makalah fisika siap cetak

27
Kata Pengantar Dengan mengucap puji dan syukur atas kehadirat Tuhan YME sehingga kami dapat menyelesaikan tugas Makalah yang diberikan oleh Ibu guru. Dan dengan ini kami dapat berbagi ilmu mengenai pelajaran, tepatnya pelajaran tentang ilmu Kalor. Serta kami akan mempresentasikan hal yang mengenai pembahasan babagan panas dan temperatur, dan perincian tentang asas – asas dan hukum tentang bab Kalor. Kami menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, Kami menerima kritik dan saran yang membangun untuk memperbaikinya. Harapan kami, dengan adanya makalah ini, para Mahasiswa dapat mengingat kembali pelajaran-pelajaran Fisika dasar waktu di bangku SMA dan sederajatnya. Jakarta, 20 Oktober 2010 Penulis 1

Upload: agus-riyanto

Post on 26-Jun-2015

908 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Kata Pengantar

Dengan mengucap puji dan syukur atas kehadirat Tuhan YME sehingga kami

dapat menyelesaikan tugas Makalah yang diberikan oleh Ibu guru. Dan dengan ini

kami dapat berbagi ilmu mengenai pelajaran, tepatnya pelajaran tentang ilmu Kalor.

Serta kami akan mempresentasikan hal yang mengenai pembahasan babagan panas

dan temperatur, dan perincian tentang asas – asas dan hukum tentang bab Kalor.

Kami menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak

kekurangan. Oleh karena itu, Kami menerima kritik dan saran yang membangun

untuk memperbaikinya. Harapan kami, dengan adanya makalah ini, para Mahasiswa

dapat mengingat kembali pelajaran-pelajaran Fisika dasar waktu di bangku SMA dan

sederajatnya.

Jakarta, 20 Oktober 2010

Penulis

1

Page 2: MAKALAH Fisika Siap Cetak

DAFTAR ISI

BAB I. PANAS DAN TEMPERATUR------------------- hal. 4-7

BAB II. PERUBAHAN SUHU----------------------------- hal. 8-11

BAB III. KAPASITAS KALOR---------------------------- hal. 12-17

REFERENSI--------------------------------------------------- hal. 18

2

Page 3: MAKALAH Fisika Siap Cetak

PENDAHULUAN

1. Latar belakang

Dilihat dari pokok pembahasan Fisika yang akan kita bahas dalam makalah

ini. Kita bisa mengingat kembali bahasan - bahasan Fisika yang telah di ajarkan di

bangku sekolah.

Fisika pada unsurnya saling berkaitan dalam kehidupan sehari – hari yang

tanpa kita sadari sebenarnya hal – hal atau peristiwa yang kita temui tersebut memiliki

pemecahan yang cukup kompleks untuk kita pecahkan. Maka dari itu dari segi

pembuatan makalah ini di harapkan kita dapat memahami dan menyimpulkan

peristiwa – peristiwa yang berkaitan dengan pembahasan yang kita akan bahas saat

ini.

2. Tujuan Umum

Tujuan pembuatan makalah ini di harapkan kepada mahasiswa agar bisa

meningkatkan pengetahuan di bidang Ilmu Fisika yang telah diserap, khususnya

materi Kalor dan Temperatur.

3

Page 4: MAKALAH Fisika Siap Cetak

BAB I

PANAS dan TEMPERATUR

1. Pengertian Panas atau Kalor

Panas atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI

untuk panas adalah joule.

Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda

memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom atau molekul

penyusunnya.

Energi dalam ini berbanding lurus terhadap suhu benda. Ketika dua benda dengan

suhu berbeda bergandengan, mereka akan bertukar energi internal sampai suhu kedua benda

tersebut seimbang. Jumlah energi yang disalurkan adalah jumlah energi yang tertukar.

Kesalahan umum untuk menyamakan panas dan energi internal. Perbedaanya adalah panas

dihubungkan dengan pertukaran energi internal dan kerja yang dilakukan oleh sistem.

Mengerti perbedaan ini dibutuhkan untuk mengerti hukum pertama termodinamika.

Radiasi inframerah sering dihubungkan dengan panas, karena objek dalam suhu

ruangan atau di atasnya akan memancarkan radiasi kebanyakan terkonstentrasi dalam "band"

inframerah-tengah.

