Transcript BAB 7 Suhu dan Kalor

SMKN Jakarta
2014
SUHU
 Suhu adalah besaran fisika
yang menyatakan derajat
panas atau dingin suatu zat.
Secara mikroskopik suhu menunjukkan pergerakan
atau kandungan energi kinetik dari partikelpartikel benda tersebut. Semakin tinggi suhu
suatu benda makin cepat partikel penyusun benda
bergerak atau bergetar, semakin rendah suhu
suatu benda semakin lambat partikel penyusun
benda bergerak atau bergetar.
Pengukuran Suhu
 Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah
Termometer. Semua termometer dilengkapi
dengan ukuran derajat suhu dalam suatu skala
standar.
 Termometer berasal dari bahasa yunani, yaitu
Thermos yang berarti panas dan meter berarti
pengukur (pembanding). Galileo adalah orang
yang pertama membuat termometer.
 Termometer bekerja memanfaatkan sifat
termometrik dari zat, yang dimaksud sifat
termometrik suatu zat adalah sifat zat yang dapat
berubah terhadap suhu.
Raksa dan alkohol
 Titik tetap (fixed points) yaitu titik tetap atas diambil
pada saat termometer diletakkan di dalam air sedang
mendidih, dan titik tetap bawah ditentukan pada saat
termometer berada di dalam es yang sedang mencair.
 Penentuan titik tetap atas dan bawah dilakukan pada
saat tekanan 1 atmosfer.
 Suhu paling rendah yang mungkin dapat dimiliki oleh
suatu benda disebut suhu nol mutlak yaitu -273,16°C.
Dimana pada suhu ini energi kinetik partikel sama
dengan nol.
Macam-macam Termometer
 Termometer Gelas
Termometer gelas
merupakan alat pengukur
suhu berupa tabung kaca
berongga yang tertutup
berisi caian tertentu yang
menunjukkan perubahan
suhu yang terjadi.
Keuntungan dan kerugian raksa sebagai pengisi
termometer
Keuntungan
Kerugian
1. Pemuaian yang merata
1. Harganya mahal
(linier terhadap perubahan
suhu).
2. Raksa peka terhadap
perubahan suhu
3. Raksa tidak membasahi
dinding kaca
4. Titik bekunya cukup rendah
(-40OC) dan titik didihnya
tinggi (375oC)
5. Warna mengkilap
2. Tidak dapat mengukur
suhu yang sangat rendah
(di bawah -40oC)
3. Bersifat racun, sehingga
berbahaya jika
termometer pecah dan
mengenai kulit.
Keuntungan dan kerugian alkohol sebagai pengisi
termometer
Keuntungan
Kerugian
1. Peka terhadap perubahan
1. Membasahi dinding kaca
suhu (kurang peka jika
dibandingkan raksa)
2. Titik beku yang cukup
(-115oC)
rendah
sehingga
mampu mengukur suhu
yang relatif rendah
3. Harganya lebih murah
dari raksa
sehingga mengganggu
ketelitian pengukuran
2. Titik didihnya rendah
(78oC) sehingga tidak
dapat mengukur suhu
yang lebih tinggi
3. Bersifat bening sehingga
harus diberi warna agar
penunjukan skala terlihat
Jenis-Jenis Termometer Gelas
 Termometer klinis
 Termometer ruang
 Termometer non gelas
Termometer non gelas merupakan termometer yang
bukan berupa tabung kaca berisi zat cair, walaupun
tetap memanfaatkan zat-zat yang mengalami
perubahan tetap terhadap suhu. Jenis termometer
yang ada tergantung pada fungsinya.
Skala Termometer
 Skala Celcius (oleh Anders Celcius)
Skala celcius memiliki seratus derajat
panas yang terbagi rata antara suhu air
membeku dan suhu air mendidih.
t
Titik Bawah = 0oC
Titik Atas = 100oC
 Skala Kelvin (oleh Lord Kelvin)
Titik Bawah (tb)= 273oC
Titik Atas (ta) = 373oC
Satuan untuk skala Kelvin adalah K. Hubungan
antara skala Celcius dengan skala Kelvin adalah:
t
Tk= Tc + 273
Skala Kelvin ditetapkan sebagai satuan SI untuk
suhu. Disebut juga skala termodinamik.
 Skala Fahrenheit (oleh Gabriel Farhenheit)
Pada skala Farhenheit, titik lebur es diberi angka
32 dan titik didih air diberi angka 212.
Hubungan antara skala farhenheit dan skala
ta
Celcius dinyatakan dengan persamaan:
t
tb
∆F:∆C=180:100=9:5
Tf = ((9/5)xTc )+32
Tc = (5/9)x(Tf - 32)
 Contoh Soal:
Suhu daerah pegunungan menunjukkan 20 °C. Jika
dinyatakan dalam skala Fahrenheit berapa skala yang
ditunjukkan?
