Nama : Riko Saputra

Kelas : X KA 1

2013/2014

1. Suhu (Temperatur)

Dalam kehidupan sehari-hari, suhu merupakan ukuran mengenai panas atau dinginnya suatu benda. Oven yang panas dikatakan bersuhu tinggi, sedangkan es yang membeku dikatakan memiliki suhu rendah.

Suhu dapat mengubah sifat zat, contohnya sebagian besar zat akan memuai ketika dipanaskan. Sebatang besi lebih panjang ketika dipanaskan daripada dalam keadaan dingin. Jalan dan trotoar beton memuai dan menyusut terhadap perubahan suhu. Hambatan listrik dan materi zat juga berubah terhadap suhu. Hambatan listrik dan materi zat juga berubah terhadap suhu. Demikian juga warna yang dipancarkan benda, paling tidak pada suhu tinggi. Kalau kita perhatikan, elemen pemanas kompor listrik memancarkan warna merah ketika panas. Pada suhu yang leih tinggi, zat padat seperti besi, bersinar jingga atau bahkan putih. Cahaya putih dari bola lampu pijar berasal dari kawat tungsten yang sangat panas.

Dengan demikian, suhu didefinisikan sebagai besaran yang menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Karena suhu sudah kita nyatakan sebagai besaran, semestinya harus ada alat ukur bagi suhu. Untuk mengetahuinya, siapkanlah 3 wadah yang berisi air es, air biasa, dan air hangat. Ketika tangan disentuhkan pada air dingin, kita katakan suhu air tersebut dingin. Sementara ketika tangan disentuhkan pada air hangat, kita katakan suhu air tersebut panas. Namun hal itu, tidak dapat dijadikan acuan. Mengapa demikian? Untuk mengetahuinya, coba kalian tentukan suhu air biasa di atas, apakah suhunya dingin atau panas? Langkah awal, sentuhkan tangan kananmu pada air hangat. Sementara itu, sentuhkan juga tangan kirimu pada air dingin. Selanjutnya, masukkan kedua tanganmu secara bersaman pada wadah yang berisi air biasa. 

Cermatilah pengukuran yang dilakukan kedua tanganmu. Pada saat menyentuh air biasa, tangan kananmu akan terasa dingin karena melepas kalor sedangkan tangan kirimu akan terasa panas karena menerima kalor. Mengapa kedua tanganmu tidak merasakan hal yang sama meskipun yang disentuh adalah air yang sama, yaitu air biasa. Karena tangan tidak dapat digunakan sebagai alat ukur suhu, digunakanlah termometer, yang dapat menyatakan suhu dalam ukuran celcius, reamur, fahrenheit, ataupun kelvin.

A. Alat Ukur Suhu

Alat yang dirancang untuk mengukur suatu zat disebut termometer. Ada beberapa jenis termometer yang prinsip kerjanya bergantung pada beberapa sifat materi yang berubah terhadap suhu. Sebagian besar termometer umumnya bergantung pada pemuaian materi terhadap naiknya suhu. Ide penggunaan termometer diperkenalkan oleh Galileo, yang menggunakan pemuaian gas.

Termometer umum saat ini terdiri dari tabung kaca dengan ruang di tengahnya diisi air raksa atau alcohol yang diberi warna merah. Pertimbangan dipilihnya raksa sebagai pengisi pipa kapiler dalam pembuatan termometer adalah sebagai berikut. 

a. Raksa tidak membasahi dinding kaca. b. Raksa merupakan penghantar panas yang baik.c. Kalor jenis raksa rendah sehingga dengan perubahan panas yang kecil, sudah

cukup untuk mengubah suhunya.d. Jangkauan ukur raksa lebar karena titik bekunya –3 0C dan titik didihnya 3570C.

Sementara untuk mengukur suhu yang sangat rendah biasanya digunakan termometer alkohol. Alkohol memiliki titik beku yang sangat rendah, yaitu -1140C. Termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu benda yang tinggi sebab titik didihnya 780C.

Pada prinsipnya semua termometer, mempunyai acuan yang sama dalam menetapkan skala. Yaitu, titik lebur es murni dipakai sebagai titik tetap bawah, sedangkan suhu uap di atas permukaan air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm sebagai titik tetap atas.