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan

benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu

adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah

panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.

Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia perancis

yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743 - 1794). Kalor memiliki satuan Kalori (kal)

dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan

1 gram air naik 1 derajat celcius.

4

Page 5: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Satuan energi adalah joule, yaitu energi yang diperlukan untuk memindahkan benda

bermassa 1 kg dengan percepatan 1 m/s2 sejauh 1 m. Kesetaraan kedua satuan itu adalah 1

kalori= 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori.

Teori Kalor Dasar :

Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas : Azas/asas Black

o Penemu adalah Joseph Black (1720 - 1799) dari Inggris.

Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan

o Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 - 1814) dari Amerika Serikat

Kalor adalah salah satu bentuk energi

o Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 - 1878)

Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor mekanik.

o Digagas oleh James Prescott (1818 - 1889)

Ketika suatu benda melepas panas ke sekitarnya, Q < 0. Ketika benda menyerap panas

dari sekitarnya, Q > 0.

Jumlah panas, kecepatan penyaluran panas, dan flux panas semua dinotasikan dengan

perbedaan permutasi huruf Q. Mereka biasanya diganti dalam konteks yang berbeda.

Jumlah panas dinotasikan sebagai Q, dan diukur dalam joule dalam satuan SI.

di mana

adalah banyaknya kalor (jumlah panas) dalam joule

adalah massa benda dalam kg

adalah kalor jenis dalam joule/kg °C, dan

adalah besarnya perubahan suhu dalam °C.

5

Page 6: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Zat Kalor jenis c Zat Kalor jenis c

Kkal/kg oC J/kg oC Kkal/kg oC J/kg oC

Aluminium 0,22 900 Alkohol 0,58 2.400

Tembaga 0,093 390 Raksa 0.033 140

Kaca 0,20 840 Air 0.2 4.180

Besi atau baja 0,11 450 Es (-5oC) 0,5 2.100

Timah Hitam 0,031 130 Cair (15oC) 1,00 4.186

Marmer 0,21 860 Uap (110oC) 0,48 2.010

Perak 0,056 230 Tubuh manusia 0,83 3.470

Kayu 0,4 1.700 Protein 0,4 1.700

Contoh:

1. Tentukan kapasitas kalor suatu zat, jika untuk menaikkan suhu 4 °C dari zat itu

diperlukan kalor 10 joule !

Jawab :

Q = C. Δt

C= Q∆ t

C=104

= 2,5J/ °C atau C = 2,5 J/K

2. Jika kalor sebanyak 12 joule digunakan untuk menaikkan suhu 10 °C zat sebanyak 0,5

kg , maka tentukan kalor jenis dari zat tersebut !

Jawab :

Q=m. c . ∆t

C= Qm. ∆ t

C= 120,5.10

=2,4 J / kg°C

6

Page 7: MAKALAH Fisika Siap Cetak

BAB II

PERUBAHAN SUHU

Suhu merupakan suatu istilah yang dipakai untuk membedakan panas dinginnya

suatu benda.Misalnya benda panas akan dikatakan mempunyai suhu tinggi dan benda

dingin mempunyai suhu yang rendah.

Zat cair yang biasanya dipakai untuk mengisi termometer adalah air raksa. Suhu

dapat diukur dengan termometer. Kebaikan air raksa dari zat cair lainnya yaitu :

Air raksa dapat cepat mengambil panas benda yang diukur sehingga suhunya sama

dengan suhu benda yang diukur tersebut.

Dapat dipakai untuk mengukur suhu benda dari yang rendah sampai yang tinggi,

karena air raksa punya titik beku –39 °C dan titik didih 357 °C.

Tidak dapat membasahi dinding tabung, sehingga pengukurannya dapat lebih teliti.

Pemuaian dari air raksa adalah teratur.

Mudah dilihat, karena air raksa mengkilat.

Selain air raksa dapat juga digunakan alkohol untuk mengisi tabung termometer.

Alkohol mempunyai titik rendah / beku –114 °C dengan titik didih 78 °C. Termometer

ada berbagai macam menurut fungsinya, yaitu :

a. Termometer suhu badan

b. Termometer udara

c. Termometer logam

d. Termometer maximum dan minimum

e. Termograf untuk terminologi

f. Termometer digital

7

Page 8: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Gambar 1. Termometer Gambar 2. Termometer digital

Skala Termometer

Macam – macam satuan skala termometer :

1. Termometer skala Celcius, titik didihnya 100 °C dengan titik beku 0 °C. Sehingga

dari 0 ° – 100 °C, dibagi dalam 100 skala.

