SUHU, PEMUAIAN, DAN KALOR SUHU Suhu adalah derajat (tingkat) panas suatu benda atau ukuran panas dinginnya suatu benda. Alat ukur suhu disebut termometer. Berdasarkan satuannya termometer terbagi menjadi 4, yaitu: Konversi satuan dari skala Celcius ke skala yang lain dan sebaliknya. T o R= 4 5 T o C T o C= 5 4 T o R T o F= 9 5 T o C +32 T o C= 5 9 ( T o F−32 ) TK =T o C+273 T o C=TK −273 Macam – macam termometer : a. Termometer gas, prinsip kerjanya jika suhu gas naik, tekanan gas juga naik. Karena angka muai gas lebih besar dari cairan maka pengukuran termometer gas lebih teliti dari termometer cairan. Termometer ini memiliki jangkauan -250 o C sampai 1500 o C. b. Termometer Platina, prinip kerjanya perubahan hambatan listrik ketika suhu benda naik. Ketika suhu naik, hambatan listrik platina juga naik. Daerah ukurnya -250 o C sampai 1500 o C. Kelemahan termometer ini adalah pembacaan suhu pengukuran yang lambat sehingga tidak cocok untuk pengukuran suhu benda yang berubah – ubah.
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
SUHU, PEMUAIAN, DAN KALOR
SUHU
Suhu adalah derajat (tingkat) panas suatu benda atau ukuran panas dinginnya suatu benda. Alat
ukur suhu disebut termometer. Berdasarkan satuannya termometer terbagi menjadi 4, yaitu:
Konversi satuan dari skala Celcius ke skala yang lain dan sebaliknya.
T o R=45
T oC T oC=54
T o R
T o F=95
To C+32 T oC=59(T o F−32)
TK=T o C+273 T oC=TK−273
Macam – macam termometer :
a. Termometer gas, prinsip kerjanya jika suhu gas naik, tekanan gas juga naik. Karena angka
muai gas lebih besar dari cairan maka pengukuran termometer gas lebih teliti dari
termometer cairan. Termometer ini memiliki jangkauan
-250oC sampai 1500oC.
b. Termometer Platina, prinip kerjanya perubahan hambatan listrik ketika suhu benda naik.
Ketika suhu naik, hambatan listrik platina juga naik. Daerah ukurnya -250oC sampai 1500oC.
Kelemahan termometer ini adalah pembacaan suhu pengukuran yang lambat sehingga tidak
cocok untuk pengukuran suhu benda yang berubah – ubah.
c. Termometer Transistor, Prinsip kerjanya adalah ketika suhu naik, hambatan termistor turun.
Perubahan hambatan ini yang digunakan untuk mengukur suhu. Daerah pengukurannya -
25oC sampai 180oC. Kelebihan termometer ini adalah dapat dihubungkan ke komputer.
d. Pirometer, prinsip kerjanya adalah dengan memanfaatkan daya radiasi panas yang
dipancarkan oleh benda. Daerah pengukurannya adalah 1000oC ke atas.
PEMUAIAN
Pemuaian adalah bertambah besarnya ukuran suatu benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada
benda. Prinsip kerja pemuaian :
“Saat benda dipanaskan, partikel – partikel benda bergerak dengan cepat dan akhirnya saling
mendesak antara partikel yang satu dengan yang lainnya. Jika didinginkan, gerakan partikel melambat.
Oleh karena itu, saat benda dipanaskan, terjadi perubahan panjang atau perubahan volume. Saat
sebuah benda didinginkan, benda akan menyusut”.
Pemuaian terjadi dalam 3 kasus, yaitu:
a. Pemuaian panjang (Terjadi pada zat padat)
Lt=Lo(1+α . ∆T )
b. Pemuaian luas (Terjadi pada zat padat)
At=Ao(1+βγ .∆ T ) dimana β=2α
c. Pemuaian volume (Terjadi pada zat pada
V t=V o(1+δ .∆T ) dimana δ=3α
Dimana :
Lt = Panjang akhir (m) Lo = Panjang awal (m)
At = Luas akhir (m) Ao = Luas awal (m)
Vt = Volume akhir (m) Vo = Volume awal (m)
α = Koefisien muai panjang (/oC)
β = Koefisien muai luas (/oC)
δ = Koefisien muai volume (/oC)
∆ T = Perubahan suhu (oC)
Beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya pemuaian adalah:
a. Jenis bahan akan mempengaruhi koefisien muai suatu benda
b. Panjang awal benda
c. Perubahan suhu
Daftar koefisien muai panjang berbagai jenis zat :
Material Koefisien Muai Panjang (/oC)
Kaca 0,000009
Baja 0,000011
Alumunium 0,000026
Pirex 0,000003
Platina 0,000009
Tembaga 0,000017
Besi 0,000012
Emas 0,000014
Perak 0,000018
Kuningan 0,000019
Daftar koefisien muai volume / ruang dari berbagai jenis zat cair dalam satuan /oC.
Jenis zat cair Koefisien Muai Volume( /oC)
Alkohol (metil) 0,0012
Alkohol (etil) 0,0011
Gliserin 0,0005
Minyak Parafin 0,0009
Raksa 0,000182
Air 0,00018
Eter 0,00163
Minyak tanah 0,00092
Pemuaian Gas
Apabila suhu gas dinaikkan maka volume dan tekanan gas akan berubah (Joseph L. Gay Lussac).
