Suhu dan Kalor - Fisika SMA

1. Suhu dan TermometerSuhu ⇒ ukuran/derajat panas dinginnya suatu benda atau energi kinetik rata-rata yang dimiliki oleh

molekul2 suatu benda. besaran pokok satuan SI Kelvin (K)

skala Kelvin tidak dikalibrasi berdasarkan titik lebur & titik didih air, tetapi dikalibrasi berdasarkan batasan energi yang dimiliki oleh benda itu sendiri1

bekerja berdasarkan sifat termometrik zat Sifat fisis suatu zat yang akan berubah jika ada perubahan suhu1. Volume zat cair 1. Termometer zat cair2. Panjang logam 2. Termometer bimetal3. Hambatan listrik 3. Termokopel4. Tekanan gas pada volume tetap 4. Termometer gas5. Warna filamen lampu pijar 5. Pyrometer 6. Termometer hambatan

2

Titik tetap atas (Ta) dan Titik tetap bawah (Tb)Titik beku air murni Titik didih air murni

penetapan tanda – tanda untuk Kalibrasi Termomter pembagian skala pada suatu termometer1. Menentukan Tb2. Menentukan Ta3. Menentukan jumlah skala di antara titik-titik tetap4. Memperluas skala di luar titik tetap

3

Skala Titik tetap atas (Ta) Titik tetap bawah (Tb) Perbandingan Celcius 100° 0° 5Fahrenheit 212° 32° 9Kelvin 373 273 5Reamur 80° 0° 4

4

5

Celcius Fahrenheit Kelvin Reamur

Celcius C=5/9(F-32) C=K-32 C= 4/5R

Fahrenheit F=9/5C+32 F=9/5(K-273)+32 F=9/5R+32

Kelvin K=C+273 K=5/9(F-32)+273 K=5/4R+273

Reamur R=4/5C R=4/9(F-32) R=4/5(K-273)

Keterangan :T1 = suhu pada termometer 1

Ta1 = titik tetap atas termometer 1

Tb1 = titik tetap bawah termometer 1

T2 = suhu pada termometer 2

Ta2 = titik tetap atas termometer 2

Tb2 = titik tetap bawah termometer 26

Pemuaian merupakan perubahan ukuran dimensi geometris sebagai reaksiyang dilakukan oleh partikel-partikel yang menyusun zat tersebut ketika mengalami kenaikan suhu

Muai Panjang

Muai Luas

Muai Volume

Pemuaian Zat Cair

Pemuaian GasPemuaian Zat Padat

7

Pertambahan panjang suatu benda dapat ditentukan dengan persamaan berikut: ΔL = LO α ΔT Lt= LO (1 + α ΔT )

Lo

Lt

ΔL

Keterangan:Lo = Panjang mula-mula (m)Lt = Panjang akhir (m)∆L= pertambahan panjang (m)∆T= perubahan suhu (°C) α = koefisien muai panjang benda (/°C)8

Pertambahan luas suatu benda dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

ΔA

ΔA = AO ΔT Ao = luas mula-mula

At = luas pada suhu T

ΔA = pertambahan luas

T0 = suhu awal

Tt = suhu akhir

β = koefisien muai luas

β = 2 x α

At = AO (1 + ΔT)

9

Pertambahan volume suatu benda dapat ditentukan dengan persamaan berikut.VO

ΔV

Vt

ΔV = VO ΔT

Vt = VO (1 + ΔT)

Vo = volume mula-mula

Vt = volume pada suhu T

ΔV = pertambahan volume

To = suhu awal

Tt = suhu akhir

Ɣ = koefisien muai volume

Ɣ = 3 x α 10

Pemuaian pada gas/udara merupakan pemuaian volume

Vt = VO ( 1 + Δ T ) = koef. Muai volume gas = 1/273 KT = Suhu harus dalam Kelvin

Gas memuai tidak hanya disebabkan oleh perubahan suhu, gas juga dapat memuai ketika mengalami perubahan tekanan

11

Apabila gas dipanaskan pada suhu tetap, maka volume (T) dan tekanan (P) akan berubah.

Hukum Boyle

Tekanan gas pada suhu konstan berbanding terbalik dengan volumenya, atau Hasil kali tekanan dengan volume gas pada suhu tetap adalah konstan

p1V1 = p2V2atau pV = konstan

12

Apabila gas dipanaskan pada tekanan (P) tetap, maka suhu (T) dan volume (V) gas akan berubah

Gay - Lussac

Volume gas pada tekanan tetap berbanding lurus dengan suhu mutlak gas tersebut

V1 V2 V = atau = konstan T1 T2 T

13

Apabila gas dipanaskan pada volume tetap (V) maka tekanan (p) dan suhu (T) akan berubah

14

Hukum Charles

Tekanan mutlak suatu gas pada volume konstan berbanding lurus dengan suhu Mutlak gas tersebut

P1 P2 P = atau = konstan T1 T 2 T

Hukum Boyle – Gay Lussac

15

Berlaku jika V, P, maupun T semuanya berubah

P1V1 P2V2 PV = atau = konstan T1 T2 T

Muai volume/ruang

16

Zat cair

Vt = VO (1 + ΔT)

ΔV = VO ΔT

Pemuaian volume zat cair lebih besar daripada pemuaian volume zat padat untuk kenaikan suhu yang sama

Zat cair

17

Dipanaskan Memuai

Air Dipanaskan 0°C – 4°C Menyusut

Massa air tetap

Massa jenis air mencapai maksimum pada suhu 4°C

Dipanaskan pada suhu di atas 4°C

1. Suhu suatu benda adalah 68°F. Berapakah suhunya jika diukur dengan : a) Skala Celcius; b) Skala Kelvin

2. Mahluk angkasa luar mendarat di Bumi. Dalam skala mahluk tersebut, titik lebur es adalah 15°X, dan titik uap adalah 165°X. Termometer penyerbu menunjukkan suhu di Bumi 42°X. Berapakah suhu di Bumi jika diukur dengan termometer skala Celcius?

3. Pada suhu berapakah skala Celcius dan Fahrenheit menunjukkan hasil pengukuran yang sama?

18

1. Sepotong pipa kuningan panjangnya 100 cm dan suhunya 25°C. Koefisien muai panjang kuningan 19 x 10-6/°C. Berapakah panjang pipa tersebut pada suhu 75°C?

2. Sebuah lempeng tipis lebarnya 20 cm dan panjangnya 50 cm, terbuat dari logam yang koefisien muai liniernya 1,2 x 10-5/°C dengan suhu 25°C. Jika logam tersebut dipanaskan sampai suhu 100°C, tentukan luasnya sekarang!

3. Sebuah balok tembaga dengan ukuran panjang, lebar dan tinggi masing –masing 15 cm, 10 cm, dan 12 cm bersuhu 27°C. Balok tersebut kemudian dipanaskan sampai suhu 47°C. Jika koefisien muai panjang tembaga 17 x 10-6/°C, tentukan volume balok sekarang!

4. Suatu gas ideal volume awalnya 3 liter dengan tekanan 1 atm dan suhu 27°C. Kemudian, gas tersebut dipanaskan sehingga suhunya menjadi 57°C dan volumenya 3,3 liter. Tentukan tekanan gas itu sekarang!

19

20

Volume (m3)

Suhu (°C)0 4