A. Suhu Biasanya kita sering mengukur suhu dengan tangan. Misalnya, ketika Anda demam untuk mengeceknya pasti Anda menempelkan tangan ke kening dan mengatakan suhu Anda panas. Benarkah tangan kita dapat digunakan mengukur suhu? Jika ditanya berapa suhunya, dapatkah Anda menyebutkannya? Untuk lebih jelasnya mari kita lakukan eksperimen berikut: Mari Bereksperimen di Rumah Alat dan Bahan: 1. 3 gelas 2. air es, air biasa, air hangat Langkah Percobaan: 1. Siapkan 3 gelas 2. Masukkan air es, air biasa, air hangat pada masing-masing gelassecara berurutan 3. Celupkan jari kiri dari air es ke air biasa, apakah yang anda rasakan? 4. Celupkan jari kanan dari air hangat ke air biasa, apakah yang anda rasakan? 5. Lakukan langkah 3 dan 4 secara bersamaan, apakah yang anda rasakan? 6. Dengan apakah Anda dapat mengatahui suhu air tersebut? 7. Apakah tangan Anda dapat mengukur suhu? 8. Apakah kesimpulan yang anda peroleh dari kegiatan tersebut! Suhu didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panas dinginnya suatu benda atau sistem. Pada hakikatnya suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki oleh molekul- molekul suatu benda. Dengan demikian suhu menggambarkan bagaimana gerakan molekul-molekul benda. Sebagai contoh ketika kita memanaskan sebatang besi, besi akan memuai, dan beberapa sifat fisik benda tersebut akan berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur sebuah benda. Dari sifat termometrik tersebut, termometer dibuat. Termometer memanfaatkan sifat termometrik zat yang berubah secara beragam terhadap suhu, dan contoh yang paling umum adalah pemuaian volume raksa. Termometer klinik adalah suatu tipe dari termometer kaca yang yang berisi raksa dan digunakan untuk mengukur suhu badan. Beberapa jenis termometer
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
A. Suhu
Biasanya kita sering mengukur suhu dengan tangan. Misalnya, ketika Anda demam untuk mengeceknya pasti
Anda menempelkan tangan ke kening dan mengatakan suhu Anda panas. Benarkah tangan kita dapat digunakan
mengukur suhu? Jika ditanya berapa suhunya, dapatkah Anda menyebutkannya? Untuk lebih jelasnya mari kita
lakukan eksperimen berikut:
Mari Bereksperimen di Rumah
Alat dan Bahan:
1. 3 gelas
2. air es, air biasa, air hangat
Langkah Percobaan:
