Monthly Archives: February 2018

Termodinamika

Pengertian Termodinamika

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika adalah suatu ilmu yang menggambarkan usaha  untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu fisika ini mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan termodinamika bisa terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan industri.

Sistem-Sistem Termodinamika

Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan sifat dari batasan dan arus benda, energi dan materi yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungannya, yakni sebagai berikut :

  1. Sistem terbuka

Sistem yang menyebabkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya suatu aliran massa kedalam atau keluar sistem seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar. Sistem mesin motor bakar yaitu ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini, baik massa maupun energi bisa melintasi batas sistem yang sifatnya permeabel. Dengan demikian, pada sistem ini volume dari sistem tidak berubah sehingga disebut juga dengan control volume.

Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem yaitu :

  • Untuk panas (Q) bernilai positif jika diberikan kepada sistem dan bernilai negatif bila keluar dari sistem
  • Untuk usaha (W) bernilai positif jika keluar dari sistem dan bernilai negatif jika diberikan (masuk) kedalam sistem.
  1. Sistem tertutup

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak bisa melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun usaha (work) bisa melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, walaupun massa tidak bisa berubah selama proses berlangsung, tapi volume bisa saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang bisa bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas sistem tersebut. Contoh sistem tertutup yaitu suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.

Sebagaimana gambar sistem tertutup dibawah ini, jika panas diberikan kepada sistem (Qin), maka akan terjadi pengembangan pada zat yang berada didalam sistem. Pengembangan ini akan mengakibatkan piston akan terdorong ke atas (terjadi Wout). Karena sistem ini tidak mengizinkan adanya keluar masuk massa kedalam sistem (massa selalu konstan) maka sistem ini disebut dengan control mass.

Suatu sistem bisa mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

  • Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
  • Pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding yaitu dinding adiabatik dan dinding diatermik. Dinding adiabatik yaitu dinding yang menyababkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama (lambat). Untuk dinding adiabatik sempurna tidak memungkinkan terjadinya suatu pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik yaitu dinding yang memungkinkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang singkat (cepat).

  1. Sistem terisolasi

Sistem terisolasi ialah sistem yang menyebabkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Contohnya : air yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak bisa terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, walaupun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut dengan property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem bisa berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, jika masing-masing jenis koordinat sistem tersebut bisa diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem memiliki nilai koordinat yang tetap. Jika koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).

A. Teori Kinetik Gas

Teori kinetik gas merupakan teori yang menggunakan tinjauan tentang gerak dan energi artikel zat untuk menyelidiki sifat – sifatzatnya.

  1. Pengertian gas ideal

Gas ideal adalah suatu gas yang memiliki sifat – sifat antara lain :

  1. Gas ideal terdiri atas partikel – partikel dalam jumlah banyak dan antar partikel tidak terjadi gaya tarik – menarik (interaksi)
  2. setiap partikel bergerak dengan arah sembarang
  3. Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran ruangan
  4. Setiap tumbukan yang terjadi berlangsung secara lenting sempurna
  5. Partikel gas terdistribusi merata di dalam ruangan
  6. Pada gas ideal berlaku Hukum Newton tentang gerak

 

  1. Persamaan keadaan gas ideal
  2. Hukum Boyle – Gay Lussac

Hukum Boyle – Gay Lussac memenuhi hubungan p (tekanan), volume (V), dan suhu mutlak (T) yaitu :

p V = n R T

Keterangan :

n = Jumlah mol gas

R = tetapan umum gas = 8314 J/mol K = 8,31

  1. Hubungan jumlah mol dengan dengan massa total dan jumlah partikel

n = m/M atau n = N/No

Keterangan :

M = massa relatif partikel( atom atau molekul gas

No = bilangan avogadro = 6,02 x 1023 Partikel /mol

persamaan keadaan gas  menjadi p V = (m/M) R T atau  p V = N k T

Keterangan :

k = tetapan Boltzman =1,38 x 10-23 J/K

k = R / No atau R = k.No

Contoh soal :

  1. Satu mol gas berada dalam tabung yang volumenya 50 liter . Bila suhu gas itu 227oC, Berapa tekanan gas ?.

Diket : n = 1 mol, V = 50 liter = 50 dm3 = 5 x 10-2 m2, R = 8,31 x 103 J / kmol K, T = 227 o C = (227+273) = 500 K

Ditanya : p = ……. ?

