file · web viewvii. suhu, kalor, dan perpindahan kalor. vii. suhu ... suhu atau...

29
VII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR A. TERMOMETER DAN PENGUKURAN SUHU 1. Suhu Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau dingin suatu benda. Sebagai contoh, kita menyatakan air mendidih bersuhu tinggi, sedangkan es bersuhu rendah. Kadang-kadang untuk mengetahui suhu suatu benda, digunakan indra peraba. Misalnya, jika seorang anak sakit demam, biasanya kita meraba kening dengan punggung tangan. Namun indra peraba tidak dapat menentukan suhu secara tepat dan kerap kali indra peraba merasakan hal berbeda dari keadaan yang Sumber : http:// www.fisikarudy.com sesungguhnya. 2. Jenis-Jenis Termometer Jika suatu benda dipanaskan, baik padat, cair, atau gas akan mengalami peubahan volume, wujud, daya hantar listrik, maupun perubahan warna. Perubahan benda tersebut disebabkan oleh perubahan suhu. Sensitivitas benda terhadap perubahan suhu disebut sifat termometrik bahan. Termometer bekerja dengan memanfaatkan perubahan sifat-sifat fisis benda akibat perubahan suhu. Termometer Sifat Termometrik Jangkauan Pengukuran ( 0 C) Raksa Volum zat cair -39 - 500 Gas volum tetap Tekanan gas pada volum tetap -270 - 1500 Hambatan platina Hambatan listrik -200 - 1200 VII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR

Upload: trinhngoc

Post on 06-Feb-2018

297 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Page 1: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

VII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR

A. TERMOMETER DAN PENGUKURAN SUHU1. Suhu

Suhu atau temperatur merupakan besaran yang

menyatakan

derajat panas atau dingin suatu benda. Sebagai contoh, kita

menyatakan air mendidih bersuhu tinggi, sedangkan es bersuhu

rendah. Kadang-kadang untuk mengetahui suhu suatu benda,

digunakan indra peraba. Misalnya, jika seorang anak sakit demam,

biasanya kita meraba kening dengan punggung tangan. Namun

indra peraba tidak dapat menentukan suhu secara tepat dan kerap

kali indra peraba merasakan hal berbeda dari keadaan yang

Sumber :http://www.fisikarudy.com sesungguhnya.

2. Jenis-Jenis TermometerJika suatu benda dipanaskan, baik padat, cair, atau gas akan mengalami peubahan

volume, wujud, daya hantar listrik, maupun perubahan warna. Perubahan benda tersebut

disebabkan oleh perubahan suhu. Sensitivitas benda terhadap perubahan suhu disebut sifat

termometrik bahan. Termometer bekerja dengan memanfaatkan perubahan sifat-

sifat fisis benda akibat perubahan suhu.

Termometer Sifat Termometrik Jangkauan Pengukuran (0C)

Raksa Volum zat cair -39 - 500

Gas volum tetap Tekanan gas pada volum tetap -270 - 1500

Hambatan platina Hambatan listrik -200 - 1200

Termokopel Gaya gerak listrik -250 - 1500

Pyrometer Intensitas cahaya Lebih dari 1000

3. Jenis-Jenis Skala Termometer

Agar termometer bisa digunakan untuk mengukur suhu maka perlu ditetapkan skala

suhu. Terdapat 4 skala suhu yang sering digunakan, antara lain skala celcius, skala

Fahrenheit, skala Reamur dan skala Kelvin. Skala yang paling banyak digunakan saat

ini adalah skala celcius (nama lain skala celcius adalah skala centigrade. Centigrade =

seratus langkah). Skala Fahrenheit paling banyak digunakan di Amerika Serikat, Skala

suhu yang cukup penting dalam bidang sains adalah skala mutlak atau skala Kelvin.

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

VII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR

Page 2: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Titik tetap skala celcius dan skala

Fahrenheit menggunakan titik beku dan titik

didih air. Titik beku suatu zat merupakan

temperatur di mana wujud padat dan wujud

cair berada dalam keseimbangan (tidak ada

perubahan wujud zat). Sebaliknya, titik didih

suatu zat merupakan temperatur di mana

wujud cair dan wujud gas berada dalam

keseimbangan. Sumber : commons.wikimedia.org

Untuk mengkoversi skala termometer tersebut dapat kita lakukan dengan

persamaan sebagai berikut :

Perbandingan skala Celcius dan Fahrenheit

Skala Celcius mempunyai titik beku 00 dan titik didih 1000 , memiliki 100 skala

Skala Fahrenheit mempunyai titik beku 320 dan titik didih 2120, memiliki 180

skala.

