suhu dan kalor.doc

SUHU DAN KALOR

Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu zat

Sifat zat yang berubah karena suhu dinamakan sifat termometrik , contohnya :

a. Sebagian besar zat akan memuai apabila dipanaskanb. Perbuahan warna pada logam yang dibakar pada suhu rendah memancarkan

warna merah, sedangkan pada suhu tinggi memancarkan sinar jingga atau bahkan putih

Alat untuk mengukur suhu disebut termometer. Termometer dibuat berdasarkan

sifat termometrik , yaitu terjadinya perubahan volume akibat adanya perubahan suhu.

Zat cair yang banyak digunakan untuk mengisi termometer yaitu air raksa, karena air raksa mempunyai kelebihan:

a. Mudah dilihat ( mengkilap )b. Pemuaiannya teraturc. Tidak membasahi dindingd. Peka terhadap perubahan suhu karena kaloe jenisnya kecile. Mempunyai titik beku -390C dan titik didih 3570C

Hubungan antara suhu C , R , F dan K

Materi kelas X semester 2 Suhu dan Kalor SMAN 1 Krian 1

TITIK TETAP BAWAH ( kondisi ketika air membeku / es melebur )

TITIK TETAP ATAS (suatu kondisi ketika air mendidih)

0C 0R 0FK

0

100

0

80

32

212

273

373

C = R

= ( t + 32 )0F

= ( t + 273 ) K

t0 R = t0C

= ( t + 32 )0F

t0 F = ( t - 32 )0 C

= ( t - 32 )0 R

Secara umum hubungan antara termometer satu dengan termometer yang lain dapat dituliskan sebagai berikut :

=

Keterangan :

tA = suhu A

tB = suhu B

taA = skala atas suhu A

tBA = skala bawah suhu A

taB = skala atas suhu B


tBB = skala bawah suhu B

latihan :

1. 200C = ….. 0R = …..0F = …..0K

2. 500R = ….. 0C = …..0F = …..0K

3. 400F = ….. 0R = …..0C = …..0K

4. 1200K = ….. 0R = …..0F = …..0C

5. Suatu thermometer A mempunyai titik beku – 300A dan titik didih 1500A. jika temormeter Celsius menunjukkan skala 250C , berapakah skala yang ditunjukkan thermometer A ?

6. Suatu thermometer B mempunyai skala bawah – 200B dan skala atas 900B . jika thermometer B menunjukkan skala 400B, berapakah skala yang ditunjukkan oleh :a. Skala celciusb. Skala reamurc. Skala farenheit d. Skala Kelvin

7. Pada skala berapa thermometer Celsius dan thermometer farenheit menunjukkan angka yang sama ?

Kalor adalah energi dalam bentuk panas. Alat untuk mengukur kalor dinamakan

kalorimeter.

Rumus :

Q = m c Δt

= m L

= H Δt

Keterangan :

Q = kalor

m = massa

c = kalor jenis

Δt = beda suhu


L = kalor laten

H = kapasitas kalor

Asas black

Bunyinya : jumlah kalor yang diterima sama dengan jumlah kalor yang dilepas

Rumus :

Syarat :

Dimana : t3 = suhu keseimbangan / suhu akhir / suhu campuran

Catatan :

1.

Qterima = Qlepas


t1 < t3 < t2

Q terima = Q lepas

Q air = Q minyak

mair Cair Δt = mm Cm Δt

mair Cair (t3 – t1) = mm Cm (t2 - t3)

2.

Qterima = Qlepas

Q air + Qbejana = Q minyak

mair Cair Δt + mbj Cbj Δt = mm Cm Δt

mair Cair (t3 – t1) + mbj Cbj(t3 – t1) = mm Cm (t2 - t3)

3.


