SUHU DAN KALOR Dalam kehidupan sehari- hari sangat banyak didapati penggunaan energi dalam bentuk kalor: – Memasak makanan – Ruang pemanas/pendingin – Dll. TUJUAN INSTRUKSIONAL Menentukan besaran suhu, kalorjenis, kalor, konduktivitas dalam kaitannya dengan pemuaian, penjalaran kalor, dan perubahan fasa

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

► Alat yang digunakan untuk mengukur kualitas temperatur disebut termometer ► Untuk mengukur kualitas temperatur secara kuantitatif, , perlu skala numerik seperti derajat Celsius (oC), derajat Fahrenheit ( oF ) untuk satuan temperatur relatif dan kelvin (K) dan rankine (R) untuk satuan temperatur absolut (tanpa derajat).

TERMOMETER Semua benda apabila dipengaruhi oleh panas sebagian atau semua dari sifat fisisnya akan berubah. Sifat fisis yang berubah dengan temperatur atau suhu ini dinamakan sifat termometrik benda. Dua buah bendah dengan temperatur yang berbeda bila disentuhkan akan mengalami perpindahan energi berupa panas, dimana benda yang lebih panas akan memberikan sebagian energi panasnya kepada benda yang lebih dingin dan sebaliknya benda dingin akan menerima energi panas. Kedua benda dalam proses ini berada dalam kontak termal. Pada akhirnya proses ini berhenti yang ditandai dengan tidak terjadinya perpindahan panas lagi dan temperatur benda menjadi sama. Keadaan tersebut dikatakan benda dalam keadaan kesetimbangan termal. Prinsip kesetimbangan termal antara dua benda dan pengukuran suhu merupakan hukum ke-nol dari termodinamika.

Hukum ke-nol termodinamika : Jika dua benda berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda itu berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. (a) (a)

1. 1 Temperatur Gas dan Skala Temperatur Absolut

Temperatur 0 o C adalah temperatur titik triple, yaitu suhu dimana H2 O dalam keadaan padat, cair dan gas (uap) dalam keadaan kesetimbangan termis dan tekanannya 4,58 mm Hg. Nilai temperatur ini didapatkan secara extrapolasi (gb.15-8). Skala temperatur gas ideal didefinisikan agar temperatur titik tripel adalah 273,15 kelvin (K), kelvin adalah satuan suhu absolut yang skalanya sama besarnya dengan Celsius derajat. Karena skalanya sama maka dapat dikonversikan antara Celsius derajat (suhu relatif) dengan kelvin (suhu absolut) dengan persamaan : T = ( tC + 273,15 ) kelvin (K) Biasanya untuk 273,15 dibulatkan menjadi 273

Untuk satuan British, konversi satuan suhu relatif (Fahrenheit) dengan satuan suhu mulak dalam Rankine dihubungkan dengan persamaan : T = (tF + 460 ) rankine (R)

P e m u a i a n Suatu zat jika dipanaskan pada umumnya akan memuai dan menyusut jika didinginkan, pemuaian panjang, luasan dan volume : ΔL = α LoΔT ΔA = β AoΔT ΔV = γ VoΔT ΔL, ΔA, ΔV = Perubahan panjang, luas dan volume L0, Ao, Vo = Panjang, luas dan volume awal ΔT = Perubahan suhu (C) α, β, γ = Koefisien muai panjang, luas dan volume (oC)-1 γ= 3 α dan β= 2α•

1. Sebuah cincin besi berdiameter 1,5 m pada suhu 20 C 1. Sebuah cincin besi berdiameter 1,5 m pada suhu 20 C. Harus dipanaskan didalam ketel dengan suhu berapakah cincin tersebut agar diameternya menjadi 1,52 m, jika α besi = 12 x 10-6 / 0C. Contoh soal :

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

Kalor/panas Kalor merupakan energi yang dapat berpindah dari satu benda kebenda lain karena adanya perbedaan temperatur. Dalam satuan SI, satuan kalor adalah joule dengan 1 kal = 4.186 J 1 kalori = kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gr ,massa air sebesar 1 0 C

Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu sistem , apabila : m = massa benda (gr) c = kalor jenis (kal/g oC) ΔT = Perubahan suhu ( oC) Q = m c ΔT kal atau joule (J) Kalor ini disebut kalor sensibel

Jika bagian yang berbeda dari sistem yang terisolasi berada pada temperatur yang berbeda, kalor akan mengalir dari temperatur tinggi kerendah. Jika sistem terisolasi seluruhnya, tidak ada energi yang mengalir kedalam atau keluar , maka berlaku kekekalan energi dengan : Q diserap = Q dilepas

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

Perubahan Fasa Q = m L , dimana Q = kalor (kalori) yang diperlukan Zat dapat berbentuk padat, cair atau gas. Ketika terjadi perubahan fasa, , sejumlah kalor dilepas atau diserap suatu zat, yaitu : Q = m L , dimana Q = kalor (kalori) yang diperlukan m = massa (gr) Kalor ini disebut kalor laten L = kalor laten (kal/gr) Kalor penguapan air Kalor peleburan es (100 oC) = 530 kal/gr (0 oC) = 80 kal/gr

Jawab : Q3 = m es c es ΔT, Q 2 = mes L es, Contoh : Berapa banyak energi yang harus dikeluarkan lemari es dari 150 kg air pada 20 oC untuk membuat es pada -12 oC . Jawab : Q3 = m es c es ΔT, Q 2 = mes L es, Q1 = m air c air ΔT, Qtotal = Q1+ Q2+ Q3 , Temperatur ( oC) 20 o C Q 2 = mes L es Q 1 = m air c air ΔT 0 oC Q tot= Q1+ Q2+ Q3 Q 3 = m air c air ΔT - 12 o C Kalor yang ditambahkan

Kalor laten untuk mengubah cairan menjadi gas tidak hanya pada titik didih (100 oC) tetapi juga pada suhu ruang. Hal Ini disebut evaporasi.