Konversi dari Fahrenheit ke Celcius :

Konversi dari Celcius ke Fahrenheit :

Perbadingan skala Celcius dan Reamur

Skala Reamur mempunyai titik beku 00 dan titik didih 800, ada 80 skala.

Konversi skala dari Reamur ke Celcius :

Konversi skala dari Celcius ke Reamur :

Perbandingan skala Celcius dan Kelvin

Skala Kelvin mempunyai titik beku 273 K dan titik didih 373 K, ada 100 skala

Konversi skala dari Kelvin ke Celcius :

Konversi skala dari Celcius ke Kelvin :

Perbandingan skala secara umum

Secara umum untuk mengkonversi suatu skala termometer apapun bisa

menggunakan perbandingan persamaan umum yaitu :

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

t 0F=59x (t 0F−32) 0C

t 0C=95x t 0C+32 0F

t 0R=54

x t❑ 0C

t 0C=54

x t❑ 0R

t❑ K=t−2730C

t 0C=t+273❑K

T x−xb

xa−xb=

T y−Y b

Y a−Y b

Page 3: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Tx = skala termometer x.

Xb = titik beku termometer x,

Ty = skala termometer y.

Yb = titik beku termometer y,

2. Pemuaian zat

a. Pemuaian Zat Padat

Xa = titik didih termometer x

Ya = titik didih termometer y.

Pemuaian zat padat pada dasarnya ke segala arah. Namun kita hanya akan

membahas pemuaian panjang, luas, dan volume. Besar pemuaian yang dialami suatu

benda tergantung pada tiga hal, yaitu ukuran awal, karakteristik bahan (koefisien

muai panjang), dan besar perubahan suhu benda.

Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang ( α )

Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan pertambahan

panjang zat apabila suhunya dinaikkan 10C. makin besar koefisien muai panjang suatu

zat apabila dipanaskan, maka makin besar pertambahan panjangnya. Demikian pula

sebaliknya. Untuk koefisien muai luas dan volume zat padat , masing-masing adalah

β=2.α dan γ=3.α atau 32β

Berikut ini adalah koefisien muai panjang beberapa jenis zat padat :

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Page 4: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Pemuaian Panjang

Sumber : http://www.gurumuda.com

Pemuaian Panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena

menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil

dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal

dianggap tidak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja

adalah kawat kecil yang panjang sekali.

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang

awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai

panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

Secara matematis persamaan yang digunakan untuk menentukan

pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu adalah

setelah memuai adalah :

Pemuaian Luas

A0

A

. Sehingga panjang benda

Pemuaian Luas adalah pertambahan ukuran luas

suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian

luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran

panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat

kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang

mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi

yang lebar sekali dan tipis.

Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas

adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena

sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari

dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien

muai panjang. Pada perguruan tinggi nanti akan dibahas bagaimana

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

∆ l=lo x α x ∆T

lt=lo+∆ l

Page 5: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

perumusan sehingga diperoleh bahwa koefisien muai luas sama dengan 2 kali

koefisien muai panjang.

Untuk menentukan pertambahan luas akhir digunakan persamaan sebagai

berikut :

Luas setelah memuai

Pemuaian Volume

Pemuaian Volume adalah pertambahan ukuran

V0

Vt

volume suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian volume terjadi benda yang

mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal.

Contoh benda yang mempunyai pemuaian

volume adalah kubus, air dan udara.

Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk

menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai

panjang. Sebagaimana yang telah dijelskan diatas bahwa khusus gas

koefisien muai volumenya sama dengan 1/273. Persamaan yang digunakan

untuk menentukan pertambahan volume dan volume akhir suatu benda tidak jauh

beda pada perumusan sebelum. Hanya saja beda pada lambangnya saja.