Qterima = Qlepas

Q air + Qkal = Q minyak

mair Cair Δt + H Δt = mm Cm Δt

mair Cair (t3 – t1) + H (t3 – t1) = mm Cm (t2 - t3)

Latihan :

1. Jika 40 gram air yang suhunya 00C dicampur dengan 15 gram air yang suhunya 800C. Berapa suhu akhir campurannya jika kalor jenis air 1 kal/gr0C ? ( 21,80C )

2. Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalornya 115 J/K berisi 60 gram air yang suhunya 22 0C . Bila 15 gram air dengan suhu 600C dimasukkan dalam kalorimeter . Berapakah suhu akhir campuran jika kalor jenis air 4,2 x 103 J/kgK ? ( 27,570C )

3. Sebuah bejana gelas yang massanya 90 gram diisi 40 gram air yang suhunya 100C . 10 gram alluminium yang suhunya 650C dimasukkan ke dalam bejana tersebut. Bila suhu akhir campuran 150C kalor jenis air


4,2 x 103 J/kgK dan kalor jenis gelas 840 J/kgK. Berapa kalor jenis alluminium? ( 2436 J/kgK )

Perubahan Wujud

Keterangan :

1. Membeku

2. Mencair

3. Menguap

4. Mengembung

5. Menyublim

6. Menyublim


Keterangan :

Q1 = mes Ces Δt

Q2 = mes KL

Q3 = mes Cair Δt

Q4 = mes Kuap

Q5 = mes Cuap Δt

Q1 = muap Cuap Δt

Q2 = muap Kemb

Q3 = muap Cair Δt

Q4 = muap Kb

Q5 = muap Ces Δt

Latihan :


1. Berapa kalori dibutuhkan untuk menaikkan suhu 60 gram es – 150C menjadi uap air dengan KL = 80 kal/gr ; Kuap = 540 kal/gr ; ces = 0,5 kal/gr0C dan ca= 1 kal/gr0C ? ( 43 650 kal )

2. Tentukan banyaknya kalor yang dilepaskan ketika 40 gram uap air menjadi air pada suhu 500C ? ( 21 400 kal )

3. Tentukan banyaknya kalor yang dibutuhkan 75 gram es 00C yang dipanaskan sampai mendidih ? ( 13 500 kal )

4. Tentukan banyaknya kalor yang dilepaskan ketika 50 gram air pada suhu 00C didinginkan menjadi es pada suhu – 100C ? ( 3 750 kal )

5. Sepotong es yang massanya 0,050 kg dan suhunya -200C dimasukkan ke dalam cangkir yang berisi 0,20 kg air yang suhunya 150C . Berapakah suhu akhir campuran ? kalor jenis air 4200 j/kgK ; kalor jenis es 2100 J/kgK ; kalor lebur es 3,3 x 105 J/kg. ( 0,0318 kg )

Pemuaian zat

Pemuaian dan penyusutan adalah efek normal dari setiap benda yang mengalami perubahan suhu.

Jenis-jenis pemuaian:

❶ PEMUAIAN PANJANG

Lt = panjang akhir benda

Lo = panjnag awal benda

∆L = pertambahan panjang


LO

∆L

Lt

PROSES PEMANASAN

ΔL = Lo α Δt

= Lt - Lo

Lt = Lo ( 1 + α Δt )

α = koefisien muai panjang benda /0C

∆T = beda suhu

= ( T akhir – T awal )

❷ PEMUAIAN LUAS

At = luas akhir benda

Ao = luas awal benda

∆A = pertambahan luas

β = koefisien muai luas benda / 0C

∆T = beda suhu


❸ PEMUAIAN VOLUME


Proses pemanasan

Ao At

∆A

Proses pemanasan PEMANASAN

VoV

∆V

ΔA = Ao β Δt

= At - Ao

At = Ao ( 1 + β Δt )

ΔV = Vo ϒ Δt

= Vt - Vo

Vt = Vo ( 1 + ϒ Δt )

Vol tumpah = Vt zat cair - Vt benda

Vt = volume akhir benda

Vo = volume awal benda

∆V = Pertambahan volume

γ = koefisien muai volume benda /0C

∆T = selisih suhu


Hubungan antara koef muai panjang α, koef muai luas β dan koef muai volum γ adalah :

Latihan

1. Panjang suatu logam 8,215 cm pada suhu 300C dan 8,216 cm pada suhu 1200C. tentukan α logam tersebut ?

2. Suatu bejana ( α = 3,2 x 10-6/0C ) berisi penuh raksa ( ϒ = 1,82 x 10-3/0C ) 2 liter pada suhu 300C. keduanya dipanaskan hingga 600C hingga sebagian raksa tertumpah . Tentukan volume raksa yang tumpah ?

