Suhu dan Kalor Standar Kompetensi Menerapkan konsep konsep suhu dan kalor dalam memecahkan pesoalan- persoalan sederhana dan mengaitkannya dalam kehidupan sehari-hari. SIM

Suhu Suhu atau temperatur merupakan ukuran yang menyatakan panas atau dinginnya benda. Benda yang mempunyai suhu lebih tinggi dikatakan lebih panas. Alat : termometer Untuk mengukur suhu secara kuantitatif, perlu didefinisikan semacam skala numerik. Skala-skala numerik yang sudah dikenal ada 4 jenis, yaitu: (1) skala Celcius (C), (2) skala Reamur (R), (3) skala Fahrenheit (F), dan (4) skala Kelvin (K) disebut suhu mutlak. SIM

Perbandingan skala suhu Celsius, Kelvin, Fahrenheit seperti pada gambar berikut 100 80 212 373 Titik didih air Titik beku air 0C K 0R 0F 273 32 SIM

Perbandingan skalanya: 100 : 100 : 80 : 180 5: 5 : 4 : 9 Hubungan skalanya: SIM

Carilah temperatur dalam skala Celsius yang ekivalen dengan 410F. Contoh 1.1 200 0C = ….0R = ……0F = ……….K. Penyelesaian: 200 oC = 40R/5 0C x 2000C= 1600R = (9 0F /5 0C x 200 0C) + 320F= 392 0F = (200 + 273)K = 473 K Jadi 200 oC = 1600R = 392 0F = 473 K Contoh 1.2 Carilah temperatur dalam skala Celsius yang ekivalen dengan 410F. Penyelesian: 410F = 50C/9 0F (41 0F - 32 0F)= 50C/9 0F (90F) = 50C. Jadi 410F = 50C SIM

Kalor Kalor (panas) adalah salah satu bentuk energi. Suhu benda naik, menerima kalor, suhu benda turun melepaskan kalor. Azas Black: kalor yang diterima suatu benda sama dengan kalor yang dilepaskan oleh benda pemberinya. Benda melepaskan kalor, tanda negatif, jika menerima kalor tanda positif. Alat : kalorimeter. Satuan kalor dalam satuan internasional (SI) adalah joule (J).  1 J = 0,24 kalori 1 kalori = 4,2 joule 1 kilo kalori =1000 kalori. SIM

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda: Keterangan: Q = kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda (kalori = kal) m = massa benda (gr) c = kalor jenis benda (kal/gr0C) = kenaikan suhu benda (0C). SIM

Penentuan Kalor dan Kapasitas Kalor Massa benda Jenis Benda Besar kenaikan suhu. Kalor jenis (c) suatu benda adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaik-kan 1 kg benda sebesar 10C. Sedangkan kapasitas kalor (C) suatu benda didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diterima benda itu (Q) dengan kenaikkan suhunya( ). Secara matematis kapasitas kalor dirumuskan:

C = kapasitas kalor suatu benda (kalori/oC) m = massa benda (gr) . C = kapasitas kalor suatu benda (kalori/oC) m = massa benda (gr) = kenaikan suhu benda (0C). SIM

Menurut azas Black: kalor yang dilepaskan = kalor yang diterima Contoh 1.3 Jika teh 200 cm3 pada 950C dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 gr pada 250C, berapa suhu akhir dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya. (cteh= 4186 J/kg0C: ccangkir= 840 J/kg0C). Penyelesaian: Menurut azas Black: kalor yang dilepaskan = kalor yang diterima Dalam hal ini yang memberi kalor adalah teh, dan yang menerima kalor adalah cangkir. -Qteh = Qcangkir -mtehcteh(T-T1) = mcangkirccangkir(T-T2) mteh= = 1000 kg/m3 x 200 x 10-6 m3 = 0,2 kg -0,2 kg x 4186 J/kg0C (T-950C) = 0,15 kg x 840 J/kg0C (T-250C) – (837,2 J/oC)T + 79534 J = (126J/0C)T– 3150 J 82684 J = 963,2 J/oC T T = 85,8 0C SIM