2. Termometer skala Reamur, titik didihnya 80 °R dengan titik beku 0 °R. Sehingga dari

0 ° – 80 °R, dibagi dalam 80 skala.

3. Termometer skala Kelvin, titik didihnya 373 °K dengan titik beku 273 °K. Sehingga

dari 273 °K – 373 °K, dibagi dalam 100 skala.

4. Termometer Fahrenheit, titik didihnya 212 °F dengan titik beku 32 °F. Sehingga dari

32 °F – 212 °F, dibagi dalam 180 skala.

5. Termometer Rainkin, titik didihnya 672 °Rn dengan titik beku 492 °Rn. Sehingga

dari 492 ° Rn– 672 °Rn, dibagi dalam 180 skala.

Gambar 3. Es yang mencair menurut Celcius dan Reamur bersuhu 0°,

menurut Fahrenheit bersuhu 32°, menurut Kelvin bersuhu 273°, dan menurut Rainkin

bersuhu 672°.

8

Page 9: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Jadi, pembagian skala – skala tersebut diatas satu skala dalam derajat Celcius

sama dengan satu skala dalam derajat Kelvin.

1 skala C = 1 skala K

1 skala C > 1 skala R

1 skala C < 1 skala F

1 skala C < 1 skala Rn

Perbandingan Pembagian Skala C, R, F, K, Rn

C : R : F : K : Rn = 100 : 80 : 180 : 100 : 180

= 5 : 4 : 9 : 5 : 9

C, R, F = 100 : 80 : 180

= 5 : 4 : 9

Dalam perhitungan menjadi :

1. Perbandingan ° C ter h adap Skala yang lain

° C= 54

R

° C=59(F−32 °)

° C=59(Rn−492° )

° C=K−273 °

2. Perbandingan ° R ter h adap Skala yang lain

° R=45

°C

° R=49(F−32 °)

° R=49(Rn−492 °)

9

Page 10: MAKALAH Fisika Siap Cetak

° R=45(K−273 °)

3. Perbandingan ° F ter h adap Skala yang lain

° F=95

°C+32°

° F= 94

R+32°

° F=Rn−460 °

° F={( 95

F−32 °)}+273 °

4. Perbandingan ° K ter h adap Skala yang lain

° K=° C+273 °

° K=54

R+273 °

° K=¿

° K=¿

5. Perbandingan ° Rn ter h adap Skala yang lain

° Rn=95

°C+492 °

° Rn=° F+460 °

° Rn=( 94

° R)+492°

° Rn=¿

Contoh:

Jawablah titik – titik di bawah ini dengan menggunakan rumus yang benar !

16 R = ……….. Rn

10

Page 11: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Jawaban : ° Rn=( 94

° R)+492°

° Rn=( 94

° .16)+492 °

= 528 °Rn

11

Page 12: MAKALAH Fisika Siap Cetak

BAB III

KAPASITAS KALOR

 

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

benda sebesar 1 derajat celcius. Perkataan “kapasitas” dapat memberikan pengetian yang

menyesatkan,karena perkataan tersebut menyarankan pernyataan “banyaknya kalor yang

dapat dipegang oleh sebuah benda” yang merupakan pernyataan yang pada pokoknya tidak

berarti,sedangkan yang arti sebenarnya dengan perkataan tersebut hanyalah tenaga yang

harus ditambahkan sebagai kalor unyut menaikkan temperatur benda sebanyak satu derajat.

 

Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu

perubahan atau reaksi kimia disebut kalorimeter. Kalorimeter yg biasa digunakn di

laboratorium fisika sekolah berbentuk bejana biasanya silinder dan terbuat dari logam

misalnya tembaga atau aluminium dengan ukuran 75mm x 50mm (garis tengah). Bejana ini

dilengkapi dengan alat pengukur dan diletakkan didalam bejana yang lebih besar yang

disebut mantel. Mantel tersebut berguna untuk mengurangi hilangnya kalor karena

konveksimdan konduksi.

