Berdasarkan persamaan gas ideal
𝑣 = √3 𝑘 𝑇
𝑚
dapat disimpulkan bahwa v berbanding lurus dengan akar T,
maka ketika suhunya dinaikkan, T2 = 2 T1 , maka
𝑣1 = √3 𝑘 𝑇1
𝑚
𝑣2 = √3 𝑘 𝑇2
𝑚= √
3 𝑘 (2𝑇1)
𝑚= √2 (
3 𝑘 𝑇1
𝑚)
𝑣2 = √2√3 𝑘 𝑇1
𝑚= √2 𝑣1
Jawaban : C. √𝟐 kali semula
Soal No. 6
Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P,
volume V dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 1/2 T, dan
volumenya menjadi 2/3 V, maka perbandingan tekanan awal (P1) dengan
tekanan akhir (P2) setelah V dan T diubah adalah. …
A. 1:2
B. 1:3
C. 2:3
D. 3:4
E. 4:3
Pembahasan
Diketahui :
V2 = 2/3 V1 dan T2 = ½ T1
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
183
Ditanyakan : Tekanan, p2
Jawab :
𝑝 𝑉
𝑇= konstan
𝑝1 𝑉1
𝑇1=
𝑝2 𝑉2
𝑇2
𝑝1 𝑉1
𝑇1=
𝑝2 2
3𝑉1
1
2𝑇1
𝑝1 = 𝑝24
3
𝑝1 = 4
3 𝑝2
Jawaban : E. 4 : 3
Soal No. 7
Sejumlah gas dałam ruang tertutup dengan suhu 77oc. Agar energi kinetik
partikel gas dałam ruang tersebut menjadi 3 kali semula maka suhu gas
harus dinaikkan menjadi ....
A. 154 0C
B. 308 0C
C. 777 0C
D. 1127 0C
E. 1400 0C
Pembahasan
Diketahui :
T1 = 77oC, dan EK1
Ditanyakan : T2 = ? agar EK2 = 3 EK1
Jawab :
𝐸𝑘 2 =3
2𝑘𝑇2
𝐸𝑘 2 = 3 𝐸𝑘 1
3 3
2𝑘 (350) =
3
2𝑘𝑇2 atau 3 (350) = 𝑇2
T2 = 1050oK = 777oC
Jawaban : E. 4 : 3
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
184
B. Mengembangkan Soal HOTS
Pada bagian ini akan dimodelkan pembuatan soal yang memenuhi indikator
pencapaian kompetensi yang diturunkan dari kompetensi dasar pengetahuan.
Pengembangan soal diawali dengan pembuatan kisi-kisi agar Saudara dapat
melihat kesesuaian antara kompetensi, lingkup materi, dan indikator soal.
Selanjutnya, dilakukan penyusunan soal di kartu soal berdasarkan kisi-kisi
yang telah disusun sebelumnya. Contoh soal yang disajikan terutama untuk
mengukur indikator kunci pada level kognitif yang tergolong HOTS.
Pa
ke
t Un
it Pe
mb
ela
jara
n
Pe
mb
ela
jara
n A
ljab
ar
18
5
Tabel 7. Kisi-Kisi Ujian Sekolah Berstandar Nasional (USBN)
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas (SMA) Mata Pelajaran : Fisika Jumlah Soal : 4 Tahun Pelajaran : 2018/2019
NO Kompetensi yang Diuji Lingkup Materi
Materi Indikator Soal No Level
Kognitif Bentuk
Soal
1. 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Teori Kinetik Gas
Kecepatan gas Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup
1 L3 PG
2 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Teori Kinetik Gas
Gas Ideal Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup
2 L3 PG
3 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Teori Kinetik Gas
Tekanan gas dalam ruang tertutup
Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
3 L3 PG
Pro
gra
m P
KB
me
lalu
i PK
P b
erb
asis Zo
na
si D
irektorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
18
6
NO Kompetensi yang Diuji Lingkup Materi
Materi Indikator Soal No Level
Kognitif Bentuk
Soal
4 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Teori Kinetik Gas
Energi Kinetik gas ideal
Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
4 L3 PG
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
187
KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13
Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda
Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto
KOMPETENSI DASAR
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Buku Sumber: BG dan BS
Pengetahuan Pemahaman
Aplikasi Penalaran
Nomor Soal
1
RUMUSAN BUTIR SOAL
Suatu gas ideal berada di dalam ruang tertutup.
