SUHU DAN KALOR PERAMBATAN KALOR

Transkripsi

1 SUHU DAN KALOR PERAMBATAN KALOR OLEH : Ir. ARIANTO PENGERTIAN SIFAT TERMAL ZAT PENGUKURAN SUHU MACAM TERMOMETER JENIS TERMOMETER PEMUAIAN PANJANG PEMUAIAN LUAS PEMUAIAN VOLUME ANOMALI AIR CONTOH SOAL 1 CONTOH SOAL 2 CONTOH SOAL 3 CONTOH SOAL 4 CONTOH SOAL 5 CONTOH SOAL 6 CONTOH SOAL 7 PEMUAIAN MASSA JENIS K A L O R KAPASITAS PANAS KALOR JENIS KALOR LATEN PERUBAHAN WUJUD AZAZ BLACK RAMBATAN PANAS IR. STEVANUS ARIANTO 1

2 PENGERTIAN SIFAT TERMAL ZAT Sifa ermal za ialah bahwa seiap za yang menerima aaupun melepaskan kalor, maka za ersebu akan mengalami : - Perubahan suhu / emperaur / deraja panas. - Perubahan panjang aaupun perubahan volume za ersebu. - Perubahan wujud. PENGUKURAN SUHU Ala unuk mengukur suhu suau za disebu TERMOMETER. Secara umum ada 3 jenis ermomeer, yaiu : - Termomeer celcius, mempunyai iik beku air 0 0 iik didih air Termomeer reamur, mempunyai iik beku air 0 0 iik didih air Termomeer Fahrenhei, mempunyai iik beku air 32 0 iik didih air Tiik Didih C R F K Tiik Beku IR. STEVANUS ARIANTO 2

3 LANJUTAN PENGUKURAN SUHU Jadi 100 bagian C = 80 bagian R = 180 bagian F 0 C & 0 R dimulai pada angka nol dan 0 F dimulai pada angka 32 Maka C : R : (F-32) = 100 : 80 : 180 C : R : (F-32) = 5 : 4 : 9 R 4 5 C F 9 5 C 32 R 4 ( F 32) 9 Selain 3 jenis ermomeer di aas, deraja panas sering dinyaakan dengan deraja mulak aau deraja KELVIN ( 0 K ) K C 273 MACAM TERMOMETER Macam macam ermomeer. Termomeer alkohol. Karena air raksa membeku pada 400 C dan mendidih pada 3600, maka ermomeer air raksa hanya dapa dipakai unuk mengukur suhu-suhu dianara inerval ersebu. Unuk suhu-suhu yang lebih rendah dapa dipakai alkohol (Tiik beku 1300 C) dan penana (Tiik beku 2000 C) sebagai za cairnya. Termoelemen. Ala ini bekerja aas dasar imbulnya gaya gerak lisrik (g.g.l) dari dua buah sambungan logam bila sambungan ersebu berubah suhunya. Piromeer Opik. Ala ini dapa dipakai unuk mengukur emperaur yang sanga inggi. Termomeer maksimum-minimum Six Bellani. Adalah ermomeer yang dipakai unuk menenukan suhu yang eringgi aau erendah dalam suau waku erenu. Termosa. Ala ini dipakai unuk mendapakan suhu yang eap dalam suau ruangan. Termomeer diferensial. Dipakai unuk menenukan selisih suhu anara dua empa yang berdekaan. IR. STEVANUS ARIANTO 3

4 JENIS TERMOMETER 6"&9" Adjusable Angle Thermomeer Enclosed-Scale Glass Thermomeer Indoor & Oudoor Thermomeer Digial Thermomeer Indusrial Bimeal Thermomeer Pocke Bimeal Thermomeer Pressure Gauge Vapor Acuaed Dial Thermomeer PEMUAIAN PANJANG Bila suau baang pada suau suhu erenu panjangnya Lo, jika suhunya dinaikkan sebesar, maka baang ersebu akan berambah panjang sebesar L yang dapa dirumuskan sebagai beriku : L L.. o = Koefisien muai panjang = koefisien muai linier didefinisikan sebagai : Bilangan yang menunjukkan berapa cm aau meer berambahnya panjang iap 1 cm aau 1 m suau baang jika suhunya dinaikkan 1 0 C. Panjang baang pada suhu 1 0 C adalah : L L (1. ) o LL Lo IR. STEVANUS ARIANTO 4

