SUHU DAN KALORFISIKA KELAS X SEM. 2

(REMEDIAL)

OLEH:

Arief Aulia Rahman (04)

X-8

SMAN 1 BALIKPAPAN

SUHU/TEMPERATUR

SUHU

• Suhu didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu benda. Atau lebih umum, suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata partikel dalam suatu benda.

• Alat untuk mengukur suhu adalah termometer, termometer ini memiliki sifat termometrik zat yang berubah jika dipanaskan. Jenis dan paparan

skala pada termometer ada beberapa macam.

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

SKALA SUHUSKALA SUHU ADA 4, YAITU : CELCIUS, KEVIN, FAHRENHEIT, DAN REAMUR.

• Perbandingan skala Celcius(C), Kelvin(K), Fahrenheit(F), dan Reamur(R).

100 -- 373-- 212-- 80-- titik tetap atas(tta)

C-- K -- F-- R--

c k f r

0 -- 273-- 32-- 0-- titik tetap bawah(ttb)

5 9 4 Perbandingan suhu

Termometer Titik lebur es

( ttb )

Titik didih air

( tta )

C

K

F

R

00

2730

320

00

1000

3730

2120

800

MENENTUKAN KESETARAAN SKALA TERMOMETER

KESETARAAN :

A D

B E

C F

A – B D – E A – C D – F

CONTOH SOAL :

1. Pada sebuah skala X, titik beku air adalah 150 X dan titk didih air 750 X. Bila suatu benda diukur dengan skala X adalah 300 X, maka bila diukur dengan skala celcius adalah…

penyelesaian :

750 – 150 1000 – 00 1000 – X0 = 450 x 1000 750 – 300 1000 – X0 600

1000 – X0 = 750 250 = X0

KALOR

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang mengalir karena adanya perbedaan suhu dan atau karena adanya usaha atau kerja yang dilakukan pada sistem.

Kalor mempunyai satuan kalori, satu kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 gram air untuk menaikkan suhunya 1OC. Dalam sistem SI satuan kalor adalah Joule. Satu kalori setara dengan 4,18 joule.

Kalor jenis (c) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu setiap 1kg massa benda dan setiap 1 °C kenaikan suhu.

Kapasitas kalor ( C ) adalah banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu benda setiap 1 °C.

Dari kenyataan bahwa: Kalor yang diberikan pada benda sebanding dengan kenaikan

suhu. Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu sebanding

massa benda. Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu tergantung jenis

benda.

PERUBAHAN WUJUD ZAT Kita kenal ada tiga wujud zat, yaitu padat, cair, dan gas. Pada

umumnya semua zat pada suhu dan tekanan tertentu dapat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Misalkan H20 pada wujud padat berupa es, dalam wujud cair berupa air, dan dalam wujud gas berupa uap.

Jumlah kalor yang diperlukan/dilepaskan saat perubahan wujud (suhu tetap) dinyatakan dengan formula:

Q=m.L Q=jumlah kalor, satuannya joule. m=massa zat, satuannya kg. L=kalor laten (kalor lebur, kalor beku, kalor uap, dan kalor embun)

satuannya joule/kg.

ASAS BLACK Jika ada dua macam zat yang berbeda suhunya dicampurkan atau

disentuhkan, maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor yang sama banyaknya dengan kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah.

Q lepas = Q serap Kekekalan energi pada pertukaran kalor seperti persamaan diatas

pertama kali dikemukakan oleh Black seorang ilmuwan Inggris.