Perumusannya adalah:

Dengan :

b. Pemuaian Zat Cair

Pemuaian zat cair hanya dapat diamati melalui perubahan volumenya. Jadi zat cair

hanya memiliki koefisien muai volume saja. Jika sebuah bejana gelas yang berisi air

hampir penuh dipanaskan maka setelah kenaikan suhu, air akan tumpah. Peristiwa

tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

∆ A=Ao x β x ∆T β=2α

At=Ao+∆ A

∆V =V o x γ x∆T

γ=3 α V t=V o+∆V

Page 6: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Ruang gerak partikel di dalam zat cair lebih besar

daripada ruang gerak partikel zat padat. Jika kedua zat itu

mengalami pemanasan secara bersamaan, partikel di

dalam zat cair lebih leluasa bergerak dibandingkan

dengan partikel zat padat. Oleh karena itu, volume air

lebih cepat bertambah daripada volume gelas (zat padat),

akibatnya air akan tumpah. Peristiwa tersebut

menunjukkan bahwa koefisien muai volume zat cair lebih

Sumber : www.e-dukasi.netbesar daripada koefisien muai volume zat padat.

Besarnya pertambahan volume zat cair pada saat dipanaskan memenuhi persamaan :

Anomali Air (Sifat Aneh Air)

Seperti yang telah jelaskan, kebanyakan benda

akan memuai (volume benda bertambah) jika

suhunya bertambah dan benda menyusut

(volume benda berkurang) ketika suhunya

berkurang. Air mau beda sendiri. Keanehan air

terjadi antara suhu 0 oC sampai 4 oC. Sumber : http://www.gurumuda.com

Antara suhu 0 oC sampai 4 oC volume air berkurang (air menyusut) seiring

bertambahnya suhu. Misalnya jika kita memanaskan air pada suhu 0 oC, semakin

panas si air, semakin berkurang volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika

air mencapai suhu 4 oC. Di atas 4 oC, air menjadi benda yang normal lagi. Maksudnya,

volumenya akan bertambah (terjadi pemuaian) seiring bertambahnya suhu.

Sebaliknya, air akan memuai (volume air bertambah) ketika mendingin dari 4 oC

sampai 0 oC. Misalnya air kita masukan ke dalam kulkas. Mula-mula suhu air 30 oC.

Ketika dikurung dalam kulkas, air mulai kedinginan (suhu air menurun). Pada saat

suhu air menurun, volume air juga berkurang (air mengalami penyusutan). Nah, ketika

mencapai suhu 4 oC, air akan memuai (volumenya bertambah). Pemuaian akan

terhenti ketika suhunya mencapai 0 oC. Volume air juga semakin bertambah ketika ia

membeku menjadi es. Sangat berbeda dengan benda lain yang menyusut (volume

benda berkurang) ketika benda semakin dingin.

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Page 7: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Ingat ya, massa jenis suatu benda akan bertambah ketika benda tersebut menyusut

(volume benda berkurang). Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika

benda memuai (volume benda bertambah). Ini persamaannya : Massa jenis = massa / volume. Massa benda selalu tetap. Sedangkan volumenya bisa

berubah-ubah, tergantung dari suhu. Ketika volume benda berkurang, massa

jenisnya akan bertambah. Semakin kecil volume, semakin besar massa jenis benda.

Sebaliknya, jika volume benda bertambah, massa jenis benda akan berkurang. Nah, si

air khan cuma bisa menyusut (volume air berkurang) sampai suhu 4 oC. Karenanya,

air memiliki massa jenis paling tinggi pada suhu 4 oC.

c. Pemuaian GasPada gas sama dengan zat cair, hanya terjadi pemuaian volume. Diantara wujud zat yang lain Pertambahan volume gas paling besar. Hal ini disebabkan susunan partikel gas yang renggang

Hukum pemuaian pada gas

1. Boyle HukumEkspansi gas pada suhu konstan (proses isoterm). Jika gas dipanaskan pada suhu konstan, volume dapat berubah karena perubahan tekanan

PV = contant

2. Charles-Gay Lussac HukumEkspansi gas pada tekanan konstan (proses isobarik). Jika gas dipanaskan pada tekanan konstan suhu dan volume akan berubah

V / T = konstan

3. Hukum Tentang TekananEkspansi gas dalam volume contant (proses isokhoric). Jika gas dipanaskan pada volume konstan tekanan dan temperatur akan berubah

