Buku Elektronik (eBook) Fisika

SMAN 1 Kapuas Murung Penulis : Hendra Gunawan, S.Pd

SUHU Suhu adalah derajat atau tingkat panas suatu benda. Suhu dapat diukur menggunakan termometer. Berbagai jenis termometer dibuat berdasarkan sifat termometrik zat. Beberapa sifat termometrik zat antara lain sifat pemuaian, hambatan terhadap arus listrik, dan intensitas cahaya. Beberapa jenis termometer yang umum digunakan antara lain yaitu : 1. Termometer raksa Termometer ini bekerja berdasarkan prinsip pemuaian zat cair (raksa). 2. Termometer alkohol Termometer ini bekerja berdasarkan prinsip pemuaian zat cair (alkohol). 3. Termometer bimetal Termometer ini bekerja berdasarkan prinsip pemuaan zat padat (logam). 4. Termometer hambatan Termometer ini bekerja berdasarkan prinsip bahwa apabila seutas kawat logam dipanaskanmaka hambatan listriknya akan bertambah. Perubahan hambatan listrik ini akan diubah ke dalam pulsa-pulsa listrik. Pulsa inilah yang menunjukkan suhu. 5. Termometer gas Termometer ini bekerja berdasarkan prinsip termometrik apabila sejumlah gas dipanaskan volumnya dijaga tetap, tekananya akan bertambah. Tekanan inilah yang digunakan untuk menunjukkan suhu. 6. Termokopel Termometer ini bekerja berdasarkan prinsip perbedaan pemuaian antara dua logam yang ujungnya disentuhkan. Pada prinsipnya pemuaian yang berbeda antara dua logam yang ujungnya disentuhkan akan menghasilkan gaya gerak listrik (ggl). Besar ggl inilah yang digunakan untuk menunjukkan suhu. 7. Pyrometer Termometer ini bekerja berdasarkan intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda yang sangat panas. Pyrometer digunakan untuk mengukur suhu benda-benda bersuhu sangat tinggi (kira-kira 500 C sampai 3000 C). Suhu suatu benda dinyatakan dengan suatu bilangan pada termometer yaitu skala. Skala suhu pada

termometer dapat dibuat dengan menetapkan dua suhu tertentu. Kedua suhu tersebut harus memenuhi dua syarat yaitu nilainya tetap dan mudah dibuat/ditemukan. Beberapa skala suhu yang umum digunakan yaitu : 1. Celcius Skala celcius menggunakan suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer (100 C) sebagai suhu tetap atas, dan suhu air murni yang sedang membeku pada tekanan 1 atmosfer yaitu (0 C). 2. Kelvin Skala kelvin titik tetap bawahnya adalah nol mutlak yang setara -273 C. Pada suhu ini gerak partikel berhenti sehingga tidak ada panas yang dapat diukur. Titik tetap atas skala kelvin yaitu 373 K. 3. Fahrenheit Skala fahrenheit titik tetap bawahnya menggunakan suhu campuran es dan garam dan diberi angka 32. Titik tetap atas menggunakan suhu air mendidih dan diberi angka 212. 4. Reamur Skala reamur titik tetap bawah menggunakan titik lebur es dan diberi angka 0, dan titik didih sebagai titik tetap atas dan diberi angaka 80.

Secara umum perbandingan keempat satuan suhu di atas adalah :

Jika ada dua buah termometer yang dibandingkan untuk mengukur suhu suatu benda, maka perbandingan skala termometer X dan Y adalah : (A-B).(D-F) = (D-E).(A-C) Ket : A = titik didih termometer X B = suhu pada termometer X C = titik beku termometer X D = titik didih termometer Y E = suhu pada termometer Y F = titik beku termometer Y

PEMUAIAN

Umumnya semua zat akan memuai jika dipanaskan. Pemuaian termasuk gejala termometrik suatu zat. Peristiwa pemuaan suatu zat bisa menguntungkan dan bisa merugikan. Adapun manfaat/keuntungan pemuaian antara lain pengelingan pelat logam pada pembuatan badan kapal, keping bimetal yang dimanfaatkan pada sakelar termal, termostat bimetal, dan lain-lain. dan pemuaian dapat menimbulkan masalah/merugikan antara lain kaca jendela retak, pipa minyak membengkok, dan lain-lain. PEMUAIAN ZAT PADAT Benda-benda padat jika terkena panas akan mengalami tiga pemuaian, yaitu muai panjang, muai luas, dan muai volum. Rumus muai panjang