Contoh Soal1. 0,5 kg besi dinaikkan suhunya 30OC diperlukan kalor

6750 joule, tentukan:

a. kapasitas kalor

b. kalor jenis

c. kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 40OC

Penyelesaian:

M= 0,5 kg

ΔT= 30 OC

Q= 6759 j

a. C=

CjC

j

T

Q 00

/22530

6750

b. Ckgjm

Cc O./450

5,0

225

c. Q=m.c.ΔT

=0,5 kg.450 j/kg.OC.40oC

= 9.000 j

2. Seratus gram air dengan suhu 30OC dicampur dengan 50 gram air bersuhu 80OC, tentukan suhu campurannya! (kalor jenis air-1 kal/gr.OC)

Air dingin

t1= 30OC ;m1= 100 gr

Air panas

t2= 80OC ;m2= 50 gr

t

Penyelesaian

Qdiserap=Qdilepas

Q1=Q2

m1.c1.ΔT1=m2.c2.ΔT2

100.1.(t-30) = 50.1.(80-t)

2t-60 = 80-t

3t = 140

t = 46,7 OC

PEMUAIAN ZAT PADAT1. PEMUAIAN PANJANG

Dari gambar di samping, diperoleh

a. lt = Δl - lo atau Δl = lt - lo

a. Koefisien muai panjang(α) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang(Δl) terhadap panjang mula-mula(lо) persatuan kenaikan suhu(Δt). Secara matematis dinyatakan:

α = Δl atau Δl = α lo Δt

lo Δt

lo

lt

Δl

lo = initial length

lt = panjang pada suhu t

Δl = the length increases

to = suhu awal

t = suhu akhir

α = coefficient of linier expansion

2. Pemuaian Luas.

Darigambar di samping, diperoleh

a. At= ΔA – Ao atau ΔA = At – Ao

b. Koefisien muai luas(β) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan luas (ΔA) terhadap luas mula-mula (Aо) persatuan kenaikan suhu(Δt). Secara matematis dinyatakan:

β = ΔA atau ΔA = β Ao

Δt

Ao Δt

AO

ΔA

Ao = luas mula-mula

At = luas pada suhu t

ΔA = pertambahan luas

to = suhu awal

t = suhu akhir

β = 2 α

3. Pemuaian Volume

Dari gambar di samping, diperoleh

a. Vt= ΔV – Vo atau ΔV = Vt – Vo

b. Koefisien muai volume( ) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan volume(ΔV) terhadap volume mula-mula(Vо) persatuan kenaikan suhu(Δt). Secara matematis dinyatakan: = ΔV atau ΔV = Vo Δt

Vo Δt

VO

ΔV

Vt

Vo = volume mula-mula

Vt = volume pada suhu t

ΔV = pertambahan volume

to = suhu awal

t = suhu akhir

= 3 α

Contoh Soal:Pemuaian Zat Padat

1. Sebatang baja berpenampang kecil yang panjangnya 20 meter bersuhu 20OC. Baja mengalami pemanasan sampai suhu 40OC kemudian didinginkan sampai suhu -30OC. Berapakah perbedaan thd pjng awal?.

Penyelesaian:

αbaja= 12. 10-6 /OC

a. Δl = lO α Δt

= 20 m . 12. 10-6 /OC. (40-20)OC

= 4,8 mm

b. Δl = lO α Δt

= 20 m . 12. 10-6 /OC. (-30-20)OC

= -12 mm

2. Sebuah plat baja berbentukpersegi dengan sisi 30 cm bersuhu 20OC. Bila Plat Baja dipanaskan sampai 130 OC,tentukan luas baja sekarang?.

Penyelesaian: β=2.α

ΔA = AO β Δt

= 900 cm2 . 24. 10-6 /OC. (130-30)OC

= 2,38 cm2

At = AO+ ΔA

= 900 cm2 + 2,38 cm2

= 902,38 cm2

Cara lain: (coba dihitung)

At = AO(1+ β Δt)

3. Sebuah kubus baja dengan sisi 10 cm bersuhu 20OC. Bila kubus dipanaskan sampai 80 OC, tentukan volume baja sekarang?.

Penyelesaian: = 3.α

ΔV = VO γ Δt

= 1000 cm3 . 36. 10-6 /OC. (80-20)OC

= 21,6 cm3

Vt = VO+ ΔV

= 1000 cm3 + 21,6 cm3

= 1021,6 cm3

Cara lain: (coba dihitung)

Vt = VO(1+ γ Δt)