RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN ( RPP) Nomor : 7 Kelas/Semester : X/2 Materi Pembelajaran : Suhu dan Kalor Alokasi Waktu : 12 × 45 menit Jumlah Pertemuan : 4 kali A. Kompetensi Dasar 3.8. Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor pada kehidupan sehari-hari 4.8. Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki karakteristik termal suatu bahan, terutama kapasitas dan konduktivitas kalor B. Indikator 3.8.1. Mengkalibrasi termometer dengan skala sembarang 3.8.2. Memaparkan faktor-faktor yang mempengaruhi besar pemuaian zat padat, zat cair, dan gas 3.8.3. Membedakan besar pemuaian (panjang, luas, dan volume) pada berbagai zat secara kuantitatif 3.8.4. Menganalisis pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda 3.8.5. Menerapkan asas Black secara kuantitatif 3.8.6. Menjelaskan peristiwa perubahan wujud dan karakteristik serta memberikan contohnya dalam kehidupan sehari-hari
86
Embed
Rpp fisika sma kelas x suhu dan kalor sman1 cikembar eli priyatna kurikulum 2013
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN ( RPP)
Nomor : 7
Kelas/Semester : X/2
Materi Pembelajaran : Suhu dan Kalor
Alokasi Waktu : 12 × 45 menit
Jumlah Pertemuan : 4 kali
A. Kompetensi Dasar
3.8. Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor pada kehidupan sehari-hari
4.8. Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki karakteristik termal
suatu bahan, terutama kapasitas dan konduktivitas kalor
B. Indikator
3.8.1. Mengkalibrasi termometer dengan skala sembarang
3.8.2. Memaparkan faktor-faktor yang mempengaruhi besar pemuaian zat padat, zat cair,
dan gas
3.8.3. Membedakan besar pemuaian (panjang, luas, dan volume) pada berbagai zat secara
kuantitatif
3.8.4. Menganalisis pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda
3.8.5. Menerapkan asas Black secara kuantitatif
3.8.6. Menjelaskan peristiwa perubahan wujud dan karakteristik serta memberikan
contohnya dalam kehidupan sehari-hari
3.8.7. Memberikan gambaran tentang fktor yang mempengaruhi peristiwa perubahan wujud
3.8.8. Melakukan analisis kuantitatif tentang perubahan wujud
3.8.9. Membedakan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi
3.8.10. Menentukan faktor-faktor yang berpengaruh pada peristiwa perpindahan kalor
melalui konduksi, konveksi dan radiasi
3.8.11. Memberi contoh melalui percobaan peristiwa konduksi, konveksi, dan radiasi dan
radiasi dalam kehidupan sehari-hari, serta penerapannya dalam bentuk teknologi
sederhana
3.8.12. Mendemonstrasikan cara untuk mengurangi/mencegah perpindaahan kalor melaluui
konduksi, konveksi dan radiasi
1.8.1. Merancang eksperimen untuk menyelidiki hubungan antara kenaikan suhu dan massa
air untuk jumlah kalor tetap
C. Tujuan Pembelajaran
Pertemuan pertama
Melalui kegiatan diskusi, peserta didik diharapkan dapat:
1. Mengkalibrasi termometer dengan skala sembarang
2. Memaparkan faktor-faktor yang mempengaruhi besar pemuaian zat padat, zat cair, dan
gas
3. Membedakan besar pemuaian (panjang, luas, dan volume) pada berbagai zat secara
kuantitatif
Pertemuan kedua
Melalui kegiatan diskusi, peserta didik diharapkan dapat:
1. Menganalisis pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda
2. Menerapkan asas Black secara kuantitatif
3. Menjelaskan peristiwa perubahan wujud dan karakteristik serta memberikan contohnya
dalam kehidupan sehari-hari
4. Memberikan gambaran tentang fktor yang mempengaruhi peristiwa perubahan wujud
5. Melakukan analisis kuantitatif tentang perubahan wujud
Melalui kegiatan diskusi kelompok dan praktikum, peserta didik diharapkan dapat:
1. Merancang eksperimen untuk menyelidiki hubungan antara kenaikan suhu dan massa air
untuk jumlah kalor tetap
Pertemuan ketiga
Melalui kegiatan demonstrasi dan kegiatan diskusi, peserta didik diharapkan dapat:
1. Membedakan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi
2. Menentukan faktor-faktor yang berpengaruh pada peristiwa perpindahan kalor melalui
konduksi, konveksi dan radiasi
3. Memberi contoh melalui percobaan peristiwa konduksi, konveksi, dan radiasi dan radiasi
dalam kehidupan sehari-hari, serta penerapannya dalam bentuk teknologi sederhana
4. Mendemonstrasikan cara untuk mengurangi/mencegah perpindaahan kalor melaluui
konduksi, konveksi dan radiasi
D. Materi Pembelajaran:
Suhu dan pemuaian
Kalor dan perubahan wujud
Perpindahan kalor
E. Metode Pembelajaran:
Demonstrasi
Praktikum
Diskusi
F. Kegiatan Pembelajaran:
1. Pertemuan ke-1
a. Pendahuluan (15 menit)
Guru memberikan salam dan berdoa bersama (sebagai implementasi nilai
religius).
Guru mengabsen, mengondisikan kelas dan pembiasaan (sebagai implementasi
nilai disiplin).
Prasyarat kemampuan sebelum mempelajari subbab (paket halaman 306):
- Cara mengukur suhu
- Pemuaian zat
Motivasi: Guru menanyakan dapatkah kita mengukur suhu menggunakan tangan?
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.
b. Kegiatan Inti (100 menit)
Mengamati
Membuat rangkuman tentang jenis-jenis thermometer
Mengamati demonstrasi pemuaian gas
Mempertanyakan
Menanyakan kalibrasi termometer
Mempertanyakan tentang ukuran suhu suatu benda
Mempertanyakan tentang pemuaian zat padat, cair dan gas
Eksperimen/eksplore
Mencari informasi cara ikan dan tumbuh-tumbuhan danau bertahan hidup selama
musim dingin
Asosiasi
Menemukan cara ikan dan tumbuh-tumbuhan danau bertahan hidup selama
musim dingin
Komunikasi
Membuat laporan tertulis
c. Penutup (20 menit)
Guru bersama dengan peserta didik membuat simpulan kegiatan pembelajaran.
Guru memberikan umpan balik proses dan hasil pembelajaran untuk mengetahui
ketercapaian tujuan pembelajaran.