Perbandingan skala                       C : R : F = 100 : 80 : 180

C : R : F =  5  :  4  :  9

Dengan memperhatikan titik tetap bawah  00C = 00R = 320F, hubungan skala C, R, dan F, dapat dituliskan sebagai berikut :

t oC=45t o R=( 95 t+32)

o

F

t oR=54t o=( 94 t+32)

o

F

t oF=59

¿

Hubungan skala Celcius dan Kelvin adalah :t oC=t+273K

Selain jenis termometer di atas, kita juga dapat menentukan skala suatu termometer jenis lain. Skala termometer tersebut dapat dikonversikan ke skala termometer lainnya berdasarkan titik tetap kedua termometer yang diambil dari keadaan yang sama dan hasil pengukuran keduanya pada saat digunakan pada benda yang sama.  Misalnya, kita akan menentukan hubungan antara skala termometer X dan Y. Termometer X dengan titik tetap bawah Xb dan titik tetap atas Xa, sedangkan termometer Y dengan titik tetap bawah Yb dan titik tetap atas Ya. Titik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas adalah suhu saat es melebur dan suhu saat air mendidih pada tekanan 1 atmosfer. Misalkan, Tx adalah suhu benda yang terukur oleh termometer X dan Ty adalah

suhu benda yang terukur oleh termometer Y. Hubungan skala kedua termometer tersebut dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut :

Dengan membandingkan perubahan suhu dengan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan sebagai berikut.

Keterangan:Xa = titik tetap atas termometer XXb = titik tetap bawah termometer XTx = suhu pada termometer XYa = titik tetap atas termometer YYb = titik tetap bawah termometer YTy = suhu pada termometer Y

B. KalorKalor adalah salah satu bentuk energi yang mengalir karena adanya

perubahan suhudan atau karena adanya suatu usaha pada sistem. Kalor mempunyai satuan kalori, satu kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan oleh 1 gram air untuk menaikkan suhunya 10C. Dalam sistem SI, satuan kalor adalah joule. Satu kalori setara dengan 4,18 Joule.

Besaran kalor (Q) secara matematis :

Q = jumlah kalor, satuannya kalori atau joule (J) m = massa benda, satuannya gram atau kilogram c = kalor jenis, satuannya kalori/gr. C0

ΔT = perubahan suhu, satuannya C0

C. Pengaruh Kalor Terhadap Suatu ZatSetiap ada perbedaan suhu antara dua sistem, maka akan terjadi

perpindahan kalor. Kalor mengalir dari sistem bersuhu tinggi ke sistem yang

Q = m . c . ∆t

lebih bersuhu rendah. Apa sajakah pengaruh kalor terhadap suatu sistem atau benda?1. Kalor dapat Mengubah Suhu Benda

Kalor merupakan salah satu bentuk energi , sehingga dapat berpindah dari satu sistem ke sistem yang lain karena adanya perbedaan suhu. Sebaliknya, setiap ada perbedaan suhu antara dua sistem maka akan terjadi perpindahan kalor. Sebagai contoh, es yang dimasukkan ke dalam air yang berisi air panas, maka es akan mencair dan air menjadi dingin. Karena ada perbedaan suhu antara es dan air maka air panas melepaskan sebagian kalornya sehingga suhunya naik (mencair).

2. Kalor dapat Mengubah Wujud ZatKalor yang diberikan pada zat dapat mengubah wujud zat tersebut. Perubahan wujud zat tersebut ditunjukkan oleh oleh gambar berikut :

3. Kalor sebagai Transfer EnergiKalor mengalir dengan sendirinya dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda lain dengan suhu yang lebih rendah. Pendapat bahwa kalor berhubungan dengan energi dikerjakan oleh sejumlah ilmuwan pada tahun 1800-an, terutama oleh seorang ilmuwan dari Inggris, James Prescott Joule (1818 – 1889). Joule melakukan sejumlah percobaan yang penting untuk menetapkan pandangan bahwa kalor merupakan bentuk transfer energi.