Rumus muai luas

Rumus muai volum

Ket : ΔL = perubahan panjang (meter) ΔA = perubahan luas (m^2) ΔV = perubahan volum (m^3) ΔT = perubahan suhu (C) α = koefisien muai panjang (/C) β = koefisien muai luas (/C)

γ = koefisien muai volum (/C)

Dan

PEMUAIAN ZAT CAIR Pemuaian yang berlaku pada zat cair hanya pemuaian volum. Rumus yang digunakan untuk menghitung muai volum pada zat cair sama dengan pada zat padat. Tetapi pemuian pada zat cair tidak terjadi saat pemanasan air dari suhu 1C – 4C karena air mengalami penyusutan. Gejala penyusutan ini disebut anomali air.

PEMUAIAN ZAT GAS Pada gas juga hanya terjadi muai volum. Besar koefisien muai volum (γ) untuk semua gas sama yaitu bernilai 1/273. Rumus yang digunakan pada pemuaan gas yaitu ;

Ket : P1 = tekanan awal (Pa) P2 = tekanan akhir (Pa) V1 = volum awal (m^3) V2 = volum akhir (m^3) T1 = suhu awal (K) T2 = suhu akhir (K)

KALOR Kalor adalah suatu bentuk energi yang dipindahkan melalui perbedaan suhu. Kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Besar kalor yang diserap/dilepas suatu benda dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

atau

Ket : Q = kalor (joule) C = kapasitas kalor (J/K) m = massa benda (kg) c = kalor jenis (J/kgK) Tt = suhu akhir (K) To = suhu awal (K) Note : saat benda menyerap kalor maka nilai Q (+) dan saat melepas kalor maka nilai Q (-). Selain karena perbedaan suhu, kalor juga terjadi saat benda berubah wujud.

Kalor yang digunakan benda untuk mengubah wujudnya disebut kalor laten. Rumus menghitung kalor laten yaitu :

Ket : L = kalor laten (J/kg) Seperti sudah disebutkan sebelumnya, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Pada peristiwa ini berlaku hukum kekekalan energi yaitu energi kalor yang dilepas benda bersuhu tinggi akan sama dengan energi kalor yang diserap benda bersuhu rendah. Pernyataan tersebut dikenal sebagai asas Black. Asas Black juga dapat dirumuskan sebagai berikut.

Ada tiga cara perpindahan kalor yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. KONDUKSI Konduksi adalah perpindahan kalor tanpa diikuti oleh perpindahan partikel perantaranya. Konduksi biasanya terjadi pada zat padat.

Laju perpindahan kalor secara konduksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

dan

Ket : H = laju perpindahan kalor (J/s atau watt) Q = kalor yang merambat (Joule) t = waktu rambat (sekon) k = konduktivitas termal (W/mk) A = luas penampang pengantar (m^2) ΔT = perubahan suhu (K) L = panjang pengantar (m) KONVEKSI Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan partikel fluida itu sendiri dinamakan konveksi. Konveksi dalam kehidupan sehari-hari misalnya terjadi pada peristiwa angin darat dan angin laut.

Untuk menghitung laju perpindahan kalor pada konveksi digunakan rumus sebagai berikut.

Ket : h = koefisien konveksi (W/m^2K) A = luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (m^2) RADIASI Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik (tanpa perantara). Radiasi dalam kehidupan sehari-hari misalnya perpindahan kalor pada pancaran sinar matahari.

Untuk menghitung laju perpindahan kalor radiasi digunakan rumus sebagai berikut.

Ket : e = emisivitas zat (nilainya 0 sampai 1) σ = tetapan Stefan-Boltzman (5,67.10^-8) A = luas permukaan benda yang terkena radiasi (m^2) "Selesai" Semoga eBook ini bermanfaat bagi anda Kritik dan saran bisa anda kirimkan ke email abiyiyai@yahoo.com Berbagai eBook dan aplikasi pembelajaran lainnya juga bisa anda peroleh di www.iyaifiles.blogspot.com