ZAT DAN KALOR 1.SUHU DAN KALOR 1) Pengertian Zat Suhu adalah ukuran panas atau dinginnya suatu benda. Kita dapat mengatakan suatu benda itu panasataudinginkarenabendatersebutmempunyaisuhuyangberbeda.Denganmenggunakan perasaansuhutidakdapatdiukurdenganteliti,sehinggauntukmengukursuhusuatubenda digunakan alat ukur yang disebut termometer. Banyak besaran fisik dari suatu benda berubah akibat pengaruh suhu, misalkan panjang zat padat,volumezatcair,tekanangasakanmudahberubahkarenapengaruhsuhu,sehinggasuhu dapat diukur melalui pengukuran besaran fisik benda. Sifat besaranfisikyang diukuruntuk menyatakan suhu disebut sifat termometrik. Perubahan kolom air raksa atau alkohol dalam pembuluh cuaca dengan mudah menyatakan suhu. Jadi perubahan panjang zat padat, perubahan volume zat air dan perubahan besaran tekanan gas merupakan perubahan besaran fisik yang mempunyai sifat termometrik. Prinsip Pengukuran Suhu Alat untuk mengukur suhu adalah termometer yang prinsp kerjanya. Berdasarkan perubahan volume zat cair akibat adanya perubahan suhu. Zat cair yang sering digunakan dalam termometer adalah air raksa karena air raksa mempunyai sifat antara lain: panas jenisnya kecil tidak membasahidindingkaca pengantar panas yang baik pemuaiannya teratur sesuai dengan kenaikan suhu Air raksa dimasukkan ke dalam kaca yang diberi pembuhah di atasnya dan merupakan pembuluh hampaudarayangujungatasnyaditutup.Tinggiairraksadalampembuluhinimenyatakansuhu suatu benda yang akan diukur yang dinyatakan dengan skala suhu. Termometer yang menggunakan air raksa adalah termometer celcius, Reamur, Fahrenheit dan kelvin. Perbandingan besarnya skala suhu celcius, Reamur dan Fahrenheit dapat dirumuskan sebagai berikut : Skala Kelvin Pembuluh skala pada termometer celcius tidak dapat diteruskan sampai tak terhingga baikbagianatasmaupundibawahnol.Padahaldalameksperimenmenunjukkanadanya batas untuk suhu terendah yang dapat dicapai suhu yang terendah ini disebut nol mutlak yang besarnya - 273C. Oleh lord kelvin disusun dengan suhu celcius dapat dilihat pada gambar di bawah : Esmencair,biladinyatakandengansuhucelciust=0Cdan bila dinyatakan dengan suhu kelvin, T = 273 K. Demikian juga untuk uap air mendidih, dengan suhu celcius t = 100C dan suhu kelvin T = 373 K. Hubungan kedua suhu ini dapat dinyatakan persamaan : Contoh soal 1. 100C = ....oF = ...R = K Jawab :C = 100C C : (F-32) = 5 : 9100 : (F-32) = 5 : 9 900 = 5F 160 5F = 1060 F =00= 212 C : R = 5 : 4 100 : R = 5 : 4 400 = 5R R = 80T = 273 + t = 273 + 100 = 373 K 95 derajat Fahrenheit sama dengan = ....C = oR Jawab : 95F = (95 - 32) S9 C = 63 S9 C = 35 C 95F = (95-32) 49 R = 63 49 R = 28 R Suatu termometer A mempunyai titik bekuk air 20 A dan titik didih air 220A. Bik suatubendadiukurdengantermometercelciussuhunya44C.Berapasuhuyang ditunjukkan oleh termometer A bila diukur dengan termometer A T = (273 + t)K atau t= (T-273)C 0C = 273K 0K = -273C Jawab : Buat dulu perbandingan skalanya dengan membuat titik beku dan titik didih masing-masing termometer. (A-20) : C = 200 : 100(A-20) : 40 = 2 : l A - 20 = 80 A = 100 2) Pengertian Kalor Sebelumadanyapenernuanmengenaibentukkalor,orangmenyangkabahwakalor adalahsejeniszataliryangtakmempumaimassasehinggatakdapatdilihat.Bendayang mengandunglebihbanyakzatalirmempunyaisuhuyanglebihtinggidaripadabendayang mengandung zat alir lebih sedikit. Setelahdiadakanpengukuran-pengukurankalorsecaratelitiolehbeberapaahlimaka teori zat alir tidak dapat dipenahankan lagi kebenarannya. Para ahli yang telah berhasil mengadakan pengukuran kalor yang kebenarannya sudah diakui saat ini adalah : 1.YosephBiack(1728-1799) Blackadalahorangpertamayangmenemukansuatucarauntukmengukurkalor.Dari hasilpengukurannya,Blackmengemukakansuatuazasyangberbunyi:Kaloryang diterima oleh benda soma dengan kalor yang dilepas oleh benda lain. 2.Robert Mayer (1814 -1873) Mayeradalahsalahsatuorangyangmenentangteorizatalir.lamengemukakanbahwa kaloradalahsalahsatubentukenergi.Salahsatupercobaannyaadalahsebotolairbila digoncangkan maka air menjadi hangat sehingga suhunya naik. 3.James Prescoff Joule (1814 -1889) JoulesarjanadariInggristelahbeberapakalimelakukanbeberapapercobaanyang semuanya menunjukkan bahwa kalor adalah suatu bentuk energi. Salah satu percobaannya yang paling terkenal ialah percobaan pengaduk air oleh suhu dengan menggunakan beban yang dij atuhkan. DarihasilpercobaaniniJouleberhasilmemperolehkesetaraanantaraenergimekanik dengan kalori yaitu : 1 joule = 0,24 kalori 1 kalori = 4,2 joule Darihasil percobaan beberapaahlidapat disimpulkanbahwa kaloradalah salahsatu bentuk energi yang pindah dari benda suhu tinggi ke suhu rendah kalor dapat ditimbulkan dari energigerak(mekanik),energilistrik,energikimiadansebagainya.Sifatkalordapat dipindahkan dari suatu benda ke benda lain. Padaumumnyasetiapbendakalaumenerimakalor(panas)makasuhunyanaik. Sebaliknyabendayang melepaskan kalor (panas) suhunya turun. Jadi pengertjan kalor (panas) tidak sama dengan suhu. Jumlah kalor yang diterima/dilepaskan benda adalah : 1.sebanding dengan massa benda (m) 2.sebanding dengan kenaikan/penurunan suhu (At) 3.tergantung dari jenis benda (kalor jenis = C) Kalor panas yang diterima/dilepaskan benda dapat dirumuskan dengan : dimana : Q: kalor yang diterima/dilepaskan dalamkalori(kal) m: massa benda dalam gram C: kalor jenis benda = kal/grC At : kenaikan/penurunan suhu = C fc Satuan kalor/panas 1.kalori = kal3. joule (SI) 2.kilokalori = kkal4. k kal = 1000 kal Definisi : Satukaloriialahbanyaknyakaloryangdiperlukanuntukmenaikkansuhu1Cpada massa 1 gram air. Sehubungan dengan besaran kalor (panas) ada beberapa besaran lain yang perlu dipahami seperti : Kapasitas panas = HAdalah perbandingan antara jumlah kalor yang diterima benda dengan kenaikan suhu. satuan kapasitas panas = kal/C, joule/C (SI) Definisi : Kapasitas kalor suatu zat ialah bilangan yang menunjukkan berapa kalori kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat itu 1C. Q=m C t H=Qt Kalor jenis (panas jenis) = C Adalah perbandingan antara kapasitas panas dengan massa benda. Definisi : Kalor jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1C. Mengukur kalor Alatyangbiasadigunakanuntukmengukurkaloradalahkalorimeter.Pengukuran kalorseringdigunakanuntukmenentukankalorjenissuatuzat.Salahsatu carayangsering digunakanyaitudengancaramencampurkanduajeniszatkedalamkalorimeteryangtelah diketahui salah satu massa jenisnya. Cara kerja calorimeter Mula-mulakalorimeterdiisiairpanasmassaair panasm1,suhunyat1,dankalorjenisnyaC1. Kemudiankedalamkalorimeterdimasukkan bendadinginyangmassanyam2,suhut2dankalor jenisnyatidakdiketahuilaluairdalamkalorimeter diadukagardiperolehsuhuyangmeratasampai suhunya tidak berubah lagi. Catat suhunya pada saat inimisalkansuhunyata.Jadipadasaatsuhutidak berubahsuhuairdengansuhubendaadalahsama, sehingga kalor jenis benda dapat ditentukan besarnya berdasarkan azas Black yaitu : Kalori yang dilepas oleh benda yang bersuhu tinggi soma dengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah. Berdasarkanpercobaandiatasyangmelepaskaloradalahkalorimeterdanair sedangkan yang menerima kalor adalah benda dingin yang dapat dirumuskan dengan:Q lepas = Q terimaQ kal + Q air = Q benda dinginH . A t1 + m1 . C1 t1 = m2 C2 t C=H H (t1 - ta) + m1 C1 (t1 ta) = m2 C2 (ta -t2) dimana : H : kapasitas panas kalori meter = kalC (biasanya diketahui) t1 : suhu air dan kalorimeter mula-mula = C t2: suhu benda dingin mula-mula m1 : massa air m2 : massa benda C1 : kalor jenis air (diketahui) ta : suhu campuran kedua setelah setimbang C2: kalor jenis yang akan ditentukan. Semakinbesarkalorjenissuatubendamakasemakinbesarkaloryangdiperlukandari pada zat lain untuk massa dan kenaikkan suhu yang sama. Contohnya adalah air. Tabel kalor jenis untuk beberapa jenis zatZat Kalor jenis kalor/grCjoule/kgC Air1,004,19.10 Air raksa0,0331,38.10 Alkohol0,552,3.10 Almunium0,218,8.10 Besi0,114,6.10 Emas0,0311,3.10 Es0,502,06.10 Gliserin0,582,4.10 Tembaga0,093,85.10 Contoh soal 1.Berapakah banyak kalor yang diperlukan untuk memanaskan 50 gram air dari suhu 20C menjadi 100C, bila kalor jenis air = 1 kal/grC. Jawab : Q = m C At Q = 50.1(100-0) = 50 x 80 = 4000 kalori = 4 k kal. 2.Sebuahbejanaaluminiummassanya200gramdiisi50gramair.Bejanadanairdiberi kalor sebesar920kalori.Bilakenaikansuhuakhirairdanbejana10Cdankalorjenisair 1 kal/grC. Hitunglah kalorjenis aluminium. Jawab : Q yang dilepas = Q yang diterima 920 kal = Q air + Q bejana920 = ma. Ca t + m bejana Cb t 920 = 50. 1.10 +200 Cb. 10 920 - 500 = 2000 Cb Cb = 42u2uuu = 0,21 kal/gramC Jadi kalor jenis aluminium = 0,21 kal/gramC. 3.200cm3airtehdengansuhu95Cdituangkankedalamcangkirgelas(massagelas300 gram yangsuhunya25C.Bilakeseimbangantelahtercapaidantidakadaalirankalorlaindi seki- tarnya, hitunglah suhu campurannya. Kalorjenisair=1kal/grC,kalorjenisgelas0,2kal/grCdanmassajenisair=1 gram/cm3 Jawab : massa air teh : ma = Pa Va = 1 gram/cm3. 200cm3 = 200 gram Q dilepas air = Q yang diterima gelasma . Ca (t1-ta) = mg . Cg (ta-t2) 200 .1 (95 - ta) = 300 . 0,2 (ta - 25)19000-200 ta = 60 ta -1500 20500 = 260 ta ta =2uSuu26u= 79 oC suhu akhirnya = 79 C 3.PEMUAIAN ZAT Padaumumnyasetiapzatbaikpadat,cairdangasbibdipanaskanakanmemuai sehingga ukurannya bertambah. Ada 3 macam pemuaian yaitu : 1) Pemuaian Zat Padat Bilabendaberupa2atpadat dipanaskanmakapanjang,luasdan volumenyaakanmemuai.Gejala pemuaianpadazatpadatdapatdi-tunjukkandenganpercobaan Musschenbrock seperti di bawah ini : Beberapabatanglogamyangberbedajenis,panjangnyasamadipasangdiatasdua buah penumpu. Pada penumpuyang satu ujung-ujung batang ditahan. Pada penumpu lainujung-ujungbatangmenekanpengungkitjarumpenunjukyangdapatberputarpadabusur skala. Apabilabatangdipanaskandenganpembakarspritussecarameratamakabatangakan memuai sehingga ujungnya menekan pembangkit jarum penunjuk sehingga jarum penunjuk bergerak pada busur skala. Besar kecilnya j arum itu menunjukkan besar kecilnya pemuaian batang. Darihasilpercobaandiataslatahanyadapatmengamatimuaipanjangnyasaja, sedangkanmuailuasdanmuaivolumenyatidakdapatdiamatisecarateliti,Pemuaianzat padat dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu : a.Muai Panjang Suatu benda berbentuk batang panjangnya mula-mula lo, bila batang ini dipanaskan pada kenaikkan suhu At, maka batang bertambah panjang Al tergantung pada: 1.panjang batang mula-mula (lo) 2.jenis batang (koefisien muai panjang) = 3.kenaikkan suhu = t Panjang batang setelah dipanaskan dirumuskan dengan It =lo + t It =lo + lo t dimana : lo:panjang batang mula-mula dalam cm, m lt: panjang batang setelah dipanaskan dalam cm, m l: pertambahan panjang = cm, m : koefisien muai panjang = /C Tabel koefisien muai panjang untuk beberapa zat Nama zat padatKoefisien muai panjang Aluminium0,0000255 Tembaga0,0000167 Besi0,000012 Baja0,000011 Platina0,0000089 Kaca0,000003 l=lo t lt=lo ( l + t) b.Muai Luas Pemuaianluasteijadipadabendaberbentukbidang misalkanluasbidangmula-mulaAo=Poxlosetelah bendadipanaskansampaikenaikansuhuAtmakatiap-tiapsisidaribidanginiakanmemuaisehinggaluas bidang setelah dipanaskan menjadi A = Pt x It Pt = Po (l + t) lt = lo (1 + t) x Pt x lt = Po x lo (1 + 2 t + 2 t2)At = Ao (l+2 t+ 2t2)karena 2t2 = harga kecil dan diabaikan = 0At = Ao (l + 2 t) 2 = koefisien muai luas At = Ao (l + t) = AAo tatauA = Ao t dimana : Ao : luas benda mula-mula = cm2, m2 At: luas benda setelah suhunya naik = m2, cm2 t: kenaikan suhu = C : koefisien muai luas = /C A : At - Ao = tambahan luas = m2, cm2 c.Muai Ruang (muai volume) Bendaberbentukruangjikadipanaskanakanmemuai,sehinggavolumenyaakanbertambah besar. Bila benda berbentuk balok kita panaskan maka panjang, lebar dan tingginya akan memuai seperti gambar di bawah :Pt =Po (l t)lt=lo (l + t) t =To (l + t) x p x l x t = Po. lo. to (l + 3 t + 3 2t2 + 3t3) 3 2 dan 3 diabaikan sehingga persamaan di atas menjadi : V = Vo (l + 3 t) 3 = dimana :Vo : volume benda mula-mula = m3, cm3 V : voluem setelah suhunya naik = m3, cm3 AV = V - Vo : tambahan volume = m3, cm3 At : kenaikan suhu = C : koefisien muai ruang = C Kegunaan dari Pemuaian Zat Padat 1.Pada thermometer Pemuaian air raksa pada pembuluh kaca dijadikan dasar dalam pembuatan termometer. 2.Pada saklar otoiaatis Saklar otomatis menggunakan b imetal yaitu dua keping logam yang mempunyai angka muai berbeda dan dikeling menjadi satu. Kalausuhucukuptinggi,bimeta]melengkungmenjauhikontakK.Dengan demikian arusyang mengalir putus pada saat dingin, bi-metal menyentuhlagi kontakK.Demikianseterusnyasehinggadapatmemu-tuskandan menghubungkan arus secara otomatis. 3.Pada Pemasangan Rel, kaca jendela Pemasanganpotongan-potonganrelyangpanjang,tiapsambunganharusdibericelah sebagai tempat batang rel itu memuai di hari panas. 4.Alarm Kebakaran Padasaatbimetalpanaskontaklistrik tersambung.Arusyangmengalir membunyikanbellistriksehinggapenjaga mengetahui ada kebakaran. 2) Pemuaian Zat Cair Pada umumnya zat cair kalau dipanaskan akan memuai sehingga volumenya bertambah besar. Mengenai gejala pemuaian dari berbagai jenis zat cair dapat ditunjukkan dengan alat seperti di bawah ini. V=Vo (l + t) =VVo tatau V=Vo t Isilah kedua labu dengan dua jenis zat cair yang berbeda misalnya minyak tanah dan air yang sama tingginya. Kemudian bak diisi airpanas.Perhatikankeduapermukaanzatcairpadapipa ternyatakenaikankeduazatcairpadapipatidaksama. Berdasarkandarihasilpercobaanyangteliti,pemuaianzatcair dapat dirumuskan : : koefisien muai ruang zat cair = /C Zatcairhanyamempunyaimuairuangsaja.Tidaksemuazatcairkalaudipanaskan akan memuai. Khusus untuk air bila dipanaskan dari suhu 0C sampai 4C volumenya akan berkurang dan di atas suhu 4C volume air akan bertambah. Peristiwa ini disebut anomali air yang dapat ditunjukkan oleh grafik di bawah ini. Pada suhu 0 - 4C volume air berkurang Padasuhu4keatasvolume airbertambah 3) Pemuaian Gas Perbedaanyangkhasantarazatpadat,zatcairdangasadalahmengenaiperubahan volumenya. Volume gas mudah berubah-ubah, sedangkan zat padat dan zat cair suiit dirubah. Ada tiga besaran yang harus diperhatikan dalam pemuaian gas yaitu : 1.Tekanan (P) 2.Volume (V) 3.Suhu (t) Ketiga besaran ini dapat diubah-ubah kalau kita ingin mencari hubungan antara besaran yang satudenganyanglain,makahanyaduabesaranyangbisadirubahsedangkansatubesaranlainnya dibuattetap.Misalkankitainginmencarihubunganantaravolumedengansuhumakatekanangas harus dibuat tetap.Bilasuatugasdipanaskanmakagasituakanmuairuangdengankoefisienmuairuang. Koefisien muai ruang untuk seluruh jenis gas sama besar yaitu : V=Vo (l + t) =127S /0C a.Pemuaian gas Pada Tekanan Tetap (Hukum Gay Lussac) V = Vo (l + t) V = Vo 1127St V = Vo 27St27S