Guru meminta peserta didik untuk mempelajari konsep kalor dan perubahan
wujud untuk pertemuan berikutnya
Tindak lanjut: Penugasan menjawab pertanyaan uji kompetensi bab VII pg nomor
2, essay nomor 2, essay nomor 3, essay nomor 4, essay nomor 9, essay nomor 13,
essay nomor 14, essay nomor 15
2. Pertemuan ke-2
a. Pendahuluan (15 menit)
Siswa berkumpul dan duduk sesuai kelompoknya masing-masing
Memberikan salam dan berdoa (sebagai implementasi nilai religius).
Guru mengabsen, mengondisikan kelas dan pembiasaan (sebagai implementasi
nilai disiplin).
Prasyarat kemampuan sebelum mempelajari subbab (paket halaman 323):
- Kalor dan kalor jenis
- Asas Black
Motivasi: Guru nenanyakan mengapa air panas yang dituangkan ke ember yang
berisi air dingin dapat berubah suhunya menjadi hangat?
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.
b. Kegiatan Inti (100 menit)
Mengamati
Mengamati demonstrasi pembekuan air dengan cara penguapan
Mempertanyakan
Mempertanyakan pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda
Eksperimen/eksplore
Merancang eksperimen untuk menyelidiki hubungan kenaikan suhu, massa air
dan kalor (paket halaman 326)
Menemukan pengaruh Freon terhadap lapisan ozon
Asosiasi
Menemukan prinsip kerja pendingin udara
Mencari informasi mengenai efek rumah kaca
Komunikasi
Mempresentasiksn hasil kelompok
Membuat laporan tertulis
c. Penutup (20 menit)
Guru bersama dengan peserta didik membuat simpulan kegiatan pembelajaran.
Guru memberikan umpan balik proses dan hasil pembelajaran untuk mengetahui
ketercapaian tujuan pembelajaran.
Guru memberikan penghargaan kepada kelompok terbaik dalam pembelajaran.
Guru meminta peserta didik untuk mempelajari konsep perpindahan kalor untuk
pertemuan berikutnya
Tindak lanjut: Penugasan menjawab uji kompetensi bab VII essay nomor 16,
essay nomor 17,28
3. Pertemuan 3
a. Pendahuluan (15 menit)
Memberikan salam dan berdoa (sebagai implementasi nilai religius).
Guru mengabsen, mengondisikan kelas dan pembiasaan (sebagai implementasi
nilai disiplin).
Motivasi: Guru menanyakan bagaimana cara panas dapat berpindah?
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.
b. Kegiatan Inti (100 menit)
Mengamati
Mengamati demonstrasi yang menunjukkn bahwa air termasuk isolator bagi
perpindahan kalor (paket halaman 347)
Mengamati demonstrasi yang menunjukkaan bahwa permukaan hitam
memancarkan radiasi lebih baik daripada permukaan mengkilat (paket halaman
356)
Mempertanyakan
Menanyakan tentang perpindahan kalor
Eksperimen/eksplore
Menuliskan contoh-contoh aplikasi penerapan konduktor dan isolator, konveksi
alami dan konveksi paksaan, dan polusi termal dalam kehidupan sehari-hari
Asosiasi
Menganalisis perpindahan kalor
Komunikasi
Membuat laporan tertulis
c. Penutup (20 menit)
Guru bersama dengan peserta didik membuat simpulan kegiatan pembelajaran.
Guru memberikan umpan balik proses dan hasil pembelajaran untuk mengetahui
ketercapaian tujuan pembelajaran.
Guru meminta peserta didik untuk mereview materi bab VII sebagai persiapan
ulangan harian
Tindak lanjut: Penugasan menjawab uji kompetensi bab VII essay nomor 34,
36,37,38,39
4. Pertemuan 4
Ulangan harian VII
G. Sumber Belajar/Bahan Ajar/Alat
Buku teks Fisika SMA/MA kelas X, Bab 7.
Ember/baskom
Botol
balon
Kaleng timah
Balok kayu
Pompa udara
Eter
Cat hitam
Air mendidih
Referensi lain (buku/internet)
H. Penilaian
1. Teknik Penilaian dan bentuk instrument
Teknik Bentuk Instrumen
Pengamatan Sikap Lembar Pengamatan Sikap dan Rubrik
1 = jika peserta didik sangat kurang konsisten memperlihatkan perilaku yang
tertera dalam indikator
2 = jika peserta didik kurang konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera
dalam indikator, tetapi belum konsisten
3 = jika peserta didik mulai konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam
indikator
4 = jika peserta didik konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam
indikator
5 = jika peserta didik selalu konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera
dalam indikator
b. Penilaian pemahaman konsep
1) Pilihan Ganda (fisika X SMA Jilid 1
Erlangga halaman 362 nomor 1-25)
2) Uraian (Fisika X Jilid 1 Erlangga
halaman 366 nomor 1,5,7,21,24)
Rubrik Penilaian Tes Pilihan Ganda, dan Uraian
I. Penilaian Pemahaman Konsep
A. Bentuk Soal Pilihan Ganda
1. Jumlah soal = 25 butir soal
2. Bobot tiap soal = 2
3. Skor Ideal = 25 x 2 = 50
B. Bentuk Soal Uraian
1. Jumlah soal = 5 butir soal
2. Bobot soal = lihat tabel
3. Skor Ideal = 50
No
SoalHasil Pengerjaan soal Skor
Skor
Maksimal
1 a. Jika mengerjakan 2 soal skala suhu suatu
benda dengan benar
5
5
b. Jika mengerjakan 1 soal skala suhu suatu
benda dengan benar
3
c. Jika mengerjakan 2 soal skala suhu suatu
benda dengan tetapi salah
1
d. Jika tidak menjawab 0
2 a. Jika mengerjakan soal muai panjang dengan
benar
5
5b. Jika mengerjakan soal muai panjang tetapi
salah
1
c. Jika tidak menjawab 0
3 a. Jika mengerjakan soal bola besi dan pelat
kuningan dengan benar
10 10
b. Jika mengerjakan soal bola besi dan pelat
kuningan tetapi salah
1
c. Jika tidak menjawab 0
4 a. Jika mengerjakan 3 soal grafik suhu terhadap
waktu dengan benar
15
15
b. Jika mengerjakan 2 soal grafik suhu terhadap
waktu dengan benar
10
c. Jika mengerjakan 1 soal grafik suhu terhadap
waktu dengan benar
5
