Transcript suhu dan kalori

Created by Mrs Mary
Defenisi Suhu
Suhu adalah derajat panas atau dingin suatu benda
Defenisi Kalor
kalor merupakan salah satu bentuk perpindahan
energi dari benda bersuhu tinggi ke benda
bersuhu lebih rendah
1000C
Titik tetap atas
Suhu air mendidih
00C
Titik tetap bawah
Suhu es melebur
Termometer zat cair
Titik tetap atas (XA)
A
T
T
xB

100 A  B
x
B
Titik tetap bawah(XB)
Contoh 1
Sebuah termometer ketika diletakkan dalam es
yang meleleh, ketinggian raksanya 20 mm. Lalu
ketika diletakkan dalam air yang mendidih,
ketinggian raksanya 100 mm. Ketika termometer
itu diletakkan dalam cairan tertentu, ketinggian
air raksa adalah 45 mm. Berapa suhu cairan itu?
Penyelesaian
B = 20 mm
A = 100 mm
x = 45 mm
T?
T
xB

100 A  B
Contoh 1
T
xB

100 A  B
T
45  20

100 100  20
T
25

100 80
80T  25 100
80T  2500
2500
0
T
 31,25
80
Suhu cairan 31,250
Celcius
1000C
Kelvin
373 K
100
skala
00 C
273 K
Farenheit
2120F
100
skala
320F
Reamur
800R
180
skala
00 R
Titik tetap
atas
80
skala
Titik tetap
bawah
C
K
1000
373
F
2120
R
800
C : F : K :R
100
100
180
80
100 : 180 : 100 : 80
5 : 9 :5 :4
00
273
320
00
 9
0

4
0
C  273 C K   C   32 F   C  R

5

 5

0
Contoh 2
Suhu badan manusia rata-rata 370 C, nyatakan
dalam skala Fahrenheit
Penyelesaian
C = 370C
F?
0
 9 0 
0
C    C   32 F

 5

 9
0
0
37 C    37   32 F

 5

0


370 C  66.6  320 F
37 C  98.6 F
0
0
Pengaruh kalor pada sebuah zat
Memuai atau
Menyusut
Naik atau
Turun Suhu
Berubah
wujud
Pemuaian
Benda Padat
Benda Cair
Pemuaian panjang
Benda gas
Pemuaian luas
Pemuaian volume
Pemuaian volume
Pemuaian volume
Pemuaian Panjang
Terjadi pada benda padat satu dimensi (hanya memiliki
panjang)
Δl
l0
l
Sebelum dipanaskan, suhu T 0
Sesudah
l0 = panjang awal benda (m)
T0 = suhu awal benda (0C atau K)
l = panjang akhir benda (m)
T = suhu akhir benda (0C atau K)
Δl = pertambahan panjang (m)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
Δl = l – l0
ΔT = T – T0
Pemuaian Panjang
Δl = pertambahan panjang (m) = l – l0
α = koefisien muai panjang ( /0C )
l   l0 T
l0 = panjang awal benda (m) = T – T0
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
Koefisien muai panjang (α )berbagai zat
pada suhu kamar
Zat
α (0C) -1
Kaca
9 x 10-6
Baja
11 x 10-6
Tembaga
17 x 10-6
alumunium
24 x 10-6
Timah hitam
29 x 10-6
invar
0,9 x 10-6
0C
1m
cmbaja
kaca
kacabila
bila
biladipanaskan
dipanaskan
dipanaskan11010C
C
akan
akan
akanbertambah
bertambah
bertambahpanjang
panjang
panjang11
99xxx10
10
10-6-6-6m
m
cm
Contoh 3
Sebuah jembatan yang terbuat dari baja memiliki
panjang 500 m. Suhu minimum yang dicapai
pada musim hujan adalah 100C dan suhu
maksimum yang dicapai pada musim kemarau
adalah 400C. Tentukan lebar celah yang harus
disediakan pada salah satu ujung jembatan untuk
memperhitungkan efek pemuaian!(koefisien muai
baja 11 x 10-6 /0C)
Diketahui
l0 = 500 m
T0 = 100C
T = 400C
α = 11 x 10-6 /0C
Ditanya
Δl?
l   l0 T
Contoh 3
Penyelesaian
l   l0 T
l   l0 (T  T0 )
6
l  1110  500 (40 10)
6
l  550010  30
l  0,165m
Panjang celah pada salah satu ujung
jembatan adalah 0,165 m
Pemuaian Luas
Terjadi pada benda padat dua dimensi (memiliki
panjang dan lebar)
A0
Sebelum dipanaskan, suhu T 0
Sesudah
A0 = luas awal benda (m2)
T0 = suhu awal benda (0C atau K)
A = luas akhir benda (m2)
T = suhu akhir benda (0C atau K)
ΔA = pertambahan luas (m2)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
ΔA = A – A0
ΔT= T – T0
Pemuaian Luas
ΔA= pertambahan luas (m2) = A – A0
β = koefisien muai luas ( /0C ) = 2α
A   A0 T
A0 = luas awal benda (m2)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)= T – T0
Contoh 4
Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu
(koefisien muai linier α = 18 x 10-6 ?0C) pada suhu
00C. Jari-jarinya 1 m. Jika bola tersebut
dipanaskan sampai 800C, berapa pertambahan
luas permukaan bola?
Diketahui
α = 11 x 10-6 /0C
T0 = 00C
Penyelesaian
A   A0 T
r0 = 1 m
A0  4r
T = 800C
A0  4   12
Ditanya
ΔA?
A0  4
2
Contoh 4
Penyelesaian
A   A0 T
A  2  A0 (T  T0 )
6
A  2 1810  4  (80  0)