Bilasuhugas mula-mula 0oC kemudian dinaikkan sampai suhunya tC sehinggaAt=t0=t sehingga persamaan di atas menjadi : V = Vo 27S

Karena untuk gas satu an suhu selalu kelvin maka T = 273 + 1To = 273 sehingga : V = Voo

atau hukum Gay lussac dimana : Vo : volume gas mula-mula V : volume gas setelah suhunya naik To : suhu gas mula-mula (K) T : suhu gas setelah dipanaskan (K) Hukum Gay lussac Hasilbagivolumedengansuhumutlakpada tekanan tetap selalu konstan. Grafik hubungan antara volume dengan suhu mutlak padatekanantetap._Prosespemuaiangaspada tekanan tetap disebut proses isobarik. b.Pemuaian gas Pada Volume Tetap Bilagasdipanaskanpadavolumetetapmakabesaranyangberubahadalahtekanandan suhunya. Bila tekanan gas mula-mula Po kemudian suhunya dinaikkan dari 0C menjadi t sehingga tekanan gas menjadi : P = Po (l + t) P= Po 1127S t VT=VoTo VT=C P = Po 27St27S

P = PoTTo atau dimana : Po: tekanan gas mula-mula = N/m2, Pa, atm P: tekanan gas setelah suhu naik To: suhu gas mula-mula T: suhu gas setelah suhu naik Daripersamaandiatasdapatdisimpuikanbahwahasilbagitekanandengansuhu mutlak pada volume tetap adalah konstanyang dapat dinyatakan dengan grafik seperti di bawah ini Prosespemuaiangaspadavolumetetapdisebut proses isokhorik. c.Pemuaian gas pada Volume Tetap (Hukum Boyle) Bilagasdipanaskanpadasuhutetap,makatekanandanvolumegasberubahsehingga persamaan gas menjadi : atau dimana : Po dan Vo : tekanan dan volume gas mula-mula P dan V : tekanan dan volume gas setelah dipanaskan Bunyi hukum Boyle Hasilkalitekanandenganvolumegaspadasuhutetap adalah konstan. Pemuaiangaspadasuhutetapdisebutprosesisothermis. Grafik hubungan tekanan dengan volume dapat digambarkan seperti di samping ini. PoTo=PT PC=C P . V= Po Vo P . V= C Hukum Boyle Gay Lussac Bilatekanan,volumedansuhugasmula-mulaP1,V1danT1kemudiangas dipanaskanpadasuhutetapT1,kemudiangasdipanaskanpadatekanantetapP2sehingga diperoleh persamaan : P1V1=P2VV T1 =V2T2

V =P1V1P2 P1V1P2T1=V2T2 atauBunyi hukum Boyle-gay Lussac Hasil kali antara tekanan dan volume dibagi suhu adalah konstan Contoh soal 1.Sebatangbajapadasuhu20Cpanjangnya100cm.Bilapanjangbajasekarangmenjadi 100,1 cm dan koefisien muai panjang baja 10-5/C hitung akhirnya. Jawab : l = l lo = 100,1 -100 = 0,1 cm l =lo t t =llo t2 t1 =llo t2 - 20 =u,11uu.1uS= 100 t2= 100 + 20= 120oC 2.Suatujenisgasmenempativolume100cmpadasuhu27Cdantekanan1atmosfer. Bila temperaturmenjadi87Csedangkantekananmenjadi2atm,hitunglahvolumegas sekarang Jawab : T1=27C = (27 + 273) K = 300KT2 =87C = (87 + 273) K = 360K Gunakan hukum Boyle Gay-lussac P1V1T1=P2V2T2 1.1uuT1=2V2S6u P1V1T1=P2V2T2PVT=CV2 = =60 cm3 3.Pada suhu 20C volume tabung kaca cm air raksa yang tumpah jika dipanaskan sampai suhu 1200C. Koefisien muai panjang kaca 3 x 10-5/C dan koefisien muai ruang air raksa Jawab : koefisien muai ruang kaca : Jk = 3 x3.10Vk = Vo (l + k t) = 200 (1+ 9.10 (120-20)) = 200 (1+ 9.10-4) =200,18 cm3 untuk air raksa Vhg =Vo (l + hg t)