                                                                        (Robert Resnick.1989.725-728)

 

Kalor jenis adalah satu bentuk energi. Kalor dapat mengubah suhu atau wujud suatu

benda. Satuan kalor adalah kalori disingkat kal. Satu kalori adalah banyaknya kalor yang

diperlukan untuk memanaskan 1gram air sehingga suhunya naik 1°C. Karena kalor

merupakan bentuk energi yaitu Joule/J. Dalam pengukuran menunjukkan adanya kesetaraan

antara kalor dengan energi yaitu : 1 kalori setara dengan 4,18J atau 1 J setara dengan 0,24

kalori. Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan 1kg zat untuk

menaikkan suhunya 1°C.

 

Menurut asas black apabila ada sebuah benda yang suhunya berbeda kemudian

disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor darri benda yang bersuhu tinggi

menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan

termal (suhu kedua benda sama).

 

12

Page 13: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Secara matematis dapat dirumuskan : Q lepas = Q terima

 

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor

adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

 

Q lepas = Q terima ----------------------------- Asas Black

ASAS BLACK

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black.

Asas ini menjabarkan:

Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas

memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama

Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas

benda panas

Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap

bila dipanaskan

Rumus Asas Black =

(M1 X C1) (T1-Ta) = (M2 X C2) (Ta-T2)

Catatan :

M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

Ta = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T1 = Temperatur akhir pencampuran kedua benda

M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah

fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan

dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.

13

Page 14: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi,

termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses

reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" .

KEKEKALAN ENERGI (KALOR) – ASAS BLACK

Ketika benda2 yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan, kalor akan mengalir

dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah.Ingat ya,kalor adalah

energi yang berpindah.Apabila benda‐benda yang bersentuhan berada dalam sistem yang

tertutup, maka energi akan berpindah seluruhnya dari benda yang memiliki suhu tinggi

menuju benda yang bersuhu rendah.Sebaliknya apabila benda yang bersentuhan tidak berada

dalam sistem tertutup, maka tidak semua energi dari benda bersuhu tinggi berpindah menuju

benda yang bersuhu rendah.

 

Misalnya kita mencampur air panas (suhu tinggi) dengan air dingin (suhu rendah).

Apabila air panas dan air dingin dicampur dalam sebuah wadah terbuka (misalnya

ember),maka tidak semua energi air panas berpindah menuju air dingin. Demikian juga air

dingin tidak menerima semua energi yang disumbangkan oleh air panas. Sebagian energi air

panas pasti berpindah ke udara. Jika kita ingin agar semua energi air panas dipindahkan ke air

dingin maka kita harus mencampur air panas dan air dingin dalam sistem tertutup. Sistem

tertutup yang dimaksudkan di sini adalah suatu sistem yang tidak memungkinkan adanya

pertukaran energi dengan lingkungan.

Contoh sistem tertutup adalah termos air panas. Dinding bagian dalam dari termos air

panas biasanya terbuat dari bahan isolator (untuk kasus ini, isolator = bahan yang tidak

menghantarkan panas. Temannya isolator tuh konduktor. Konduktor = bahan yang

menghantarkan panas). Ssttt… dalam kenyataannya memang banyak sistem tertutup buatan

yang tidak sangat ideal. Minimal ada energi yang berpindah keluar, tapi jumlahnya juga

sangat kecil.

 

14

Page 15: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Apabila benda‐benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan dan benda‐benda tersebut berada dalam sistem tertutup, maka ketika mencapai suhu yang sama, energi

yang diterima oleh benda yang memiliki suhu yang lebih rendah = energi yang dilepaskan

oleh benda yang bersuhu tinggi.Karena energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu

= kalor, maka kita bisa mengatakan bahwa dalam sistem tertutup, kalor yang dilepaskan =

kalor yang diterima. secara matematis bisa ditulis

sebagai berikut :

 

Q lepas = Q terima

Q yang hilang = Q yang dicuri

Q yang dibuang = Q yang dipungut

 

Ini adalah asas black alias kekekalan energi (kalor). Prinsip pertukaran energi dengan

cara demikian merupakan dasar dari kalorimetri (kalorimetri = teknik alias prosedur

pengukuran kuantitatif suatu pertukaran kalor). Alat ukurnya dikenal dengan julukan si

kalorimeter. Pernah lihat kalorimeter‐kah ?

mudah2an di sekolahmu ada kalorimeter air. Kalorimeter biasanya dipakai untuk menentukan

kalor jenis suatu benda.

