DESKRIPSI. kesetimbangan termal, cara. cara kalibrasi thermometer, proses 5 M yaitu mengamati, menanya, mencoba, menalar dan. mengasosiasi.

Transkripsi

1 DESKRIPSI Dalam modul ini akan dibahas materi suhu dan kalor yang terdiri dari pengertian suhu, pengertian kesetimbangan termal, cara penentuan kuantitatif skala suhu, cara kalibrasi thermometer, hubungan konversi skala suhu dan halhal yang berkaitan dengan suhu dan kalor. Modul ini disusun berdasarkan pendekatan pembelajaran sainstific. Dimana pada proses pembelajaran ada proses 5 M yaitu mengamati, menanya, mencoba, menalar dan mengasosiasi. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 10

2 PRASYARAT Untuk mempelajari modul ini anda perlu memahami ketiga besaran pokok dalam mekanika dan dapat mengoperasikan persamaan sistematis yang berkaitan dengan konsep-konsep dalam menyelesaikan persoalan materi suhu dan kalor yang diberikan. Anda juga harus melakukan percobaan dengan benar untuk menemukan konsep yang berkaitan dengan materi suhu dan kalor dengan benar. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 11

3 PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL Sebelum memulai belajar perhatikan terlebih dahulu tujuan yang ingin dicapai dalam pembelajaran pada tiap bab. Pahami setiap materi secara teliti. Lakukan pengamatan sesuai lembar kerja yang ada agar proses pembelajaran bisa lebih efektif. Kerjakan evaluasi sebagai sarana latihan,apabila perlu anda konsultasikan pada guru. Kerjakan tes formatif dengan baik,benar dan jujur sesuai dengan kemampuan anda,setelah mempelajari modul ini. Catatlah kesulitan yang anda alami dalam modul ini untuk ditanyakan kepada guru saat kegiatan tatap muka. Bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi modul agar anda mendapatkan pengetahuan tambahan. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 12

4 Kegiatan Belajar 1. Kegiatan Belajar a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran setelah mempelajari kegiatan belajar ini, diharapkan siswa dapat: Menjelaskan pengertian suhu Menjelaskan pengertian kesetimbangan termal suatu system Menjelaskan titik didih air dan titik beku air Menjelaskan cara kerja trmometer raksa atau termometer alcohol Melakukan kalibrasi thermometer Menjelaskan perbedaan skala celcius, reamur, kelvin dan Fahrentheit Melakukan konversi skala Celsius, Fahrenheit dan kelvin KOMPETENSI DASAR 3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari. 4.5 Merencanakan dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil dan makna fisisnya. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 13

5 URAIAN MATERI Modul Fisika - Suhu dan Kalor 14

6 Apa yang anda rasakan ketika tangan anda menyentuh es? Bagaimana jika yang anda sentuh adalah api? Mengapa demikian? Mengapa rel kereta api dipasang terpisah dengan rel lainnya? Modul Fisika - Suhu dan Kalor 15

7 KEGIATAN BELAJAR 1 SUHU DAN KALOR K amu pernah menyentuh es? Apa yang anda rasakan ketika tangan anda menyentuh es atau tangan anda dimasukkan ke dalam kulkas? Bagaimana jika yang anda sentuh adalah api? Ketika menyentuh es, tangan anda terasa dingin, sebaliknya ketika menyentuh api, tangan anda terasa panas. Panas, hangat, sejuk, dingin sebenarnya menyatakan apa? Untuk lebih jelas lagi, pada bab ini kamu akan mempelajari tentang suhu dan kalor. gambar 1. Es dalam gelas gambar 2. Api Benda yang panas memiliki suhu yang lebih tinggi sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang lebih rendah. Ukuran panas dan dinginnya suatu benda ini disebut dengan suhu. Ketika campuran air panas dan air dingin mencapai suhu yang sama maka campuran air panas dan air dingin berada dalam kesetimbangan termal. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 16

8 PERMASALAHAN Mengapa indra perasa Anda (kulit) tidak dapat menjadi alat pengukur suhu (panas). Diskusikan hal tersebut dengan tema sebangku Anda. Buatlah kesimpulannya! Ukuran panas atau dinginnya suatu benda yang hanya didasarkan pada sentuhan atau indera peraba manusia sebenarnya tidak jelas. Contohnya seorang bayi bisa saja menjerit kesakitan ketika menyentuh air yang tidak terlalu panas bagi orang dewasa. Oleh karena itu diperlukan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur suhu secara pasti dan dapat dipercaya oleh semua orang. Apakah Itu? Alat yang dirancang untuk mengukur suhu Modul Fisika - Suhu dan Kalor 17

9 Terdiri dari apa saja termometer itu? Bagaimana cara kerjanya? Bagaimana cara membacanya? gambar 3. Termometer air raksa gambar 4. Termometer digital gambar 4. Termometer bimetal Modul Fisika - Suhu dan Kalor 18