=200 (1+ 54.10-5.100) = 200 (1 + 54.10-3) =200(1+ 0,054) = 210,8 cm3 Banyak air raksa yang ditumpah.V Hg = Vhg - Vk = 210,8 4.PERUBAHAN WUJUD ZATSuatu zat mempunyai tiga wujud (fase) yaitu: padat, cair dan gas. Masingdapatmerigalamiperubahanwujud.Perubahanwujud bawah ini : Selain perubahan wujud zat di atas, masih ada perubahan zat lain, sepertiMelarut:adalah perubahan wujud padat ke cair karenadimasukkan zatzat cair. Titik didih zat naik jika ke dalam zat dilarutkan zat lainPada suhu 20C volume tabung kaca 200 cm. Tabung diisi penuh dengan air raksa. Berapa air raksa yang tumpah jika dipanaskan sampai suhu 1200C. Koefisien muai panjang kaca /C dan koefisien muai ruang air raksa 54.10-5/oC. : Jk = 3 x3.10-6 = 9.10-6/oC untuk kaca 20)) .100)Banyak air raksa yang ditumpah. Vk = 210,8 - 200,18 = 10,62 cm3 PERUBAHAN WUJUD ZAT Suatu zat mempunyai tiga wujud (fase) yaitu: padat, cair dan gas. Masingmerigalamiperubahanwujud.Perubahanwujudzatdapatdigambarkansepertidi Padaperistiwamelebur,menguapdanmelenyap diperlukankalordanpadaperistiwamembeku, mengembun dan menyublim selalu me lepaskan kalor.Padasaatterjadiperubahanwujudzatsuhuzatadalah tetap(terjadiperistiwaisothermis)sebabkaloryang diperlukantidakuntukmenaikkansuhutetapiuntuk merubah wujud. Selain perubahan wujud zat di atas, masih ada perubahan zat lain, seperti : adalah perubahan wujud padat ke cair karenadimasukkan zat pelarut ke dalamdidih zat naik jika ke dalam zat dilarutkan zat lain 200 cm. Tabung diisi penuh dengan air raksa. Berapa air raksa yang tumpah jika dipanaskan sampai suhu 1200C. Koefisien muai panjang kaca Suatu zat mempunyai tiga wujud (fase) yaitu: padat, cair dan gas. Masing-masing zat zatdapatdigambarkansepertidi Padaperistiwamelebur,menguapdanmelenyap danpadaperistiwamembeku, mengembun dan menyublim selalu me lepaskan kalor. Padasaatterjadiperubahanwujudzatsuhuzatadalah peristiwaisothermis)sebabkaloryang menaikkansuhutetapiuntuk pelarut ke dalam Mengkristal:perubahanwujudcairkepadatdaribendayangmulanyadilarutkandalam zat cair, kemudlan zat pelarutnya diuapkan. Mendidih : penguapan yang terjadi pada seluruh bagian zat cair baik pada bagian permukaan maupun di dalam zat cair. 1) Melebur, Membeku, Menguap Dan Mengembun 1.Melebur dan membeku Melebur:adalah perubahan dari wujud padat ke wujud cair. Comoh melebur es menjadi air. Membeku :adalah perabahan wujud dari cair ke padat Contohnya : air menjadi es Darihasilpercobaanmerubuktikanbahwazatpadasaatmembekudanmelebur padasuhuyangsama,sehinggatitiklebursamadengantitikbeku.Kaloryang diperlukanuntukmeleburdisebutkalorlatenpeleburan(kalorlebur),sedangkankalor yangdilepaskanpadawaktumembekudisebutkalorlatenpembekuan(kalorbeku). Besarnya kalor lebur untuk satu jenis zat sama dengan kalor bekunya. Jadikalorlebursuatuzatmerupakankaloryangdiperlukanuntukmelebursatu satuanmassazatitusampaiseluruhnyameleburpadatitikleburnya.Bilamassazat adalah m dan kalor yangdiperlukan untuk melebur adalah Q, maka besar kalor leburnya dirumuskan dengan :atau dimana :L: kalor lebur satuan =ouI dalam SI atauaIa m : massa zat = gram, kg Q : kalor yang diperlukan = kal, joule Besar kalor lebur es pada tekanan 1 arm dan suhu 0C = 80 kal/gram Contoh soal Setengahkilogramessuhunya-40Cdipanaskansampaitepatseluruhnyamelebur. BerapakahkaloryangdiperlukanolehesbiladiketahuiCes=0,5kal/gramC,Les=80 kal/gram, kalor jenis air 1 kal/grC. Jawab : Proses yang dialami oleh es sampai seluruhnya melebur adalah sebagai berikut Proses1adalahpemanasanesdari-40Csampai0C dankalor yang diperlukan sebesar Ql=m C es (0 + 40) L=

Q=m . L Ql =500 gram 0,5 aI . 40 C Ql= 10.000 kal Proses I memanaskan es dari 0C menjadi air seluruhnya dengan suhu 0C juga proses inilah yang disebut melebur dan memerlukan kalor Q2 = m L es = 500 . 80 = 40.000 kal. Jadi kalor seluruhnya yang diperlukan adalah Qtot = Q1 + Q2 = 10.000 kal + 40.000 kal = 50.000 kal 2.Menguap dan Melebur Menguap adalah peristiwa perubahan wuj ud dari cair menj adi uap atau gas. Padasaatzatmenguapmemerlukankalor.Misalkankitamemanaskanair,untuk membuat air ini mendidih diperlukan kalor dan ternyata selama air mendidih suhu air adalah tetap dan suhu ini disebut titik didih. Pada waktu air mendidih inilah terjadi penguapan pada seluruh bagian air dan suhu air pada saat mendidih adalah 100C dengan tekanan normal 1 atmosfer. Sedangkankaloryangdiperlukanuntukmenguapkansatusatuanmassazattanpa disertai perubahan suhu zat disebut kalor uap atau kalor didih. Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud dari uap menjadi air. Padasaatmengembunzatmelepaskankalordansuhuzatjugatetap.Kaloryang diperlukan untuk mengembun disebut kalor embun. Berdasar dari hasil percobaan ternyata kaloryangdiperlukanuntukmenguapsamadengankaloryangdiperlukanuntuk mengembun untuk zat yang sama jumlahnya. Besar kalor uap atau kalor embun dirumuskan dengan : atau dimana : Lu :kalor uap atau kalor embun satuannya joule/kg (SI) atau kal/gram m:massa zat = gram, kg Q:kalor yang diperlukan/dilepaskan = kal, joule Untuk tekanan 1 atm dan suhu 0C maka besar kalor uap air = 540 kal/gram Lu=