 

Biar paham, kita kasih contoh soal

Contoh soal 1 :

Karena kepanasan, aku ingin menikmati teh hangat. Setelah mengambil sepotong es

batu bermassa 0,2 kg dari kulkas, es batu tersebut dicampur dengan teh hangat. Massa teh

hangat = 0,2 kg. Anggap saja suhu es batu = ‐10 oC, sedangkan suhu si teh hangat = 40 oC.

Setelah bercampur selama beberapa saat, es

batu dan air hangat pun berubah menjadi es teh.

Pertanyaannya, berapakah suhu es teh ? anggap saja es batu dan teh hangat dicampur dalam

sistem tertutup.

 

15

Page 16: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Panduan jawaban :

 ☻ T = suhu

☻ Massa es batu = 0,2 kg

☻  Massa teh hangat = 0,2 kg

☻ Kalor jenis (c) air = 4180 J/kg oC

☻ Kalor jenis (c) es = 2100 J/kg oC

☻ Kalor Lebur (LF) air = 334 x 103 J/Kg

☻ Suhu es batu (Tes batu) = ‐10 oC

☻ Suhu teh hangat (T teh hangat) = 40 oC

 Suhu campuran = ?

 

Langkah pertama : Perkirakan keadaan akhir 

a. Kalor yang harus dilepaskan oleh air untuk menurunkan suhu 0,2 kg teh hangat, dari

40 oC sampai 0 oC

  Q lepas = m.c.ΔT

Q lepas = (0,2 kg) (4180 J/Kg oC) (40 oC – 0 oC)

Q lepas = (0,2 kg) (4180 J/Kg oC) (40 oC)

Q lepas = 33.440 Joule = 33,44 kJ

b. Kalor yang diterima oleh 0,2 kg es batu untuk menaikan suhunya dari ‐10 oC sampai 0 oC

  Q terima = m.c.ΔT

Q terima = (0,2 kg) (2100 J/Kg oC) (0 oC – (‐10 oC))

Q terima = (0,2 kg) (2100 J/Kg oC) (10 oC)

Q terima = 4200 Joule = 4,2 kJ

c. Kalor yang diperlukan untuk meleburkan 0,2 kg es batu (Kalor yang diperlukan untuk

mengubah semua es batu menjadi air)

Q lebur = mLF

  Q lebur = (0,2 kg) (334 x 103 J/Kg)

  Q lebur = 66,8 x 103 Joule = 66,8 kJ

 

16

Page 17: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, diperoleh hasil sebagai berikut :

  Q lepas = 33,44 kJ

Q terima = 4,2 kJ

  Q lebur = 66,8 kJ

 

Ketika teh hangat melepaskan kalor sebanyak 33,44 kJ, suhu teh hangat berubah dari

40 oC menjadi 0 oC. Sebagian kalor yang dilepaskan (sekitar 4,2 kJ) dipakai untuk menaikkan

suhu es batu dari ‐10 oC sampai 0 oC.

33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. Kalor yang tersisa = 29,24 kJ.

 

Nah, untuk meleburkan semua es batu menjadi air diperlukan kalor sebesar 66,8 kJ.

Kalor yang tersisa hanya 29,24 kJ.

 

Kesimpulannya, kalor yang disumbangkan oleh teh hangat hanya digunakan untuk

menaikan suhu esdari ‐10 oC sampai 0 oC dan meleburkan sebagian es batu. Sebagian es batu

telah berubah menjadi air,sedangkan sebagiannya belum. Ingat ya, selama proses peleburan,

suhu tidak berubah. Karenanya suhu

akhir campuran es = 0 oC.

 

Catatan :

  Dalam kehidupan sehar‐hari, semua es batu akan mencair karena udara juga ikut2an

menyumbang kalor. Untuk contoh soal di atas, kita menganggap campuran berada dalam

sistem tertutup, sehingga suhu akhir akan tetap seperti itu.