Gas ideal tersebut dipanaskan hingga kecepatan
rata-rata partikel gas meningkat menjadi 3 kali
kecepatan awal. Jika suhu awal gas adalah 27oC,
maka suhu akhir gas ideal tersebut adalah…
Jawab
Kecepatan rata-rata akhir = 2 x Kecepatan
rata-rata awal
LINGKUP MATERI
Kunci Jawaban
MATERI Teori Kinetik Gas
INDIKATOR SOAL
Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup
PAKET - …
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
188
KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13
Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda
Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto
KOMPETENSI DASAR
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Buku Sumber: BG dan BS
Pengetahuan/ Pemahaman
Aplikasi Penalaran
Nomor Soal
2
RUMUSAN BUTIR SOAL
Tiga mol gas berada di dalam suatu ruang
bervolume 36 liter. Masing-masing molekul gas
mempunyai energi kinetik 5 x 10–21 Joule.
Konstanta gas umum = 8,315 J/mol.K dan
konstanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J/K. Hitung
tekanan gas dalam ruang tersebut!
LINGKUP MATERI
Kunci Jawaban
1,67 atm
MATERI Teori Kinetik Gas
PAKET - …
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
189
INDIKATOR SOAL Jawaban
Diketahui :
Jumlah mol (n) = 3 mol
Volume = 36 liter = 36 dm3 = 36 x 10-3 m3
Konstanta Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 J/K
Energi kinetik (EK) = 5 x 10–21 Joule
Konstanta gas umum (R) = 8,315 J/mol.K
Ditanya : tekanan gas (P)
Jawab :
Hitung suhu (T) menggunakan rumus energi
kinetik gas dan suhu :
Hitung tekanan gas menggunakan rumus
hukum Gas Ideal (dalam jumlah mol, n) :
Tekanan gas adalah 1,67 x 105 Pascal atau
1,67 atmosfir.
Menjelaskan teori kinetik gas pada ruang tertutup
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
190
KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13
Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda
Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto
KOMPETENSI DASAR
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Buku Sumber: BG dan BS
Pengetahuan/ Pemahaman
Aplikasi Penalaran
Nomor Soal
3
RUMUSAN BUTIR SOAL
Dua tabung diisi dengan gas berbeda tetapi keduanya
berada pada suhu yang sama. Diketahui MA dan MB
adalah berat molekul kedua gas tersebut. Dengan
demikian besar momentum rata-rata kedua gas yaitu PA
dan PB akan berkaitan satu sama lain menurut rumus :
A. 𝑃𝐴 = 𝑃𝐵
B. 𝑃𝐴 = √𝑀𝐴
𝑀𝐵𝑃𝐵
C. 𝑃𝐴 =𝑀𝐴
𝑀𝐵𝑃𝐵
D. 𝑃𝐴 =𝑀𝐵
𝑀𝐴𝑃𝐵
E. 𝑃𝐴 = √𝑀𝐵
𝑀𝐴𝑃𝐵
LINGKUP MATERI
Kunci Jawaban
B
MATERI Teori Kinetik Gas
INDIKATOR SOAL
Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
PAKET - …
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
191
KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019
Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Kurikulum : K-13
Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda
Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam Nama Penyusun : Suharto
KOMPETENSI DASAR
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Buku Sumber: BG dan BS
Pengetahuan/ Pemahaman
Aplikasi Penalaran
Nomor Soal
4
RUMUSAN BUTIR SOAL
a. Gas ideal berada dalam wadah tertutup pada
mulanya mempunyai tekanan P dan volume V.
Apabila tekanan gas dinaikkan menjadi 4 kali
semula dan volume gas tetap maka perbandingan
energi kinetik awal dan energi kinetik akhir gas
adalah…
Hubungan antara tekanan (P), volume (V) dan energi
kinetik (EK) gas ideal :
Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik
akhir :
LINGKUP MATERI
Kunci Jawaban
D
MATERI Teori Kinetik Gas
INDIKATOR SOAL
Menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
PAKET - …
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
192
C. Refleksi Pembelajaran
Pada bagian ini Saudara akan melaksanakan refleksi dalam proses
pembelajaran materi teori kinetik gas. Refleksi pembelajaran dilakukan
dengan melihat kesesuaian antara proses pembelajaran, peserta didik,
penilaian, dan ketercapaian KD. Berikut pertanyaan-pertanyaan yang dapat
mengarahkan Saudara dalam melakukan refleksi pembelajaran yang Saudara
lakukan.