Perubahan Wuzud Zat dan Kalor Laten PADAT CAIR GAS melebur menguap membeku mengembun deposit menyublim SIM

Kalor yang digunakan oleh zat untuk mengubah wujudnya tanpa disertai dengan kenaikan suhu zat (benda) tersebut dinamakan kalor laten . Keterangan: L = kalor laten (kalori/gr, atau J/kg) Q = jumlah kalori yang diterima atau dilepas (kalori atau J) m = massa benda (gr, atau kg) Jenis kalor laten, yaitu kalor laten lebur (dengan notasi Lf; f berasal dari kata ‘”freezing”), kalor laten beku atau kalor beku yang sama besarnya dengan kalor lebur, kalor laten uap atau kalor uap (dengan notasi Lv, v berasal dari kata “pavour”), dan kalor laten embun atau kalor embun yang besarnya sama dengan kalor uap. Kalor lebur = kalor beku (=Lf) Kalor uap = kalor embun (=Lv)

Dari b ke c suhu tetap , terjadi proses peleburan. Akibat perubahan suhu dapat mengakibatkan perubahan fase benda, seperti pada grafik berikut (temperatur versus waktu) berikut ini: Keterangan Es bersuhu -25 0C di titik a Titik b titik lebur es 0 0C Dari b ke c suhu tetap , terjadi proses peleburan. Titik c es mencair, seluruh es menjadi air 0 0C. Titik c – d proses kenaikan suhu dari 0 0C sampai 100 0C. Titik d adalah titik didih Titik e – d proses penguapan suhu tetap. titik e seluruhnya menjadi uap Titik f uap -25 50 75 100 Suhu (00C) Waktu b a c d 25 e f

mesLf + mesces(T-Tes) = - maca(T-Ta) Air 300 Contoh 1.4 Sebuah balok es 30 gr pada 00 C dicelupkan ke dalam bejana berisi 200 gr air pada 300C. Jika bejana dianggap tidak menyerap kalor, berapakah suhu akhir campuran ? (kalor lebur es = 336 x 103J/kg, kalor jenis air = 4200 J/kgK). Penyelesaian: Q3 =macaTa Q2 = mescesTes Dik : mes = 30 gr = 0,03 kg ; Lf = 336 x 103 J/kg; mair = 200 gr = 0,2 kg ; Ca = 4200 J/Kg K Dit : T ? Jwb : Menurut azas Black: Kalor yang diterima oleh es = kalor yang dilepas oleh air Q1+Q2= -Q3 mesLf + mesces(T-Tes) = - maca(T-Ta) 0,03kg.336 x 103 J/kg +(0,03 kg .4200 J/kgK)(T-0)= -0,2 kg.4200 J/kgK(T-30) (10080 J)+ (126 T J/K) = ( - 840 T J/K) + ( 25200 J 0C/K) (126 + 840) T J/K = (25200 – 10080) J 0C/ K (966 T) J/K = 15120 J 0C/ K → T = 15120 0C/966 = 15,65 0C Air 300 toC Es 00 Air 00

Perpindahan Kalor KONDUKSI Keterangan: H = laju perpindahan kalor secara konduksi (J/s) K = koefisien konduksi termal (J/smK) A = luas permukaan (m2) l = jarak kedua ujung (m) = kenaikan suhu (K). Konveksi (aliran) H = h A H = laju perpindahan kalor secara konveksi (J/s=W) h = koefisien konveksi (W/m2K-1) A = luas permukaan (m2) = kenaikan suhu (K)

Hukum Stefan-Boltzmann yaitu: Radiasi (pancaran) Hukum Stefan-Boltzmann yaitu: H = e z AT4 Keterangan: H = laju perpindahan kalor secara radiasi (J/s). e = emisivitas (0≤e≤1) z = konstanta Stefan-Boltzmann = 5,672 x 10-8 watt/m2K4 T = suhu mutlak (K) A = Luas permukaan (m2)

SELESAI