Manfaat dan Masalah Pemuaian Zat

Presentasi berjudul: "Manfaat dan Masalah Pemuaian Zat"— Transcript presentasi:

1 Manfaat dan Masalah Pemuaian Zat

2 Bimetal Logam 1 Logam 2 Dua pelat logam yang berbeda koefisien muai panjangnya () satu sama lain direkatkan Keping Bimetal

3 1 2 Sebelum dipanaskan 2 > 1 Setelah dipanaskan

4 Manfaat pemuaian (Bimetal)
Keping bimetal Besi Kuningan

5 Pembengkokan rel kereta api akibat memuai di siang hari
Masalah Pembengkokan rel kereta api akibat memuai di siang hari

6 Prinsip Pemuaian dijadikan dasar pembuatan skala termometer
Alat untuk mengukur suhu disebut termometer Termometer dibuat dengan dengan prinsip bahwa suatu zat ketika menyerap atau menerima kalor akan meningkat suhunya dan kemudian memuai

7 Dasar pembuatan Termometer zat cair
Penambahan voleme zat cair akibat pemuaian Ketika dipanaskan, suhu zat cair meningkat dan volume zat cair akan mengembang (memuai) Dasar pembuatan Termometer zat cair

8 Termeter zat cair Zat cair yang diperlukan : Pemuaian teratur
Titik didih cukup tinggi Tidak membasahi dinding kapiler Pipa kapiler Balon tempat zat cair Air raksa atau alkohol

9 Penambahan volume air raksa saat memuai melalui pipa kapiler
Air raksa menyerap kalor, suhunya naik, lalu memuai

10 Termeter zat cair Suatu termometer pasti memiliki sifat termometrik (termometric property) yaitu adanya suatu besaran fisis tertentu yang berubah secara linier terhadap perubahan temperatur (suhu) lingkungan Sebagai suatu alat ukur, maka termometer harus dilengkapi dengan skala pengukuran. Sifat termometrik untuk termometer zat cair adalah perubahan tinggi kolom zat cair pada pipa kapiler.

11 Untuk memberikan skala ukur pada termometer zat cair diperlukan dua titik acuan, yaitu titik tetap atas dan titik tetap bawah. Kedua titik tetap ini ditentukan dengan cara mencelupkan ujung termometer ke sistem yang suhunya relatif tetap meskipun sistem tersebut terus menyerap atau melepas kalor Termeter zat cair Sebagai suatu alat ukur, maka termometer harus dilengkapi dengan skala pengukuran. Diketahui bahwa jika zat atau benda sedang berubah wujud atau fase suhunya relatif tetap.

12 Termeter zat cair Titik tetap Atas Titik tetap bawah Es sedang mencair
Air sedang mendidih

13 Skala Termometer zat cair
Celcius : TTB = 0oC TTA = 100oC 100 skala Fahrenheit : TTB = 32oC TTA = 212oC 180 skala Kelvin : TTB = oC TTA = oC 100 skala

14 Perbandingan skala termometer
Skala X = skala antara titik tetap atas dan titik tetap bawah termometer X Skala Y = skala antara titik tetap atas dan titik tetap bawah termometer Y Tx = suhu yang dibaca skala termometer X Ty = suhu yang dibaca skala termometer Y tBX = titik tetap bawah skala termometer X tBy = titik tetap bawah skala termometer Y

15 Perbandingan skala Celcius dan Fahrenheit

16 Perbandingan skala Celcius dan Fahrenheit
Atau

17 Termoter yang lain

18 Kalor dan Perubahan Wujud (Fasa)

19 Kalor dan Perubahan Wujud (Fasa)
Wujud (Fasa) Zat atau benda : Padat, Cair, dan Gas Ketika banda (zat) menerima kalor suatu saat wujudnya dapat berubah Perubahan fasa pada dasarnya adalah perubahan struktur benda karena ikatan antar atom-atom berubah ketika menyerap energi luar (kalor) Perubahan fasa zat bisa : melebur, membeku, menguap, mengembun, menyublim, dan deposisi

20 Kalor dan Perubahan Wujud (Fasa)
Melebur : Perubahan Fasa dari Padat ke cair Membeku : Perubahan Fasa dari Cair ke Padat Menguap : Perubahan Fasa cair ke gas (uap) Mengembun : Perubahan dari Fasa gas (uap) menjadi cair Menyublim : Perubahan dari fasa padat menjadi gas Deposisi : Perubahan dari fase uap menjadi kristal padat

21 Padat Cair Gas Melebur Membeku Menguap Mengembun Menyublim Deposisi

22 Evaporasi dan Kondensasi
Evaporasi adalah perubahan keadaan zat dari wujud cair menjadi wujud gas dimana terjadinya pada permukaan zat cair Evaporasi adalah proses pendinginan Kondensasi adalah kebalikan dari proses evaporasi, yaitu perubahan keadaan zat dari wujud gas menjadi wujud cair Kondensasi adalah proses pemanasan

23 Perubahan Wujud (Fase) Zat
Es Air Uap Air Melebur Menguap

24 Grafik Perubahan dari Es menjadi Uap
Air dan uap Es dan air air uap Penambahan kalor (J) es

25 Kalor dan Perubahan Wujud (Fasa)
Melebur : Memerlukan panas Membeku : Melepaskan panas Menguap : Memerlukan panas Mengembun : Melepaskan panas Menyublim : Memerlukan panas Deposisi : Melepaskan panas

26 Menguap Menguap adalah peristiwa lepasnya molekul molekul air dari ikatan zat cair pada bagian permukaan zat cair

27 Menguap

28 Menguap Faktor-faktor yang dapat mempercepat penguapan : Memanaskan
Memperluas permukaan Meniup udara diatas permukaannya Menyemburkannya Mengurangi tekanan pada permukaannya

29 Penguapan lebih cepat terjadi pada wadah yang permukaannya lebih luas
Wadah kecil Wadah besar

30 Mengembun Mengembun adalah suatu fenomena yang merupakan kebalikan dari menguap Air embun dapat dijumpai pada rerumputan atau dedaunan pada pagi hari ? Mengapa mengembun terjadi pada dini hari ?

