7. Temperatur Teori Atom Zat. Tidak dapat dibagi

Transkripsi

1 7. Temperatur 1. Teori Atom Zat Atom Tidak dapat dibagi Hukum perbandingan yang tetap: ketika dua atau lebih unsur bergabung untuk membentuk senyawa, seyawa tersebut akan terbentuk dengan perbandingan berat yang sama. 1u = 1, kg 1

2 Contoh 1: 9/17/2012 Jarak antar atom. Massa jenis tembaga adalah 8,9 x 10 3 kg/m 3 dan setiap atom tembaga mempunyai massa 63 u. Perkirakan jarak rata-rata antara atom-atom yang bersebelahan. Jawab. Massa 1 atom tembaga adalah 63 x 1,66 x kg = 1,04 x kg. Ini berarti dalam satu kubus tembaga dengan sisi 1 m (volume = 1 m 3 ) terdapat 8,9 10 1, kg/m 3 kg/atom = 8, atom/m 3 Pada satu sisi kubus yang panjangnya 1 m ada (8,5 x ) 1/3 atom = 4,4 x 10 9 atom. Berarti jarak atom yang bersebelahan adalah: 1 m 10 = 2, ,4 10 atom m antara atom. 2

3 2. Temperatur dan Termometer 9/17/2012 Temperatur Ukuran panas dinginnya suatu benda/ ukuran energi kinetik molekuler internal rata-rata sebuah benda T 5 [ ] 32 ( o ) ( ) C = T o F 9 T 9 [ ] + 32 ( o ) ( ) F = T o C 5 3

4 Celcius Fahrenheit Kelvin Reamur 100 o C 212 o F 373 K 80 o R Titik didih air 0 o C 32 o F 273 K 0 o R Titik beku air 4

5 5

6 Contoh 2. Mengukur temperatur Anda. Temperatur tubuh normal adalah 98,6 o F. Berapa nilai ini pada skala Celcius? Jawab. T 5 9 ( C) [ ( F) 32] o o = T = 5 = o 9 [ 98,6 32] 37 C 6

7 3. Kesetimbangan Termal dan Hukum Termodinamika ke-0 Kesetimbangan termal Ketika dua benda diletakkan dalam kontak termal, tidak ada energi yang mengalir dari satu ke yang lainnya, dan temperatur mereka tidak berubah Hukum termodinamika ke-0 Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal 7

8 8

9 4. Pemuaian Termal L = αl T 0 L ( + T ) = L 1 α 0 9/17/2012 9

10 10

11 11

12 CONTOH 3 Pemuaian jembatan. Panjang dasar baja pada sebuah jembatan gantung adalah 200 m pada 20oC. Jika titik-titik ekstrim temperatur yang bisa dialaminya adalah 30oC sampai + 40oC, seberapa besar jembatan tersebut akan menyusut dan memuai? 12

13 CONTOH 4 Cincin pada batang. Sebuah cincin besi pas masuk pada sebuah batang besi silindris. Pada 20oC, diameter batang adalah 6,445 cm dan diameter dalam cincin adalah 6,420 cm. Agar batang bisa masuk, cincin tersebut harus sedikit lebih besar dari diameter batang sekitar 0,008 cm. Pada temperatur berapa cincin harus dimasukkan agar lubangnya bisa cukup untuk masuknya batang? 13

14 Pemuaian Volume: V = βv T 0 14

15 CONTOH 5 Tangki bensin di bawah sinar matahari. Tangki baja 70 L pada sebuah mobil diisi sampai penuh dengan bensin pada 20oC. Mobil kemudian ditinggalkan tetap berada di bawah sinar matahari, dan tangki mencapai temperatur 40oC (104oF). Berapa banyak bansin yang Anda perkirakan akan meluap dari tangki? 15

16 5. PERILAKU ANOMALI AIR DI BAWAH 4 O C Air itu lain daripada yang lain: air memuai ketika didinginkan dari 4 o C sampai 0 o C. Kehidupan di bawah es 16

17 6. TEGANGAN TERMAL Jika temperatur berubah akan terjadi tegangan tekanan atau regangan yang besar yang disebut tegangan termal. F = αea T 17

18 CONTOH 6 Tekanan pada beton di hari yang panas. Sebuah jalan bebas hambatan akan dibuat dari balok-balok beton yang panjangnya 10 m secara bersambungan tanpa adanya ruang di antaranya untuk memungkinkan pemuaian. Jika balok-balok tersebut dipasang pada temperatur 10oC, berapa gaya tekanan yang akan terjadi jika temperatur mencapai 40oC? Daerah kontak antara tiap balok adalah 0,2 m2. Apakah akan terjadi retakan?. 18

19 7. HUKUM-HUKUM GAS DAN TEMPERATUR MUTLAK Hukum Boyle: Volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya ketika temparatur dijaga konstan. V 1 P 19

20 Nol mutlak nilainya adalah -273,15 o C Skala Kelvin: T ( ) ( ) K = T o C + 273, 15 20

21 Hukum Charles: volume gas dengan jumlah tertentu berbanding lurus dengan temperatur mutlak ketika tekanan dijaga konstan. V T 21

22 8. HUKUM GAS IDEAL Hukum Gas Idela: PV = nrt R = 8,315 J/(mol.K) = 1,99 kalori/(mo.k) 22

23 CONTOH 7 Volume satu mol pada STP. Tentukan volume 1 mol gas apa saja pada STP, dengan menganggap gas tersebut sama dengan gas ideal. 23

24 CONTOH 8 Cara yang mudah untuk menghitung massa gas. Sebuah bejana oksigen (O2, massa molekul = 32 u) yang fleksibel pada STP memiliki volume 10 m3. Berapa massa gas di dalamnya? 24

25 CONTOH 9 Balon helium. Sebuah balon pesta helium yang dianggap berbentuk bola sempurna, mempunyai radius 18 cm. Pada temperatur ruangan (20oC), tekanan dalamnya adalah 1,05 atm. Cari jumlah mol helium pada balon dan massa helium yang diperlukan untuk meniup balon sampai nilai ini. 25

26 CONTOH 10 Periksa ban ketika dingin. Sebuah ban mobil diisi sampai tekanan ukur 200 kpa pada 10oC. Setelah berkendaraan 100 km, temperatur di dalam ban naik menjadi 40oC. Berapa tekanan di dalam ban sekarang? 26