1. Siapkan 3 gelas
2. Masukkan air es, air biasa, air hangat pada masing-masing gelassecara berurutan
3. Celupkan jari kiri dari air es ke air biasa, apakah yang anda rasakan?
4. Celupkan jari kanan dari air hangat ke air biasa, apakah yang anda rasakan?
5. Lakukan langkah 3 dan 4 secara bersamaan, apakah yang anda rasakan?
6. Dengan apakah Anda dapat mengatahui suhu air tersebut?
7. Apakah tangan Anda dapat mengukur suhu?
8. Apakah kesimpulan yang anda peroleh dari kegiatan tersebut!Suhu didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panas dinginnya suatu benda atau sistem. Pada hakikatnya suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki oleh molekul-molekul suatu benda. Dengan demikian suhu menggambarkan bagaimana gerakan molekul-molekul benda. Sebagai contoh ketika kita memanaskan sebatang besi, besi akan memuai, dan beberapa sifat fisik benda tersebut akan berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur sebuah benda. Dari sifat termometrik tersebut, termometer dibuat. Termometer memanfaatkan sifat termometrik zat yang berubah secara beragam terhadap suhu, dan contoh yang paling umum adalah pemuaian volume raksa. Termometer klinik adalah suatu tipe dari termometer kaca yang yang berisi raksa dan digunakan untuk mengukur suhu badan.Beberapa jenis termometer
Efek Suhu Rendah1.SuperfluidityNama ini diciptakan oleh fisikawan Rusia Pyotr Kapitsa (1894-1984) pada tahun 1938, tetapi fenomena ini pertama kali diamati pada tahun 1930.Ketika helium didinginkan lebih lanjut di bawah titik didihnya (4,27 K),cairan tiba-tiba berhenti mendidih pada suhu tajam (2,18 K), yang disebut'lambda point', dan berubah menjadi cairan yang paling tidak biasa.2.SuperkonduktivitasKonduktor listrik menjadi konduktor yang lebih baik karena suhu berkurang. Hal ini diperhatikan oleh fisikawan Heinrich Estonia Lenz (1804-1865) pada tahun 1835, tapi lebih
Mengapa rel kereta api dapat membengkok ? Tentu Anda mengetahui bahwa hal ini disebabkan karena adanya pemuaian. Oleh karena itu, rel kereta api didesain dengan sambungan yang tidak rapat atau menyisakan ruang kosong. Ketika suhu meningkat, rel akan memuai sehingga panjangnya bertambah. Dengan adanya celah pada sambungan, maka pemuaian pemuaian tidak menyebabkan
bagian pada dua sisi persambungan saling mendorong. Bila dua sisi persambungan saling mendorong, maka hal itu dapat menyebabkan rel kereta api membengkok.1.) Pemuaian Panjang
Jika suatu benda dipanaskan, benda akan memuai ke segala arah. Maka panjang, luas, volume benda bertambah.
Untuk benda padat yang panjang, misal jarum atau kawat maka pemuaian zat padat terjadi ke arah memanjang.
Alat Muschenbroeck digunakan untuk membandingkan muai panjang dari berbagai logam yang berbeda jenis
ketika dipanaskan.
Koefisien muai panjangsuatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (∆l) terhadap panjang awal benda (l0) per satuan kenaikan suhu (∆T).
Perbedaan pemuaian antara dua keping logam yang berbeda koefisien muainya pada keping bimetal dimanfaatkan pada saklar termal, termostat bimetal, termometer bimetal,dan lampu sen mobil. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Ketika dipanaskan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil (invar). Sebaliknya ketika didinginkan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar(perunggu).
2.) Pemuaian Luas
Bila benda padat berbentuk persegi panjang dipanaskan, terjadi pemuaian dalam arah memanjang dan arah melebar atau mengalami pemuaian luas. Pemuaian berbagai zat bergantung pada koefisien muai luas.
Koefisien muai luas(β) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan luas benda (∆A) terhadap luas awal benda (A0) per satuan kenaikan suhu(∆T).
Bila benda padat berbentuk balok dipanaskan , akan terjadi pemuaian arah memanjang, melebar, dan meninggi atau dikatakan benda mengalami pemuaian volume. Pemuaian volume berbagai zat bergantung pada koefisien muai volume.
b. Pemuaian Zat Cair
Zat cair hanya memiliki muai volume (tidak memiliki muai panjang dan muai luas). Pemuaian vulume zat cair lebih besar daripada pemuaian volume zat padat untuk kenaikan suhu yang sama. Karena itu jika suatu wadah berisi zat cair hampir penuh dipanaskan, maka pada suhu tertentu zat cair dalam wadah akan tumpah.Anomali Air
Anomali air adalah keanehan atau penyimpangan yang terjadi pada air yaitu air akan memuai saat didinginkan dari 4ºC sampai 0ºC.
Anomali sangat penting dalam mempertahankan kehidupan dalam air selama musim dingin. Danau atau laut hanya membeku di bagian permukaannya saja, di bagian bawahnya tetap berupa air dengan
suhu 0ºC tepat dibawah lapisan esnya dan semakin kebawah semakin meningkat, sampai suhu yang paling tinggi sebesar 4ºC dialami air di bagian dasar.
c. Pemuaian Zat Gas
Seperti halnya zat padat dan zat cair, gas juga memuai jika dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bagaimana kita mengetahui bahwa gas memui?Coba lakukan eksperimen sederhana sebagai berikut:
Alat dan Bahan:Ember atau baskom, air panas, botol, dan balon.
