1

1. Suhu

- pengertian suhu- pengukuran suhu

- skala suhu- pemuaian

2

Pengertian SuhuPengertian awam: temperatur merupakan sensasi indra kita terhadap panas-dinginnya (hotness and coldness) suatu benda.

Teh PanasTeh es

Temperatur Tinggi Temperatur Rendah

3

Secara saintifik pengukuran besaran ini harus dapatdikuantifikasi (berupa angka numerik), bukanhanya direka dengan perasaan.

Pengertian temperatur sangat berlainan dengan pengertian “panas” di Fisika panas adalah salah satu bentuk aliran energi

4

Suhu dan Energi

Secara mikroskopis, suhu berkaitan dengan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tinggi energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

5

Banyak sifat benda berubah karena perubahan suhu:pemuaian bendaperubahan tahanan listrikperubahan bentuk (mencair, membeku, menguap, mengembun)perubahan warnadll.

6

Pengukuran SuhuAlat yang digunakan untuk mengukur suhu termometer.

Cukup banyak jenis termometer:• termometer alkohol• termometer merkuri• termistor• bi-metal mechanical thermometer• electrical resistance thermometer• silicon bandgap temperature sensor• thermocouple• Etc.

7

Satuan SuhuMengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.Pada skala Celsius, 0°C adalah titik air membeku dan 100°C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya).Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32°F dan titik didih air adalah 212°F.Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K.

8

Mengubah Skala SuhuCara mudah untuk mengubah dari Celsius, Fahrenheit, dan Reamur adalah dengan mengingat perbandingan C:F:R = 5:9:4.

Caranya, adalah (Skala tujuan)/(Skala awal)xSuhu. Dari Celsius ke Fahrenheit setelah menggunakan cara itu, ditambahkan 32.

Contoh100°C pada skala Fahrenheit adalah 9/5 x 100 + 32 =

212°F77°F pada skala Celsius adalah 5/9 x (77-32) = 25°C

9

10

Contoh Konversi:Dari Kelvin

Skala yang diinginkan Formula

Celsius °C = K − 273,15

Fahrenheit °F = K × 1,8 − 459,67

Rankine °Ra = K × 1,8

Delisle °De = (373,15 − K) × 1,5

Newton °N = (K − 273,15) × 33/100

Réaumur °Ré = (K − 273,15) × 0,8

Rømer °Rø = (K − 273,15) × 21/40 + 7,5

Dari Celcius

°Rø = °C × 21/40 + 7,5Rømer

°Ré = °C × 0,8Réaumur

°N = °C × 33/100Newton

°De = (100 − °C) × 1,5Delisle

°Ra = °C × 1,8 + 491,67Rankine

°F = °C × 1,8 + 32Fahrenheit

K = °C + 273,15kelvin

FormulaSkala yang diinginkan

11

Suhu paling terdingin di bumi pernah dicatat di Stasiun Vostok, Antarktika pada 21 Juli 1983 dengan suhu -89,2°C.

12

Ekspansi Termal

Apabila suhu sebuah benda dinaikkan, maka benda akan memuai (bertambah panjang, bertambah luas atau bertambah volume).

ToLo

∆L

TL

13

Koefisien muai panjang/α∆L = α Lo ∆T

disini: ∆L : pertambahan panjangα : Koefisien muai panjangLo : panjang mula-mula∆T : kenaikan suhu: T - To

14

Koefisien muai volume/β∆V = β Vo ∆T

disini: ∆V : pertambahan volumeβ : Koefisien muai volumeVo : volume mula-mula∆T : kenaikan suhu: T - To

15

Dapat dibuktikan secara pendekatan:

β = 3 α

16

17

Contoh soal

Sebuah cincin besi akan dipasang pada batang silinder. Pada suhu 20oC diameter batang 6,453 cm dan diameter dalam cincin 6,420 cm. Pada temperatur berapa cincin harus dipanaskan supaya batang silinder dapat masuk ke dalam cincin?Koefisien muai panjang: α = 1,2x10-5 Co-1

18

Jawab:∆L = α Lo ∆T dst.

∆T = 430o CMaka T = 450o C

19

Anomali air

Pada suhu 40C air mempunyai berat terbesar. Itu sebabnya ikandapat hidup di danau yang permukaannya tertutup es.

20

21

Tekanan/P

Sebagaimana di Mekanika, tekanan merupakangaya persatuan luas.

F A P = F/A

22

Satuan tekanan di MKS: 1 N m-2

Satuan lain:1 bar = 105 N/m2 atau 106 dyne/cm2

1 µ bar (mikro bar) = 1 dyne/cm2

1 atm = tekanan yang dihasilkan oleh kolom airraksa setinggi 76 cm

= 1,01325×105 N/m2

1 Torr = 1 mmHg = 133,3 N m-2

23

Hukum-hukum pada Gas

Dari hasil eksperimen, nilai besaran-besaran termodinamika bergantung satu sama lain.

Volume dikecilkan Suhu dinaikkantekanan naik panjang bertambah

24

Hukum BoyleUntuk gas dengan suhu tetap

PV = konstan

Hukum Boyle-Gay LussacPendekatan gas ideal:

= konstanT

PV

25

Formula gas ideal

PV = nRTdengan

n : jumlah mole gasR : konstanta gas universal = 8,314 J/mole K

26

Beberapa formula lain

PV = nRT = RTPV = N kBT

denganN : jumlah partikel gasNA: bilangan Avogadro = 6,02×1023

kB : konstanta Boltzmann = 1,38×10-23 J/K

ANN

27

Pertanyaan

Perkirakan jumlah mole gas di ruangan ini?Perkirakan jumlah partikel gas di ruangan ini?

Petunjuk: gunakan asumsi yang masuk akal

28

Contoh soal

29

Pada proses isotermal:

Volume

T1

T2

T3

disini Pv = RT = konstan, “Hukum Boyle”.

30

Pada proses isokhoris: Temperatur

V1V2

V3

disini P = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

VnR T = konstan × T

31

Sebaliknya pada proses isobaris:

V = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

PnR T = konstan × T

32

Menuju ke Bab 2