1. Apakah kegiatan membuka pelajaran dapat mengarahkan dan
mempersiapkan peserta didik mengikuti pelajaran dengan baik ?
2. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap materi/bahan ajar yang disajikan
sesuai dengan yang diharapkan? (Apakah materi terlalu tinggi, terlalu
rendah, atau sudah sesuai dengan kemampuan awal peserta didik?)
3. Bagaimana respons Saudara terhadap media pembelajaran yang
digunakan? (Apakah media sesuai dan mempermudah peserta didik
menguasai kompetensi/materi yang diajarkan?)
4. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap aktivitas pembelajaran yang telah
dirancang ? Apakah aktivitas pembelajaran tersebut dapat melatih siswa
berpikir tingkat tinggi (HOTs)?
5. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap pendekatan, model pembelajaran,
metode, dan teknik pembelajaran yang digunakan?
6. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap teknik pengelolaan kelas yang
akan dilakukan (perlakuan guru terhadap peserta didik dalam mengatasi
masalah dan memotivasi peserta didik)?
7. Apakah Saudara dapat menangkap penjelasan/instruksi yang diberikan
pada bagian aktivitas pembelajaran?
8. Bagaimanakah tanggapan Saudara terhadap latihan atau penilaian yang
dikembangkan?
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
193
9. Apakah Saudara telah mencapai penguasaaan kemampuan pembelajaran
yang telah dikembangkan?
10. Apakah kegiatan menutup pelajaran yang dikembangkan dapat
meningkatkan penguasaan peserta didik terhadap meteri pelajaran?
11. Apakah Aktivitas pembelajaran yang dirancang dapat mencapai
kompetensi dasar (KD) pada meteri terpilih sebagaimana mestinya? (Jika
tidak seluruhnya, apakah Saudara akan melakukan penyesuaian aktivitas
pembelajaran pembelajaran dalam rencana pembelajaran?)
12. Apakah kelemahan yang akan Saudara dalam melaksanakan aktivitas
pembelajaran yang telah dirancang?
13. Apakah kekuatan atau hal-hal baik yang Saudara capai dalam mempelajari
aktivitas pembelajaran?
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
194
KESIMPULAN
Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar:
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
dan 4.5 Menyajikan karya yang berkaitan dengan teori kinetik gas dan makna
fisisnya. Berdasarkan KD pengetahuan dapat diketahui bahwa indikator yang
dikembangkan perlu mancapai level analisis (C4) karena walaupun kata kerja
yang dimunculkan adalah “menjelaskan” namun “menjelaskan” konsep yang
abstrak. Artinya, KD ini menuntut Saudara melatihkan kemampuan berpikir
tingkat tinggi (HOTS) kepada peserta didik. Adapun KD keterampilan
menuntut Saudara untuk dapat memfasilitasi peserta didik melakukan
kegiatan membuat karya dan menyajikannya berkaitan dengan materi teori
kinetik gas. Hal ini berarti Saudara perlu mempersiapkan permasalahan
sehari-hari yang berkaitan dengan teori kinetik gas untuk ditelusuri lebih
lanjut oleh peserta didik
Dikuasainya keterampilan berpikir tingkat tinggi oleh peserta didik
memerlukan proses pembelajaran yang relevan. Oleh karena itu, aktivitas
pembelajaran di Unit teori Kinetik Gas dengan menggunakan model inquiry
learning, discovery learning dan pendekatan saintifik, dengan metode praktik,
penugasan dan diskusi dalam bebrapa kali pertemuan. Seperti telah diketahui,
model pembelajaran inquiry merupakan model yang dapat membekalkan
kemampuan berpikir tingkat tinggi kepada peserta didik. Ketika
implementasi, pembelajaran juga dipandu dengan menggunakan LKPD yang
dirancang untuk memudahkan penguasaan konsep sesuai tingkat kognitif dan
penguasaan keterampilan peserta didik serta lebih mengedepankan
bagaimana konsep dibangun oleh peserta didik melalui aktivitas pembelajaran
yang dilakukan.
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
195
Unit yang dikembangkan pada materi ini merupakan konten yang kaya akan
pengethauan kontekstual bagi peserta didik. Artinya, guru dapat mendorong
serta memfasilitasi peserta didik untuk menemukan fenomena di kehidupan
sehari-hari yang berkaitan Unit ini. Saudara dapat menyajikan fenomena
kontekstual melalui penyajian video atau mendorong peserta didik menggali
informasi kepada narasumber yang relevan.
