ITP UNS SEMESTER 1 Fisika dasar (suhu, pemuaian, panas dan pengukurannya

Materi

1. Suhu dan Pemuaian

2. Panas dan Pengukurannya

3. Perpindahan Panas

4. Sifat Termal Materi

5. Hukum-hukum Termodinamika

Buku

• Fisika untuk Universitas 1 (mekanika, panas, bunyi) oleh Sears, Zemasky

• Prinsip-prinsip perpindahan panas oleh Frank Kreith (terjemahan Arko Prijono, MSc)

Suhu dan Pemuaian

Bambang S Amanto

Jurs. Ilmu dan Teknologi Pangan

UNS Solo

Suhu

1. Sebagai suatu besaran fisika yang dimiliki bersama antara dua benda atau lebih yang berada dalam kesetimbangan termal

2. Merupakan ukuran atau derajat panas atau dinginnya suatu benda atau sistem

100

0

373

273

212

32

Celsius Fahrenheit Kelvin

Alat Pengukur Suhu : Termometer

TC : (TF – 32) : TR = 5 : 9 : 4

TC = 5/9 (TF – 32) atau TF = 9/5 TC + 32

Contoh :

Contoh Soal

1. Berapa oC untuk 90 oF, 60 oR2. Berapa oF untuk 36 oC dan 50 oR

Mengapa termometer diisi air raksa atau alkohol ?

Syarat Termometrik (Thermometric property = X)

cTX Linear

Zat yang sering digunakan dalam termometer

1. zat padat, misalnya: platina dan alumel. 2. zat cair, misalnya: air raksa (raksa) dan

alkohol. 3. zat gas, misalnya: udara, zat air, dan

zat lemas.

Sifat Fisik Zat yg sering digunakan dalam termometer

1.perubahan volume gas. 2.perubahan tekanan gas. 3.perubahan panjang kolom cairan. 4.perubahan harga hambatan listrik atau hambatan

jenis. 5.perubahan gaya gerak listrik. 6.perubahan harga kuat arus listrik. 7.perubahan intensitas cahaya karena perubahan

temperatur. 8.perubahan warna zat. 9.perubahan panjang dua logam yang berlainan

jenisnya.

Jenis-jenis Termometer

Alat lainnya

Thermokopel

Alat lainnya

Pirometer optikik

ΔL = L0 . ΔT

L = L0 (1 + ΔT )

Lo

Δ L

L

ΔL = α Lo ΔTΔA = β Ao ΔTΔV = γ Vo ΔT

Tegangan (Stress) termal

Tegangan yg diakibatkan oleh panas tetapi benda tidak ada ruang untuk memuai

0LLA

FY

Y = Modulus young

Panas dan Pengukurannya

Bambang SA

Jurs. ITP FP UNS

PanasDalam kehidupan sehari-hari banyak ditemui penggunaan energi berupa panas-Memasak, UHT, pastoerisasi, blancing, pengentalan-AC-Mengeringkan-Menyimpan-dsb

Dua konsep kalor/panas

1. Rasa kepanasan (hot) yang disebut temperatur atau suhu.

2. Besaran yang dapat menyebabkan adanya perubahan temperatur yang disebut kalor (heat) atau bahang.

Panas dan Pengukuranya

Panas = Kalor• Kalor adalah energi yang ditransfer karena

perbedaan suhu

• Satuan : kalori (kal, cal), Joule (J), BTU, kWh, dsb

• Simbol kalor adalah Q

Satu kalori adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air murni dari 14.5° C menjadi 15.5° C

1 kal = 4,186 J

Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu sistem

Q = m c T

m = massa (gr)

c = kalor jenis (kal/g0C)

ΔT = Perubahan suhu (0C)

Kapasitas Panas/jenis

dT

dQC

C merupakan fungsi suhu

mdT

dQc

Kapasitas panas jenis air

Suhu oC

4,17

4,18

4,20

4,22

4,21

4,19

10 60 7020 30 40 50 80 90 100

Jika bagian yang berbeda dari sistem yang terisolasi berada pada temperatur yg berbeda, kalor akan mengalir dari temperatur tinggi ke rendah

Jika sistem terisolasi seluruhnya, tidak ada energi yang bisa mengalir kedalam atau keluar, maka berlaku kekalan energi dengan :

Q lepas = Q masuk

Contoh

Hitunglah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 20 kg apel (c = 0,56 kal/g0C) dari 20 0C ke 100 0C

Jawab.

Q = m c ΔT

= 20 gr x 0,56 kal/g0C x (100 –20)0C

Perubahan FasaZat dapat berbentuk padat, cair atau gas. Ketika terjadi perubahan fasa, sejumlah kalor dilepas atau diserap suatu zat yaitu

Q = m CL

Q = kalor (kalori)m = massa (gr)CL = kalor laten (kal/gr)

Kalor penguapan air pada 100 oC = 530 kal/grKalor lebur es pada suhu 0oC = 80 kal/gr

Diagram Tekanan dan Suhu Air

Titik Tripel

1 atm

100 oC

PU

C

4,5 mm Hg

0,01 oC

Contoh Soal

Hitung berapa kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 500 gram air yang sebelumnya berupa es dengan suhu -4 oC

Kalor penguapan air pada 100 oC = 530 kal/grKalor lebur es pada suhu 0oC = 80 kal/gr

Jika dua objek yang terpisah ada dalam keadaan setimbang termodinamik dengan objek yang ketiga dan mereka ada dalam keadaan setimbang, maka ketiga objek yang ada dalam kesetimbangan termodinamik mempunyai temperatur yang sama.

Hk ke nol Termodinamika (azas kesetimbangan termodinamik)

Evaporasi

Terima kasihSemoga bermanfaat