Q=m . Lu Contoh soal : 1.Duaratusgramairpadasuhu20CdipanaskanhinggaseJuruhnyamenjadiuap. Berapakah kalor yang diperlukan selama pemanasan inikalor uap air = 540 kal/gr. Jawab : Proses yang dialami oleh air dapat digambarkan dalam bentuk grafik di bawah iniGaris BC = Air menerima kalor untuk menguapQBC =m . lu = 200 . 540QBC = 108.000 kalKalortotalyangdiperlukanolehairsampaimenguapseluruhnya 16.000 + 108.000 = 124.000 kal2.Berapabesarkaloryangdiperlukanuntuk agar seluruhnya menjadi uap airkalor jenis air 1 kal/kgC dan kalor uap airJawab : Prosesyangdialamiolehessampaimenjadiuapair dalam bentuk grafik seperrj di bawah iniGarisCD=Esyangtelahmencairsampai 100C.QCD = mcair (100- 0)= 100. 1 .100Garis DE = Es yang telah menjadi air menerima kalor untuk tnerubah wujud darimenjadi uap dengan suhu tetap 100CQDE =m Lu = 100 . 540 = 54.000 kalQtotal = QAB = QBC + QDE = 200 + 8000 + 10.000 + 54.000 Duaratusgramairpadasuhu20CdipanaskanhinggaseJuruhnyamenjadiuap. kalor yang diperlukan selama pemanasan ini ? kalor jenis air = 1 kal/ Proses yang dialami oleh air dapat digambarkan dalam bentuk grafik di bawah iniGarisAB=Airmenerimakaloruntukmenaikkansuhu dari 20C sampai 100C QAB =m . Ca (100 - 20) = 200 . 1 . 80 = 16.000 kal Garis BC = Air menerima kalor untuk menguap 540 alortotalyangdiperlukanolehairsampaimenguapseluruhnyaQtot=QAB+QBC 16.000 + 108.000 = 124.000 kal Berapabesarkaloryangdiperlukanuntukmengubah100gramesyangbersuhu seluruhnya menjadi uap air ? Kalor jenis es = 0,5 kal/grC, kalor lebur es = 80 kal/gr, air 1 kal/kgC dan kalor uap air = 540 kal/gr. olehessampaimenjadiuapairseluruhnyadapatdigambarkan bentuk grafik seperrj di bawah ini :GarisAB=Esmenerimakaloruntuk menaikkan suhu es dari -4C sampaiQ AB = m . C es (0 + 4) = 100 . 0,5 . 200 kal GarisBC=Esmenerimakaloruntukmelebur pada suhu 0C. QBC = m . L es = 100 . 80 = 8000 kalGarisCD=Esyangtelahmencairmenerimakaloruntukmenaikansuhu0)= 100. 1 .100 = 10.000 kalGaris DE = Es yang telah menjadi air menerima kalor untuk tnerubah wujud daridi uap dengan suhu tetap 100C m Lu = 100 . 540 = 54.000 kal QAB = QBC + QDE = 200 + 8000 + 10.000 + 54.000Duaratusgramairpadasuhu20CdipanaskanhinggaseJuruhnyamenjadiuap. ? kalor jenis air = 1 kal/grC dan Proses yang dialami oleh air dapat digambarkan dalam bentuk grafik di bawah ini AB=Airmenerimakaloruntukmenaikkansuhu =QAB+QBC= mengubah100gramesyangbersuhu-4C ? Kalor jenis es = 0,5 kal/grC, kalor lebur es = 80 kal/gr, uhnyadapatdigambarkan GarisAB=Esmenerimakaloruntuk 4C sampai 0C es (0 + 4) = 100 . 0,5 . 4= GarisBC=Esmenerimakaloruntuk m . L es = 100 . 80 = 8000 kal menerimakaloruntukmenaikansuhudari0C Garis DE = Es yang telah menjadi air menerima kalor untuk tnerubah wujud dari cair = 72.200 kal Berdasarkan grafik di atas ini dapat disimpulkan bahwa : Titik lebur =titik beku kalor lebur =kalor beku Titik didih =titik embun Kalor didih =kalor embun BC =garis leburDE = garis uap CB =garis bekuED =garis embun Beberapacontoh alatyang menggunakanazas bahwa pada persitiwa menguap memerlukan kaloradalah : 1.Lemari Es dan alat pendingin Ruangan 2.Freeze drying (Pengeringan) Alat ini dapat digunakan untuk mengawetkan makanan tanpa mengalami perusakan dengan caramenguapkanairyangterkandungdidalamnyapadasuhuyangsangatrendahdantekanan rendah,karenapadatekananrendahesmengalamisublimasi(yaituperubahandaripadatmenjadi uap) dan uap inilahyang dialirkan sehingga bahanyang diawetkan akan menjadi kering tanpa adanya pengerusakan. 2) Pengaruh Tekanan Terhadap Perubahan Wujud Zat Tekanan dapat mempengaruhi wujud suatu zat antara lain : Tekanandapatmenurunkantitiklebuhsuatubenda. Misalkar.balokesdiletakkanpadaduapenumpuseperti gambardisampingkemudiankawattembagadililitkandi tengah-tengahbalokesdankawatdigantungibebanyang berat,tomyatakawatdapatmelewatiestanpa memotongnya,sebabsetelahkawatlewatairmembeku kembali.Inimembuktikantekanandapatmenurunkantitik lebur es. Tekanan dapat menaikan titik didihatau menurunkan titik didih. Bila tekanan diperbesar maka titik didih akan naik atau sebaliknyabilatekananditurunkan maka titik didihuya akan turun. Penerapan prinsip di atas ini digunakan pada ketel uap untuk menggerakkan mesin turbin uap padapembangkittenagalistrik.Jadi pada daerah pegunungan air akan mendidih di bawah suhu 10C. 5.PERPINDAHAN KALOR Telah kita ketahui bahwa, bila dua buah benda yang suhunya berbeda saling bersinggungan, maka akan terjadi perpindahan kalor dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Cepatlambatnyaperpindahankalorinitergantungpadacaranyaberpindahdanzat perantaraannya. Cara perpindahan kalor ada 3 yaitu : 1.secara konduksi (hantaran)2.secarakonveksi(Aliran) 3.secaraRadiasi(Pancaran) 1) Perpindahan Kalor Secara Konduksi Bilasebatanglogamsalahsatuujungnyakitapanaskan maka dengan cepat ujung yang lain akan panas, halini disebabkankarenaatom-atomlogambergetardengan hebatakibatdipanaskansehinggamenumbukatomdi sebelahnya. Kejadianiniakanberulangterus-menerussehinggapadaujungyanglainmenjadi panas. Jadi panas (kalor) merambat dalam batang logam tanpa ada bagian-bagian logam yang pindah.Disampingatom-atomlogambergetarmakapadaperistiwainiterdapatelektron-elektronyangdapatbergerakdenganbebas,sehinggadapatmemindahkanenergi dari ujung yang satu ke ujung yang lain. Perpindahan kalor tanpa disertai pemindahan benda disebut perpindahan kalor secara konduksi. Berdasarkandarihasileksperimendapatdiketahuibahwajumlahkaloryang mengalir tiap detik pada suatu penghantar (konduktor) adalah : 1.Tergantung pada jeois konduktor (koefisien konduksi thermal = k) 2.Berbanding hmis dengan luas penampang konduktor (A) 3.Berbanding tarns dengan kenaikkan suhu kedua ujung konduktor (t = tl - t2) 4.Berbanding tertsalik dengan panjang konduktor (1) Pernyataan di atas dapat dinyatakan dengan Rumus : dimana : H : jumlah kalor yang mengalir tiap satuan waktu = kal/detik, joule/detik koefisien konduksi thermal = kal/detik cmC has penampang konduktor I cm2, m2 k:selisih suhu kedua ujung konduktor = panyang konduktor = cm, m