Berkaitan dengan penilaian, Unit ini muncul dalam instrumen tes UN selama
tiga tahun terakhir. Jenis pertanyaan diajukan sudah mengarah kepada jenis
soal yang mengukur keterampilan berpikir tingka tinggi. Oleh karena itu,
Saudara perlu meyakinkan bahwa peserta didik memahami sub topik ini
dengan baik. Lebih dari itu, Saudara perlu mengembangkan soal-soal
pengetahuan unit ini pada tingkat level berpikir yang lebih tinggi lagi. Artinya,
saudara memfasilitasi peserta didik agar dapat memecahkan soal-soal yang
mengedapankan kemampuan berpikir tingkat tinggi.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
196
UMPAN BALIK
Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap Unit ini, Saudara perlu
mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen
ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.
Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.
Lembar Persepsi Pemahaman Unit
No Aspek Kriteria
1 2 3 4
1 Memahami indikator yang telah dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar
2 Mampu menghubungkan konten dengan fenomena kehidupan sehari-hari
3 Merasa bahwa tahapan aktivitas pembelajaran dapat mengembangkan HOTS peserta didik
4 Memahami tahapan aktivitas yang disajikan dengan baik
5 Mampu dengan baik mengaplikasikan aktivitas pembelajaran di dalam kelas
6 Memahami dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan
7 Mampu melaksanakan dengan baik Lembar Kerja peserta didik yang dikembangkan
8 Memahami Konten secara menyuluh dengan baik
9 Memami prosedur penyusunan soal HOTS dengan baik
Unit Pembelajaran
Kalor dan Perpindahannya
197
10 Mampu membahas soal HOTS yang disajikan dengan tepat
Jumlah
Jumlah Total
Keterangan
1 = tidak menguasai 2 = cukup menguasai 3 = menguasai 4 = Sangat Menguasai
Pedoman Penskoran
𝑆𝑘𝑜𝑟 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 100
40
Keterangan Umpan Balik
Skor Umpan Balik
< 70 Masih banyak yang belum dipahami, di antara konten, cara
membelajarkannya, mengembangkan penilian dan
melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara membaca
ulang Unit ini dan mendiskusikannya dengan dengan fasilitator
di MGMP sampai anda memahaminya.
70-79 Masih ada yang belum dipahami dengan baik, di antara konten,
cara membelajarkan, mengembangkan penilian dan
melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara perlu
mendiskusikan bagian yang belum dipahami dengan fasilitator
atau teman lain di MGMP.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
198
80-89 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan
penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS
dengan baik.
> 90 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan
penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS
dengan sangat baik. Saudara dapat menjadi fasilitator bagi
teman-teman lain di MGMP untuk membelajarkan Unit ini.
203
PENUTUP
Unit-unit pembelajaran yang telah dikembangkan diharapakan dapat menjadi
referensi Saudara dalam mengembangkan pembelajaran dan penilaian yang
berorientasi Higher Order Thinking Skills/HOTS yang terintegrasi dengan 5
(lima) unsur utama Penguatan Pendidikan Karakter (PPK) dan literasi dalam
rangka mencapai kecakapan Abad ke-21. Selanjutnya, saudara dapat
menerapkan desain pembelajaran yang telah disusun kepada peserta didik di
kelas masing-masing.
Saudara perlu memahami unit-unit dengan baik. Unit-unit yang telah
dikembangkan perlu dipelajari dan dikaji lebih lanjut oleh Saudara bersama
rekan sejawat guru Fisika lainnya dalam Program Peningkatan Kompetensi
Pembelajaran (PKP) di MGMP masing-masing, sehingga Saudara mendapatkan
gambaran teknis mengenai cara mengimplementasikannya di kelas. Selain itu,
dengan cara melakukan kajian lebih lanjut Sudara diharapkan dapat
mengantisipasi kesulitan-kesulitan yang mungkin akan dihadapi.