Jawab : p V = n R T → p = n R T /V →1 (= 8,31 x 103 (500) /5 x 10-2 = 8,31 x 107 N /m2 = 8,31 x 107 Pa

  1. Berapa volume 5 gram gas oksigen O2 yang berat molekulnya M = 32 kgkmol pada keadaan normal (t = 0o C dan p = 1 atm) ?

diket : m = 5 gram = 5 x 10-3 kg, = M = 32 kg/kmol, R = 8314 J/kmol.K, T = (0 +273) = 273 K, p = 1 atm = 105 N/m2

Dit : V = …… ?

Jawab :  p V = n R T = V = (m / M) . R T / p = m R T / p M = (5 x 10-3)(8314)(273) / (105) (32) = 3,546 x 10-3 m3

Tugas :

  1. Sebuah tangki 300 liter berisi gas oksigen (m = 32 kg/mol) pada suhu 27o C dan tekanan 4 atm. Tentukan massa gas oksigen tersebut.
  2. 6,9 liter gas suhunya 27oC dan bertekanan 60 N/m2. Berapa jumlah partikel gas tersebut (k = 1,38 x 10-23 J/K) ?.
  3. Sebuah tangki 600 liter berisi gas oksigen (m = 32 kg/mol) pada suhu 77o C dan tekanan 8 atm. Tentukan massa gas oksigen tersebut.
  4. 10 liter gas suhunya 77 oC dan bertekanan 120 N/m2. Berapa jumlah partikel gas tersebut (k = 1,38 x 10-23 J/K) ?.
  5. Sebuah tangki 1200 liter berisi gas oksigen (m = 32 kg/mol) pada suhu 87 o C dan tekanan 10 atm. Tentukan massa gas oksigen tersebut.

Tekanan dan energi kinetik

Sejumlah gas dengan N buah partikel berada dalam tabung yang volumenya V . Bila diketahui massa sebuah partikelnya mo dan kecepatannya rata  ratanya v, maka tekanan gas itu memenuhi hubungan :

Contoh soal :

Tentukan energi kinetik rata – rata 5 mol gas  neon  yang volumenya  25 liter dengan tekanan 100 k Pa.

Diket : n = 5 mol,

No = bilangan avogadro = 6,02 x 1023 partikel / mol,

N = n.No = 5.(6,02 x 1023) = 3.01 x 1024 partikel,

V = 25 liter = 25 x 10-3 m3,

p = 100 kPa = 100 x 103 Pa

Ditanya : EK = ……. ?

Jawab :  Ek = (3p V) / (2 N) = (3(100 x 103)(25 x 10-3 ) / 2(3,01 x 1024) = 1,24 x 10-21 Joule

 

Hukum-Hukum Termodinamika

Termodinamika mempunyai hukum-hukum pendukungnya. Hukum-hukum ini menerangkan bagaimana dan apa saja konsep yang harus diperhatikan. Seperti peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika. Sejak perumusannya, hukum-hukum ini sudah menjadi hukum penting dalam dunia fisika yang berhubungan dengan termodinamika. Penerapan hukum-hukum ini juga digunakan dalam berbagai bidang seperti bidang ilmu lingkungan, otomotif, ilmu pangan, ilmu kimaia dan lain-lain. Berikut hukum-hukum termodinamika :

  1. Hukum I termodinamika (Kekekalan Energi dalam Sistem)

Energi tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan. Manusia hanya bisa mengubah bentuk energi dari bentuk energi satu ke energi lainnya. Dalam termodinamika, jika sesuatu diberikan kalor, maka kalor tersebut akan berguna untuk usaha luar dan mengubah energi dalam.
Bunyi Hukum I Termodinamika

untuk setiap proses apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔU = Q – W”.

Dimana U menunjukkan sifat dari sebuah sistem, sedangkan W dan Q tidak. W dan Q bukan fungsi Variabel keadaan, tetapi termasuk dalam proses termodinamika yang bisa merubah keadaan. U merupakan fungsi variabel keadaan (P,V,T,n).
W bertanda positif bila sistem melakukan usaha terhadap lingkungan dan negatif jika menerima usaha lingkungan.

Q bertanda positif jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan negatif jika melepas kalor pada lingkungan.
Perubahan energi dari sebuah sistem hanya tergantung pada transfer panas ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan oleh sistem dan tidak bergantung pada proses yang terjadi. Pada hukum ini tidak ada petunjuk adanya arah perubahan dan batasan-batasan lain.