P / T = konstan

4. Boyle-Gay Lussac Hukum (persamaan gas ideal)PV / T = konstan

Keterangan :P = tekanan (atm)V = Volume (m3)T = suhu (K)

Persamaan gas memenuhi persamaan-persamaan sebagai berikut :

Page 8: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Untuk semua jenis gas besarnya γ adalah

B. KALOR

Pada dasarnya kalor adalah perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih

tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Pada waktu zat mengalami pemanasan, partikel-

partikel benda akan bergetar dan menumbuk partikel tetangga yang bersuhu rendah. Hal ini

berlangsung terus-menerus membentuk energi kinetik rata-rata sama antara benda panas

dengan benda yang semula dingin. Pada kondisi seperti ini terjadi keseimbangan termal dan suhu

kedua benda akan sama.

1. Hubungan Kalor dengan Suhu Benda

Sewaktu kita memasak air, kita membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu air hingga

memdidihkan air. Berapa banyak kalor yang dibutuhkan air untuk menaikkan suhu

hingga mencapai suhu yang diinginkan?. Secara induktif, makin besar kenaikkan suhu

suatu benda, makin besar pula kalor yang diserapnya. Selain itu, kalor yang diserap

benda juga bergantung pada massa benda dan bahan penyusun benda. Secara

matematis dapat kita tuliskan sebagai berikut :

Q=m.c . Δt

Keterangan :

Q = kalor (kalori/Joule), m = massa benda (gr atau kg),

c = massa jenis (kal/g 0C atau J/kg 0C) , Δt = perubahan suhu (0C).

Satuan Kalor

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Pada tekanan tetap

V=V 0+∆V

V=V 0(1+γ ∆T )

Pada volume tetap

V=V 0+∆V

V=V 0(1+γ ∆T )

γ= 1273

1 Kalori = 4, 186 joule I Joule = 0,24 kal

I kkal = 4186 joule

Page 9: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Kalor Jenis Kalor jenis suatu zat (benda) menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan

oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar 10C. Hal ini berarti tiap benda

atau zat memerlukan kalor yang berbeda-beda meskipun untuk menaikkan suhu

yang sama dan massa yang sama. Berikut ini kalor jenis beberapa zat :

Kapasitas Kalor Kapasitas (C) kalor adalah banyaknya energi yang diberikan dalam bentuk kalor

untuk menaikkan suhu benda sebesar 10C. Satuan kapasitas kalor kal/0C atau J/K.

Kapasitas kalor dapat dirumuskan berikut ini : atau

2. Perubahan Wujud Zat Akibat pengaruh suhu, wujud zat

dapat berubah dari padat menjadi

cair, atau dari cair menjadi gas,

begitu juga sebaliknya. Dalam

proses perubahan wujud zat

diperlukan atau dilepaskan sejumlah

kalor , tapi tidak disertai kenaikan

atau penurunan suhu.

Sumber : myscienceblogs.com

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

C= Q∆T

C=m .c

Page 10: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

Dari diagram di atas dapat dijelaskan sebagai berikut

Besarnya kalor yang diperlukan atau dilepaskan selama proses perubahan wujud zat

memenuhi persamaan :

dengan : Q = kalor yang diperlukan/dilepaskan (kal / J)

m = massa zat (kg) L= kalor laten (J/kg atau kal/gr)

Kalor laten adalah kalor yang diperlukan oleh tiap satuan massa zat untuk

mengubah wujudnya. Adapun jenis-jenis kalor laten adalah sebagai berikut :

a. Kalor lebur (Lf) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah

wujud 1 kg zat padat menjadi zat cair.

b. Kalor beku (Lb) adalah banyaknya kalor yang dilepaskan untuk mengubah

wujud 1 kg zat cair menjadi zat padat.

c. Kalor uap atau kalor didih (U) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk

mengubah wujud 1 kg zat cair menjdi gas.

d. Kalor embun (U) adalah banyaknya kalor yang dillepaskan untuk mengubah 1

kg gas menjadi zat cair.