d. Jika mengerjakan 3 soal grafik suhu terhadap
waktu tetapi salah
2
e. Jika tidak menjawab 0
5 a. Jika menjawab 2 soal kalor dan perubahan
wujud benda dengan benar
15
15
b. Jika menjawab 1 soal kalor dan perubahan
wujud benda dengan benar
8
c. Jika menjawab 2 soal kalor dan perubahan
wujud benda tetapi salah
2
d. Jika tidak menjawab 0
JUMLAH SKOR TOTAL URAIAN 50
Nilai Akhir = Skor Pilihan Ganda + Skor Uraian
= 50 + 50
= 100
c. Penilaian unjuk kerja
- Merancang eksperimen perubahan pengaruh perubahan suhu dan massa air
terhadap jumlah kalor tetap
kelompok
Skor Kriteria/Aspek
Total SkorPerencanaan
bahan/alatProses praktikum
Laporan
praktikum
1
2
3
4
5
6
7
8
Rubrik pengamatan Merancang eksperimen perubahan pengaruh perubahan suhu dan
massa air terhadap jumlah kalor tetap:
No Aspek yang dinilai Rubrik
1 Perencanaan bahan/alat 1: menunjukkan ketidaksiapan bahan dan alat
yang akan digunakan dalam praktikum dan
ketidaksiapan memulai praktikum
2: menunjukkan ketidaksiapan bahan dan alat
praktikum tetapi menunjukkan kesiapan
memulai praktikum atau sebaliknya
3: menunjukkan kesiapan bahan dan alat
praktikum juga kesiapan memulai praktikum
2 Proses praktikum
pengukuran
1: tidak menunjukkan sikap antusias selama
proses praktikum
2: menunjukkan sikap antusias tetapi tidak
mampu bekerjasama dengan teman
sekelompok
3: menunjukkan sikap antusias dan mampu
bekerja sama dengan teman sekelompok
selama praktikum
3 Laporan praktikum 1: tidak bersungguh-sungguh dalam
menyelesaikan tugas dengan hasil terbaik
yang bisa dilakukan dan tidak berupaya
tepat waktu.
2: berupaya tepat waktu dalam menyelesaikan
tugas, namun belum menunjukkan upaya
terbaiknya
3: sungguh-sungguh dalam menyelesaikan
tugas, dan berupaya selesai tepat waktu
d. Penilaian Portofolio
No KI / KD / PI Waktu
MACAM PORTOFOLIO
Jumlah
SkorNilai
Kua
lita
s
Ran
gkum
n
Mak
alah
Lap
oran
Pra
ktik
um
Lap
oran
Kel
ompo
k
1
2
3
Catatan:
PI = Pencapaian Indikator
Untuk setiap karya peserta didik dikumpulkan dalam satu file sebagai bukti
pekerjaan yang masuk dalam portofolio.
Skor menggunakan rentang antara 0 -10 atau 10 – 100.
Penilaian Portofolio dilakukan dengan sistem pembobotan sesuai tingkat kesulitan
dalam pembuatannya.
Kalor
Apa itu kalor? Untuk apa kita mempelajari kalor? Apa kegunaan kalor dalam kehidupan sehari-hari? Seberapa penting bahasan kalor bagi kehidupan manusia?Misteri dan pertanyaan tentang kalor tidak kali ini saja terjadi, tapi jauh pada abad 18 hingga 19 masih merupakan suatu pertanyaan yang perlu mendapat penjelasan yang logis dan rasional, guna menyingkap tabir pemahaman tentang kalor.
1. Pemahaman Tentang Kalor
Dari awal abad 18 hingga 19 Masehi, kalor masih diyakini oleh sebagian orang sebagai
suatu fluida yang disebut kalorik. Fluida ini dapat berpindah dari suatu zat ke zat yang lainnya.
Arah perpindahan itu adalah dari zat yang bersuhu tinggi ke zat yang bersuhu rendah. Kalor
adalah suatu bentuk energi. Istilah kalor berasal dari Caloric, pertama kali diperkenalkan oleh
A.L. Lavoiser seorang ahli kimia dari Perancis. Oleh para ahli kimia dan fisika kalor dianggap
sejenis zat alir yang tidak terlihat oleh manusia, berdasarkan itulah satuan kalor ditetapkan
dengan nama kalori disingkat kal.
Kalori didefinisikan :
Satu kalori (kal) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gr air
sehingga suhunya naik 1ºC.
Tujuan Pembelajaran Menerapkan kalor sebagai bentuk energi yang dapat diserap dan dilepas Membedakan tiga cara perpindahan panas Menerapkan persamaan asas Black untuk menyelesaikan persoalan
Sedang pengertian suhu adalah ukuran derajat panas dinginnya suatu benda. Suhu
umumnya diukur dengan alat ukur suhu berupa termometer.
Adapun syarat terjadinya perpindahan kalorik ini adalah adanya sentuhan kedua benda
yang berbeda suhu. Fluida kalorik ini akan berpindah dari zat yang bersuhu tinggi ke zat yang
bersuhu rendah, hingga tercapai suatu kesamaan suhu antara kedua benda yang disebut dengan
kesetimbangan termal.
Hingga pertengahan abad ke 18 pengertian kalor sebagai suatu fluida masih mengemuka
dimasyarakat, bahkan pengertian kalor semakin rancu dengan pengertian suhu, yang
sesungguhnya memang berbeda. Kalor adalah fluida atau zat alir, dan suhu adalah derajat panas
atau dinginya suatu benda yang diukur dengan termometer.
Namun pendapat tersebut berubah, ketika seorang bernama Benjamin Thompson
menyatakan bahwa kalor bukanlah suatu fluida kalorik tetapi dihasilkan oleh usaha yang
dilakukan oleh kerja mekanis.
Percobaan Joule :
Pemikiran bahwa kalor bukanlah suatu fluida, namun dihasilkan dari suatu usaha yang
berarti berhubungan dengan energi, maka Prescot Joule melakukan percobaan untuk menghitung
besar energi mekanik yang ekuivalen dengan kalor sebanyak 1 kalori.
Percobaan joule adalah dengan menggantung beban pada suatu kontrol yang
dihubungkan dengan kincir yang dapat bergerak manakala beban bergerak. Kincir tersebut
dimasukkan kedalam air. Akibat gerakan kincir tersebut, maka suhu air akan berubah naik
Penurunan ketinggian beban dapat menunjukkan adannya perubahan energi potensial
gravitasi pada beban. Jika beban turun dengan kecepatan tetap, maka dapat dikatakan tidak
terdapat perubahan energi kinetic pada beban, sehingga seluruh perubahan energi potensial dari
beban akan berubah menjadi energi kalor pada air.
