BAB VI SUHU DAN KALOR

Transkripsi

1 BAB VI SUHU DAN KALOR STANDAR KOMPETENSI : 5. Meneapkan konsep dan prinsip kalor, konservasi energi dan suber energi dengan berbagai perubahannya dala esin kalor. Kopeensi Dasar : 5.1 Melakukan percobaan yang berkaian dengan kalor. Indikaor : Menganalisis pengaruh kalor erhadap suhu dan wujud benda Menerapkan asas Black secara kuaniaif Menjelaskan perisiwa berubahnya wujud dan karakerisiknya sera eberikan conohnya dala kehidupan sehari-hari Meberikan gabaran enang fakor yang epengaruhi perisiwa perubahan wujud Meaparkan fakor-fakor yang epengaruhi besar peuaian za pada, za cair dan gas Mebedakan besar peuaian (panjang, luas, dan volue) pada berbagai za secara kuaniaif. MATERI : S U H U Suhu aau eperaur didefinisikan sebagai deraja panasdinginnya suau benda. Suhu secara fisis sesungguhnya adalah ukuran energi kineik raa-raa parikel dala suau benda. Ala unuk engukur suhu adalah eroeer, erbua dari bahan yang eiliki sifa eroerik (erjadi perubahan (ungkin voluenya, resisansinya, dsb) jika suhu berubah). Jenis dan paparan skala pada eroeer ada beberapa aca, coba sebukan?. Pada prinsipnya seua eroeer epunyai acuan yang saa dala eneapkan skala. Yaiu iik lebur es urni dipakai sebagai iik eap bawah, sedangkan suhu uap di aas perukaan air yang sedang endidih pada ekanan 1 a sebagai iik eap aas. 59

2 Teroeer elcius enandai iik eap bawah dengan angka dan iik eap aas dengan 1, jarak anara kedua iik eap dibagi aas 1 skala dan iap bagian adalah 1. Teroeer Reaur enggunakan skala dari R sapai dengan 8 R. Pada Teroeer Fahrenhei iik lebur es diberi angka 32 F dan iik didih air diberi angka 212 R sehingga eiliki range 18 skala. Sedangkan skala Kelvin yang disepakai sebagai sauan Inernasional eiliki skala dari 273 K sapai dengan 373 K. Karena acuannya saa, aka iap-iap eroeer dapa dikalibrasi skalanya dengan eroeer lainnya. R F K skala skala skala skala Gabar 1. Perbandingan beberapa skala eroeer Misalkan, hubungan anara : skala Fahrenhei dan skala elcius dapa dinyaakan dengan persaaan : F : = 18 : 1 = 9 : 5 (T F 32) : T = 9 : 5 6

3 skala Kelvin dan skala elcius eenuhi persaaan T K = T skala Reaur dan skala elcius eenuhi persaaan Diana : T R = 4/5. T T = suhu yang dikalibrasi Soal : 1. Definisikan pengerian suhu nol ulak? 2. Suhu suau za diukur enggunakan eroeer Reaur enunjukkan skala 6, aka bila dikalibrasikan pada eroeer elcius, Fahrenhei, dan Kelvin asing-asing enunjuk skala. 3. Teroeer elcius dan Fahrenhei enunjuk skala yang saa pada suhu. 4. Teroeer A yang elah diera enunjuk angka 3 pada iik beku air dan 8 pada iik didih air. Suhu 5 A saa dengan. 5. Suau za diukur suhunya dengan eroeer Reaur enunjuk angka 6 R, apabila za iu diukur suhunya dengan eroeer yang epunyai iik eap bawah -1 X dan iik eap aas 11 X akan enunjuk skala. X 61

4 K A L O R Kalor adalah salah sau benuk energi yang engalir karena adanya perbedaan suhu dan aau karena adanya suau usaha pada sise. Kalor epunyai sauan kalori, sau kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibuuhkan oleh 1 gra air unuk enaikkan suhunya 1. Dala sise SI sauan kalor adalah joule. Sau kalori seara dengan 4,18 joule. Besaran kalor (Q) secara aeais : Q =. T =.c. T Q = julah kalor, sauannya kalori aau joule (J) = kapasias kalor, sauannya kalori/ = assa benda, sauannya gra aau kilogra c = kalor jenis, sauannya kalori/gr. T = perubahan suhu, sauannya PERUBAHAN WUJUD ZAT Kia kenal ada iga wujud za, yaiu : pada, cair, dan gas. Pada uunya seua za pada suhu dan ekanan erenu dapa berubah dari sau wujud ke wujud yang lain. Misalkan air ( H 2 O ) pada wujud pada berupa es, dala wujud cair berupa air, dan dala wujud gas berupa uap. 62

5 Pada encair engkrisal ebeku enyubli air enguap engebun Gas Gabar 2. Skea perubahan wujud za. Julah kalor yang diperlukan unuk berubah wujud disebu kalor peleburan, besar kalor peleburan : Q =.L Q L = kalor lebur = kalor beku, sauannya joule. = assa za, sauannya kg. = kalor lebur, sauannya joule/kg. Apabila dibua grafik unuk perubahan wujud es (pada) enjadi air (cair) dan keudian enjadi uap (gas) dapa digabarkan sebagai beriku : 1 suhu (T ) endidih UAP AIR elebur ES Gabar 3. Perubahan wujud es-air-uap 63

