SUHU & KALOR

Drs. Agus Purnomoaguspurnomosite.blogspot.com

SUHU DAN KALOR

SKALA SUHU DAN KALOR

PEMUAIAN ZAT

KALOR DAN PERUBAHAN WUJUD

PERPINDAHAN KALOR

SKALA SUHU DAN KALOR

• Suhu atau temperatur adalah besaran yang menunjukkan derajat panas atau dingin suatu benda.

• Beberapa Skala Termometer :CELCIUS, KELVIN, REAMUR, FAHRENHEIT

SKALA SUHU

C 0 F 32 R 0 K 273

100 212 80 373

SKALA SUHU

SKALA SUHUPerbandingan skala Celcius(C), Kelvin(K), Fahrenheit(F), dan Reamur(R).

100 -- 373-- 212-- 80-- titik tetap atas(tta)

d C-- l K -- g F-- s R-- c k f r

0 -- 273-- 32-- 0-- titik tetap bawah(ttb)

Konversi Suhu 4 Termometer

• C = 5p• R = 4p• F = 9p + 32• K = 5p + 273

• p = adalah variabel bebas yang dapat bernilai positif/negatif juga bulat/pecahan.

PEMUAIAN ZAT PADAT

• PEMUAIAN PANJANG

• PEMUAIAN LUAS

• PEMUAIAN VOLUME

Pemuaian Panjang Zat Padat :• L = Lo.. t

• Lt = Lo + L

• Lt = Lo [1 + .t ]

• t = t2 – t1

PEMUAIAN PANJANG ZAT PADAT

• Keterangan :• Lo = panjang mula-mula benda ( m atau cm )

• Lt = panjang akhir benda ( m atau cm )• L = pertambahan panjang benda ( m atau cm )• t = perubahan suhu benda ( C )

• t1 = suhu mula-mula benda ( C )

• t2 = suhu akhir benda ( C )• = koefesiem muai panjang benda ( /C )

PEMUAIAN PANJANG ZAT PADAT

• Koefesiem muai panjang zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian panjang benda setiap satuan panjang suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C.

• Koefesiem muai panjang zat padat nilainya ditentukan oleh jenis zat padat tersebut, dan nilainya berbeda satu sama lainnya.

PEMUAIAN PANJANG ZAT PADAT

PEMUAIAN PANJANG ZAT PADAT

No Nama ZatNilai

(dalam ( /C )

1 Aluminium 0,0000242 Tembaga 0,0000173 Besi 0,0000124 Baja 0,0000115 Timah 0,0000306 Kuningan 0,0000187 Perak 0,000020

• A = Ao. . t = Ao. 2. t• = 2.• At = Ao + A

• At = Ao [1 + .t ]

• t = t2 – t1

PEMUAIAN LUAS ZAT PADAT

• Keterangan :• Ao = luas mula-mula benda ( m2 atau cm2 )

• At = luas akhir benda ( m2 atau cm2 )• A = pertambahan luas benda ( m2 atau cm2 )• t = perubahan suhu benda ( C )

• t1 = suhu mula-mula benda ( C )

• t2 = suhu akhir benda ( C )• = koefesiem muai luas benda ( /C )

PEMUAIAN LUAS ZAT PADAT

• V = Vo.. t = Vo.3. t • = 3.• Vt = Vo + V

• Vt = Vo [1 + .t ]

• t = t2 – t1

PEMUAIAN VOLUME ZAT PADAT

PEMUAIAN VOLUME ZAT PADAT Keterangan :

Vo = volume mula-mula benda ( m3 atau cm3 )Vt = volume akhir benda ( m3 atau cm3 )V = pertambahan volume benda ( m3 atau cm3 )t = perubahan suhu benda ( C )t1 = suhu mula-mula benda ( C )t2 = suhu akhir benda ( C ) = koefesiem muai volume benda ( /C )

PEMUAIAN ZAT CAIR

Zat Cair hanya dapat mengalami pemuaian volume atau ruang saja, sehingga rumus-rumus yang digunakan sama seperti pemuaian volume zat padat di atas. Tetapi perlu diingat, zat cair hanya mempunyai koefesiem muai volume saja, tidak mempunya koefesien muai panjang.

PEMUAIAN ZAT CAIR

Dari hasil percobaan diperoleh :• V = vo.. t

• Vt = Vo + V

• Vt = Vo [1 + .t ]

• t = t2 – t1

PEMUAIAN ZAT CAIR

Keterangan :• Vo = volume mula-mula benda ( m3 atau cm3 )

• Vt = volume akhir benda ( m3 atau cm3 )• V = pertambahan volume benda ( m3 atau cm3 )• t = perubahan suhu benda ( C )

• t1 = suhu mula-mula benda ( C )

• t2 = suhu akhir benda ( C )• = koefesiem muai volume benda ( /C )

PEMUAIAN ZAT GAS Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap. Dirumuskan sebagai:

Keterangan:P = tekanan gas (atm)V = volume gas (L)

PEMUAIAN ZAT GAS Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)Pemuaian gas pada tekanan tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai:

PEMUAIAN ZAT GAS Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Boyle-Gay Lussac dirumuskan sebagai :

PEMUAIAN ZAT GAS Proses Adiabatis :Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan

KALOR• Kalor atau Panas adalah salah satu

bentuk energi yang mengalir karena adanya perbedaan suhu dan atau karena adanya usaha atau kerja yang dilakukan pada sistem.