Perubahan wujud es menjadi uap dapat diamati pada grafik berikut :

Sumber : arifansyah.wordpress.com

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Proses endoterm

Mencair : padat – cairMenguap : cair – gasMenyublim : padat – gas

Proses ekstoterm

Membeku : cair – padatMengembun : gas – cairMenghablur : gas - padat

Q=m. L

Page 11: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

C. PERPINDAHAN KALOR

Sumber : http://www.maxistyle.com Sumber : sciencetd.blogspot.com

Kita telah mempelajari bahwa kalor merupakan energi yang dapat berpindah dari benda

yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Pada waktu memasak air, kalor

berpindah dari api ke panci lalu ke air. Pada waktu menyetrika, kalor berpindah dari setrika ke

pakaian. Ada tiga cara kalor berpindah dari satu benda ke benda lain, yaitu konduksi,

konveksi, dan radiasi.

1. Perpindahan kalor secara konduksi

Peristiwa perpindahan kalor

melalui suatu zat tanpa disertai

dengan perpindahan partikel-

partikelnya disebut konduksi.

Perpindahan kalor dengan cara

konduksi disebabkan karena

partikel-partikel penyusun ujung

zat yang bersentuhan dengan Sumber : sciencetd.blogspot.com

sumber kalor bergetar.

Makin besar getarannya, maka energi kinetiknya juga makin besar. Energi kinetik

yang besar menyebabkan partikel tersebut menyentuh partikel didekatnya, demikian

seterusnya sampai akhirnya kita merasakan panas. Sehingga perpindahan kalor

cara konduksi biasanya terjadi pada zat padat. Besarnya aliran kalor secara

matematis dapat ditulis sebagai berikut :

dimana k = koefisien konduksi termal. A = luas penampang (m2)d = tebal atau panjang bahan (m)

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Qt= k . A .∆T

d

Page 12: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

2. Perpindahan kalor secara konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai

dengan perpindahan partikel-partikel zat.

Perpindahan kalor secara konveksi dapat terjadi

pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara

konveksi terjadi karena adanya perbedaan

massa jenis zat. Sumber : http://www.gurumuda.com

Contoh perpindahan kalor secara konveksi

adalah angin laut dan angin darat. Pada siang

hari daratan lebih cepat panas daripada lautan.

Udara di daratan memuai sehingga massa

jenisnya mengecil dan bergerak naik ke atas.

Tempat yang ditinggalkan akan diisi oleh udara

dingin dari laut, maka terjadilah angin laut. Sumber : BSE Fisika Kelas X

Sebaliknya, pada malam hari, daratan lebih

cepat dingin daripada laut. Udara di atas laut

memuai, massa jenisnya mengecil dan

bergerak ke atas. Tempat yang ditinggalkan

akan diisi oleh udara dingin dari darat, maka

terjadilah angin darat.

Adapun secara empiris laju perpindahan kaloe secara konveksi dapat dirumuskan

sebagai berikut,

Keterangan : h = koefisien konveksi termal (J/s m2 .0C)

3. Perpindahan kalor secara Radiasi

Pernahkah kalian berpikir, bagaimana

cahaya matahari sampai ke bumi ?. kita

mengetahui bahwa di antara matahari dan

bumi terdapat lapisan atmosfer yang sulit

menghantarkan panas secara konduksi

maupun konveksi. Selain itu, di antara

matahari dan bumi juga terdapat ruang Sumber : http://iwandahnial.wordpress.com

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Qt=h . A .∆T

Page 13: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

hampa yang tidak memungkinkan terjadinya perpindahan kalor.

Dengan demikian, perpindahan kalor dari matahari sampai ke bumi tidak

memerlukan perantara. Perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara

(medium) disebut Radiasi.

Setiap benda mengeluarkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Laju

radiasi dari permukaan suatu benda berbanding lurus dengan luas penampang,

berbanding lurus dengan pangkat empat suhu mutlaknya, dan tergantung sifat

permukaan benda tersebut. Sehingga secara matematis dapat kita tulis sebagai

berikut :

Keterangan : H = laju radiasi (watt) e = emisivitas bahan (

A = luas penampang benda (m2) σ = tetapan Stefan-Boltzman .

T = suhu mutlak (K) (5, 67 x 10-8 W/mK4)

D. ASAS BLACK

Seperti telah kita ketahui kalor berpindah dari satu benda yang bersuhu tinggi ke benda yang

bersuhu rendah. Perpindahan ini mengakibatkan terbentuknya suhu akhir yang sama antara

kedua benda tersebut. Misalnya kita mencampur air panas dengan air dingin, sehingga air

campuran terasa hangat. Suhu akhir setelah pencampuran antara air dingin dengan air panas

disebut suhu termal (seimbang).