Rumus Hukum Termodinamika I

Secara matematis hukum I termodinamika dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q = ∆U+W

Dengan ketentuan, jika:
Q(+) → sistem menerima kalor
OR → sistem melepas kalor
W(+) → sistem melakukan usaha
W(-) → sistem dikenai usaha
∆U(+) → terjadi penambahan energi dalam
∆U(-) → terjadi penurunan energi dalam

ΔU = Q − W
Keterangan :
ΔU = perubahan energi dalam (joule)
Q = kalor (joule)
W = usaha (joule)

Proses-proses
Isobaris → tekanan tetap
Isotermis → suhu tetap → ΔU = 0
Isokhoris → volume tetap (atau isovolumis atau isometric) → W = 0
Adiabatis → tidak terjadi pertukaran kalor → Q = 0
Siklus → daur → ΔU = 0

Persamaan Keadaan Gas

Hukum Gay-Lussac
Tekanan tetap → V/T = Konstan → V1/T1 = V2/T2

Hukum Charles
Volume tetap → P/T = Konstan → P1/T1 = P2/T2

Hukum Boyle
Suhu tetap → PV = Konstan → P1V1 = P2V2

P, V, T Berubah (non adiabatis)
(P1V1) / (T1) = (P2V2) / (T2)

Adiabatis
P1V1 γ= P2V2γ
T1V1 γ − 1= T2V2γ − 1
γ = perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap dan volum tetap → γ = Cp/Cv

Usaha
W = P(ΔV) → Isobaris
W = 0 → Isokhoris
W = nRT ln (V2 / V1) → Isotermis
W = − 3/2 nRΔT → Adiabatis ( gas monoatomik)

Keterangan :
T = suhu (Kelvin, jangan Celcius)
P = tekanan (Pa = N/m2)
V = volume (m3)
n = jumlah mol
1 liter = 10−3m3
1 atm = 105 Pa ( atau ikut soal!)
Jika tidak diketahui di soal ambil nilai ln 2 = 0,693

Mesin Carnot
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %
η = ( W / Q1 ) x 100%
W = Q1 − Q2

Keterangan :
η = efisiensi mesin Carnot (%)
Tr = suhu reservoir rendah (Kelvin)
Tt = suhu reservoir tinggi (Kelvin)
W = usaha (joule)
Q1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi (joule)
Q2 = kalor keluar / dibuang reservoir rendah (joule)

Contoh Soal 

Suatu gas mempunyai volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Bila tekanan gas yaitu 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut ??
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)

Pembahasan

Diketahui :
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap

Ditanya W ??

Dijawab :

W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule

  1. Hukum II termodinamika (Arah reaksi sistem dan batasan)

Hukum kedua ini membatasi perubahan energi mana yang bisa terjadi dan yang tidak. Pembatasan ini dinyatakan dengan berbagi cara, yaitu :

“Hukum II termodinamika dalam menyatakan aliran kalorKalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”

Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor
Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.

Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi (besaran termodinamika yang menyertai suatu perubahan setiap keadaan dari awal sampai akhir sistem dan menyatakan ketidakteraturan suatu sistem)
Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketia proses irreversible terjadi.

  1. Hukum III termodinamika
    Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut (temperatur Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.hukum ini jugga menyatakn bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol

 

PERPINDAHAN KALOR

Perpindahan Kalor

Kalor dapat berpindah dari satu benda ke benda lain dengan tiga buah cara yaitu :

a.  Perpindahan kalor secara konduksi

b. Perpindahan kalor secara konveksi

c. Perpindahan kalor secara radiasi

A. Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui medium perantara tanpa mengalami perpindahan medium. Biasanya perpindahan kalor ini terjadi pada benda padat. Misalnya Sebuah sendok salah satu ujungnya dicelupkan pada air yang panas maka lama – lama kelamaan  ujung yang lain akan menjadi panas.

B. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor melalui medium perantara di mana medium tersebut ikut berpindah. Contoh perpindahan kalor secara konveksi yaitu terjadinya angin laut dan angin darat.

C. Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik tanpa memerlukan zat perantara. Contoh perpindahan kalor secara radiasi yaitu sampainya sinar matahari ke bumi.

 

Kalor

KALOR

  1. Pengertian Kalor

Kalor merupakan bentuk energi yang pindah karena adanya perbedaan suhu. Secara alamiah, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Ternyata benda yang suhunya naik, massanya tidak berubah, jadi kalor bukan zat.