Langkah:
1. Masukkan mulut balon yang belum ditiup ke dalam mulut botol
2. Isikan ember atau baskom dengan air panas. Celupkan bagian bawah botol ke dalam ember atau baskom berisi air panas. Amati apa yang terjadi?
3. Nyalakan keran air. Siramkan bagian bawah botol dengan air keran. Amati apa yang terjadi? 4. Berdasarkan percobaan sederhana tersebut, apakah kesimpulannya?
Ketika Anda memasukkan bagian bawah botol ke dalam ember atau baskom berisi air panas, udara dalam botol memuai. Hal ini menyebabkan balon mengembang. Ketika bagian bawah botol Anda siram dengan air keran, suhu udara berkurang sehingga udara menyusut dan menyebabkan balon mengempis. Jelas bahwa percobaan sederhana ini menunjukkan bahwa udara(gas) memuai jika dipanaskan.
Penerapan prinsip pemuaian dalam kehidupan sehari-hari:
Pernahkah kamu membantu ibumu untuk memanaskan air? Apa yang kamu lakukan untuk memanaskan air? Pertama kamu akan mengisi panci dengan air. Setelah itu meletakkan panci tersebut di atas kompor. Lalu menyalakan kompor dengan api sedang. Mengapa dibutuhkan kompor untuk memanaskan air? Energi apa yang terdapat pada kompor yang menyala? Apakah terjadi perbedaan suhu air?
Alat dan BahanAir, Termometer, Panci, KomporLangkah Kerja
1. Masukkan air dalam panci secukupnya2. Ukurlah suhu air dengan termometer. Tuliskan dalam tabel3. Letakkan panci tersebut di atas kompor dan nyalakan apinya4. Panaskan air dalam panci hingga mendidih5. Setelah mendidih, matiakan kompor6. Ukurlah suhu air yang mendidih dengan termometer. Tulis dalam tabel.
Kalor (Q)adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Kalor merupakan salah satu bentuk energi maka kalor memiliki satuan joule. 1 kalori = 4,2 J sedangkan 1 joule = 0,24 kalori.
Keterangan:Q = jumlah kalor (J)m = massa zat (kg)c = kalor jenis (J/kgºC) ∆T = perubahan suhu (ºC) Kalor jenis(c)Kalor jenis adalah sifat khas suatu zat yang menunjukkan kemampuannya untuk menyerap kalor. Kalor jenis dapat didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1 kg suatu zat sebesar 1 K atau 1 ºC. Zat yang kalor jenisnya tinggi mampu menyerap lebih banyak kalor untuk kenaikan suhu yang rendah. Zat-zat seperti ini dimanfaatkan sebagai media untuk menyimpan energi termal .Air adalah zat yang paling tinggi kalor jenisnya diantara zat-zat lainnya.Kapasitas Kalor(C)Kapasitas kalor adalah banyak energi yang harus diberikan dalam bentuk kalor untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1 ºC atau 1 K. Satuan kapasitas kalor adalah J/K
Asas Black Kekekalan energi pada pertukaran kalor, pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799). Asas Black menyatakan bahwa” Kalor yang dilepaskan benda panas (Q lepas) sama dengan kalor yang diterima benda dingin(Q terima)”.
KalorimeterKalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter menggunakan teknik percampuran dua zat di dalam suatu wadah.
Melebur/mencair adalah perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Pada saat melebur, zat memerlukan kalor(panas) meskipun tidak mengalami kenaikan suhuKalor lebur adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat padat menjadi zat cair . Kalor lebur diberi simbol L dan satuannya J/kg.
Keterangan: Q = kalor (J) m = massa zat (kg) L = kalor lebur (J/kg)
Menguap adalah perubahan wujud zat dari cair menjadi uap(gas). Pada waktu menguap, zat memerlukan kalor.Kalor uap adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1kg zat cair menjadi uap pada titik didih normalnya. Kalor uap diberi simbol U dan satuannya J/kg
Keterangan: Q = kalor (J) m = massa zat (kg) U = kalor uap (J/kg)
Judul : Perubahan Wujud ZatTujuan : Mengetahui berbagai perubahan wujud zatAlat dan Bahan:Beker gelas, bunsen, kaki tiga, kasa, lilin, air, kapur barus, korek apiLangkah Percobaan:
1. Ambil sebuah lilin lalu nyalakan lilin dengan korek api. Apakah yang terjadi? Kemudian diamkan beberapa menit, amatilah yang terjadi!