5 PEMUAIAN LUAS Bila suau lempengan logam (luas A o ) pada 00, dipanaskan sampai 10, luasnya akan menjadi A, dan perambahan luas ersebu adalah : A A.. o adalah Koefisien muai luas ( =2) Bilangan yang menunjukkan berapa cm 2 aau m 2 berambahnya luas iap 1 cm 2 aaum 2 suau benda jika suhunya dinaikkan 1 0 C. Luas baang pada suhu 1 0 C adalah : A Ao A A Ao(1. ) 2 PEMUAIAN VOLUME Bila suau benda berdimensi iga (mempunyai volume) mula-mula volumenya V o pada suhu o, dipanaskan sampai 1, volumenya akan menjadi V, dan perambahan volumenya adalah : V V.. o adalah Koefisien muai Volume ( =3) Bilangan yang menunjukkan berapa cm 3 aau m 3 berambahnya volume iap-iap 1 cm 3 aau1m 3 suau benda jika suhunya dinaikkan 1 0 C. Volume baang pada suhu 1 0 C adalah : V V (1. ) o V V Vo 3 IR. STEVANUS ARIANTO 5

6 ANOMALI AIR Namun idak semua benda menuru hukum pemuaian ini, misalnya air. Didalam inerval C air akan berkurang volumenya bila dipanaskan, eapi seelah mencapai 4 0 C volume air akan berambah (Seperi pada benda-benda lainnya). Hal ersebu diaas disebu ANOMALI AIR. Jadi pada 4 0 C air mempunyai volume erkecil, dan karena massa benda selalu eap jika dipanaskan maka pada 4 0 C ersebu air mempunyai massa jenis erbesar. PEMUAIAN MASSA JENIS Misalkan : *V o dan o beruru-uru adalah volume dan massa jenis benda sebelum dipanaskan. * V dan beruru-uru adalah volume dan massa jenis benda seelah dipanaskan. * m adalah massa banda. m o V o m V sedang V (1. ) Vo o o V (1. ) (1. ) o IR. STEVANUS ARIANTO 6

7 KALOR / ENERGI PANAS Kalor dikenal sebagai benuk energi yaiu energi panas dengan noasi Q Sauan Kalor : Sauan kalor adalah kalori (kal) aau kilo kalori (k kal) 1 kalori/kilo kalori adalah : jumlah kalor yang dierima/dilepaskan oleh 1 gram/1 kg air unuk menaikkan/menurunkan suhunya 1 0 C. Kesearaan anara sauan kalor dan sauan energi. Kesearaan sauan kalor dan energi mekanik ini dienukan oleh PERCOBAAN JOULE. 1 kalori 4,2 joule 1 joule 0,24 kalori Harga perbandingan di aas disebu TARA KALOR MEKANIK. HARGA AIR / KAPASITAS KALOR Kapasias kalor suau za ialah banyaknya kalor yang diserap/dilepaskan unuk menaikkan/menurunkan suhu 1 0 C Jika kapasias kalor/nilai air = H maka unuk menaikkan/menurunkan suhu suau za sebesar diperlukan kalor sebesar : Q H. Q dalam sauan k kal aau kal H dalam sauan k kal / 0 C aau kal / 0 C dalam sauan 0C IR. STEVANUS ARIANTO 7

8 KALOR JENIS (c) Kalor jenis suau za ialah : banyaknya kalor yang dierima/dilepas unuk menaikkan/menurunkan suhu 1 sauan massa za sebesar 1 0 C. Jika kalor jenis suau za = c, maka unuk menaikkan/menurunkan suau za bermassa m, sebesar 0 C, kalor yang diperlukan/dilepaskan sebesar : Qmc.. Q dalam sauan k kal aau kal m dalam sauan kg aau g c dalam sauan k kal/kg 0 C aau kal/g 0 C dalam sauan 0 C Dari persamaan di aas dapa diarik suau hubungan : H. = m. c. H = m. c KALOR LATEN Kalor laen suau za ialah kalor yang dibuuhkan unuk merubah sau sauan massa za dari suau ingka wujud ke ingka wujud yang lain pada suhu dan ekanan yang eap. Jika kalor laen = L, maka unuk merubah suau za bermassa m seluruhnya ke ingka wujud yang lain diperlukan kalor sebesar : Q ml. Q dalam kalori aau k kal m dalam gram aau kg L dalam kal/g aau k kal/kg Kalor lebur ialah kalor laen pada perubahan ingka wujud pada menjadi cair pada iik leburnya. Kalor beku ialah kalor laen pada perubahan ingka wujud cair menjadi pada pada iik bekunya. Kalor didih (kalor uap) ialah kalor laen pada perubahan ingka wujud cair menjadi ingka wujud uap pada iik didihnya. IR. STEVANUS ARIANTO 8