=kA I H=kA I A:luas penampang konduktor = cm2, m2 t :se lisih suhu ke dua ujung konduktor = oC l :panjang konduktor = cm, m Koefisien konduksi thermal suatu zat sering juga disebut konduktivitas thermal. Bahan yangmempunyaikoefisienkonduksithermalyangberhargabesardisebutpenghantarkalor yang baik (konduktor), sedangkan bahan yang mempunyai koefisien konduksi thermal kecil disebut penyekai thermal (isolator). Dalamkehidupansehari-hariperpindahankalorsecarakonduksiinibanyakdipakai misalkan pada saat memasak air dengan panci aluminium. 2) Perpindahan Kalor Secara Konveksi Gelas ukur diisi air hampir penuh, kemudian diletakkan di atas kakitiga,kemudiangelasinidipanaskandenganpembakarspirtus sambil memanaskan amati aliran air dan ternyata aliran air mengikuti arah yang terlukis pada gambar. Apa sebabnya ? Partikel airyang dekat dengan pembakar spirtus akan menerima kalor sehingga suhunya naiksedangkanairpadabagianatasnyasuhunyalebihrendah,sehinggaairyangsuhunya tinggiakannaikdanairyangsuhunyarendahakanturun,hinggaterjadilahaliranseperti terlukisdiatas.Padaumumnyazatcairakanmengecilmassajenisnyabilasuhunyanaik, sedangkan air yang suhunya rendah mempunyai massa jenis lebih besar. Padaumumnyazatcairakanmengecilmassajenisnyabilasuhunyanaik,sedangkanair yang suhunya rendah mempunyai massa jenis lebih besar. Perpindahankaloryangdisertaidenganperpindahanpartikel-partikelzatdisebut perpindahan kalor secara konveksi (aliran). Besar kalor yang mengalir tiap satuan waktu pada konveksi tergantung pada 1.perbedaansuhukeduapermukaanzatalir t )2.luas permukaan zat cair Besar kalor yang mengalir tiap satuan waktu dirumuskan dengan dimana : H: kalor yang mengalir tiap satuan waktu = kal/detik, joule/det A: luas permukaan fluida = m2, cm2 t : perbedaan suhu = C H = h A t h: koefisien konveksi thermal. Perpindahan kalor secara konveksi sebenarnya ada 2 macam yaitu : Perpindahan kalor secara konveksi alamiah perpindahan kalor secara konveksi paksa Konveksi alamiah adalah perpindahan kalor dengan sendirinya akibat adanya perbedaan rapat massa (massa jenis) zat alir. Sedangkan konveksi paksa terj adi karena zat alir dialirkan dengan sengaja yaitu dengan meng-alirkanzataliryangsudahpanasketempatyangditujumisalkanpadapendingin kendaraanbermotor,kaloryangtimbulpadapembakaranbahanbakardipindahkanketempat lain dengan menghembuskan udara ke bagian yang panas dengan memakai kompresor (kipas angin).Sedangkantungku-tungkupabrikyangselalumenggunakancerobongasap merupakan salah satu contoh perpindahan kalor secara konveksi alamiah. 3)Perpindahan Kalor Secara Radiasi Telahkitaketahuibahwaletakmataharisangatjauhdaribumisedangkanruangantara mataharidanbumisebagianbesarmerupakanruanghampaudara.Tetapimengapapanas mataharidapatsampaikebumi?Tidakmungkinkalordirambatkansecarakonduksiatau konveksi. Ternyatamataharimemancarkanenergidalambentukgelombangelektromagnetdan energi ini diserap oleh bumi dalam bentuk kalor. Perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnet inilah yang disebut perpindahan kalor secara radiasi. Gelombangelektromagnetternyatamerambattidakmemerlukanmedium(zatperantara) artinya dapat merambat dalam ruang hampa udara. Dengan cara inilah energi matahari sampai ke bumi. Sebenarnyasetiapbendapanasakanmemancarkanenergidalambentukgelombang elektromagnetdanpadakesetimbanganthermalbanyak.Energiyangdiserapakansama besardenganenergiyang dipancarkan.Bendayang mengkilap(putih) lebih sukar menyerap kalor bila dibanding-kan dengan benda hitam atau kusam. Jadibendahitammerupakanpenyerapdanpemancarenergiyangbaik,danuntuk permukaan hitam sempurna merupakan permukaan yang mempunyai sifat memancarkan atau menyerap radiasi sangat sempurna dan besar emisivitasnya (e = 1). Oleh Yosef Stefan di Rumuskan bahwa setiap permukaan benda panas memancarkan energi tiapsatusatuanluasdantiapsatu-satuanwaktuberbandinglurusdenganpangkatempatsuhu mutlak yang kemudian dikenal dengan hukum Stefan. W=e T4 dimana : w : energi yang dipancarkan tiap satu satuan luas tiap satu satuan waktu = watt/m T : suhu permukaan benda dalam derajat kervin e :emisivitas nilainya tergantung sifat permukaan benda 0 T2, maka benda tersebut akan memancarkan energi tiap satu satuan luas dan tiap satu satuan waktu sebesar : dimana : T1 : suhu permukaan benda = KT2 : suhu sekeliling permukaan = Ke: emisivitas permukaan Contoh soal 1.Suatubatangtembagapanjangnya150cmdanluaspenampangnya30cm.Ujungyangsatu menempel pada air es yang bersuhu 0C dan ujung yang lain menempel pada air panas yang sedang mendidih 100oC. Bila koefisien konduksi thermal baja = 0,9 kal/cmC detik, berapa kalori kalor yang rnerambat pada baja selama 10 detik ? Jawab : t =100 - 0o=100o H= .A .I H= 0, . 0.000 H= 150 H =

Q = H . t= 18 kal/detik x 10 detik Q = 180 kal 2.Sebuahbolatembagaluasnya20cmdipanaskanhinggaberpijarpadasuhu127C.Jika emisivitasnya 0,4. Berapakah energi radiasinya ? Terapan Stefan 5,67 x 10 watt/m (K) 4 Jawab : A= 20 cm2 = 2.10-3m2T =127 + 273 = 400 K W = e T4 W=e (T1 T2) W = 0,4. 5,67. 10(4.102)4 = 0,4 5,67 10-8 . 256.108 = 580,608 watt/m2 3.Batangbajadankuninganluaspenampangdanpanjangnyasamasalahsatuujungnya dihubungkan. Suhu ujung batang baja yang bebas 250C, sedangkan suhu ujung batang kuningan yang bebas 100C.Jika koefisien konduksi thermal baja dan kuningan masing-masing 0,12 kal/ cm detC dan 0,24 kal/cm detC, hitunglah suhu padatitik sambunganya. t1ta = ?t2 bajakuningan Karenaukurankeduabendasamamakakaloryangmengalirtiapwaktupadabaja=kaloryang mengalir pada kuningan H baja = H kuningan

A

I

=

A

I

A1 = A2 11 = 12 0,12 (t1 ta) = 0,24 (ta t2) l (250 - ta) = 2 (ta - 100) 250 - ta = 2 ta 200 450 = 3 ta ta =0

=150 oC Jadi suhu sambungan kedua benda = 150C Soal pilihan 1.Tujuh puluh tujuh derajat Fahrenheit sama dengan : a.25R b.20R c.298 K d.45C e.5C 2.Dalamsistem SI satuan kalor adalah : a.kalori d.watt b.joule e.joule kelvin c.erg 3.Kalor jenis suatu benda tergantung dari a.banyaknya kalor yang diserap benda b.massa benda c.kenaikan suhu benda d.macam benda e.suhu benda mula-mula 4.Es kalor jenisnya 0,5 kal/grambC sebanyak 100 gram pada suhu 0C diberi kalor sebanyak 1000 kalori. Bila kalor lebur es sama dengan 80 kal/gram, maka air yang terjadi mempunyai suhu a.0C b.10C c.20C d.40C e.100oC 5.Bila suatu zat mempunyai kalor jenistinggi, maka zat itu a.lambat mendidih b.cepat mendidih c.lambat melebard.cepat naik suhunya jika dipanaskan e.lambat naik suhunya jika dipanaskan 6.Suatu gas ada dalam ruang tertutup dengan volume 5 liter, tekanan 1 atmosfer dan suhu 87C. Bila volume dijadikan setengahnya dan suhu diturunkan menjadi 27C tekanan berubah menjadi a.

kali b.

kali c.

kali d.

kali e.

kali 7.SuhutermometerCelcius(C)menunjukkanPkalisuhuFahrenheit(F).Besarsuhumasing-masing termometer itu adalah a.C = P dan F = P b.C =

dan F =

c.C = P (1 -

p) dan F = (1 -

p) d.C=0

P dan F = 0

e. C = 0 danF = 0 8.a gram es -10C dicampur dengan b gram air bersuhu 20C jika suhu akhir yang dicapai 5C, kalor lebur es 80 kal/gram, kalor jenis es = 0,5 kal/gram C, maka perbandingan a/b adalah : a.

d. b. e. 1 c.

