Oleh: Ahmad Fuad Rosyidi, S.Pd.

Suhu dan Pengukurannya Suhu adalah suatu besaran yang menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Alat ukur suhu adalah termometer

Termometer bekerja dengan memanfaatkan sifat termometrik benda. Sifat termometrik adalah sifat fisis suatu benda yang berubah akibat adanya perubahan suhu. Contoh: panjang logam, volume zat cair, hambatan listrik suatu kawat, tekanan dan volume gas, serta warna filamen lampu pijar.

Skala pada TermometerTitik tetap atas

5

:

4

:

9

:

5

di bagi 20

Titik Tetap bawah

toC 0 : toR 0 : toF 32 : tK 273 = 5 : 4 : 9 : 5

toC : toR : toF 32 : tK 273 = 5 : 4 : 9 : 5

Contoh Soal:1. Suhu suatu ruangan adalah 86 F. Berapakah suhu ruangan tersebut dalam skala Celsius?Jawab: Kita gunakan perbandingan skala Celcius dengan Fahrenheit, sbb: t C 5 t F 32 9 t C 5 86 32 9 t C 5 54 9 5(54)6 t C 9 t C 5 x 6

t C 30

Jadi, suhu ruangan tersebut adalah 30 oC.

2. Seorang siswa mengukur suhu benda menggunakan termometer Reamur sebesar 50 oR. Nyatakan dalam termometer Celcius!Jawab: Kita gunakan perbandingan skala Celcius dengan Reamur, sbb: t C 5 tR 4 t C 5 50 4 5(50) t C 4 250 t C 4 t C 62,5

Jadi, suhu benda tersebut adalah 62,5 oC.

3. Pada suhu berapakah angka yang ditunjukkan skala Fahrenheit sama dengan angka yang ditunjukkan skala Celcius?Jawab: Tetap Kita gunakan perbandingan skala Celcius dengan Fahrenheit, sbb:

t C 5 t F 32 9 X 5 X 32 9

...Untuk memudahkan dalam perhitungan,maka kita misalkan toC = toF = X

9 X 5( X 32)

9 X 5 X 160

9 X 5 X 160 4 X 160 160 X 4 X 40

Jadi, suhu skala Fahrenheit dan skala Celcius akan menunjukkan angka yango

Soal Latihan:Suhu knalpot sepeda motor 80 oC. Berapakah suhu knalpot tersebut dalam Fahrenheit? 2. Suhu ruangan kelas ber-AC 20 oR. Berapakah suhu ruangan tersebut dalam Celcius dan Kelvin? 3. Suhu tubuh Anita diukur dengan termometer berskala Fahrenheit adalah 77 oF. Berapakah suhu tubuh Anita jika diukur dengan termometer berskala: a. Celcius b. Kelvin 4. Pada suhu berapakah angka yang ditunjukkan oleh skala Fahrenheit sama dengan dua kali angka yang ditunjukkan oleh skala Celcius?1.

Hubungan 2 Termometer SembarangTitik tetap atas atau Titik didih air

XXa Ya

Y

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

Tx Xb Ty Yb Xa Xb Ya YbKeterangan: Xa = titik tetap atas termometer X Xb = titik tetap bawah termometer X Tx = suhu pada termometer X Ya = titik tetap atas termometer Y Yb = titik tetap bawah termometer Y Ty = suhu pada termometer Y

Tx

Ty

Xb

Yb

Titik tetap bawah atau Titik lebur es

Contoh Soal: Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada -10X dan mengukur suhu air mendidih pada 110X. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut adalah 40C. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X? Pembahasan: Diketahui : Xb = -10X Ya = 100C Xa = 110X Yb = 0C Ty = 40C Ditanya : Tx ? 100Tx 4800 1000 Jawab : Tx Xb Ty YbXa Xb Ya YbTx (10 ) 40 0 110 (10 ) 100 0

Tx 10 40 120 100 (Tx 10)100 40(120) 100Tx 1000 4800

100Tx 3800 3800 Tx 100 Tx 38

Jadi, suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X adalah 38X.

Latihan Soal: Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada -5X dan mengukur suhu air mendidih pada 80X. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut adalah 20C. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X? Pembahasan Diketahui : Xb = -5X Ya = 100C Xa = 80X Yb = 0C Ty = 20C Ditanya : Tx ? 100Tx 3000 500 Jawab : Tx Xb Ty Yb 100Tx 2500Xa Xb Ya YbTx (5) 20 0 80 (5) 100 0 Tx 5 20 75 100 (Tx 5)100 20(150)

Tx

2500 100 Tx 25

Jadi, suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X adalah 25X.