Berdasarkan teori bahwa terjadi perubahan energi potensial gravitasi menjadi energi
kalor, maka diperoleh suatu nilai tara mekanik kalor, yaitu ekuivalensi energi mekanik menjadi
energi kalor.
1 joule = 0,24 kalori
1 kalori = 4, 18 joule
2. Kapasitas Kalor (C) dan Kalor Jenis (c)
Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu zat
sebesar 1C. jika sejumlah kalor Q menghasilkan perubahan suhu sebesar ∆t, maka kapasitas
kalor dapat dirumuskan:
C= Q
Δt
Dengan keterangan,
C : kapasitas kalor (Joule / K atau kal / K)
Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)
∆t : perubahan suhu (K atau C)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan zat sebesar 1 kg untuk mengalami
perubahan suhu sebesar 1 K atau 1C. Kalor jenis merupakan karakteristik termal suatu benda,
karena tergantung dari jenis benda yang dipanaskan atau didinginkan, serta dapat dinyatakan
dalam persamaan :
c=Cm atau
c= Qm . Δt
Dengan keterangan,
c : kalor jenis (J/kg.K atau J/kg.C)
Gambar 1. Kalorimeter
C : kapasitas kalor (Joule/K atau kal/K)
Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)
∆t : perubahan suhu (K atau C)
m : massa benda (kg)
Tabel kalor jenis beberapa zat
Bahan C (J/kgK)
Tembaga 385
Besi/ Baja 450
Air 4200
Es 2100
Contoh:
1. Ubahlah satuan berikut ini :
a. 5 J = …….kal
b. 2 kal = …….J
Jawab :
a. 5 joule = 5 : 4,184 kal = 20,92 kal
b. 2 kal = 2 x 4,184 J = 8,368 J
2. Tentukan kapasitas kalor suatu zat, jika untuk menaikkan suhu 4 C dari zat itu
diperlukan kalor 10 joule !
Jawab :
Q = C.t
C= QΔt
C=104=2,5 J/0C
atau C = 2,5 J/K
3. Jika kalor sebanyak 12 joule digunakan untuk menaikkan suhu 10 C zat sebanyak
0,5 kg , maka tentukan kalor jenis dari zat tersebut !
Jawab :
Q = m.c.t
c= Qm . Δt
C=120,5 .10
=2,4 J/kg0 C
3. Pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud zat
Adanya pengertian, bahwa kalor bukanlah aliran fluida, melainkan merupakan suatu
bentuk energi, yang dapat diperoleh dari perubahan energi mekanik, maka akan kita perhatikan
apakah kalor tersebut akan mempengaruhi suatu benda atau temperatur dari suatu benda atau zat.
Apabila suatu benda diberikan kalor, maka pada zat tersebut dapat terjadi perubahan
seperti :
a. terjadi pemuaian
b. terjadi perubahan wujud
c. terjadi kenaikan suhu
Kegiatan Percobaan Mandiri
Masukkan 1 kg es pada sebuah panci, kemudian letakkan panci diatas api.
Amatilah beberapa saat. Apa yang akan terjadi pada es pada beberapa waktu kemudian?
Pindahkan isi panci ke dalam gelas. Buatlah kesimpulanmu.
Ternyata kalor dapat menyebabkan benda berubah wujud atau menyebabkan benda
mengalami perubahan suhu. Adanya pengaruh kalor terhadap perubahan wujud atau suhu, diteliti
lebih lanjut oleh Joseph Black.
Beberapa hal yang dikemukakan oleh Joseph Black berkaitan dengan perubahan suhu
benda, ternyata dapat digunakan untuk menentukan besar kalor yang diserap oleh suatu zat.
a. Pemuaian
Pemberian kalor pada sustu zat selain dapat menaikkan atau menurunkan
suhu zat, dapat juga merubah wujud suatu zat, atau menyebabkan benda mengalami
pemuaian.
Umumnya semua zat akan memuai jika ia mengalami kenaikan suhu, kecuali
beberapa zat yang mengalami penyusutan saat terjadi kenaikan suhu, pada suatu interval
suhu tertentu. Kejadian penyusutan wujud zat saat benda mengalami kenaikan suhu
disebut anomali, seperti terjadi pada air. Air saat dipanaskan dari suhu 0 C menjadi 4 C
justru volumenya mengecil, dan baru setelah suhunya lebih besar dari 4 C volumenya
membesar.
Anomali Air
Hal tersebut diatas tidak berlaku sepenuhnya pada air, pada air terjadi
perkecualian. Misalnya volume air akan berkurang bila suhunya dinaikkan dari 0 C,
peristiwa ini disebut dengan anomali air.
Peristiwa anomali air dapat diterangkan dengan meninjau bangun kristal es.
Dari pengamatan kristal es disimpulkan bahwa kedudukan molekul-molekul H2O teratur
seperti bangun kristal es, yang penuh dengan rongga-rongga. Sedangkan molekul H2O
dalam bentuk cair (air) lebih rapat dibandingkan dalam bentuk es, oleh karena itu es
terapung dalam air. Bila air mulai 4 C didinginkan molekul air mulai mengadakan
persiapan untuk membentuk bangun berongga tersebut. C.
Volume (V)
0 4 Suhu (t)C
Gambar 2. Grafik anomali air
Volume air terkecil pada suhu 4 °C, dan pada 0 °C terjadi loncatan volume dari air 0
°C sampai es 0 °C, dimana pada suhu 0 °C volume es > volume air
Pada umumnya zat akan memuai menurut aturan sebagai berikut.
1) Pemuaian Panjang (Linier)
Suatu batang panjang mula-mula lo dipanaskan hingga bertambah panjang Δl, bila
perubahan suhunya Δt maka,
α = 1/lo . Δt/Δl
Δl = αlo . Δt
α = koefisien muai panjang suatu zat ( per °C )
Sehingga panjang batang suatu logam yang suhunya dinaikkan sebesar Δt akan
menjadi
lt = lo + Δl
lt = lo ( l + α . Δt )
Tabel Beberapa koefisien Muai Panjang Benda
Benda (K1)
Besi 1,2x105
Tembaga 1,7x105
Kaca 8,5x106
Kuningan 1,8x105
Contoh Soal:
1. Suatu batang logam yang terbuat dari aluminium panjangnya 2 m pada suhu 30
°C. Bila koefisien muai panjang aluminium 25 x 10–6 /°C.Berapakah
pertambahan panjang batang aluminium tersebut bila suhunya dinaikkan
menjadi 50 °C.