3. Koefisien muai panjang bahan dari sebuah bejana sama dengan 8 x 10-6/0C. Jika bejana tadi mampu menampung air 5000 cm3 pada suhu 25 0C, maka pada suhu 75 0C bejana tersebut akan mampu menampung air sebesar ... cm3.

4. Sebuah wadah yang terbuat dari kaca dan volumenya 2 liter diisi 90 % penuh suatu zat cair. Jika kemudian wadah tersebut bersama isinya dipanaskan hingga suhunya naik 100C, Hitung volume zat cair yang tumpah !( kaca = 9 x 10-6/0C, zat cair = 1,1 x 10-3/0C ).


α : β : γ = 1 : 2 : 3

5. Koef muai panjang bahan botol sama dengan 8,3 x 10-6 /0C. jika botol tadi mampu menampung air 50 cm3 pada suhu 15 0C, maka hitung volume air yang dapat di tampung pada suhu 25 0C ?

Perpindahan kalor

Kalor atau panas dapat dipindahkan melalui zat padat , zat cair atau gasPerpindahan kalor dibedakan menjadi :

1. Konduksi

Adalah perpindahan kalor melalui zat padat. Perpindahan kalor melalui konduksi ini tidak disertai perpindahan dari partikel-partikel zat perantaranya.

Dimana : H = laju kalor

Q = kalor

t = waktu

A = luas permukaan


Api / sumber panas

Arah rambatan kalor

Luas penampang A

Konduktor panjangnya L

H = = K A

= K A

ΔT = beda suhu

L = panjang batang

K = koefisien konduksi

2. Konveksi

Adalah proses perpindahan kalor yang disertai berpindahnya partikel-partikel dari zat perantaranya, yaitu zat cair atau zat gas

PROSES TERJADINYA ANGIN DARAT DAN ANGIN LAUT.


Api / sumber panas

Aliran panas

Zat cair

Laut dinginDarat panas

Angin Laut

Udara panas naik

Siang hari

Laut panasDarat dingin

Angin darat

Udara panas naik

Malam hari

H = = h A ΔT

= h A ΔT

Dimana : h = koefisien konveksi

3. Radiasi

Adalah proses perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu radiasi tidak memerlukan medium ( zat perantara ). Sinar matahari dapat sampai ke Bumi karena perpindahan kalornya bersifat radiasi.

Contoh lain adalah sampainya panas dari api unggun ke tubuh kita

H = = e A σ T4

Dimana : e = emitivitas , kalau bendanya hitam e = 1

A = luas permukaan

σ = kostanta Stefan Boltzman


Dae

rah

ham

pa u

dara

Bumi

Matahari

Batas atmosfir terluar

= 5,67 x 10-8 W/m2K-4

T = suhu mutlak ( K )

Latihan

1. Dua batang logam mempunyai perbandingan konduktivitas panas 1 : 2 disusun bersambung. Panjang keduanya sama, ujung yang pertama bersuhu 00C dan ujung lainnya 1000C. Tentukan suhu pada sambungan kedua logam tersebut ?

2. Luas permukaan benda hitam adalah 25 cm2 dan suhu permukaannya adalah 2270C. Tentukan radiasi kalor tiap sekon pada benda hitam tersebut ?

3. Berapa kalikah radiasi kalor tiap sekon akan dipancarkan jika sebuah benda hitam dari suhu 1270C dinaikkan suhunya menjadi 3270 ?

4. Dua batang logam P dan Q disambung satu dengan yang lain dengan suhu ujung-ujung yang berbeda ( perhatikan gambar ). Apabila koef konduktifitas logam P = ½ koef konduktifitas logam Q, serta panjang AC = 2 CB, maka tentukan suhu di titik C !

5. Suhu kulit seseorang 320 C. Jika orang yang luas permukaan tubuhnya 4,8 m2 berada dalam ruang yang suhunya 250C. berapa kalor yang dilepaskan tubuh orang itu melalui konveksi selama 5 menit dengan h = 7,0 J/sm3K ?


400C

A C B

1000C

LOGAM P LOGAM Q

suhu dan kalor.doc

Documents