A  3610  4  80
2
A  0,1152 m
6
Pertambahan luas permukaan bola
adalah 0,1152π m2
Pemuaian Volume
Terjadi pada benda padat tiga dimensi (memiliki
panjang dan lebar dan tinggi)
V0
Sebelum dipanaskan, suhu T 0
Sesudah
V0 = volume awal benda (m3)
T0 = suhu awal benda (0C atau K)
V = volume akhir benda (m3)
T = suhu akhir benda (0C atau K)
ΔV = pertambahan volume (m3)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)
ΔV = V – V0
ΔT= T – T0
Pemuaian Volume
ΔV = pertambahan luas (m3)= V – V0
γ = koefisien muai volume ( /0C ) = 3α
V   V0 T
V0 = volume awal benda (m3)
ΔT = kenaikan suhu (0C atau K) = T – T0
Koefisien muai volume (γ) berbagai zat cair
pada suhu kamar
Zat
γ (0C) -1
air
2,1 x 10-4
alkohol
1,12 x 10-3
raksa
1,82 x 10-3
bensin
9,6 x 10-3
udara
3,67 x 10-3
helium
3,665 x 10-3
3 air
0C
-410
-4 -3
1L
cm
air
bensin
bila
bila
bila
dipanaskan
dipanaskan
dipanaskan
101
C01C
akan
akan
akan
bertambah
bertambah
bertambah
volumenya
volumenya
volumenya
2,12,1
9,6
x 10
x x10
L
cm
L3
Contoh 5
Sebuah tangki bensin pada mobil memiliki
kapasitas 40 L pada suhu 200C. Jika tangki diisi
bensin sampai penuh, berapa banyak bensin
akan meluber jika mobil dipanaskan di bawah
sinar terik matahari sehingga suhu tangki
mencapai 450C. (Abaikan pemuaian kecil dari
tangki itu sendiri!)
Diketahui
V0 = 40 L
T0 = 200C
T = 450C
γ bensin = 9,6 x 10-3 /0C
Ditanya
ΔV?
V   V0 T
Contoh 5
Penyelesaian
V   V0 T
V   V0 (T  T0 )

3

V  9,6 10  40 (45  20)
3
V  9,6 10  40 25
V  9,6 L
Bensin yang meluber adalah 9,6 L
Contoh 6
Sebuah bejana kaca pada 00X terisi penuh
dengan 100 cm3 raksa. Jika suhu dinaikkan
menjadi 200C, berapa cm3 raksa yang akan
tumpah?
Ditanya
Diketahui
volum raksa yang
α kaca = 9 x 10-6 /0C
tumpah (ΔV)?
T0 = 00C
ΔV = ΔVraksa - ΔVkaca
V0 kaca = V0 kaca = 100 cm3
γ raksa = 1,82 x 10-3 /0C
T = 200C
V   V0 T
Contoh 6
Penyelesaian
V   V0 T
Vkaca  3kaca V0 kaca (T  T0 )


Vkaca  3 9 106 100 (20  0)
Vkaca  54103  0,054cm3
Vraksa   raksa V0 raksa (T  T0 )