Jawab :
Δl = lo . α . Δt
= 2 . ( 25 x 10 -6 ) . (50 – 30 )
= 10 -3 m
Δl = 0,1 cm
2. Jika besi sepanjang 20 m dengan koefisien muai panjang 1,2. 10-5 /K dipanaskan
dari suhu 00C hingga 1000C, maka tentukan pertambahan panjangnya !
Jawab :
∆l = lo .. ∆t
∆l = 20 . 1,2.10-5. (100– 0)
∆l =2,4.10-3 m
Catatan :
Perubahan suhu dalam satuan derajat Celcius senilai dengan perubahan suhu
pada Kelvin. Namun perlu diingat bahwa suhu derajat Celcius tidak senilai
dengan Kelvin.
2) Pemuaian Bidang ( Luas )
Suatu bidang luasnya mula-mula Ao , terjadi kenaikkan suhu sebesar Δt sehingga
bidang bertambah luas sebesar ΔA, maka dapat dituliskan :
β = 1/Ao. ΔA / Δt
ΔA = Ao β Δt
β = Koefisien muai luas suatu zat ( per °C ) dimana β = 2 α
Sehingga luas bidang yang suhunya dinaikkan sebesar t akan menjadi
At = Ao + ΔA
At = Ao ( 1 + β Δt )
Contoh Soal:
1. Plat besi luasnya 4 m2 pada 20 °C. Bila suhunya dinaikkan menjadi 100 °C maka
berapa luasnya sekarang ?
Jawab: α = 11 x 10-6/ °C
β = 22 x10-6/ °C
At = Ao (1 + β . Δt )
= 4 .[1 + 22 . 10-6 . (100 - 20 ) ]
= 4 [ 1 + 1760 . 10-6 ]
= 4 [ 1 + 0,00176 ]
= 4,00704 m2
2. Kaca seluas 2 m2 , dengan koefisien muai panjang 8,5.10-6 K, mengalami
pemanasan dari suhu 20 C hingga 120 C. Tentukan luas akhir dari kaca !
Jawab :
At =Ao (1+ .∆t)
At =2 (1+ 2 x 8,5.10-6.(120 – 20 )
At =2,66 m2
3) Pemuaian Ruang ( volume )
Volume mula-mula suatu benda Vo , kemudian dipanaskan sehingga
suhunya naik sebesar Δt, dan volumenya bertambah sebesar ΔV ini dapat ditunjukkan
dalam rumus :
γ = 1/Vo. ΔV/Δt
ΔV = γ . Vo . Δt
γ = koefisien muai ruang suatu zat ( per °C )
γ = 3 α
sehingga persamaan volumenya menjadi
Vt = Vo + Δt
Vt = Vo ( 1 + γ . Δt )
Contoh:
1. Sebuah balok kuningan mempunyai panjang 5 m, tinggi 2 m, dan lebar 1 m pada suhu
20 C. Jika kalor jenis kuningan 1,8 . 10-5 /K, tentukan volume kuningan pada suhu 120
C !
Jawab :
Vt =Vo (1+ .∆t)
Vt =(5 x 2 x 1) (1+3.x1,8.10-5.(120 – 20 )
Vt =10,054 m3
a) Pemuaian Volume zat Cair
Zat cair yang hanya mempunyai koefisien muai volume ( γ ). Bila volume mula-
mula suatu zat cair V0 kemudian zat cair itu dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar
Δt dan volumenya bertambah besar ΔV, maka dapat ditulis sebagai berikut
Vt = γ . Vo . Δt
dan volumenya sekarang menjadi
Vt = Vo + ΔV
Vt = Vo ( 1 + γ Δt )
Hal ini tidak berlaku bagi air dibawah 4 °C, ingat anomali air.
b) Pemuaian Volume Gas
Khusus untuk gas, pemuaian volume dapat menggunakan persamaan seperti
pemuaian zat cair,
Vt = Vo ( 1 + γ Δt ) dengan nilai =
1273
Perubahan volume gas tidak hanya menggunakan persamaan tersebut di atas, namun ada
besaran-besaran lain yang perlu diperhatikan seperti tekanan dan temperatur. Persamaan
yang berlaku dalam pemuaian gas dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut.
Pada saat tekanan konstan, berlaku hukum Gay Lussac :
V 1
T 1
=V 2
T 2
Pada saat temperatur konstan, berlaku hukum Boyle :
P1.V1 = P2.V2
Pada saat volume konstan, berlaku hukum Charles :
P1
T1
=P
2
T2
Pada saat kondisi ideal dengan mol konstan, berlaku hukum Boyle-Gay Lussac :
P1 V 1
T 1
=P2 V 2
T 2
dengan keterangan,
V = volume (liter atau m3)
T = temperature (K)
P = tekanan (N/m2 atau atm atau Pa)
Contoh:
1. Suatu gas mula-mula volumenya V, berapa besarkah suhu harus dinaikkan
supaya volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula, dengan tekanan tetap.
Penyelesaian:
Diketahui :
Vo = V dan Vt = 2V
Ditanya : t ....?
Jawab :
Vt = Vo ( 1 + 1/ 273 Δt )
2V = V ( 1+ 1/ 273 Δt )
2 = ( 1 + 1/ 273 Δt )
1 = 1/ 273 Δt
Δt= 273 °C
Jadi suhu gas tersebut harus dinaikkan sebesar 273 °C
b. Perubahan Wujud
Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh suatu zat, maka ada dua kemungkinan
yang terjadi pada suatu benda, yaitu benda akan mengalami perubahan suhu, atau mengalami
perubahan wujud.
Kenaikan suhu suatu benda dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan yang
mengkaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas kalor.
Sedangkan pada saat benda mengalami perubahan wujud, maka tidak terjadi perubahan
suhu, namun semua kalor saat itu digunakan untuk merubah wujud zat, yang dapat ditentukan
dengan persamaan yang mengandung unsur kalor laten.