Adapun besarnya koefisien muai berbagai gas adalah sama, yaitu γ=1
273¿o C. Pada pemuaian
volume gas untuk tekanan tetap, berlaku rumus sebagai berikut:
V 2=V 1 ¿)
Pemuaian zat padat diukur dengan menggunakan alat Muschenbroek. Sedangkan untuk pemuaian gas
digunakan alat dilatometer.
Penerapan prinsip pemuaian :
1. Pemasangan kaca jendela
2. Pemasangan rel kereta api
3. Pembuatan benda – benda dari kaca
4. Pemasangan bingkai besi roda kereta kuda
KALOR
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat menyebabkan suhu suatu benda naik. Kalor dapat
pula diartikan sebagai energi panas yang mengalir dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang
bersuhu lebih rendah.
Rumus – rumus yang berkaitan dengan kalor
a. Jika terjadi perubahan suhu,
Q=m.c .∆T
b. Jika terjadi perubahan wujud (padat ke cair atau cair ke padat)
Q=m. L
c. Jika terjadi perubahan wujud (penguapan / cair ke gas)
Q=m.U
d. Azaz Black (digunakan apabila terjadi pencampuran)
∑Qlepas=∑Qteri ma (Jumlah kalor yang diterima = jumlah kalor yang diserap)
Setiap terjadi peruba h an wujud h arus diper h atikan
Dimana :
Q = Kalor (Joule / kalori)
m = Massa benda (kg)
c = kalor jenis benda (J/kg oC)
L = kalor lebur (J/kg)
U = kalor uap (J/kg)
1 Joule setara dengan 0,24 kalori
1 kalori setara dengan 4,2 Joule
Daftar kalor jenis berbagai zat :
Zat Kalor jenis (J/kg oC)
Zat Kalor jenis (J/kg oC)
Air 4,2 x 103 Alumuniu
m
9 x 102
Alkohol 2,3 x 103 Tembaga 3,9 x 102
Air laut 3,9 x 103 Kaca 6,7 x 102
Minyak tanah 2,2 x 103 Kuningan 3,7 x 102
Raksa 1,39 x 102 Timbal 1,3 x 102
Besi 4,6 x 102 Perak 2,34 x 102
Daftar kalor lebur berbagai zat pada tekanan 1 atmosfer :
No
.
Nama zat Kalor Lebur
(J/Kg)
1. Tembaga 1,34 x 105
2. Alumunium 3,8 x 105
3. Timah 2,5 x 104
4. Belerang 3,91 x 104
5. Air 3,34 x 105
6. Raksa 1,18 x 104
7. Amonia 4,51 x 105
8. Alkohol 1,04 x 104
9. Zat asam 1,38 x 104
Daftar kalor uap berbagai zat pada tekanan 1 atmosfer
No. Nama Zat Kalor Uap (J/Kg)
1. Belerang 3,3 x 105
2. Es (Air) 2,26 x 106
3. Raksa 2,94 x 105
4. Timah 8,62 x 105
5. Alumunium 1,14 x 107
6. Tembaga 5,07 x 106
7. Alkohol 8,57 x 105
8. Amonia 1,36 x 106
9. Hidrogen 3,8 x 105
Perpidahan Kalor Konduksi, Koveksi, Radiasi
Konduksi adalah perpindahan kalor yang terjadi pada medium padat. Dalam perpidahan ini yang
berpindah hanyalah kalor dan mediumnya tidak ikut berpindah. Contohnya ketika seorang pandai besi
sedang membuat parang atau pisau bagian ujung besi yang tidak dipanaskan akan ikut panas. Inilah
sebabnya kenapa pandai besi menggunakan sarung tangan sebagai isolator. Kalor dari perapian
berpindah dari ujung besi yang dipanaskan ke ujung lain yang tidak dipanaskan. Itulah contoh
sederhana bahwa kalor memang berpindah.
Laju perpindahan kalor secara konduksi, dirumuskan dalam persamaan berikut:
H=Qt=k . A
(T 2−T1)L
H adalah Laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q adalah Kalor yang dipindahkan (joule)
t adalah Waktu (s)
k adalah Konduktivitas termal zat (W/mK)
A adalah Luas penampang melintang (m2)
∆T adalah Perubahan suhu (°C atau K)
L adalah panjang 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
Konveksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi pada medium cair dan gas. Berbeda dengan
konduksi, perpindahan kalor ini disertai dengan perpindahan medium. Jadi yang bergerak tidak hanya
kalor tetapi juga medium perambatannya.
Contoh perpindahan kalor secara konveksi misalnya ketika sobat hitung masak air, ketika air
mendidih terjadi perpindahan kalor dari api kompor ke panci kemudian ke air. Perpindahan ini juga
diiringi perpindahan atau bergeraknya medium berupa air. Laju perpindahan kalor secara konveksi
dapat dirumuskan :
H=Qt=h . A (T 2−T 1)
H adalah Laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q adalah Kalor yang dipindahkan (joule)
t adalah Waktu (s)
h adalah Koefisien konveksi (W/m2K)
A adalah Luas penampang melintang (m2)
∆T adalah Perubahan suhu (°C)
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.
Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi dirumuskan :
H=Qt=e . σ . A .T 4
H adalah Laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)
Q adalah Kalor yang dialirkan (J)
T adalah Waktu (s)
A adalah Luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.π.r2
T adalah Suhu (K)
e adalah Emisivitas benda (tanpa satuan)
Contoh Soal :
1. Suhu permukaan dari dua buah dinding 100oF dan 35oF. Ubahlah suhu – suhu tersebut dalam oC!