  1. Satuan kalor :

Satuan untuk menyatakan kalor adalah Joule (J) atau Kalori (kal). Joule menyatakan satuan usaha atau energi. Satuan Joule merupakan satuan kalor yang umum digunakan dalam fisika. Sedangkan Kalori menyatakan satuan kalor. 1 kalori (1 kal) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg air agar suhunya nai 1°C. Hubungan satuan kalori dengan joule adalah

1 kal = 4,2 J   atau   1 J = 0,24 kal

 

  1. Pengaruh Kalor Terhadap Benda
  2. Pengaruh kalor terhadap suhu benda

Kalor yang diterima oleh benda dapat mengubah suhu benda. Ketika kalor diberikan kepada air, maka suhu air bertambah. Makin banyak kalor yang diberikan makin banyak pula perubahan pada suhu air. Dapat disimpulkan bahwa kalor mengubah suhu benda.

Benda yang melepaskan kalor seperti air panas dalam gelas. Air panas yang kita letakkan diatas meja akan melepaskan kalor ke udara  karena air panas melepaskan kalor, maka suhu air panas makin lama makin turun. Air panas berubah menjadi air dingin. Hal ini menunjukkan bahwa kalor merubah suhu benda.

  1. Pengaruh kalor terhadap wujud benda

Kalor menyebabkan perubahan wujud pada benda-benda, seperti cokelat dan es batu. Cokelat yang kita genggam dengan tangan dapat meleleh. Demikian juga dengan es batu yang diletakkan dalam piring di atas meja. Lama-kelamaan es batu mencair Berarti es batu berubah wujud dari padat menjadi cair.

Perubahan wujud gas yang disebabkan oleh kalor diantara :

1)      Perubahan wujud dari padat menjadi cair dan sebaliknya. Contoh fenomena ini terjadi pada lilin yang sedang menyala.

2)      Perubahan wujud dari cair menjadi gas dan sebaliknya. Fenomena ini terjadi pada peristiwa memasak air dan terjadinya fenomena hujan.

3)      Perubahan wujud dari padat menjadi gas dan sebaliknya. Peristiwa ini terjadi pada kapur  barus yang menyublin, yang mengubah kapur barus menjadi gas. Sedangkan benda gas yang berubah menjadi benda padat dicontohkan pada asap kenalpot. Asap nkenalpot berubah menjadi jelaga (benda padat) ketika menyentuh permukaan dalam kenalpot.

  1. Menguap, Mengembun dan Mendidih
  2. Melebur dan Membeku

Melebur merupakan peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Sedangkan membeku adalah yaitu perubahan bentuk zat dari cair menjadi padat.

Untuk melebur, zat memerlukan kalor, dan pada waktu melebur suhu zat tetap. Sebaliknya untuk membeku, zat melepaskan kalor, dan pada waktu membeku, suhu zat tetap.

Kalor yang diperlukan  untuk meleburkan 1 Kg zat padat menjadi 1 Kg zat cair pada titik leburnya dinamakan kalor lebur. Sebaliknya, kalor yang dilepaskan pada waktu 1 Kg zat cair membeku menjadi 1 Kg zat padat pada titik bekunya dinamakan kalor beku. Jika banyaknya kalor yang diperlukan oleh zat yang massanya m Kg untuk melebur adalah Q Joule, maka kalor lebur (L) dapat kita tulis:

L = Q / m

Dimana:

L = Kalor Lebur (J/Kg)

Q = Banyaknya kalor (J)

m = Massa (Kg)

  1. Persamaan Kalor

Kalor menyatakan banyaknya panas, sedangkan suhu menyatakan derajat panas suatu benda.

Pemberian kalor menyebabkan suhu benda berubah. Makin banyak kalor yang diberikan pada suatu benda, maka suhu benda tersebut makin tinggi. Berarti kalor sebanding dengan perubahan suhu. Selain bergantung pada massa dan perubahan suhu, kalor yang diperlukan agar suhu benda naik juga bergantung pada jenis zat. Bila kita merangkum semua factor tersebut, maka kalor yang diperlukan agar suhu benda naik adalah:

Q = m c Δt

Dimana:

Q = Banyaknya Kalor (J)

m = Massa (Kg)

c = Kalor jenis benda (J/Kg oC)

Δt = Perubaha suhu (oC)

Kalor jenis menyatakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu 1 Kg zat sebesar 1 oC.

  1. Perpindahan Kalor
  2. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak. Partikel – partikel benda tersebut hanya bergetar. Contoh sendok yang dipanaskan.

  1. Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Contoh yang sederhana adalah proses mencairnya es batu yang dimasukkan ke dalam air panas.

  1. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Radiasi adalah perpindahan panas tanpa melalui perantara. ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita  merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung.