Besar kalor laten yang digunakan untuk mengubah wujud suatu zat dirumuskan :
Q = m.L
Dengan keterangan,
Q : kalor yang diterima atau dilepas (Joule atau kal)
m : massa benda (kg atau gram)
L : kalor laten (J/kg atau kal/gr)
(kalor uap atau kalor lebur)
Tabel kalor lebur dan kalor didih beberapa zat
Nama Zat Titik lebur
(C)
Kalor lebur
(J/kg)
Titik didih Kalor didih
(J/kg)
Air (es) 0 3,34.105 100 2,26.105
Raksa -39 1,18.104 356,6 2,94.105
Alkohol -115 1,04.104 78,3 8,57.106
Hidrogen -2599 5,58.104 -252 3,8.105
Adanya kalor laten berupa kalor lebur dan kalor didih sangat sering dijumpai dalam
kehidupan, seperti meleburnya es cream pada suhu normal, atau mendidihnya air sebelum
dikonsumsi untuk kehidupan sehari-hari.
Perubahan wujud ini dapat dijelaskan dengan teori kinetik, yang menyatakan bahwa saat
mencapai titik lebur atau titik didih, kecepatan getar zat akan bernilai maksimum, sehingga kalor
yang diterima tidak digunakan untuk menambah kecepatan, namun digunakan untuk melawan
gaya ikat antar molekul zat. Sehingga saat molekul-molekul itu dapat melepaskan ikatannya,
maka zat akan berubah wujud melebur atau mendidih.
Contoh:
1. Tentukan kalor yang diperlukan untuk meleburkan 10 kg es pada suhu 0 C. jika
kalor lebur es 3,35. 105 J/kg !
Jawab :
Q = m . L
Q = 10 kg . 3,35. 10 5 J/kg
Q = 3,35. 106 J
2. Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 gram es pada
suhu 0 C menjadi uap air pada suhu 100 C ? (c air = 4.200 J/kg K, L es = 336 J/ g,
L uap = 2.260 J/g)
Penyelesaian :
Diketahui : m es = 0 C
t air = 0 C
tdidih = 100 C
c air = 4.200 J/kg K
L es = 336 J/ Gajahmungkur
L uap = 2.260 J/g
Ditanya : Q total……..?
Jawab :
Q1 = m es x L es
= (2) x (336)
= 672 Joule
Q2 = m es x c air x ∆t
= (2 x 10-3)(4.200)(100)
= 840 Joule
Q3 = mes x L uap
= (2) (2.260)
= 4.520 Joule
Jadi Q total = Q1 + Q2 + Q3
= 672 + 840 + 4.520
= 6.032 Joule
LatihanKerjakan di buku latihanmu!
1. Sebatang besi massanya 50 gr bersuhu 20 C kemudian dipanaskan hingga mencapai suhu
90 C, jika kalor jenis besi 0,7 kalori/gr°C, hitunglah jumlah kalor yang diserap besi !
2. Sebatang besi massanya 50 gram bersuhu 30 C kemudian dipanaskan hingga mencapai
suhu 80 C.Jika kalor jenis besi 0,7 kalori/gram C.Hitunglah jumlah kalor yang diserap!
3. Sebuah benda mempunyai masa 0,5 kg diberipanas jika suhu mula-mula benda 30°C
menjadi 80°C. hitung kalor jenis benda jika basarnya kalor yang diberikan 250 joule?
4. Sebatang besi massanya 50 gr bersuhu 20°C kemudian dipanaskan hingga mencapai suhu
90°C, jika kalor jenis besi 0,7 kalori/gr°C, hitunglah jumlah kalor yang diserap besi !
Gambar 3. Percobaan mengukur kalor jenis berbagai logam menggunakan kalorimeter
c. Perubahan Suhu
Suhu merupakan suatu istilah yang dipakai untuk membedakan panas dinginnya suatu
benda. Misalnya benda panas akan dikatakan mempunyai suhu tinggi dan benda dingin
mempunyai suhu yang rendah.
Zat cair yang biasanya dipakai untuk mengisi termometer adalah air raksa. Suhu dapat
diukur dengan termometer. Kebaikan air raksa dari zat cair lainnya yaitu :
Air raksa dapat cepat mengambil panas benda yang diukur sehingga suhunya sama dengan
suhu benda yang diukur tersebut.
Dapat dipakai untuk mengukur suhu benda dari yang rendah sampai yang tinggi, karena air
raksa punya titik beku –39 C dan titik didih 357 C.
Tidak dapat membasahi dinding tabung, sehingga pengukurannya dapat lebih teliti.
Pemuaian dari air raksa adalah teratur.
Mudah dilihat, karena air raksa mengkilat.
Selain air raksa dapat juga digunakan alkohol untuk mengisi tabung termometer. Alkohol
mempunyai titik rendah / beku –114 C dengan titik didih 78 C. Termometer ada berbagai
macam menurut fungsinya, yaitu :
a. Termometer suhu badan
b. Termometer udara
c. Termometer logam
d. Termometer maximum dan minimum
e. Termograf untuk terminologi
f. Termometer digital
Gambar 4. Termometer Gambar 5. Termometer digital
Skala Termometer
Macam – macam satuan skala termometer :
Termometer skala Celcius, titik didihnya 100 C dengan titik beku 0 C. Sehingga dari 0 –
100 C, dibagi dalam 100 skala.
Termometer skala Reamur, titik didihnya 80 R dengan titik beku 0 R. Sehingga dari 0 – 80
R, dibagi dalam 80 skala.
Termometer skala Kelvin, titik didihnya 373 K dengan titik beku 273 K. Sehingga dari 273
K – 373 K, dibagi dalam 100 skala.
Termometer Fahrenheit, titik didihnya 212 F dengan titik beku 32 F. Sehingga dari 32 F –
212 F, dibagi dalam 180 skala.
Termometer Rainkin, titik didihnya 672 Rn dengan titik beku 492 Rn. Sehingga dari 492
Rn– 672 Rn, dibagi dalam 180 skala.
Jadi, pembagian skala – skala tersebut diatas satu skala dalam derajat Celcius sama dengan
satu skala dalam derajat Kelvin.