Vraksa  1,82103 100 (20  0)
Vraksa  3,64cm3
V  Vraksa  Vkaca  3,64cm3  0,054cm3  3,586cm3
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
m2
m1
Semakin besar
Bagaimana
hubungan
massa banyaknya
(m) benda semakin
kalor (Q)banyak
yang diperlukan
kalor
untuk
(Q)
yang
menaikan
dibutuhkan
suhuuntuk
dengan
menaikkan
massa benda
suhunya
(m)?
Q~m
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
air
minyak
Jumlah kalor
Apakah
jumlah
(Q)
kalor
yang(Q)
diperlukan
yang diperlukan
untuk menaikan
untuk menaikkan
suhu
suhu bergantung
berbeda
untuk setiap
padajenis
jeniszat
zat (c)?
Q~c
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
ΔT = 800C
ΔT = 400C
Bagaimana
hubungan
kenaikan
suhu
(ΔT) dengan
Semakin
besar
kenaikkan
suhunya
semakin
besar jumlah
kalor yang
jumlah
kalordiperlukan?
yang diperlukan
Q ~ ΔT
HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU
Q~m
Q=
Q Qm~ cc T
Q ~ ΔT
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan
suhu suatu zat ( joule)
m = Massa zat (kg)
c = Kalor jenis zat (joule/kg0C)
ΔT = Kenaikan suhu zat (0C) = T – T0
Suhu awal zat (0C)
Suhu akhir zat (0C)
Kalor Jenis Zat (c)
Sifat khas suatu zat
Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu 1 kg zat sebesar 10C
Zat
c (J/kg0C)
air
alumunium
4200
900
raksa
140
tembaga
390
besi atau baja
450
alkohol
2400
Kapasitas Kalor (C)
Sifat khas suatu zat
Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu suatu benda sebesar 10C
Q
C
T
mc T
C
T
C  mc
Q  m c T
Contoh 7
0,5 kg besi dinaikkan suhunya 30OC diperlukan
kalor 6750 joule, tentukan:
a. kapasitas kalor
b. kalor jenis
c. kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhunya sebesar 40OC
Diketahui
m = 0.5 kg
Ditanya
a. C?
ΔT = 300C
b. c?
Q = 6750 J
c. Q? bila ΔT = 450C
Contoh 7
Penyelesaian
Q 6750
a. C 

 225 J / 0 C
T
30
b. C  m c
C 225
J
c 
 450 0
m 0.5
kg c
c. Q  m  c  T
Q  0.5  450 40
Q  9000 J
HUBUNGAN KALOR & PERUBAHAN WUJUD ZAT
Q  mL
Pada perubahan wujud zat tidak terjadi perubahan suhu
Q=
Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah
wujud suatu zat ( joule)
m=
L=
Massa zat (kg)
Kalor laten (joule/kg)
Kalor Lebur (L)
Sifat khas suatu zat
Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah
wujud 1 kg
Zat
kalor lebur (kJ/kg)
Lf
Kalor uap (kJ/kg)
LU
air
alkohol
334
104
2256
853
raksa
11,8
272
tembaga
134
5069
emas
64,5
1578
perak
88,3
2336
Perubahan Wujud
medeposisi
menyublim
GAS
PADAT
CAIR
Azas Black
“Bila sebuah sistem/benda melepas kalor
maka akan ada sistem/benda lain yang
menerima kalor dengan jumlah yang sama”
Qlepas = Qterima
Contoh 8
Dua ratus gram air bersuhu 280C dicampur
dengan 20 gr air bersuhu 720C. Maka
suhu air campuran yang terjadi adalah…0C
(kalor jenis air 4200 J/kg0C)
T (0C)
ΔT2
ΔT1
Diketahui
m1 = 200 g
72
Q terima
TC
T1 = 280C
m2 = 200 g
Qlepas
T2 = 720C
28
Q (J)
cair = 4200 J/kg0C
Contoh 8
Diketahui
m1 = 200 g
T1 = 280C
m2 = 20 g
T2 = 720C
cair = 4200 J/kg0C
Penyelesaian
Qlepas  m2  cair  T2
Qterima  m1  cair  T1
m2  cair  T2  m1  cair  T1
m2  T2  m1  T1
2072  TC   200TC  28
72  TC   10TC  28
: 20
Contoh 8
72  TC   10TC  28
72  TC  10TC  280
72  280  10TC  17TC
352 11TC
352
0
TC 
 32 C
11
Suhu akhir campuran adalah 320C
Contoh 9
Lima ratus gram air teh bersuhu 700C akan
dibuat es teh. Ketika sejumlah es bersuhu -50c
dicampurkan, ternyata hanya setengahnya
yang meleleh. Berapa banyak es yang
dicampurkan?
Diketahui
T (0C)
m1 = 500 g
D
70
ΔT1
B
T
C
Qlepas
Q (J)
ΔT2
Q terima
-5 A
T1 = 700C
T2 = -50C
ces = 0,5 kal/g0C
cair = 1 kal/g0C
Lf = 80 kal/g0C
Contoh 9
T (0C)
Diketahui
D
70
ΔT1
B
T
ΔT2
C
Q terima
Qlepas
m1 = 500 g
ces = 0,5 kal/g0C
T1 = 700C
cair = 1 kal/g0C
Q (J) T = -50C
2
Lf = 80 kal/g0C
-5 A
Penyelesaian


Qterima  m1  cair  T1  5001 700  0  35000

Qlepas  QAB  QBC  m2  ces  T2   12 m2  L f
 m2  0.5  0   5  12 m2  80
 2,5m2   40m2   42,5m2

Contoh 9
Qterima  35000kal
Qlepas  42,5m2
Qterima  Qlepas
35000 42,5m2
35000
m2 
42,5
m2  823,5 g
Banyaknya es yang dimasukkan adalah 823,5 g