9 PERUBAHAN WUJUD AIR 100 O 0 O Q1 mc.. Q Q 3 cair Mencair Q 1 Q 2 pada mk Membeku es 2. l Q 5 Menguap uap Q 4 Mengembun Q3 mc. air. Q4 mk. u Q5 mc. uap. Pada berubah jadi gas disebu menyublim sebaliknya menghablur HUKUM KEKEKALAN ENERGI PANAS (AZAZ BLACK) Jika 2 macam za pada ekanan yang sama, suhunya berbeda jika dicampur maka : za yang bersuhu inggi akan melepaskan kalor, sedangkan za yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor. Kalor yang diserap = kalor yang dilepaskan Pernyaaan di aas disebu Asas Black yang biasanya digunakan dalam kalorimeer, yaiu ala pengukur kalor jenis za. IR. STEVANUS ARIANTO 9

10 RAMBATAN KALOR Panas dapa dipindahkan dengan 3 macam cara, anara lain : Secara konduksi (Hanaran) Secara konveksi (Aliran) Secara Radiasi (Pancaran) KONDUKSI Pada perisiwa konduksi, aom-aom za yang memindahkan panas idak berpindah empa eapi hanya bergear saja sehingga menumbuk aom-aom disebelahnya, (Misalkan erdapa pada za pada) Banyaknya panas per sauan waku yang dihanarkan oleh sebuah baang yang panjangnya L, luas penampang A dan perbedaan suhu anara ujung-ujungnya, adalah : L A o 1 1 o HkA. L k adalah koefisien konduksi panas dari bahan dan besarnya erganung dari macam bahan. Bila k makin besar, benda adalah kondukor panas yang baik. Bila k makin kecil, benda adalah isolaor panas. IR. STEVANUS ARIANTO 10

11 KONVEKSI Pada perisiwa ini parikelparikel za yang memindahkan panas iku bergerak. Kalor yang meramba per sauan waku adalah : H h. A. h = koefisien konveksi RADIASI Adalah pemindahan panas melalui radiasi energi gelombang elekromagneik. Energi panas ersebu dipancarkan dengan kecepaan yang sama dengan gelombang-gelombang elekromagneik lain di ruang hampa (3 x 10 8 m/de) Banyaknya panas yang dipancarkan per sauan waku menuru Sefan Bolzman adalah : W e.. T W = Inensias radiasi yang dipancarkan per sauan luas, dinyaakan dalam : J/m 2.de aau wa/m 2 e = Emisivias (Daya pancaran) permukaan = 4 wa m Konsana umum = 5,672 x ( K) T = Suhu mulak benda 4 IR. STEVANUS ARIANTO 11

12 NILAI EMISIVITAS Besarnya harga e erganung pada macam permukaan benda 0 < e < 1 e = 1 Permukaan hiam sempurna (black body) -Sebagai pemancar panas ideal. -Sebagai penyerap panas yang baik. -Sebagai pemanul panas yang jelek. e = 0 Terdapa pada permukaan yang lebih halus. -Sebagai pemancar panas yang jelek. -Sebagai penyerap panas yang jelek. -Sebagai pemanul yang baik. CONTOH SOAL 1 Termomeer skalax Termomeer skalay Es melebur Air mendidih a. Maka 200 X =. Y b. X + Y = 880, maka = o C IR. STEVANUS ARIANTO 12