9.Sepotongaluminiummassanya0,2kgsuhunya25Cdipanaskanhingga75C.Jikakalorjenis aluminium 840 joule/kgC kalor yang diserapnya adalah: a.8000 joule b.8200 joule c.8300 joule d.8400joule e.8600 joule 10.Tabel di bawah ini adalah pemuaian dari 5 macam zat x = koefisien muai panjang, lo = panjang mulg-mula dan At kenaikan suhu. Besar data di bawah ini zat pemuaiannya terbesar adalah : jenis zat(oC)lo(m)t(oC) axyz b2x2yz c1y2z d3x2y z e2x y3z 11.Grafikdisampinginimenunjukanhubunganantara kenaikansuhu(t)dengankalorQyangdiserapoleh suatuzatpadatyangmempunyaikalorlebur80kal/g. Massa zat padat tersebut adalah : a. 45 gb. 58 gc. 60 g d. 75 ge. 80 g 12. Grafikdisampingmenunjukanhubunganantaramassa(m) dan kalor yang diperlukan (Q) untuk melebur 5 macam benja (I,II,ID,IVdanV)jikasumbu-xmenyatakanmassadan sumbuymenyatakankalormakabendayangkalorleburnya paling besar adalah : 13. Jumlah kalor yang diperlukan suatu benda untuk menaikan suhu sebesar 1 C disebut a.kalor uap b.kalor lebur c.kalorjenis d.kapasitas kalor e.kalor 14. Dalamruangtertutupberisigas.Jikagasdipanaskanpadaprosesisothermisternyata volumenya diperkecil menjadi kali, makatekanan gas menjadi a. kali b.tetap c.4 kali d.8 kali e.1/8 kali 15. Jika koefisien muaipanjang = Pdan koefisienmuai ruang=Q makadiperoleh hubungan untuk satu jenis logam adalah : a.P = 3q1 b.q = 1/3 P c.q = 3P d.P = 1/3 q e.q = 16. Titik suatu zat cair selalu sama dengan a.titik lebur b.titik beku c.titik kritis d.titik embun e.titik jenuh 17.Dua batang lobam sejenis A dan B, lebarnya berbanding 2 :1 sedangkan panjangnya berbanding 4:3. Bila beda suhu ujung-ujung kedua batang sama, makajumlah rambatan kalor tiap satuan waktu pada A dan B adalah :18.Jika 75 gram air yang suhunya 0C dicampur dengan 50 gram air yang suhunya 100C, maka suhu akhir campurannya adalah : a.25C b.40C c.60C d.65Ce.75C 19.Jumlah kalor yang dipancarkan oleh sebuali benda yang suhunya lebih besar dari 0K, berbanding lurus dengan : a.suhunya b.suhu sekelilingnya c.massa benda d.luas permukaan benda e.pangkat dan suhu mutlaknya 20.Karenasuhunyaditingkatkandari0Cmenjadi100Csuatubatangbajayangpanjangnya1m bertambahpanjang1mm.Berapakahpertambahanpanjangsuatubatangbajalainyang panjangnya 60 cm bila dipanaskan dari 0C sampai 120C ? a.0,5 mm b.0,6 mm c.0,72 mm d.0,24 mm e.1,2 mm 21.Sepotong es bersuhu 0C dimasukkan ke dalam 600 gram air yang bersuhu 40C. Setelah terjadi keseimbangan,diperolehsuhuakhirO^C.Bilakalorjenisair1kal/gC,kalorleburws80kal/g, maka massa es yang melebur seluruhnya adalah : a.0,30 kg b.0,25 kg c.0,20 kg d.0,15 kg e.0,10 kg 22.PadasuatutermometerA,titikbekuairadalah60Adantitikdidihair260A.Bilasuatubenda diukurdengantermometerreamursuhunya40R,makabiladhikurdengantermometerAakan menunjukkan angka a.120 b.140 c.160 d.180 e.200 23.Satu kalori adalah kalor yang diperlukan oleh : a.1 gram air agar suhunya naik 1 F b.satu kg air agar suhunya naik 1 C c.satu gram zat agar suhunya naik 1C d.satu kg zat agar suhunya naik 1C e.1 gram air agar suhunya naik 1 C 24.Benda yang kalor latennya besar menyebabkan benda tersebut bila dipanaskan a.cepat naik suhunya b.cepat berubah wujudnya c.sukar naik suhunya d.lambat berubah wujudnya e.titik didihnya tinggi 25.Bila suatu zat dipanaskan maka :a.suhunya pasti naikb.kalor jenisnya bertambahC.volumenyapasti berambah d.benda tersebut mimakin menyusut e.koefisien muainya berkurang 26.Sebuahbendasuhunya27Cnaiksebesar27C.Bilapernyataantersebutdinyatakan dalam skala kelvin, makaa.suhu mula-mula 300 K, naik 27 K b.suhu mula-mala 300 K, naik 300 K c.suhu mula-mula 273 K, naik 27 Kd.suhu mula-mula 27 K, naik 300 Ke.suhu mula-mula 327 K, naik 27K27.Hukum Boyle dinyatakan dalam bentuk grafik di bawah, maka yang benar adalah 28. Air akan membeku di bawah suhu 0C bila a.ditambah garam b.didinginkan secara periafaan-lahan c.tekanan dinaikan d.permukaanair e.tekanan diturunkan 29. Bacaan skala Fahrenheit sama dengan skala celcius pada suhu : a.-72Cd. -48C b.-40Ce. OK c.-32C Soal Essay 1.Ubahlah ke dalam skala Fahrenheit a. 04Rb. 75Cc. 353K 2.Ubahlah ke dalam skala Kelvin a. 37Cb. 104Fc. 40C 3.Pada suhu Celcius berapa skala Fahrenheit sama dengan skala reamur 4.BiladiukurdengantermometerA,titikdidihair17Asedangtitikbekunya25A.Jika diukurdengantermometercelciusterbaca30C.UntuktermometerAhargainisama dengan.... 5.Padasuatutermometerx,titikbekuair=-40Adantitikdidihair260x.Bilasuhu bendadiukurdengantermometercelciussuhunyamenunjukkan50C.Berapasuhuyang ditunjukkan bila diukur dengan termometer A ? 6.Dua batang besi jenisnya sama masing-masing panj angnya 4 m dan 6 m pada suhu 20C. Jika batang I dipanaskan sampai 50C panjangnya menjadi 4,15C. Berapa panjang batang II bila dipanaskan sampai suhu 60C ? 7.LogamApanjang1mpadasuhu0Claludipanaskansampai100Csehingga panjangnya menjadi 1,0005 m. Logam B yang mempunyai koefisien muai panjang = 2 x koefisienmuaipanjangA,panjangnyapadasuhu0Cadalah2m.Berapakah panjangnya bila batang B dipanaskan sampai suhu 80C ? 8.Suatujenisgasmempunyaivolume100cmpadasuhu0Cdantekanan1atm.Bila suhunyamenjadi50Csedangkantekanannyamenjadi2atm,berapavolumegas sekarang ? 9.Suatugasberadadalambejanatertutupdipanaskandari27Csampai87C.Berapa tambahanvolumegasbiladipanaskandengantekanantetap?volumegasmula-mula2 liter 10.DuabatangPdanQdenganukuranyangsamatetapijenislogamnyaberbedasaling dilekatkan ujung Pyangbebas bersuhu 90C danujung Qyang bebas bersuhu 0C. Bila koefisien konduksi thermal P12 x koefisien konduksi thermal Q. Hitunglah suhu sambungan P dengan Q. 11.Sepotonglogamluaspermukaannya50cmdanpanjang200cmkoefisienkonduksi thermalnya=0,24kal/smdetC.Bilaselisihsuhuantarakeduaujungbatang100C, berapakah jumlah kalor yang mengalir pada logam selama 5 menit ? 