Fisika Panas 2 SKS. Adhi Harmoko S

Transkripsi

1 Fisika Panas 2 SKS Adhi Harmoko S

2 Apa yang dapat diterangkan dari gambar ini?

3 Apa yang dapat diterangkan dari gambar ini?

4 Diperlukan suatu metode yang sistematis untuk menerangkan peristiwa perubahan fasa!!!

5 Perubahan Fasa Adhi Harmoko S

6 Diagram Fasa Beridekan dari persamaan keadaan gas Ideal Diagram Fasa P Uap: keadaan gas dengan temperatur di bawah titik kritis (Tc) Gas: keadaan gas dengan T>Tc T

7 Arah Kejadian Perubahan Fasa critical point

8 Diagram Fasa & Perubahan Fasa I Garis A B : Sublimasi P Garis I J : Mencair Menguap A J T B

9 GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Dengan merubah Temperatur atau Tekanan suatu substansi dapat dirubah wujudnya menjadi Gas, Cairan atau Padatan Gas Cairan Padatan

10 GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Pemodelan fasa Gas, Cairan dan Padatan untuk Air Gas (uap air) Cairan (air) Padatan (es)

11 GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Kristal NaCl

12 GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Struktur Karbon Grafit Bunga kapas-kapasan Intan

13 Masih Ingat? Bongkahan es menjadi mengecil dan kemudian bertahan pada ukurannya? ES BATU dicelupkan teh panas es Bagaimana mengukur ukuran es yang tercelup dalam air

14 PERUBAHAN FASA & PANAS Kasus AIR Panas yang diperlukan untuk berubah fase berbeda-beda Saat berubah fase kadang memerlukan atau melepaskan panas Bagaimana cara mengetahui atau mengukur panas? Bagaimana tanggapan panas dari suatu substan?

15 Kapasitas Panas & Panas Jenis Adhi Harmoko S

16 Kapasitas Panas & Panas Jenis Secara eksperimen : panas yang ditransfer ke sebuah obyek ΔQ berbanding lurus dengan perubahan temperatur dari obyek tersebut ΔT ΔQ = C ΔT C (J/K) : Kapasitas panas. bernilai positip dan tergantung dengan massa obyek

17 Kapasitas Panas & Panas Jenis c (J/(kg.K)) : Panas jenis Δ Q = m c ΔT C = m c = n c' c (J/(mol.K)) : Kapasitas panas molar c' = A c c = Ac A : berat molekular (massa dari 1 mol, dalam gram)

18 Perbedaan konsep C & c

19 Panas jenis

20 Panas jenis

21 Kalorimetri Adhi Harmoko S

22 Problem? Bagaimana cara mengukur energi panas yang ditransfer dari suatu obyek ke obyek lainnya? T 2 T 1 > T 2 T 1 Panas akan mengalir dari benda 1 ke benda 2

23 Hukum kekekalan energi Jika tidak ada energi yang hilang, maka Panas yang dilepas = Panas yang diserap

24 Kalorimeter Instrumen untuk mengukur pertukaran panas secara kuantitatif

25 Kalorimeter Air Panas yang Panas yang dilepas sampel = diterima air m s c s ΔT s m a c a ΔT a + Panas yang diterima kalorimeter m kal c kal ΔT kal

26 Panas Laten Jumlah energi yang diperlukan untuk perubahan fasa persatuan massa disebut panas transformasi. Selama perubahan fasa tidak terjadi perubahan temperatur, walaupun terjadi aliran panas ΔQ = m L Panas laten fusi ( L f ) : padatan cairan Panas laten uap ( L v ): cairan gas

27 Perubahan Fasa Air Es Air Uap ΔQ = m uap c uap ΔT ΔQ = m air L v ΔQ = m air c air ΔT ΔQ = m es c es ΔT ΔQ = m es L f

28 Latihan 1 Teh 200 cm 3 dengan temperatur 95 C dituang ke dalam 150 gram cangkir kaca yang pada awalnya mempunyai temperatur 25 C. Apabila diasumsikan tidak ada aliran kalor selain ke gelas dan keseimbangan telah telah terjadi, berapakah temperatur campuran? c air = 4186 J/kg.C dan c kaca = 840 J/kg.C

29 Solusi Latihan 1 Karena komponen terbesar teh adalah air maka kalor jenis teh adalah 4186 J/kg.C dan massanya dapat dihitung dengan m = ρv = 10 3 kg/m m 3 = 0,2 kg kalor hilang teh = kalor serah cangkir m teh c teh (95 -T) = m cangkir c cangkir (T - 25 C) T = 89 C

30 Latihan 2 Pada sebuah pesta, 0,5 kg potongan es -10 C dicampurkan ke dalam 3 kg teh pada 20 C. Jelaskan berapa banyak es yang melebur dan temperatur campuran yang dicapai? c air = 4186 J/kg.C c es = 2100 J/kg.C L F = 333 kj/kg

31 Solusi Latihan 2 Solusi: Periksa dulu dengan mengasumsikan campuran es dan teh berada pada temperatur 0 C dan campuran akhir berupa air Sehingga, energi yang dilepaskan untuk membuat air teh yang mula-mula 20 C menjadi 0 C adalah m teh c teh (20-0 ) = 250 kj Energi yang diperlukan mengubah es -10 C menjadi 0 C m es c es (0 -(-10 )) = 10,5 kj Energi yang diperlukan mengubah es menjadi air m es L f = 167 kj

32 Solusi Latihan 2 Sehingga untuk 10,5 kj kj = 177 kj tidak cukup untuk membuat suhu teh turun dari 20 C menjadi 0 C. Maka suhu campuran akan berada antara 20 C dan 0 C. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi akan diperoleh kalor untuk kalor untuk kalor untuk kalor yang dile - menaikkan 0,5 kg merubah menaikkan paskan oleh 3 kg + + = es dari - 10 C 0,5 kg es 0.5 kg air air dari 20 C sampai 0 C menjadi air dari 0 C ke T sampai 0 C T = 5,1 C