100Tx 500 3000

Kalor Kalor merupakan bentuk energi yang dapat berpindah dari

suhu tinggi ke suhu rendah. Satuan kalor adalah joule (J) atau kalori (kal)1 Kalori (kal) = 4,2 joule (J) atau 1 joule (J) = 0,24 kalori (kal)

Pengaruh Kalor terhadap Zat 1. Merubah Suhu Zat 2. Merubah Wujud Zat 3. Mengalami Pemuaian

Kalor dapat Merubah Suhu Zat Banyaknya kalor yang diserap atau dilepas oleh suatu zat sebanding dengan massa zat, kalor jenis zat dan perubahan suhu zat tersebut.Secara Matematis dituliskan:

Q m c t

atau

Q c m t

Ingat...!!! Dengan kata MACET Keterangan: Q = banyaknya kalor (J atau kal) m = massa zat (kg) c = kalor jenis (J/kgoC) t = perubahan suhu (oC)

Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat tersebut sebesar 1oC.

Kapasitas Kalor (C)Kapasitas kalor suatu zat didefinisikan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar 1oC.

Q C t

atau

C mc

Keterangan: C = kapasitas kalor (J/oC) Q = banyaknya kalor (J) m = massa zat (kg) c = kalor jenis (J/kgoC) t = perubahan suhu (oC)

Contoh Soal:1. Sebanyak 4 kg air bersuhu 20 oC dipanaskan sampai 45 oC. Bila kalor jenis air 4200 J/kgoC, maka hitunglah jumlah kalor yang diperlukan! 2. Suatu benda mempunyai kapasitas kalor 3 x 104 J/oC dipanaskan dari 25 oC hingga 80 oC. Tentukan besarnya kalor yang diperlukan! Mari Kita kerjakan bersama-sama di papan tulis..!!!

Kalor dapat Merubah Wujud ZatGrafik Perubahan Wujud ZatT 110 100Kalor peleburan

(oC)

Kalor penguapan

(Q4)

D

E

Fase Gas

Q3

Fase Cair

Perhatikan Grafik perubahan wujud Zat di samping! Pada proses A ke B dan C ke D kalor digunakan untuk menaikkan suhu zat, sehingga kita dapat menggunakan persamaan: Q = m.c.t Q1 = mes.ces.t Q3 = mair.cair.t

(Q2) 0 -10 A B Q1 CFase Padat

waktu

Pada proses B ke C dan D ke E kalor digunakan untuk merubah wujud zat, sehingga kita gunakan persamaan: Q = m.L ...(L kalor laten) Q2 = mes.Les Q4 = mair.Luap

Maka: Kalor Total (Qtotal) = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Contoh Soal:1. Tentukan kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg es bersuhu -20oC menjadi air seluruhnya bersuhu 50oC. Jika kalor jenis es (ces) = 0,5 kal/kgoC, Les = 80 kal/kg dan cair = 1 kal/kgoC! 2. Sebanyak 2 kg es yang suhunya -10 menyerap kalor sebesar 100.000 J. Hitunglah massa es yang mencair, jika kalor jenis es (ces) = 2100 J/kgoC dan Les = 336.000 J/kg! Mari Kita kerjakan bersama-sama di papan tulis..!!! Sekarang Giliranmu..!!!

3. Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 kg es pada suhu 0oC menjadi uap air pada suhu 100oC? (cair = 4200 J/kgoC, Les = 336000 J/kg, Luap = 2260.000 J/kg)

Azas Black Azas Black menyatakan bahwa Jika dua benda yang berbeda

suhunya dicampur maka benda yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor yang jumlahnya sama dengan kalor yang diserap oleh benda yang suhunya lebih rendah.Secara matematis dirumuskan:

Qlepas = Qterima ml . c1 . (t1 tc) = m2 . c2 . (tc t2)Keterangan: m1 = massa lepas (kg atau g) m2 = massa terima (kg atau g) c1 = kalor jenis lepas (J/kgoC) c2 = kalor jenis terima (J/kgoC) t1 = suhu lepas (oC) t2 = suhu terima (oC) tc = suhu campuran (oC)

Joseph Black (1728 - 1799)

Contoh Soal:1. Jika 75 gram air yang suhunya 0 C dicampur dengan 50 gram yang suhunya 100 C. Hitunglah suhu akhir campuran air tersebut! 2. Pada sejumlah air yang suhunya 20 oC dimasukkan bola tembaga yang massanya 500 gram dan suhunya 80 oC. Ternyata suhu campuran adalah 30 oC. Hitunglah massa air tersebut! (cair = 4.200 J/kg C dan ctembaga = 3900 J/kg C) Mari Kita kerjakan bersama-sama di papan tulis..!!!3. Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100 C di tuangkan ke dalam bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. Jika suhu awal bejana sebesar 25 C, kalor jenis aluminium 900 J/kg C, dan kalor jenis air 4.200 J/kg C, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)

Bersambung....