Penyelesaian:
Diketahui:
TC = 20 °C
Ditanya:
TF = …… ?
Jawab:
TF = 9/5 x TC + 32
TF = 9/5 x 20 + 32
TF = 36 + 32
TF = 68 °F
Jadi skala pada termometer Fahrenheit
menunjukkan 68 °F
Pemuaian Zat
 Memuai
menyusut
 Pemuaian panas adalah perubahan suatu benda yang
bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau
berubah volumenya karena terkena panas.
 Pemuaian terjadi baik pada zat padat, zat cair, ataupun
gas.
Pemuaian Zat Padat
 Pemuaian Panjang
Terjadi pada benda padat
yang panjang tetapi luas
penampangnya kecil,
misalnya jarum rajut.
Salah satu alat yang digunakan untuk menyelidiki
muai panjang zat padat adalah
Musschenbroek.
Koefisien muai panjang (α) suatu bahan adalah
perbandingan antara pertumbuhan panjang (∆L)
terhadap panjang awal benda (L0) per satuan
kenaikan suhu (∆t). Sehingga:
 Contoh Soal
Batang tembaga pada suhu 20 °C panjangnya 50 cm,
kemudian dipanaskan sampai suhunya 100 °C. Jika
koefisien muai panjang tembaga 1,7 x 10-5 / °C, berapa
panjang batang tembaga sekarang?
Penyelesaian:
Diketahui: t1 = 20 °C
Lo = 50 cm
t2 = 100 °C
α = 0,000017 / °C
Ditanya:
L = …… ?
Jawab:
Δt = 100 °C - 20 °C = 80 °C
L = Lo (1 + α.Δt)
L = 50 cm ( 1 + 0,000017 / °C x 80 °C )
L = 50 cm ( 1+ 0,00136 )
L = 50,068 cm
Jadi panjang batang tembaga sekarang adalah 50,068 cm.
 Pemuaian luas
Terjadi pada benda padat tipis yang berbentuk persegi
panjang, segitiga, ataupun lingkaran, sehingga volum
dapat diabaikan.
Misalnya pada kaca jendela.
Koefisien muai luas (β) suatu bahan adalah
perbandingan antara pertambahan luas benda (∆A)
terhadap luas awal benda (A0) per satuan kenaikan
suhu (∆T).
ΔA = A0 β ΔT
Hubungan koefisien muai luas dengan koefisien muai
panjang:
β=2 α
 Pemuaian volum
Terjadi pada benda berbentuk balok, kubus, atau
berbentuk benda pejal lainnya.
Koefisien muai volum adalah pertambahan volum benda
tiap satuan volum, jika suhunya dinaikkan sebesar satu
satuan suhu.
ΔV = V0 γ ΔT
Koefisien muai volum adalah tiga kali koefisien muai
panjang.
γ= 3β
Pemuain Zat Cair
 Pemuaian volum
Untuk zat cair, tidak memiliki koefisien muai panjang,
yang ada hanya koefisien muai volum.
Persamaan untuk menghitung pemuaian volum zat
cair:
ΔV = V0 γ ΔT
Pemuaian volum zat cair lebih besar daripada
pemuaian volum zat padat untuk kenaikan suhu yang
sama.
 Pemuaian zat cair dapat
dimanfaatkan dalam
penggunaan termometer
zat cair, biasanya zat cair
yang digunakan adalah
raksa atau alkohol.
Anomali Air
Perilaku aneh air pada rentang suhu 0°C hingga 4°C,
dimana pada suhu tersebut air menyusut seiring
dengan kenaikan suhu.
Pada tekanan 1 atm, volume air minimun terjadi pada
suhu 4°C. Karena massa jenis zat berbanding terbalik
dengan volumnya, maka massa jenis air maksimum
pada suhu 4°C.
 Massa jenis es lebih kecil
daripada massa jenis air
yang bersuhu 1°C sampai
4°C, sehingga es
mengapung di
permukaan air.
Pemuaian Gas
 Pemuaian gas terjadi misalnya pada udara dalam
sebuah botol yang ditutup balon kemudian botol
dipanaskan.
 Pada gas tidak dikenal muai panjang dan muai luas,
yang ada hanyalah muai volume gas.
 Dari penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa
koefisien muai volume semua gas sama yaitu:
0,00367 /K.
Perumusan muai volume pada tekanan tetap dapat
dituliskan:
V2 = V1 (1+ΔT /273)
Keterangan:
V2= volume gas pada suhu akhir, dalam satuan m3
V1= volume gas pada suhu awal, dalam satuan m3
ΔT = kenaikan suhu, dalam satuan K
γ= 1/273
Penerapan Sifat Pemuaian Zat
 Keping bimetal
 Pemasangan jaringan
listrik atau telepon
 Kontruksi jembatan
 Sambungan rel kereta
api