10 BAGIAN-BAGIAN TERMOMETER gambar 5. Bagian-bagian termometer CARI INFORMASI Termometer seperti gambar di atas terdiri dari tabung kaca, di mana terdapat alcohol atau air raksa pada bagian tengah tabung. - Ketika suhu meningkat, alcohol atau air raksa yang berada di dalam wadah memuai sehingga panjang kolom alcohol atau air raksa bertambah. - Sebaliknya ketika suhu menurun, panjang kolom alcohol atau air raksa berkurang. Pada bagian luar tabung kaca terdapat angka-angka yang merupakan skala termometer tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh ujung atas kolom alcohol atau air raksa menyatakan nilai suhu benda yang diukur. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 19

11 CARI TAHU Bagaimana cara menggunakan termometer? Permasalahan Bintang hendak mengukur suhu air dengan menggunakan termometer, tetapi ia tidak dapat menggunakan termometer tersebut karena termometer yang digunakan belum berskala. Bagaimakah kalian membantu Bintang untuk memberi skala pada termometer tersebut? Percobaan Alat dan bahan untuk dapat menjawab permasalahan di atas, maka lakukanlah percobaan berikut! Air panas Termometer X Kertas Milimiter Alat dan bahan Spidol Termometer Celcius Air Keran Langkah Percobaan 1. Siapkan semua alat yang digunakan dalam percobaan. 2. Masukkan termometer celcius dan termometer X ke dalam wadah pertama berupa air panas yang sudah disediakan terlebih dahulu. 3. Diamkan beberapa saat sehingga permukaan air raksa pada kedua termometer tidak naik lagi, catat suhu yang ditunjukkan pada termometer celcius (ta) dan tandai suhu yang ditunjukkan oleh termometer X dengan spidol pada kertas milimiter yang tertempel pada termometer X (ta ). Modul Fisika - Suhu dan Kalor 20

12 4. Keluarkan termometer dan bersihkan termometer, masukkan ke dalam wadah kedua berupa air keran yang sudah disediakan. 5. Diamkan beberapa saat sehingga permukaan air raksa pada kedua termometer tidak naik lagi, catat suhu yang ditunjukkan pada termometer celcius (tb) dan tandai suhu yang ditunjukkan oleh termometer X dengan spidol pada kertas milimiter yang tertempel pada termometer X (tb ). 6. Hitunglah jarak antara ta dan tb yang ditunjukan oleh termometer X dengan melihat pada skala termometer X (misalnya 17mm). pada skala ini dimana 1 mm= 2 X jika 17 mm=34 X 7. Tetapkan besar suhu atas (ta ) dan suhu bawah (tb ) dengan selisih skala suhu atas dan bawah sesuai dengan pada langkah 6 8. Campurkan air panas dan air keran kemudian masukan termometer ke dalam wadah tersebut dan diamkan beberapa aat. Catat skala yang ditunjukan pada termometer X dan konversikan ke dalam suhu (misalnya 12 mm berarti sama dengan 24 X) 9. Hitunglah besar suhu tersebut dengan rumus yang sudah anda peroleh. Analisis Modul Fisika - Suhu dan Kalor 21

13 Proses pemberian skala pada termometer dinamakan kalibrasi. Cara-cara mengkalibrasi termometer dengan langkahlangkah berikut. a. Menentukan titik tetap bawah (titik lebur) Masukkan ujung bawah termometer secara tegak lurus ke dalam bejana yang berisi air murni. Tunggu beberapa saat sehingga permukaan air raksa pada pipa kapiler sudah tidak berubah lagi. Tuliskan skala yang ditunjukan pada termometer celcius (termometer pembanding) dan berilah tanda pada termometer yang belum berskala dengan spidol sebagai titik tetap bawah b. Menentukan titik tetap atas (titik didih) Masukkan ujung bawah termometer secara tegak lurus ke dalam bejana yang berisi air panas. Tunggu beberapa saat sehingga permukaan air raksa pada pipa kapiler sudah tidak berubah lagi. ilah tanda pada termometer yang belum berskala dengan spidol sebagai titik tetap atas. c. Menghitung jarak antara titik tetap atas dan titik tetap bawah dengan memperhatikan pada kertas milimiter blok yang telah ditempel pada termometer berskala. d. Selanjutnya menetapkan konversi skala milimiter ke dalam skala suhu (misalnya 1 mm = 2 C). kemudian tetapkan titik tetap atas dan titik tetap bawah, dimana selisih suhu antara titik tetap atas dan titik tetap bawah merupakan hasil konversi skala millimeter ke dalam skala suhu sebelumnya. Modul Fisika - Suhu dan Kalor 22

