SUHU DAN KALOR

1. SUHU DAN KALOR DEPARTEMEN FISIKA IPB

2. Pendahuluan • Dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak didapati penggunaan energi dalam bentuk kalor: • Memasak makanan • Ruang pemanas/pendingin • Dll.

3. TUJUAN INSTRUKSIONAL • Menentukan besaran suhu, kalor jenis, kalor, konduktivitas dalam kaitannya dengan pemuaian, penjalaran kalor, dan perubahan fasa

4. Suhu dan Pemuaian • Api dikatakan panas atau bertemperatur tinggi • Es dikatakan memiliki temperatur rendah Pada kehidupan sehari-hari temperatur merupakan ukuran mengenai panas atau dinginnya benda.

5. Temperatur merupakan sifat sistem yang menentukan apakah sistem berada dalam keadaan kesetimbangan dengan sistem lain Kesetimbangan termal ?

6. Tsetimbang • Jika dua sistem dengan temperatur yang berbeda diletakkan dalam kontak termal, maka kedua sistem tersebut pada akhirnya akan mencapai temperatur yang sama. • Jika dua sistem dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain

7. Alat yang digunakan untuk mengukur temperatur disebut termometer • Untuk mengukur temperatur secara kuantitatif, perlu skala numerik seperti oC, oF, K, oR

8. Konversisuhu Perbandingan PERBEDAAN SUHU dalam skala Celcius dan Fahrenheit Bedakan antara suhu dan perbedaan suhu: 37C, 68F : suhu 37C 7C = 30 C : beda suhu

9. 12.1 Common Temperature Scales Converting from a Fahrenheit to a Celsius Temperature A healthy person has an oral temperature of 98.6oF. What would this reading be on the Celsius scale? degrees above ice point ice point

10. SkalaSuhu Kelvin Kelvin temperature

11. Pemuaian • Suatu zat jika dipanaskan pada umumnya akan memuai dan menyusut jika didinginkan L, A, V = Perubahan panjang, luas dan volume L0, Ao, Vo = Panjang, luas dan volume awal T = Perubahan suhu (C0) , ,  = Koefisien muai panjang, luas dan volume (/C0) L =  Lo T A =  Ao T V =  Vo T  = 3 dan  = 2

12. Contoh soal • Sebuahcincinbesiberdiameter 1,5 cm padasuhu 200C. Harusdipanaskandidalamketeldengansuhuberapakahcincintersebut agar diameternyamenjadi 1,512 cm? (besi = 12 x 10-6 / C0) T ?

13. ANOMALI AIR • 4oC → 0oC : Volumenya membesar • 0oC →4oC : Volumenya mengecil dengan massa jenis (ρ) paling tinggi, sehingga perilaku air ini sangat penting untuk bertahannya kehidupan di dalam air laut selama musim dingin

14. Kalor • Kalormerupakan transfer energidarisatubendakebenda lain karenaadanyaperbedaantemperatur • Dalamsatuan SI, satuankaloradalah joule dengan 1 kal = 4.186 J • 1 kalori (kal) = kalor yang dibutuhkanuntukmenaikkantemperatur 1 gr air sebesar 1C0

15. Jumlahkalor yang diperlukanuntukmengubahsuhusuatusistem m = massa (gr) c = kalor jenis (kal/gC0) T = Perubahan suhu (C0) Q = mcT

16. Contoh soal Hitunglah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 20 Kg besi (c = 0,11 kal/gC0) dari 100C ke 900C Jawab. Q = m cT = 20.103 gr x 0,11 kal/gC0 x (90 – 10)C0 = 17600000 kal

17. Perubahan Fasa • Zatdapatberbentukpadat, cairatau gas. Ketikaterjadiperubahanfasa, sejumlahkalordilepasataudiserapsuatuzatyaitu Q = m LQ = kalor (kalori) m = massa (gr) L = kalorlaten (kal/gr) Kalorpenguapan air Kalorpeleburanes (pada 1000C): 530 kal/gr (pada 00C) : 80 kal/gr

18. 20 Q1=maircairT Temperatur (0C) Q2=mairLes 0 Q3=maircesT -12 Kalor yang ditambahkan Contoh • Berapabanyakenergi yang harusdikeluarkanlemariesdari 150 kg air pada 200C untukmembuatespada – 120C Jawab Qtot = Q1 + Q2 + Q3

19. Jikabagian yang berbedadarisistem yang terisolasiberadapadatemperatur yang berbeda, kalorakanmengalirdaritemperaturtinggikerendah • Jikasistemterisolasiseluruhnya, tidakadaenergi yang bisamengalirkedalamataukeluar, makaberlakukekekalanenergidengan Qserap = Qlepas

20. Contoh • Sejumlah air 40C dimasukkankedalamgelas yang berisi 50 gram es 0C. Berapakahmassa air harusdimasukkankedalamgelastersebut agar seluruhestepatmencair? (Anggaptidakadakalor yang terbuangkelingkungan)

21. Kalor laten untuk mengubah cairan menjadi gas tidak hanya pada titik didih (1000C) tetapi juga pada suhu ruang. Hal ini disebut evaporasi

22. Perpindahan kalor Kalor berpindah dari satu tempat atau benda ke yang lain dengan tiga cara : 1. konduksi 2. konveksi 3. radiasi

23. Konduksi Berpindahnya kalor dari satu tempat ke tempat lain dengan cara tumbukan antar molekul, dengan laju aliran kalor K = Konduktivitas termal (J/s.m.0C) A = Luas penampang (m2) T = Suhu (0C) L = Tebal / panjang (m) T1 T2 K besar konduktor K kecil isolator L

24. Contoh • Berapa laju aliran kalor melalui jendela kaca yang luasnya 2,0 m x 1,5 m dan tebalnya 3,2 mm, jika temperatur pada permukaan dalam dan luar jendela 150C dan 300C dengan konduktivitas termal 0,84 J/s.m.C0

25. Konveksikalor ditransfer dari satu tempat ke tempat yang lain dengan pergerakan molekul, zat atau materi Konveksi paksa Konveksi alami • Aliran udara panas/dingin dipantai • Arus samudra yang hangat/dingin karena perubahan cuaca Sepanci air dipanaskan

26. Radiasi Kecepatan sebuah benda meradiasikan energi/ persamaan stefan-Boltzmann • e =koefisien pemancaran • = 5.67 x 10-8 W/m2K4 A = Luas permukaan T = suhu

27. Penutup • Kita telah mempelajari masalah: • Suhu dan pemuaian • Suhu dan perpindahan kalor • Suhu, kalor dan perubahan fasa • Bahasan selanjutnya adalah hukum-hukum termodinamika yang mencakup • Hukum I: mengenai hubungan antara energi dalam, kerja dan kalor yang terjadi pada suatu sistem • Hukum II: mengenai arah berjalannya suatu proses