1 skala C = 1 skala K
1 skala C < 1 skala R
1 skala C > 1 skala F
1 skala C > 1 skala Rn
Perbandingan Pembagian Skala C, R, F, K, Rn
C : R : F : K : Rn = 100 : 80 : 180 : 100 : 180
= 5 : 4 : 9 : 5 : 9
C, R, F = 100 : 80 : 180
= 5 : 4 : 9
Dalam perhitungan menjadi :
Gambar 6. Es yang mencair menurut Celcius dan Reamur bersuhu 0º, menurut Fahrenheit bersuhu 32º, menurut Kelvin bersuhu 273º, dan menurut Rainkin bersuhu 672º
a. C =
54
R
C =
59(F−320 )
C =
59(Rn−4920
)
C = K - 273
b. R =
45 C
R =
49(F−320 )
R =
49(Rn−4920 )
R =
45 ( K – 273 )
c. F =
95
C+320
F =
94 R + 320
F = Rn - 4600
F = {( 9
5F−320 )}+2730
d. K = C + 273
K =
54
R + 273
K = {( 5
9(F−2730 )¿+320¿
K = {59(Rn−4920 )}+2730
e. Rn =
95 C + 492
Rn = F + 460
Rn = ( 9
4R)+4920
Rn = ¿¿) + 492
Dengan perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa :
Perubahan 2 termometer mengikuti aturan perbandingan sebagai berikut :
X−TTBX
TTA X−TTBX
=Y −TTBY
TTAY−TTBY
Contoh:
1. Jawablah titik – titik di bawah ini dengan menggunakan rumus yang benar !
a. 16 R = ……….. Rn
b. 20 R = ……….. C
c. 123 K = ……….. Rn
d. 17 R = ……….. K
e. 69 F = ……….. R
f. 50 Rn = ……….. F
Jawab:
1. a. Rn =
94
R+492
= 528 Rn
b. C =
54 R
=
54 . 20
= 25 C
c. Rn = {
95 ( K – 273 ) + 492 }
= {
95 ( 123 – 273 ) + 492 }
= {
95 (150 ) + 492 }
= { 270 + 492 }
= 222 Rn
d. K =
54 16 + 273
= 293 K
e. R =
49 ( 69 – 32 )
=
49 . 36
= 16 F
f. F = Rn – 460
= 50 – 460
= 410 F
2. Air mendidih bersuhu 30 C termometer X mempunyai TTA 150 X dan TTB 50 X
termometer Y mempunyai TTA 130 Y dan TTB 30 Y. Tentukan berapa suhu air mendidih
menurut termometer X dan Y.
Penyelesaian:
Diket : Air mendidih suhu = 30 C
TTAX = 130 X, TTBX = 50 X
TTAY = 130 Y, TTBY = 30 Y
Ditanya : Suhu termometer X dan Y …… ?
Jawab : C X YTTA
100C 150X 130Y
30C ? ?TTB 0C 50X 30Y
Termometer x
C−TTBC
TTAC−TTBC
=X−TTB X
TTAX−TTBX
300−01000
= X+500
1500+500
300
1000= X+500
200 0
30 =
X+500
2X + 50 = 60
X = 10 X
Termometer Y
300−0100−0
= Y −300
1300−300
300
100=Y −300
100
Y – 30 = 30
Y = 60 Y
Kegiatan Percobaan Mandiri
Tujuan
Untuk mengetahui bahwa aliran elektron menghasilkan panas.
Alat dan Bahan
Baterai ukuran AA (ukuran kecil)
lembaran aluminium
gunting
penggaris
Petunjuk Teknis
Potong suatu pita lembaran aluminium berukuran 15 cm x 2,5 cm.
Lipat pita tersebut pada pertengahan arah membujur sebanyak dua kali untuk membentuk
sebuah pita tipis 15 cm yang akan digunakan sebagai kawat.
Dengan satu tangan, pegang ujung-ujung kawat aluminium pada kutub-kutub baterai.
Setelah 10 detik, sentuh kawat aluminium sambil tetap memegang kawat pada. kedua
kutub baterai.
Hati-hati: Jangan memegang kawat pada kutub-kutub baterai lebih dari 20 detik. Kawat akan
bertambah panas dan muatan baterai dengan cepat berkurang (kehilangan dayanya).
Hasil
Kawat aluminium menjadi panas.
Mengapa demikian? Memegang kawat pada kedua kutub baterai membuat lintasan-tempat
elektron bergerak (rangkaian listrik). Elektron bergerak keluar dari kutub negatif baterai.
Gerakan elektron menyebabkan kawat menjadi panas. Jika sebuah bola lampu dipasang pada
suatu rangkaian listrik, elektron bergerak melalui bola lampu tersebut. Gerakan elektron
memanaskan filamen kawat di dalam bola lampu. Filamen kawat yang panas tersebut menjadi
berpijar, demikian panas sehingga mengeluarkan cahaya.
LatihanKerjakan soal-soal berikut di buku latihanmu!
1. Termometer X pada es yang sedang melebur menunjukan -30X dan pada air yang
mendidih menunjukan 150X. Apabila sebuah benda suhunya 40C skala yang
menunjukan oleh thermometer X?
2. Pengukuran suhu ruangan 301K. Tentukan suhu ruangan tersebut jika diukur
menggunakan thermometer Celcius?
3. Pada thermometer skala Y titik bekunya 20Y dan titik didihnya 160Y, maka benda
suhu suatu benda bila diukur menggunakan thermometer skala Y apabila suhu suatu
benda 30C
4. Pada termometer skala Y titik bekunya 20Y dan titik didihnya 160Y, maka benda suhu
suatu benda bila diukur menggunakan thermometer skala Y apabila suhu suatu benda
30C
5. Suhu suatu benda menunjukan angka112F. tentukan suhu benda tersebut bila diukur
dengan termometer Kelvin?
6. Menurut thermometer kelvin suhu udara di sekitar kompor 323 berapa suhu udara di
sekitar kompor yang menurut termometer D dan J. Apa bila TTAd =360, TTBd= 170
dan TTAj = 150 TTBj =20
7. Konversikan derajad suhu berikut:
a. 680R = C
b. 850C = Rn
c. 113F = C
d. 140R = K
e. 240C = F
f. 726K = C
g. 545Rn = K
h. 883Rn = R
i. 860C = R
j. 532R = F
8. Ruda & Rudi sedang mengukur suhu tubuh temannya yang kejang-kejang. Ruda
menggunakan termometer Celcius dan menunjukan 42º C, sedangkan Rudi menggunakan
termometer Reamur. Berapakah suhunya dengan menggunakan termometer Reamur ?
9. Di sebuah gurun pasir yang panas banget termometer Celcius menunjukan 80º C.
menurut termometer Reamur - Fahrenheit - Kelvin ?
10. Termometer bernama Phe dan Whe. Air mendidih termometer Phe 102º P & menurut
Whe 130º W. Es yang melebur menurut Phe -40º P dan menurut Whe 10º W. Secangkir
teh panas diukur termometer Phe 50º P. Berapa menurut termometer Whe ?
11. Menurut Reamur suhu Agnes Monica yang sedang demam 40º R. Berapa suhu Agnes
menurut termometer ABC bila diketahui TTAa 110º A & TTBa 10º A, TTAb 130º B &
TTBb 0º B, TTAc 150º C & TTBc -10º C ?