6 ASAS BLAK Jika ada dua aca za yang berbeda suhunya dicapurkan aau disenuhkan, aka za yang suhunya lebih inggi akan elepas kalor yang saa banyaknya dengan kalor yang diserap oleh za yang suhunya lebih rendah. Q lepas = Q serap Kekekalan energi pada perukaran kalor seperi persaaan di aas peraa kali dikeukakan oleh Black seorang iluwan Inggris. Soal : Unuk engerjakan soal beriku gunakan konsana beriku : Kalor lebur es 8 kal/gr; panas jenis es,5 kal/gr. ; kalor jenis air 1 kal/gr. ; kalor uap air 54 kal/gr. 1. Unuk enaikkan suhu aluiniu yang epunyai assa 2 gra dari 298 K enjadi 348 K diperlukan kalor 84 joule. Tenukan kalor 1 1 jenis aluiniu.j.kg K. 2. Kalor lebur suau za 8 kal/gr, aka kalor yang diperlukan unuk elebur 2 kg za ersebu adalah kalori. 3. Berapa kalor yang diperlukan unuk engubah 1 gra es pada enjadi air yang suhunya Berapa kalori yang dibuuhkan unuk enaikkan 1 gra es yang suhunya 5 enjadi uap yang suhunya kg air yang suhunya 8 dicapur dengan 5 kg air yang suhunya 2. Suhu akhir capuran adalah. 64

7 6. 1 gr es pada suhu dicapur dengan 2 gra air pada suhu 5. Jika suhu akhir capuran 1, enukan kalor lebur es? PENGARUH KALOR DAN PERUBAHAN SUHU PADA SIFAT ZAT 1. Peuaian Za Uunya seiap bahan euai bila engalai kenaikan suhu, peuaian iu dialai oleh seua bagian bahan ersebu, naun arah peuaian sanga erganung pada benuk dan ukuran bagian-bagian ersebu. Sebagai conoh rel kerea api akan cenderung berabah panjang bila euai, sehingga dala peasangannya sabungan rel dibua agak renggang. a. Peuaian Panjang. Menuru hasil percobaan, perubahan panjang ( l ) bahan dipengaruhi oleh panjang awal bahan ( L ) bahan dan perubahan suhu ( ). Sehingga disipulkan : aka L = α. L. L L. aau = L (1+ α. ) L b. Peuaian Luas. Perabahan luas yang dialai suau benda luasan (keping ipis) karena perubahan suhu disebu peuaian luas, diruuskan : A = β. A. A A A = β. A. = A (1 + β. ) A = luas seelah engalai peanasan, sauannya 2 A = luas benda sebelu peanasan, sauannya 2 65

8 1 β = koefisien uai luas sauannya K dan β = 2α = perubahan suhu, sauannya K c. Peuaian Ruang Za yang berbenuk ruang erenu, isalnya : kubus, balok, aau bola bila dinaikkan suhunya, ukuran ruang (volue) akan berabah. Besar perubahan volue benda : V = γ. V V V V. = γ. V. = V (1 + γ. ) V = volue benda seelah engalai peanasan, sauannya 3 V γ = volue benda sebelu peanasan, sauannya 1 = koefisien uai volue sauannya K dan γ = 3α aau γ = 3/ 2.β = perubahan suhu, sauannya K 3 d. Peuaian Gas Seperi halnya peuaian pada za cair, pada gas juga hanya dikenal peuaian volue. Besar perubahan volue gas eenuhi persaaan : V = γ. V. 1 Nilai koefisien uai volu unuk seua gas, yaiu γ = 273K Sehingga : V T V = 273K 66

9 Eksperien : MUAI PANJANG A. Tujuan Percobaan : 1. Menenukan perabahan panjang baang. 2. Menenukan harga koefisien uai panjang loga. B. Ala yang Digunakan : 1. Baang loga dengan penunjuk (ala uai panjang) 2. Pebakar Bunsen enggunakan spirius 3. Misar 4. Busur deraja. Susunan ala : D. Jalannya Percobaan : 1. Siapkan ala uai panjang (jika ungkin iga jenis baang loga). 2. Ukurlah panjang ula-ula dan suhu awal baang. 3. Bakarlah keiga baang dengan pebakar bunsen. 4. Ukurlah sudu yang dibenuk jaru penunjuk dan suhu akhir baang. 5. Liha abel/anyakan pada pebibing harga koefisien uai panjang baang loga yang digunakan. 6. Bandingkan harga koefisien uai panjang hasil eksperien dengan harga yang erera pada abel. 67

10 Soal : 1. Sebaang rel kerea api panjangnya 1 dan suhu awalnya 3. Karena gesekan dengan roda kerea api suhu rel enjadi 6. Jika koefisien uai panjang rel 1,1.1 K 5 1, enukan jarak renggang inial yang aan pada iap sabungan rel agar idak engalai pebengkokan pada suhu 6? 2. Sebuah baang loga ula-ula epunyai panjang 1, seelah dipanaskan hingga perubahan suhunya 1 K baang berabah panjang 1/5.. Koefisien uai panjang baang loga ersebu adalah. 3. Sebaang perak suhu awalnya 4 dipanaskan sehingga suhunya naik enjadi 9. Seelah dielii ernyaa baang perak ersebu berabah panjang,19. Jika koefisien uai panjang perak Berapakah panjang ula-ula baang perak? 4. Keping ebaga panjang 1 c, lebar 1 c, dan suhunya 2. Bila koefisien uai panjang ebaga 1,8.1 K 5 1 ersebu bila suhunya dinaikkan enjadi 8?. Berapakah luas keping 5. Suau balok besi berukuran 4 c x 1 c x 5 c. Hiunglah perubahan volue keika eperaurnya dinaikkan dari 15 ke 65! 5 (dikeahui koefisien uai panjang besi 1 / ) 6. Suau gas voluenya 27,3 lier, keudian suhunya dinaikkan sebesar 2 K. Berapakah perabahan volu gas ersebu? 68