  1. Peralatan Yang Memanfaatkan Sifat Kalor

Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai peralatan yang memanfaatkan sifat kalor diantaranya:

  1. Kulkas

Kulkas dimanfaatkan untuk mendinginkan atau mengawetkan makanan dan minuman. Daging

  1. Alat penyulingan air

Benda lain yang memanfaatkan sifat kalor adalah alat penyuling air (destilasi).

  1. Asas Black

Ketika kita memasukkan es batu kedalam air panas ternyata suhu air  turun. Suhu air itu turun karena air melepaskan kalor ke es batu. Sementara itu, es batu mencair atau berubah wujud karena mendapat kalor dari air panas. besranya kalor yang dilepas dan kalor yang diterima oleh benda yang bercampur pertama kali diketahui oleh Joseph Black (1720-1799), seorang ilmuan Inggris.

  1. Bila dua benda bercampur maka benda yang panas akan memberikan kalor kepada benda yang dingin hingga suhu keduanya sama.
  2. Banyaknya kalor yang dilepas oleh benda yang panas sama dengan banyaknya kalor yang diserap oleh benda yang dingin

Pernyataan diatas dapat diringkas sebagai berikut: Kalor yang dilepas oleh suatu benda sama dengan kalor yang diterima benda lain. Pernyataan ini dikenal dengan Asas Black. Yang ditulis dengan pernyataan

Kalor Lepas = kalor terima

Q lepas = Q terima

Soal – soal suhu dan kalor :

  1. Kalor yang dilepas apabla 15 gram air bersuhu 100o C didinginkan hingga suhu 20 oC adalah ….(Kalor jenis air 1 Kal/gr o C.
  2. Panas sebesar 2 kilo joule diberikan pada sepotong logam bermassa 2500 gr yang memiliki suhu 30 oC. Jika kalor jenis logam 0,2 kalorigr oC, tentukan suhu akhir logam
  3. 500 gram es bersuhu −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!
  4. 500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!
  5. 500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!
  6. 500 gram es bersuhu −10oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!
  7.  Sepotong es bermassa 100 gram  bersuhu 0°C dimasukkan kedalam secangkir air bermassa 200 gram bersuhu 50°C. Jika kalor jenis es 0.5 kal/gr oC sedangkan kalor jenis air 1 kal /gr oC. Hitunglah suhu akhir campuran es dan air !.

SUHU

Suhu dan Kalor

  • Suhu adalah derajat panas yang dimiliki oleh suatu benda.
  • Kalor adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda yang disebabkan oleh bergetarnya partikel – partikel penyusun benda tersebut

TERMOMETER

  • Termometer adalah alat ukur suhu suatu benda atau sistem
  • Termometer memamfaatkan sifat pemuaian zat akibat perubahan suhu
  • Termometer analog menggunakan kolom raksa atau alkohol

SKALA TERMOMETER

Skala termometer yang umum digunakan adalah skala Kelvin, skala reamur, skala fahrenheit dan skala reamur

termometer

Gambar Perbandingan skala termometer

Rumus konversi suhu kusus

termometer

Contoh :

konversikan suhu 20º C menjadi skalar reamur ?

Diketa : Tº C = 20 º C

Ditanya : Tº R = …….. ?

Jawab :

termometer

Tugas :

Konversikan skala termometer di bawah menggunakan  rumus yang benar !

a.    20 °R  menjadi celcius, Fahrenheir dan kelvin

b.    68 °F menjadi celcius, reamur dan kelvin

Rumus konversi suhu secara umum :

termometer

Keterangan :

Tc = suhu termometer celcius

TTBc = titik tetap bawah termometer celcius

TTAc = titik tetap atas termometer celcius

Tx = suhu termometer x

TTBx = titik tetap bawah termometer x

TTAx = titik tetap atas termometer x

Air mendidih bersuhu 30 °C termometer X mempunyai TTA 150 °X dan TTB -50 °X termometer Y mempunyai TTA 130 °Y dan TTB 30 °Y. Tentukan berapa suhu air mendidih menurut termometer X dan Y.

Diket : Tc =  30 °C, TTAc =100 °C,     TTBc = 0 °C

TTAX   = 130 °X, TTBX = -50 °X ,  TTAY   = 130 °Y, TTBY = 30 °Y

Ditanya : Tx dan Ty …… ?

Jawab :

termometer

termometer

Tugas :

a. hitunglah Ty

b. Air mendidih bersuhu 90 °C termometer X mempunyai TTA 180 °X dan TTB -20 °X termometer Y mempunyai TTA 150 °Y dan TTB 20 °Y. Tentukan berapa suhu air mendidih menurut termometer X dan Y.