14 Mari Mencari Informasi Ada beberapa skala suhu yang digunakan antara lain skala Celcius, skala Fahrenheit, skala Kelvin, dan skala Reamur. Carilah perbedaan skala-skala suhu tersebut!. Skala Celcius - Titik tetap atas menggunakan titik didih air murni, - Titik tetap bawah menggunakan titik beku air murni. - Suhu titik beku air murni adalah nol derajat, - Suhu titik didih air murni adalah 100 derajat Skala Reamur - Suhu titik beku air murni adalah nol reamur, - Suhu titik didih air murni adalah 80 derajat reamur Skala Fahrenheit - Suhu titik beku air murni adalah 32 derajat fahrenheit - Suhu titik didih air murni adalah 212 derajat fahrenheit Skala Kelvin - Satuan kelvin merupakn salah satu dari 7 unit dasar SI, - Tidak seperti skala derajat yang lain, kelvin tidak ditulis sebagai derajat Bagaimana kita mengkonversikan berbagai skala suhu? Kita telah mempelajari 4 skala thermometer yaitu Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan konversi thermometer disajikan dalam tabel berikut: C R F K Titik didih air Titik beku air Perbandingan Modul Fisika - Suhu dan Kalor 23

15 CONTOH SOAL Suhu sebuah benda 280 F. tentukan: a. Suhu pada skala celcius. b. Suhu pada skala reamur, c. Suhu pada skala kelvin. Konversi secara umum dapat ditentukan dengan: t d X t x t d X t b X = t d Y t Y t d Y t b Y Keterangan: t d X = titik didih thermometer X t b X = titik beku thermometer X t d Y = titik didih termomter Y t b Y = titik beku thermometer Y t x = suhu yang ditunjukan oleh termometer X t Y = suhu yang ditunjukan oleh termometer Y Sebuah thermometer X mempunyai titik beku 20 C titik didih 200 C. segelas air dengan suhu 50 C. tentukan: a. Suhu air jika diukur dengan thermometer X b. Suhu air pada skala reamur c. Suhu air pada skala Fahrenheit d. Suhu air pada skala kelvin Modul Fisika - Suhu dan Kalor 24

16 Modul Fisika - Suhu dan Kalor 25

17 RANGKUMAN Suhu adalah ukuran derajat panas dinginnya suatu benda. Kesetimbangan termal adalah suatu keadaan dimana suhu antara dua benda atau lebih dalam keadaan sama atau tidak terjadi pertukaran kalor. Untuk menentukan skala suhu secara kuantitatif digunakan dua titik tetap yaitu titik tetap atas dan titik tetap bawah. Suhu pada titip tetap atas didefinisikan sebagai suhu air dan uap yang berada dalam keadaan setimbang pada tekanan 1 atmosfer. Suhu pada titik tetap bawah adalah keadaan setimbang dengan udara jenuh pada tekana 1 atmosfer. Pada skala celcius, titip tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diberi angka 100. \ Modul Fisika - Suhu dan Kalor 26

18 TES FORMATIF 1. Jelaskan pengertian suhu dengan benar! 2. Jelaskan tentang kesetimbangan termal suatu system! 3. Jelaskan cara penentuan kuantitatif skala suhu! 4. Jelaskan perbedaan skala suhu celcius, reamur, Fahrenheit dan kelvin! 5. Jelaskan pengertian thermometer dan berikan contoh macam-macam thermometer! 6. Jelaskan bagaimana hubungan konversi skala suhu celcius, reamur, Fahrenheit dan kelvin! 7. Sebuah thermometer X mempunyai titik beku 20 C titik didih 100 C. segelas air dengan suhu 50 C. tentukan: a. Suhu air jika diukur dengan thermometer X b. Suhu air pada skala reamur c. Suhu air pada skala Fahrenheit d. Suhu air pada skala kelvin Modul Fisika - Suhu dan Kalor 27

19 KUNCI JAWABAN 1. Suhu adalah ukuran derajat panas dinginnya suatu benda 2. Kesetimbangan termal adalah suatu keadaan dimana suhu antara dua benda atau lebih dalam keadaan sama atau tidak terjadi pertukaran kalor. 3. Untuk menentukan skala suhu secara kuantitatif diperlukan titik tetap, yaitu titik uap yang dinyatakan sebagai titik tetap atas dan titik es yang dinyatakan sebagai titik tetap bawah. 4. Perbedaannya terletak pada titik tetap atas dan titik tetap bawah. 5. Thermometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu. Skala suhunya terdiri dari celcius, reamur, Fahrenheit dan reamur. 7. Konversi secara umum dapat ditentukan dengan: t d X t x = t d X t b X t d Y t Y t d Y t b Y = 100 t x 100X 20 = t d Y t Y t d Y t b Y = Modul Fisika - Suhu dan Kalor 28