Aktivitas pembelajaran yang disajikan dalam setiap unit merupakan gambaran
umum skenario pembelajaran untuk mencapai masing-masing KD sesuai
dengan indikator yang dikembangkan oleh tim penulis. Selanjutnya Saudara
perlu menyusun RPP yang sesuai dengan kondisi kelas masing-masing
berdasarkan skenario dalam aktivitas pembelajaran unit, sehingga
memudahkan mengimplementasikan secara teknis. Selain itu, Saudara masih
perlu mengembangkan instumen penilaian lainnya yang berorientasi HOTS
dengan mengacu pada contoh soal-soal tes yang disajikan dalam setiap unit
pembelajaran.
Dalam melaksanakan kegiatan praktikum sesuai LKPD, Saudara dapat
menyesuaikan alat dan bahan yang digunakan dengan alat dan bahan yang
terdapat dilingkungan masing-masing (kontekstual). Begitu pula dalam
mengalokasikan waktu pembelajaran, saudara dapat menyesuaikan dengan
204
kalender akademik di sekolah masing-masing. Harapan penulis, Saudara
dapat mengadaptasi langkah pembelajaran yang disajikan dalam unit
pembelajaran untuk mengembangkan RPP pada topik Fisika lainnya.
Refleksi dan evaluasi keefektifan, keberhasilan serta permasalahan selama
mengimplementasikan unit-unit ini perlu terus dilakukan. Permasalahan-
permasalahan yang ditemukan dapat langsung didiskusikan dengan rekan
sejawat, instruktur, kepala sekolah, serta pengawas agar segera menemukan
solusinya. Setiap keberhasilan, permasalahan, dan solusi yang ditemukan
selama pembelajaran perlu Saudara tuliskan dalam bentuk karya tulis best
practice atau karya tulis lainnya.
Capaian yang diharapkan dari penggunaan unit-unit ini adalah
terselenggaranya pembelajaran Fisika yang optimal sehingga berdampak
langsung terhadap peningkatan hasil belajar peserta didik yang melingkupi
ranah kognitif, afektif dan psikomotor pada dimensi pengetahuan konsep,
prosedural, prinsip dan metakognitif sesuai kebutuhan abad 21. Selain itu
dapat memfasilitasi Saudara menghasilkan karya tulis yang berguna bagi
pengembangan keprofesian berkelanjutan.
Kami menyadari bahwa unit-unit yang dikembangkan masih jauh dari
kesempurnaan. Saran, masukan, dan usulan penyempurnaan yang dapat
disampaikan kepada tim penulis melalui surat elektronik (e-mail) sangat kami
harapkan dalam upaya perbaikan dan pengembangan unit-unit lainnya.
205
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, Mikrajuddin. (2016). Fisika Dasar 1. ITB
Ariyana, Y., Pudjiastuti, A., Bestary, R., & Zamroni. (2018). Buku Pegangan Pembelajaran Berorientasi pada Keterampilan Berpikir Tingkat Tinggi. Jakarta. Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Badan Standar Nasional Pendidikan. (2018). Surat Keputusan BSNP Npmpr 0296/SKEP/BSNP/XI/2018 tentang Kisi-Kisi Ujian Naional untuk Jenjang Pendidikan Dasar dan Menengah. Jakarta. Badan Standar Nasional Pendidikan
Bueche, Frederick J dan Hecht, Eugene. (1997). Schaum Outline of Theory and Problems of College Physics, Ninth Edition. United State of America: McGraw-Hill
Giancoli, Douglas C. (2001). Fisika Jilid 1. Jakarta: Erlangga
Giancoli, C.,Douglas, C. (2001). Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Giancoli, Douglas C. (2005). Physics: principles with applicationc, 6th ed. Pearson Prentice Hall: New Jersey
Halliday dan Resnick. (2011). Fundamental of Physics. 9th edition. United State of America: John Wiley and Sons.
Hewitt, P.G. (2006). Conceptual Physics. 10th editions. New York: Adison Wesley
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2018). Permendikbud Nomor 37 tentang Perubahan atas Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan nomor 24 Tahun 2016 tentang Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Pelajaran pada Kurikulum 2013 pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah. Jakarta. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Pusat Penilaian Pendidikan, Balitbang. (2016). Soal UN Fisika SMA Tahun
2016. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Pusat Penilaian Pendidikan, Balitbang. (2017). Soal UN Fisika SMA Tahun
2017. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Pusat Penilaian Pendidikan, Balitbang. (2018). Soal UN Fisika SMA Tahun
2018, Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Serway, R.A. (2009). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 8th editition. California : Brooks/Cole.