12. Menurut Celcius suhu bayi 34º C. Berapa suhu bayi tersebut menurut termometer P & D
bila TTAp 110º P, TTBp -20º P, TTAd 150º D, TTBd 10º D ?
Perpindahan Kalor
Setelah sekilas memahami adanya sejumlah kalor dapat menyebabkan
perubahan wujud atau kenaikan suhu pada suatu benda, serta telah dipelajarinya proses
pemuaian sebagai dampak adanya penyerapan kalor pada benda, yang tentunya
menuntut pemahaman tentang adanya konsep konversi dari berbagai satuan dari besaran
perubahan suhu, maka yang tak kalah pentingnya dari semua itu bahwa kalor sebagai
suatu bentuk energi ternyata dapat mengalami perubahan tempat, atau dikatakan bahwa
kalor dapat berpindah tempat.
Tanpa usaha luar, maka kalor sebagai suatu bentuk energi dapat berpindah
tempat dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah dengan berbagai
cara, yaitu :
1. Konduksi
Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan
partikel perantaranya. Pada hantaran kalor ini yang berpindah hanyalah energinya, tanpa
melibatkan partikel perantaranya, seperti hantaran kalor pada logam yang dipanaskan
dari satu ujung ke ujung lainnya. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama
kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut dikarenakan energi kalor yang
menggetarkan molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan molekul-molekul yang
ada disampingnya hingga mencapai titik A.
Energi kalor yang dipindahkan secara konduksi sebesar,
Gambar 7. Tiga macam cara perpindahan energi kalor
Konveksi
RadiasiKonduksi
Q = k A t
tl
Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi dirumuskan,
H=Q
t= k . A . Δt
l
H = laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q = kalor yang dipindahkan (joule)
t = waktu (s)
k = konduktivitas termal zat (W/mK)
A = luas penampang melintang (m2)
∆t = perubahan suhu (C atau K)
l = tebal penghantar (m)
Tabel konduktivitas termal zat
(W/mK)
Bahan k
Emas 300
Besi 80
Kaca 0.9
Kayu 0.1 – 0.2
Beton 0.9
Air 0.6
Udara 0.024
alumunium 240
Contoh soal:
1. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter,
keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi
adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi
termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik
sambungan antara besi dan kuningan!
Jawab:
Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka
[k . A ∆T/L)] besi = [k . A ∆T/L)] kuningan
k . A (500 - T) / 2 = 3 k A (T - 350)/ l
T= 2600/7= 371,4ºC
2. Konveksi
Konveksi adalah hantaran kalor yang disertai dengan perpindahan partikel
perantaranya. Contoh dari peristiwa konveksi adalah seperti perpindahan kalor pada zat
cair yang dipanaskan, ventilasi kamar, cerobong asap, pengaturan katub udara pada
kompor, dan kipas angin. Umumnya konveksi terjadi pada gas dan zat cair.
Energi kalor yang dipindahkan secara konveksi sebesar,
Q = k A t . t
Kecepatan perpindahan kalor di sekitar suatu benda dirumuskan :
H=Qt=h . A . Δt
H = laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q = kalor yang dipindahkan (joule)
t = waktu (s)
h = koefisien konveksi (W/m2K)
A = luas penampang melintang (m2)
∆t = perubahan suhu (C)
3. Radiasi
Radiasi adalah hantaran kalor yang tidak memerlukan medium perantara,
seperti kalor dari matahari yang sampai ke bumi, kalor api unggun yang sampai pada
orang yang ada di sekitarnya, pendingin (pemanas) rumah, pengeringan kopi,
pembakaran dengan oven dan efek rumah kaca.
Energi kalor yang dipindahkan secara radiasi sebesar,
Q = e A T4 t
Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi dirumuskan :
H=Qt=eσ . A . T4
Intensitas radiasi sebesar,
R = e T4
H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)
R = intensitas radiasi ( W/m2)
Q = kalor yang dialirkan (J)
t = waktu (s)
A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4..r2
T = suhu (K)
e = emisivitas benda (tanpa satuan)
(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak
hitam sama sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang memiliki
kemampuan menyerap semua kalor yang tiba padanya, atau mampu memancarkan
seluruh energi yang dimilikinya).
Contoh:
1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu
sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.
Jawab:
Benda hitam, maka e = 1
T1 = 300 K
T2 = 350 K
= 5,672.10-8 watt/m2K4
a. R = e ( T24 - T1
4)
= 1. 5,672.10-8 (3504 - 3004)
= 391,72 watt/m2
b. R = Q/A.t
Q = R. A. t
Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule
C. Asas Black
Ilmuwan Inggris pada tahun 1761 Joseph Black menyatakan bahwa kalor yang diberikan
suatu benda sama dengan kalor yang diterima pada suatu benda dalam suatu sistem tertutup.
Sistem tertutup tersebut dapat dilakukan dalam suatu kalorimeter, misalkan ada jumlah masa m 1
zat, bersuhu t1, kemudian dicampuri dengan sejumlah masa m2 zat lain bersuhu t2 dan keduanya
dapat ditentukan dengan persamaan:
Qserap = Qlepas
Bunyi asas Black “ Kalor yang diserap/diterima sama dengan kalor yang dilepas.
Persamaan di atas dikenal dengan nama asas Black atau hukum kekekalan energi kalor.
Contoh:
1. Jika 2 kg air bersuhu 5 0C dicampur dengan 5 kg air bersuhu 26 0C, maka tentukan
suhu akhir campuran kedua zat !
Jawab :
Karena kedua zat sejenis, maka kalor jenis dari kedua zat adalah sama, dan dapat
saling meniadakan.
Q serap = Q lepas
m1.c.∆t1 = m2.c. ∆t2
2.c.(t-5) = 5.c.(26-t)
2.t – 10 = 130-5.t
t = 140 : 7
t = 200C
2. Jika 0,5 kg es bersuhu 10 0C dicampur dengan sejumlah air bersuhu 40 0C,
sehingga suhu campurannya adalah 20 0C, maka tentukan massa dari air yang
dicampurkan !
(ces = 2100 J/kg.0C, c air = 4200 J/kg.K, Les = 3,35.105 J/kg)
Jawab :
Dalam proses ini es akan mengalami tiga tahap wujud , yaitu padat (es),
melebur dan wujud cair. Sedang air bersuhu 400C hanya mengalami satu tahapan,