D. Hukum Kekekalan Energi Kalor (Asas Black)Apabila dua zat atau lebih mempunyai suhu yang berbeda dan terisolasi

dalam suatu sistem, maka kalor akan mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya lebih rendah. Dalam hal ini, kekekalan energi memainkan peranan penting. Sejumlah kalor yang hilang dari zat yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang didapat oleh zat yang suhunya lebih rendah. Hal tersebut dapat dinyatakan sebagai Hukum Kekekalan Energi Kalor, yang berbunyi :

Persamaan tersebut berlaku pada pertukaran kalor, yang selanjutnya disebut Asas Black. Hal ini sebagai penghargaan bagi seorang ilmuwan asal Inggris yang bernama Joseph Black (1728–1799)

E. Perpindahan KalorKalor dapat berpindah dari tempat atau benda yang suhunya tinggi ke

tempat atau benda yang bersuhu rendah.Ada tiga cara perpindahan kalor yang diketahui, yaitu :

1. Cara konduksi (hantaran)2. Cara konveksi (aliran)3. Cara radiasi (pancaran)

1. KonduksiSepotong logam yang dipanaskan salah satu ujungnya, ternyata beberapa

saat kemudian ujung yang lain akan menjadi panas juga. Kalor merambat melalui batang logam tanpa ada bagian-bagian logam yang pindah bersama kalor itu. Perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel zat seperti ini disebut konduksi, perhatikan gambar dibawah ini:

Jika panjang batang = L, luas penampangnya = A dan selisih suhu kedua ujungnya = ∆T, maka jumlah kalor yang mengalir tiap satu satuan waktu dapat dirumuskan:

H=k . A . ∆TL

Keterangan :H = Q / t = jumlah kalor yang mengalir tiap satu satuan

waktu.K = Koefisien konduksi termal (daya hantar panas).A = Luas penampang.∆T = Selisih temperatur antara kedua ujung batang.L = Panjang batang (atau tebal untuk benda yang

berbentuk pelat).

Konduksi kalor dapat dipandang sebagai akibat perpindahan energi kinetik dari satu partikel ke partikel yang lain melalui tumbukan. Pada bahan logam, terdapat elektron bergerak bebas. Elektron-elektron ini berperan juga di dalam merambatkan energi kalor, karena itu bahan logam menjadi panghantar kalor yang sangat baik, dan disebut konduktor.

2. Konveksi (aliran)Istilah konveksi dapat digunakan untuk pemindahan kalor melalui fluida

(cair dan gas). Pada konveksi, kalor berpindah bersama-sama dengan perpindahan partikel zat.Contoh sederhana dapat kita jumpai pada waktu kita merebus(memanaskan air). Perhatikan gambar dibawah ini :

Bagian air yang ada di bawah, menerima panas dari nyala api pemanas. Air yang terkena api itu memuai dan massa jenisnya menjadi kecil. Karena massa jenisnya kecil, bagian air ini naik dan tempatnya digantikan oleh air yang masih dingin yang massa jenisnya lebih besar. Bagian air yang dingin ini mendapatkan panas pula, lalu naik seperti bagian air yang seb elumnya. Demikian seterusnya, air berpindah (mengalir) sambil membawa kalor. Jumlah kalor yang mengalir tiap satuan waktu dapat dirumuskan :

H=h . A .∆T

H = jumlah kalor yang mengalir tiap satuan waktuA = luas permukaanT = perbedaan suhuh = koefisien konveksi

3. Radiasi (pancaran)Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor tanpa

memerlukan medium (zat antara). Misalnya,perpindahanpanas dari matahari ke bumi. Walaupun matahari jauh dari bumi dan bagian terbesar di antaranya hampa, energi matahari juga tiba di bumi dan diserap sebagai kalor. Besarnya energi yang dipancarkan tiap satuan luas dan tiap satuan waktu, oleh Josep Stefan (1835-1893) dapat dirumuskan sebagai berikut:

W=e . s .T 4

Keterangan :E = emisivitas benda (0<e<1).T = suhu permukaan benda (dalam kelvin).s = konstanta Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 watt/m2 K4).W = energi yang dipancarkan tiap satuan luas dalam satu

satuan waktu (J/s).

Emisivitas benda (e) merupakan besaran yang bergantung pada sifat permukaan benda. Benda hitam sempurna (black body) mempunyai e = 1. Benda ini merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.

Daftar Pustaka

http://teguhsasmitosdp1.files.wordpress.com/2010/05/07_bab_61.pdf

http://www.ziddu.com/download/8975872/FIS-16_suhu_dan_kalor.pdf.html

http://110.138.206.53/bahanajar/modul_online/fisika/FISIKA_KELAS_X_PDF/Bab%20VI%20Fisika%20I.pdf