206
Srivastava, S.L. (2004). Solved Problems in Physics. New Delhi: Atlantic Publishers and Distributors
Sudarwan. 2013. Pendekatan-pendekatan Ilmiah dalam Pembelajaran. Pusbangprodik
Suharto, Susianto E (2018). Unit Pembelajaran IPA SMA Berbasis Inkuiri: Hukum Hooke, Bandung: PPPPTK IPA, Kemendikbud
Suharto (2015). Modul Pelatihan Implementasi Kurikulum 2013. Mata Pelajaran Fisika tahun 2015. Pusbangprodik, Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Susianto, E. (2017). Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan KK D Fluida, Kalor dan Teori Kinetik Gas, Bandung: PPPPTK IPA, Kemendikbud
Tipler, P.A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid 1 (terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga
Yohanes Surya. (1996). Olimpiade Fisika. Jakarta : Primatika Cipta Ilmu
207
LAMPIRAN
SALINAN
LAMPIRAN
PERATURAN MENTERI PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
NOMOR 37 TAHUN 2018
TENTANG
PERUBAHAN ATAS PERATURAN MENTERI PENDIDIKAN
DAN KEBUDAYAAN NOMOR 24 TAHUN 2016 TENTANG
KOMPETENSI INTI DAN KOMPETENSI DASAR
PELAJARAN PADA KURIKULUM 2013 PADA PENDIDIKAN
DASAR DAN PENDIDIKAN MENENGAH
8. KOMPETENSI INTI DAN KOMPTENSI DASAR FISIKA SMA/MA KELAS XI
Tujuan kurikulum mencakup empat kompetensi, yaitu (1) kompetensi
sikap spiritual, (2) sikap sosial, (3) pengetahuan, dan (4) keterampilan.
Kompetensi tersebut dicapai melalui proses pembelajaran intrakurikuler,
kokurikuler, dan/atau ekstrakurikuler.
Rumusan Kompetensi Sikap Spiritual yaitu, “Menghayati dan
mengamalkan ajaran agama yang dianutnya”. Adapun rumusan
Kompetensi Sikap Sosial yaitu, “Menunjukkan perilaku jujur, disiplin,
tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai),
santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan
sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam
pergaulan dunia”. Kedua kompetensi tersebut dicapai melalui
pembelajaran tidak langsung (indirect teaching), yaitu keteladanan,
pembiasaan, dan budaya sekolahdengan memperhatikan karakteristik
mata pelajaran serta kebutuhan dan kondisi peserta didik.
Penumbuhan dan pengembangan kompetensi sikap dilakukan
208
sepanjang proses pembelajaran berlangsung dan dapat digunakan
sebagai pertimbangan guru dalam mengembangkan karakter peserta
didik lebih lanjut.
Kompetensi Pengetahuan dan Kompetensi Keterampilan dirumuskan
sebagai berikut ini.
KOMPETENSI INTI 3
PENGETAHUAN)
KOMPETENSI INTI 4
(KETERAMPILAN)
3. Memahami, menerapkan, dan
menganalisis pengetahuan
faktual,konseptual, prosedural,
dan metakognitif berdasarkan
rasa ingin tahunya tentang ilmu
pengetahuan, teknologi, seni,
budaya, dan humaniora dengan
wawasan kemanusiaan,
kebangsaan, kenegaraan, dan
peradaban terkait penyebab
fenomena dan kejadian, serta
menerapkan pengetahuan
prosedural pada bidang kajian
yang spesifik sesuai dengan
bakat dan minatnya untuk
memecahkan masalah.
4. Mengolah, menalar, dan
menyaji dalam ranah konkret
dan ranah abstrak terkait
dengan pengembangan dari
yang dipelajarinya di sekolah
secara mandiri, bertindak
secara efektif dan kreatif, serta
mampu menggunakan metoda
sesuai kaidah keilmuan
3.5 Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor yang
meliputi karakteristik termal
suatu bahan, kapasitas, dan
konduktivitas kalor pada
kehidupan sehari-hari
4.5 Merancang dan melakukan
percobaan tentang
karakteristik termal suatu
bahan, terutama terkait
dengan kapasitas dan
konduktivitas kalor, beserta
presentasi hasil percobaan
dan pemanfatannya
3.6 Menjelaskan teori kinetik gas
dan karakteristik gas pada
ruang tertutup
4.6 Menyajikan karya yang
berkaitan dengan teori
kinetik gas dan makna
fisisnya
204