12.Sebuah bola logam mempunyai emisivitas 1, dan permukaannya bersuhu 127C dan suhu di sekelilingnya 27C. Bila tetapan Stefan 5,67 x l0 watt/m (K), hitunglah energi radiasi yang dipancarkan. 13.Duabuahbolatembagamasing-masingmassanya200gramdan500gram(kalorjenis tembaga =0,09kal/gC)memilikisuhuyangsama25Ckeduabolainibersama-sama dimasukkan dalam air panas dan setelah terjadi keseimbangan suhunya 75C. Bila 1 kai = 4,2 joule, berapakah selisih kalor yang diserap masing-masing bola. 14.Perhatikangrafikkalorterhadapsuhupadagrafikdibawahini.Bilakalorlebures=80 kal/gC dan 1 kal = 4,2). Hitunglah kalor didihnya. 15.20gramespadasuhu0Cdicampurdengan80gramairyangbersuhu50C.Hitung suhu campurannya, kalor lebur es = 80 kal/kalor jenis es= 0,5 kal/gC dan kalor jenis air 1 kal/gC. 16.Esmassanya20gram,suhunya-10Cdimasukkankedalamairyangbersuhu25C, massacampuranmenjadi220gram.Jikatidakadakaloryanghilangberapakahsuhu akhirnya?kalorjenises=0,5kal/gCkalorlebures-80kal/gdankalorjenisair=1 kal/gC. 17.460gramcampuranesdanairpadasuhu0Cadadalambejanayangkapasitaskalornya dapat diabaikan. Kemudian dimasukkan 80 gram uap air dari 100C ke dalam bejana. Kalor leburQ=80kal/gkalorjenisair=1kal/gCdankaloruap=540kal/g.Bilasuhu akhirnya 80C, hitunglah massa es dan massa airnya masing-masing. 18.Dalam gelas berisi 200 cc air 40C dicampur dengan 40 gram es 0C. Jika kapasitas kalor gelas 120 kalC dan kalor lebur es 80 kal/g. Berapakah suhu keseimbangannya 19.Batangtembagapanjanguya2mdanluaspenampangnya2cmujungyangsatusuhunya 273 K dan ujung yang lain 373 K. Bila koefisien konduksi thennalnya = 3,9.10 joule/m K det. Berapakah jumlah kalor yang merambat tiap detik. 20.Sebatanglogampadasuhu0Cpanjangnya1m.Jikalogammempunyaikoefisienmuai panjang=2x10/Cdanbatanglogamdinaikkansampaisuhu100C.Berapakah pertambahan panjang logam. 21.Dalamsebuahbejanaterdapatxgramair42Cdicampurdenganygrames-4Csetelah diaduk ternyata 50% es melebur. Jika dianggap tidak mengambil maupun melepas kalor berapakah perbandingan massa x dan y ? 22.Ahmadmembuattermometerdimanapadasaatairmembekuskalanyamenunjukkan-20C.Sedangkanpadasaatskalacelciusmenunjukkanangka40CskalaAjuga menunjukkan 40A. Air akan mendidih pada skala A 23.100 gram es dari -50 oC dseampur dengan 200 gram air dari 30C pada tekanan 1 atm. Jikahanyaterjadipernilaraokalorantaraairdanesberapagramesyangmeleburkalor jenis es = 0,5 kal/gC, kalor lebur es = 80 kal/g, kalor jenis air = 1 kal/gC. 24.Suatugelaskacavolumenya100cm,kemudiandiisipenuhdenganairraksapadasuhu 20C kemudian gelas dan air dipanaskan sampai 70C. Berapakah banyak air raksa yang tumpah?koefisienmuaiparangkaca=3x10/Cdankoefisienmuairuangairraksa 54.10/C. a. suhu akhir air b. massa air yang menguap 25.Dua ratus gram balok es pada -10C dicelupkan ke dalam 200 g air yang suhunya 50C. Setelah beberapa menit, campuran es air mencapai keseimbangan termal. Berapa banyak air yang terdapat dalam campuran tersebut sekarang ? 26.Seorangpemainhokiesyangmassanya70kgsedangbergerakdengankelajuan8,0m/s ketika berhenti secara cepat (mendadak). Berapa massa es yang melebur karena gesekan antarasepatupemaindanlantaies?Anggaphanya60%energigesekanyangdigunakan untuk melebur es, dan suhu es adalaii 0C 27.SelamalatihanaerobikRinimengeluarkanenergi1,128x106Jselama45menit.Jika dianggap seluruh energi ini digunakan untuk menguapkan air dari kulit, berapa banyak air keringat yang keluar ? 28.Dalamsuatupercobaanuntukmengukurkalordidihair,beberapasiswayangtergabung dalam suatu kelompokmengumpulkan data sebagai berikut : massa kalorimeter aluminium = 126,0 g massa kalorimeter + air = 286,0 g massa kalorimeter+ air + uap ai r= 296,1 g suhu awal air = 8Csuhu akhir air = 40C Dari data ini, hitung kalor didih air. 29.Duagramdaricontohsebuahzatdiletakandalamsebuahkalorimeterbomyangmemiliki ruang pembakaran besi yang massanya 80 g. Di sekeliling ruang pembakaran terdapat 200 g air yang suhu awalnya 15C. Ketika seluruh zat telah terbakar, suhu akhir air dan ruang pembakaran 65C. Berapa kalor jenis pembakaran zat ? Catalan : Kaloryang diperlukan dalam pembakaran suatu zat sama dengan hasil kali massa zat yang dibakar dengan kalor jenis pembakaran zat Perpindahan kalor (konduksi, konveksi, dan radiasi) 30.Di negara yang mengalami empat musim, suhu udara ketika musim dingin dapat mencapai di bawah 0C. a.Berapabanyakkaloryangkeluarmelaluidindingluarsebuahkamartidursepanjang malam (8 jam) ketika suhu rata-rata di luar -15C, dan suhu rata-rata di dalam 22C? Ukuran dinding adalah 2,50 m x 3,00 m, dan tebalnya 0,150 m. Konduktivitas termal rata-rata adalah 0,850 W/(mK). b.Berapabanyakongkosyangharusdibayarjikakehilangankalorinidigantikanoleh sebuahpemanasruanglistrik?TariflistrikadalahRp160/kWh,dan1kWh=3,60x 106J 31.Sebatangaluminiumyangpanjang0,4000mdandiametemya6,00x103mdigunakan untukmengaduklarutgula-airyangbersuhu108C.Jikaujunglainbatangberadapada suhuruang28C,berapakaloryangmengalirsepanjangbatangdalam5menit? Konduktivitas termal aluminium 205 W/(m K) (dari Tabel 16.12). 32.Sebuah lubang kecil pada dinding tungku menyempai benda hitam. Jika luas lubang 1 cm2 dan suhunya sama dengan suhu tungku, yaitu 727C. Berapa kalor yang diradiasikan lubang setiap sekon ? 33.Anggapluaspermukaantotaltubuhseseorangadalah1,2m2.Jikasuhupermukaan tubuh adalah 3 7C, berapa total daya kalor yang diradiasikan oleh badan orang tersebut ? 34.Bolayangradiusnya2cmmemilikiemisivitas0,8.Bolatersebutmenyerapenergikalor dari lingkungannya dengan laju 4,536J/s. Berapa suhu bola itu sekarang ? 35.Kondisikerjanormalsebuahlampuadalah3A,12V,dansuhukawatpijaradalah 749C. Intensitas lampu dikurangi sehingga bekerja pada 2A, 12,5 V. Jika kawat pijar dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna, berapa suhu kerja kawat pijar sekarang ?