Kalor yang dilepas air panas akan sama

besarnya dengan kalor yang diterima air dingin.

Kalor merupakan energi yang dapat berpindah,

Sumber : sciencetd.blogspot.com prinsip ini merupakan prinsip hukum kekekalan

energi.

Hukum ini pertama kali dikenalkan oleh Joseph Black (1728-1899). Oleh karena itu,

pernyataan tersebut juga dikenal sebagai Asas Black. Black merumuskan perpindahan

kalor antara dua benda yang membentuk suhu termal sebagai berikut :

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

H=Qt=e .σ . A .T 4

Qserap=QLepas

Page 14: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

SOAL LATIHAN

1. Suhu tubuh seorang yang sedang sakit panas mencapai 1040F. Berapa suhu tersebut jika

dinyatakan dalam skala Celcius, Reamur dan Kelvin ?

2. Termometer X menunjukkan angka -20 pada titik beku air dan 180 pada titik didih air,

berapakah skala celicius bila suhu mencapai 400 X ?

3. Bila kalor jenis es= 0,5 kal/g0C, maka untuk menaikkan suhu 800 gram es dari -120C

Menjadi air 00C, berapa kalor yang dibutuhkan ?

4. Berapakah biaya untuk memanaskan 10 liter air dari suhu 200C menjadi 1000C bila setiap

1 kWh harganya Rp 300,- ?

5. Sepotong tembaga bermassa 100 g, mula-mula bersuhu 950C dijatuhkan ke dalam 20 g

air yang terdapat dalam wadah aluminium 280 g. Air dan wadah mula-mula bersuhu 150C.

Berapakah suhu akhir sistem ? (kalor jenis tembaga 390 J/kg.K, kalor jenis aluminium

900 J/kg.K, dan kalor jenis air 4200 J/kg.K).

6. Dalam sebuah bejana yang massanya diabaikan terdapat a gram air 40C dicampur

dengan b gram es -40C. Setelah diaduk ternyata 50% es melebur. Jika titik lebur es 00C,

kalor jenis es 0,5 kal/g0C, kalor lebur es 80 kal/g, berapakah nilai perbandingan a dan b ?

7. Pada suhu 200C volume tabung kaca 200 cm3. Tabung diisi penuh air raksa. Berapa

volume air raksa yang tumpah jika dipanaskan sampai suhu 1200C ? (koefisien muai

panjang kaca 3 x 10-6 /)C dan koefisien muai volum air raksa 5,4 x 10-4 /0C).

8. Batang baja dan kuningan yang luas penampang dan panjangnya sama. Salah satu ujung

dari kedua logam dihubungkan. Suhu ujung batang baja yang bebas 2500C, sedangkan

suhu ujung kuningan yang bebas 1000C. Jika koefisien konduksi kalor baja dan kuningan

masing-masing 0,12 dan 0,24 kal/s.cm. berapakah suhu akhir di titik sambungan ?

9. Suhu kulit seseorang kira-kira 32)C. Jika luas permukaan tubuhnya kira-kira 1,6 m2 berada

dalam ruang yang suhunya 220C, berapa kalor yang dilepas oleh tubuh orang itu melalui

konveksi selama 5 menit ? (h = 77 W/m2 K)

10. Kawat lampu pijar yang luasnya 50 mm2 meradiasikan energi dengan laju 2,835 W. Jika

kawat lampu pijar dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna, berapa suhu

permukaannya ?

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08

Page 15: file · Web viewVII. SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR. VII. SUHU ... Suhu atau temperatur merupakan besaran yang menyatakan derajat panas atau ... t 0 C= 9 5 x t 0 C+32

VI. SUHU DAN KALOR

Standar Kompetensi Menerapkan konsep kalor dan prinsip konversi energi pada berbagai perubahan energi.

Kompetensi dasar

Menganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zat Analyzing heat influence to a substance

Menganalisis cara perpindahan kalor Analyzing the heat tarnsfer.

Menerapkan asas Black dalam pemecahan masalah

SMAN2SKY/ACA/QSR/005-00/08