• Kalor mempunyai satuan kalori, satu kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan 1 gram air untuk menaikkan suhunya 1OC. Dalam sistem SI satuan kalor adalah Joule. Satu kalori setara dengan 4,18 joule.

KALOR• Kalor jenis (c) adalah kalor yang

diperlukan untuk menaikkan suhu setiap 1kg massa benda dan setiap 1 °C kenaikan suhu.

• Kapasitas kalor ( C ) adalah banyaknya kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu benda setiap 1 °C.

KALORDari kenyataan bahwa:• Kalor yang diberikan pada benda

sebanding dengan kenaikan suhu.• Kalor yang diberikan pada benda

menaikkan suhu sebanding massa benda.

• Kalor yang diberikan pada benda menaikkan suhu tergantung jenis benda.

PERUBAHAN WUJUD ZAT

• Kita kenal ada tiga wujud zat, yaitu padat, cair, dan gas.

• Pada umumnya semua zat pada suhu dan tekanan tertentu dapat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Misalkan H20 pada wujud padat berupa es, dalam wujud cair berupa air, dan dalam wujud gas berupa uap.

• Jumlah kalor yang diperlukan/dilepaskan saat perubahan wujud (suhu tetap) dinyatakan dengan formula: Q=m.L

• Q=jumlah kalor, satuannya joule.• m=massa zat, satuannya kg.• L=kalor laten (kalor lebur, kalor

beku, kalor uap, dan kalor embun) satuannya joule/kg.

ASAS BLACK• Jika ada dua macam zat yang berbeda

suhunya dicampurkan atau disentuhkan, maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor yang sama banyaknya dengan kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah.

• Q lepas = Q serap• Kekekalan energi pada pertukaran kalor

seperti persamaan diatas pertama kali dikemukakan oleh Black seorang ilmuwan Inggris.

2. Seratus gram air dengan suhu 30OC dicampur dengan 50 gram air bersuhu 80OC, tentukan suhu campurannya! (kalor jenis air-1 kal/gr.OC)

Air dingin

t1= 30OC ;m1= 100 gr

Air panas

t2= 80OC ;m2= 50 gr

t

Penyelesaian

Qdiserap=Qdilepas

Q1=Q2

m1.c1.ΔT1=m2.c2.ΔT2

100.1.(t-30) = 50.1.(80-t)

2t-60 = 80-t

3t = 140

t = 46,7 OC

PERAMBATAN KALOR1. Konduksi

Perambatan kalor secara konduksi terjadi pada logam yang dipanaskan. Partikel-partikel logam tidak berpindah, perpindahan kalornya terjadi secara berantai oleh partikel yang bergetar semakin cepat pada saat kalor yang masuk logam semakin besar dan getaran partikel akan memindahkan kalor pada partikel disampingnya, demikian dan seterusnya. (cari contohnya perambatan kalor dalam kehidupan sehari-hari, minimal 3 contoh)Formula:

)(.

12 TTL

Ak

t

Q (Q/t)= laju perpindahan kalor (J/s=W)

A = luas penampang (m2)

L = panjang bahan (m)

K = kondusivitas bahan (W/m.K)

Δ T = selisih suhu (OC atau K)

2. KonveksiPerpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Pada perpindahan kalor ini bagian yang mendapat kalor partikel-partikelnya akan berpindah ke suhu yang lebih rendah, demikian dan seterusnya sehingga terjadi arus konveksi. (cari contoh perambatan kalor ini dalam kehidupan sehari-hari, minimal 3 contoh)

Formula:

).(. 12 TTAht

Q (Q/t)= laju perpindahan kalor (J/s=W)

A = luas penampang (m2)

h = koef. konveksi (W/m2.K)

Δ T = selisih suhu (OC atau K)

Contoh Soal Perpindahan Kalor1. Balok besi berpenampang kecil dengan suhu

kedua ujung dibuat tetap yaitu 500OC dan 100OC. Jika panjang besi 50 cm. Berapakah laju kalor persatuan luas yang melewati balok tersebut. (konduksivitas termal besi= 75 W/m.K)

Penyelesaian:L=50 cm= 0,5 m k= 75 W/m.K ΔT=400K

2/600004005,0

75

.mWT

L

k

At

Q

3. Sebuah benda sumber panas mempunyai luas permukaan 10 cm2 dan emisivitasnya 0,4 bersuhu 727OC. Hitung kalor yang dipancarkan benda selama 1 menit.

Penyelesaian:A=10 cm2=0,001 m2 ε= 0,4T=727+273=1000K σ= 5,67.10-8 W/m2.K4

t=60 sekon Q?

Q= ε.σ.A.T4.t = 0,4. 5,67.10-8. 0,001. (1000)4.60 = 136,08 j

aguspurnomosite.blogspot.com