 

Contoh soal 2 :

  Massa teh panas = 0,4 kg, massa es batu = 0,2 kg. Anggap saja suhu es batu = ‐10 oC,

sedangkan suhu si teh panas = 90 oC. Jika keduanya dicampur, berapakah suhu akhir

campuran ? anggap saja campuran berada dalam sistem tertutup

  Kalor jenis (c) air = 4180 J/kg oC

Kalor jenis (c) es = 2100 J/kg oC

Kalor Lebur (LF) air = 334 x 103 J/Kg

 

17

Page 18: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Langkah pertama : Perkirakan keadaan akhir

a. Kalor yang harus dilepaskan oleh air untuk menurunkan suhu 0,4 kg teh panas, dari

90 oC sampai 0 oC

  Q lepas = m.c.ΔT

Q lepas = (0,4 kg) (4180 J/Kg oC) (90 oC – 0 oC)

Q lepas = (0,4 kg) (4180 J/Kg oC) (90 oC)

Q lepas = 150.480 Joule = 150,48 kJ

 

b. Kalor yang diterima oleh 0,2 kg es batu untuk menaikan suhunya dari ‐10 oC sampai 0 oC

  Q terima = m.c.ΔT

  Q terima = (0,2 kg) (2100 J/Kg oC) (0 oC – (‐10 oC))

  Q terima = (0,2 kg) (2100 J/Kg oC) (10 oC)

  Q terima = 4200 Joule = 4,2 kJ

 

c. Kalor yang diperlukan untuk meleburkan 0,2 kg es batu (Kalor yang diperlukan untuk

mengubah semua es batu menjadi air)

  Q lebur = mLF

  Q lebur = (0,2 kg) (334 x 103 J/Kg)

Q lebur = 66,8 x 103 Joule = 66,8 kJ

 

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, diperoleh hasil sebagai berikut :

  Q lepas = 150,48 kJ

  Q terima = 4,2 kJ

  Q lebur = 66,8 kJ

 

Ketika teh panas melepaskan kalor sebanyak 150,48 kJ, suhu teh panas berubah dari

90 oC menjadi 0 oC. Sebagian kalor yang dilepaskan (sekitar 4,2 kJ) dipakai untuk menaikkan

suhu es batu dari ‐10 oC sampai 0 oC.

150,48 kJ – 4,2 kJ = 146,28 kJ. Kalor yang tersisa = 146,28 kJ

 

18

Page 19: MAKALAH Fisika Siap Cetak

Nah, kalor yang diperlukan untuk meleburkan semua es batu menjadi air hanya

sebesar 66,8 kJ. 146,28 kJ – 66,8 kJ = 79,48 kJ. Ternyata kelebihan 79,48 kJ. Teh panas tidak

perlu melepaskan semua kalor hingga suhunya berkurang menjadi 0oC. Kesimpulannya :

suhu akhir campuran pasti lebih besar dari 0 oC.

 

Langkah Kedua : Menentukan suhu akhir (T)

a. Kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu es batu dari ‐10 oC sampai 0 oC =

4200 Joule

b. Kalor yang diperlukan untuk meleburkan semua es batu menjadi air alias kalor

laten = 66.800 Joule

c. Kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu air (air hasil peleburan semua es

batu) dari 0 oC sampai T = ( massa es batu)(kalor jenis air)(T – 0 oC) = (0,2 kg)

(4180 J/Kg oC) (T) = (836 T)J/ oC

d. Kalor yang dilepaskan oleh teh hangat untuk menurunkan suhunya dari 90 oC

sampai T = ( massa air panas)(kalor jenis air)

(90 oC – T) = (0,4 kg) (4180 J/Kg oC)

(90 oC – T) = 1672 J/ oC (90 oC – T)

= 150.480 J –(1672 T) J/ oC

 4200 J + 66.800 J + (836 T) J/ oC = 150.480 J – (1672 T) J/ oC

71000 J + (836 T) J/ oC = 150.480 J – (1672 T) J/ oC

(836 T) J/ oC + (1672 T) J/ oC = 150.480 J – 71.000 J

(2508 T) J/ oC = 79.480 J

2508 T = 79.480J /J/ oC

 2508 T=79.480 JJ /oC

2508 T = 79.480 oC

T = 79.480 / 2508 oC

T = 31,7 oC

Suhu akhir = 31,7 oC

19

Page 20: MAKALAH Fisika Siap Cetak

 REFERENSI :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (terjemahan), Jakarta :

Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan),

Jakarta : Penerbit Erlangga

Wikipedia Indonesia,

Wikibook indonesia

20