2. Tuangkan air (100 ml) ke dalam beker gelas! Ukur temperatur awalnya menggunakan termometer t=... ºC. Panaskan air, amati dengan seksama apakah air dapat mendidih dan menguap? Ukurlah temperatur saat mendidih dan menguap t=... ºC! Hentikan pemanasan kemudian tutup beker gelas dengan penutup, apakah yang terjadi?
3. Tuangkan serbuk kapur barus (sedikit saja) ke dalam beker gelas. Ukur temperatur awal t=... ºC. Panaskan beker gelas berisi kapur barus dan amati apakah yang terjadi? Apakah kapur barus dapat mendidih dan menguap? Ukurlah temperatur kapur barus saat mendidih dan menguap t=... ºC! Hentikan pemanasan, tutuplah tabung dengan kertas. Setelah beberapa menit, apakah yang terjadi ? Apakah pada kertas terdapat butiran-butiran kapur barus? Coba anda raba dan anda bau!Tabel
Pertanyaan:1. Sebutkan dan jelaskan perubahan wujud apa sajakah yang teramati dari percobaan tersebut!2. Gambarlah diagram berbagai perubahan wujud zat pada percobaan tersebut!3. Proses perubahan wujud apa sajakah yang memerlukan kalor?4. Proses perubahan wujud apa sajakah yang melepeskan kalor?
E. Perpindahan KalorKonduksi adalah proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel. Jika anda membiarkan sebuah panci logam dalam api untuk waktu yang cukup lama, maka pegangan dari panci tersebut akan menjadi panas. Energi ditransfer dari api ke pegangan secara konduksi (termal).
Keterangan:Q/t = laju perpindahan kalor(J/s) k = konduktivitas termal bahan (W/m2 K) A = luas penampang bahan (m2)∆T = perbedaan suhu ujung-ujung logam (K) L = panjang atau tebal batang (m)
Keterangan:Ts = suhu sambunganT1 = suhu ujung bebas benda 1 T2 = suhu ujung bebas benda 2k1 = koefisien konduksi benda 1k2 = koefisien konduksi benda 2A1 = luas penampang benda 1
A2 = luas penampang benda 2 L1 = panjang benda 1L2 = panjang benda 2
Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri.
Ada 2 jenis konveksi :a. Konveksi Alamiah, pergerakan fluida terjadi akibat perbedaan massa jenis. Bagian fluida yang
menerima kalor (dipanasi) memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil sehingga bergerak ke atas. Tempatnya digantikan oleh air dingin yang massa jenisnya lebih besar.
b. Konveksi paksa, dapat terjadi ketika cairan yang dibuat untuk bergerak melalui dorongan eksternal. Misalnya pompa, fan, draf atau angin menyebabkan gerakan fluida lebih cepat.
Keterangan:Q/t = laju perpindahan kalor (J/s atau W) h = koefisien konveksi (W/m2 K) A = luas penampang (m2)∆T = kenaikan suhu (K)
Radiasi adalah proses perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik. Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap kalor radiasi yang buruk.Besar kelajuan kalor radiasi yang dipancarkan yaitu
Keterangan:Q/t = laju perpindahan kalor (J/s atau W)e = emisivitas bahan( untuk benda hitam sempurna e=1)A = luas penampang (m2)T = suhu mutlak(K)σ = nilai konstanta Stefan-Boltzmann adalah 5,67 x 10-8 W/m 2K4
Permukaan mengkilap(penyerap paling jelek) memiliki e=0 sedangkan penyerap sempurna sekaligus pemancar benda hitam sempurna memiliki e=1. Contoh radiasi seperti api unggun,
pendiangan rumah, termos dan rumah kaca dan lain-lain.