TEMPERATUR DAN KALOR Pertemuan 26 Matakuliah: D0684 – FISIKA I Tahun: 2008

Bina Nusantara 1. Skala Temperatur Temperatur menyatakan ukuran kuantitatif keadaan panas-dinginnya suatu benda. Skala Thermometer Celcius ( T C ): 0 C Kelvin ( T K ): K Fahrenheit ( T F ): 0 F Hubungan ketiga skala thermometer tersebut : T K = T C dan T F = T C + 32 Standar Skala suhu : titik didih air : 373 K = 100 0C = 212 0F titik beku air : 273 K = 0 0C = 32 0F Nol mutlak: 0 K = C = F 3

Bina Nusantara 2. Ekspansi Termal Setiap benda akan mengalami perubahan betuk/ukuran dan keadaan/wujud, bila temperatur benda tersebut berubah. ( 1). Koefisien muai panjang (  )  L =  L  T  L = perubahan panjang L = panjang mula-mula  T = perubahan temperatur (2) Koefisien Muai luas (  )  A =  A  T  A = perubahan luas A = luas mula-mula Untuk benda padat :  = 2 

Bina Nusantara (3) Koefisien Muai Volume (  )  V =  V  T  V = perubahan volume V = volume mula-mula Untuk benda padat :  = 3 

Bina Nusantara 3. Kalor Kalor Kalor merupakan energi yang mengalir dari suatu benda ke benda lain karena adanya perbedaan temperatur antara kedua benda Satuan kalor : - SI : kalori ( cal ) - British : BTU 1 BTU = 252 Cal AZAS BLACK Jika dua benda yang berlainan suhu digabung menjadi satu maka akan terjadi perpindahan kalor dari benda panas ke benda dingin, hingga mencapai kesetimbangan ( suhu kedua benda menjadi sama ) Qdilepas + Q diterima = 0 Qdilepas : bertanda negatif Qditerima : bertanda positif

Bina Nusantara 4. Mekanisme Perpindahan Kalor Kalor akan mengalir dari sistem yang suhunya tinggi ke sistem yang suhunya lebih rendah hingga tercapai kesetimbangan thermal. Cara perpindahan kalor tergantung pada medium yang dilewati : (1) Cara konduksi Perpindahan kalor dimana tidak terjadi gerakan molekul medium perantara. Kalor dipindahkan karena vibrasi molekul dan menumbuk molekul tetangga. Cara ini terjadi pada medium padat Kalor yang mengalir dalam arah tegak lurus permukaan dalam waktu dt :

Bina Nusantara dQ/dt = H = - k A dT/dX cal /s k = konduktivitas panas A = luas penampang benda dT/dX = perubahan temperatur Untuk batang yang homogen : H = - { k A ( T 2 – T 1 ) / L } Jika batang terdiri atas n lempengan : H = - { A ( T 2 – T 1 ) / ∑ ( L i / k i ) } (2) Secara konveksi Perpindahan kalor dimana molekul dari medium perantaranya berpindah sambil membawa kalor. Hal ini terjadi pada medium fluida. Panas yang mengalir dalam fluida yang beda temperaturnya  T adalah : H = h A  T h = koefisien konveksi

Bina Nusantara (3). Secara radiasi Perpindahan kalor melalui pancaran radiasi (gelombang ). Kecepatan energi meninggalkan suatu benda yang suhunya T ( Kelvin), dan luas penampangnya A : dQ/dt = e  A T4 Watt/m2  = konstanta Boltzman = 5,67x10-8 W/m2K4 e = faktor emisivitas permukaan ( 0 < e < 1 )

Bina Nusantara 5. Hk. Thermodinamika I Sering terjadi transformasi dari kalor menjadi usaha ataupun sebaliknya. Proses ini harus memenuhi hukum kekekalan energi yaitu : Kalor yang diterima = Usaha + perubahan energi internal (dakhil ) dQ = dW + dU ( Hukum Termodinamika I ) Usaha : W = ∫ p dV Berbagai proses perubahan dari kalor ke usaha atau sebaliknya (1) Proses adiabatic: Dalam proses ini, tidak ada kalor yang masuk ataupun keluar dari sistem, dQ = 0

Bina Nusantara PV γ = konstan Usaha : W = ∫ P dV = (P 1 V 1 - P 2 V 2 ) / (1 - γ ) (2) Proses isotermal (temperatur tetap): Proses yang berlangsung pada suhu tetap, dan perubahan energi internal : dU = 0 Maka : dQ = dW (3) Proses isobar (tekanan tetap) : Proses berlangsung pada tekanan sistem tetap, maka W = P (V 2 - V 1 ) (4) Proses isovolum (volume tetap): Proses berlangsung pada volume tetap, maka : dW = 0 dan dU = dQ