13 JAWABAN CONTOH SOAL 1 a. X : Y 200 :160 5 : 4 Y 4 4 {200 ( 40)} 20 Y b. X : Y : C 200 :160 : :8: 5 X Y C 40 C C 900 C C 5 18 CONTOH SOAL 2 Kawa besi dan seng pada 10 0 C panjangnya 158,21 cm. Berapa selisih panjang keduanya pada C jika muai panjang besi dan seng masing-masing 12 x 10-6 / 0 C dan 29 x 10 6 / 0 C. IR. STEVANUS ARIANTO 13

14 JAWABAN CONTOH SOAL 2 L (1. ) Lo L L L L besi besi seng besi 6 158,21{ (100 10)} 158,21(1 0,00108) 158, cm 6 158, 21{ (100 10)} 158, 21(1 0,00261) 158, cm L L L 158, , seng besi L 0, cm CONTOH SOAL 3 Bejana dari gelas penuh berisi air raksa sebanyak 124,7 cm 3 pada 0 0 C. Berapa gram air raksa umpah jika bejana besera isinya dipanaskan sampai 50 0 C. Muai ruang air raksa 0, / 0C dan muai panjang gelas adalah 8 x 10 6 / 0 C. Massa jenis air raksa 13,6 g/cm 3 pada ssa iu. IR. STEVANUS ARIANTO 14

15 JAWABAN CONTOH SOAL 3 V V V (1. ) Vo gelas gelas V V H g Hg VHg umpah m 124,7{1 3.0, } 124,7(1,0012) 124,84964 cm 124,7{1 0, } 124,7(1,00905) 125, cm Hg umpah 125, , , cm m 0, , 6 13, gram V CONTOH SOAL 4 Ke dalam kalorimeer dengan kapasias kalor 12 kal/ 0C diambahkan 114 gram air dari 12 0 C. Kemudian diambahkan 50 gram logam dari 99 0 C dan ernyaa emperaur akhir 15 0 C. Berapa kalor jenis logam? IR. STEVANUS ARIANTO 15

16 JAWABAN CONTOH SOAL 4 15 o akhir 99 o Q dilepas logam Q dierima Q dilepas Q Q Q kalorimeer air log am H. m. c. m. c. air air log am logam 12 o Q dierima Air dan kalorimeer 12(15 12) 114.1(15 12) 50. c (99 15) 50. c c log am log am o 0,09 kal / gram C log am CONTOH SOAL 5 Berapa kalor diperlukan unuk mengubah 20 gram es dari 8 0 C menjadi air dari 40 0 C. Kalor lebur es 80 kal/gram. Kalor jenis es 0,5 kal/g 0 C. IR. STEVANUS ARIANTO 16

17 JAWABAN CONTOH SOAL 5 40 o C es 0 Q 1-8 o C Q 2 Q 3 0 Q 1 = m. c es = 20.0,5.8 = 80 kal Q 2 = m K l = = kal Q3 = m. C air. = = 800 kal + Kalor yang dibuuhkan = kal CONTOH SOAL gram es suhunya -10 o C dicampur dengan air 200 gram bersuhu 60 o C, jika idak ada kalor yang hilang selama erjadi perukaran panas, Hiunglah suhu akhir campuran. IR. STEVANUS ARIANTO 17

18 JAWABAN CONTOH SOAL 6 Q 1 es -10 o C Q 2 Q 3 akhir Air 40 o C Q Q Q Q Q Q Q 4 dierima dilepas m. c. m. Klm. c. m. c. es es es es air air air 100.0, ( ) 200.1(60 ) akhir akhir akhir o 300akhir 3500 akhir 11 C akhir CONTOH SOAL 7 Permukaan dinding bagian erluar emperaurnya 20 0 C dan bagian dalam 20 0 C. Tebal dinding 40 cm. Hiung koefisien konduksi ermal bahan dinding jika elah dikonduksikan kalor sebanyak 110 k kal lewa penampang 1 m 2 iap jam. IR. STEVANUS ARIANTO 18

19 JAWABAN CONTOH SOAL 7 H k. A. L 100k k.1.{20 ( 20)} 0,4 o k1.100 kal/ mc PROFICIAT SELAMAT ANDA TELAH MENYELESAIKAN MATERI SUHU KALOR - PERAMBATAN BERLATIHLAH DENGAN : SOAL-SOAL URAIAN TESTLAH KEMAMPUANMU DENGAN SOAL TEST YANG TERSEDIA IR. STEVANUS ARIANTO 19