31 Mengembun Mengapa ketika terjadi hujan, di permukaan kaca mobil bagian dalam banyak titik-titik air ?

32 Mengembun Mengapa mengapa ketika kita memberikan es pada minuman di gelas pada siang hari yang terik, pada dinding gelas bagian luar terdapat titik-titik air ?

33 Proses pendinginan pada lemari es
Pompa uap Katup Cair Kalor diserap dari isi bagian Freezer Kalor dilepaskan Uap diubah menjadi cairan freon kembali (mengembun). Kalor dilepaskan Cairan freon diubah menjadi uap freon (menguap). Kalor dilserap Pipa saluran freon Proses pendinginan pada lemari es

34 Sirip pendingin Kompartemen Freezer Uap berubah menjadi cair (mengembun) kalor dilepas Cairan berubah kembali menjadi uap (menguap) kalor diserap Pompa

35 Kompartemen Freezer Alur arus udara dingin Alur arus udara hangat Arus konveksi

36 Mendidih Mendidih adalah peristiwa penguapan yang terjadi pada seluruh volume zat cair, yang ditandai adanya gelembung-gelembung udara yang keluar dari zat cair.

37 Tabel pemanasan air dan alkohol
Waktu (menit) 1 2 3 5 8 11 14 Suhu Air (oC) 20 27 35 42 61 83 100 Suhu Alkohol (oC) 40 57 70 78

38 Alkohol (titik didih 78oC)
Grafik pemanasan air dan alkohol 100 11 20 Suhu (oC) Waktu (m) 14 78 5 8 Air (titik didih 100oC) Alkohol (titik didih 78oC) titik didih

39 Kalor uap sama dengan kalor embun
Kalor (Q) yang diperlukan untuk menguapkan suatu zat cair pada titik didihnya adalah sebesar : Q = m U m adalah massa benda U adalah kalor uap Kalor uap adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya. Satuan kalor uap J/kg. Kalor uap sama dengan kalor embun

40 Titik didih zat cair dipengaruhi oleh :
Tekanan lingkungan

41 Mengapa tekanan mempengaruhi titik didih zat cair ???
Mendidih adalah proses penguapan yang terjadi di seluruh volume zat cair, menguap adalah proses terputusnya molekul-molekul zat cair dari ikatannya (misal ikatan van der waals) akibat menerima energi (kalor). Kalor yang diberikan digunakan untuk menghilangkan energi ikat dan melawan gaya penahan dari luar (tekanan luar) O H Kalor Tekanan biasa O H Molekul air terpisah (menguap) pada suhu tertentu Tekanan biasa

42 Mengapa tekanan mempengaruhi titik didih zat cair ???
Ketika tekanan sekitar lebih tinggi maka gaya yang menahan untuk pemutusan ikatan molekul-molekul zat cair (misal air) juga lebih besar, dan dibutuhkan energi (kalor) yang lebih besar lagi untuk dapat melepaskan molekul-molekul air. Molekul-molekul air dapat lepas (menguap, atau mendidih) pada suhu lebih tinggi dari suhu didih pada tenanan normalnya. Tekanan diperbesar O H Kalor lebih besar O H Molekul air terpisah (menguap) pada suhu yang lebih tinggi

43 Pengaruh tekanan pada titik didih
Pressure Cooker Kalor Air mendidih pada 150oC Uap air terperangkap sehingga tekanan tinggi

44 Mengapa tekanan mempengaruhi titik didih zat cair ???
Sebaliknya ketika tekanan sekitar lebih rendah maka gaya yang menahan untuk pemutusan ikatan molekul-molekul zat cair (misal air) lebih kecil, dan dibutuhkan energi (kalor) yang lebih kecil lagi untuk dapat melepaskan molekul-molekul air. Molekul-molekul dapat lepas (menguap, atau mendidih) pada suhu lebih rendah dari suhu didih pada tenanan normalnya. Tekanan diperkecil O H Kalor lebih kecil O H Molekul air terpisah (menguap) pada suhu yang lebih rendah

45 Di pegunungan tekanan atmosfirnya lebih rendah dari pada di dataran rendah (pantai) sehingga di pegunungan air dapat mendidih pada suhu didih yang lebih rendah daripada suhu didih di pantai

46 Melebur Melebur adalah peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi cair Membeku Membeku adalah peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi padat

47 Kalor lebur sama dengan kalor beku
Kalor (Q) yang diperlukan untuk meleburkan suatu zat cair pada titik leburnya adalah sebesar : Q = m L m adalah massa benda L adalah kalor lebur Kalor Lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan 1 kg zat cair pada titik leburnya. Satuan kalor uap J/kg. Kalor lebur sama dengan kalor beku

48 Titik lebur (beku) zat cair dipengaruhi oleh :
Tekanan dan ketakmurnian

49 Mengapa tekanan mempengaruhi titik lebur (beku) zat cair ??
Melebur adalah proses perubahan wujud dari padat menjadi cair pada titik leburnya. Melebur adalah proses runtuhnya ikatan hidrogen antara molekul-molekul zat cair berubah menjadi ikatan van der waals akibat menerima energi (gaya) dari luar bisa berupa kalor atau bentuk energi lainnya. Pemberian tekanan (gaya) luar dari luar dapat memutus ikatan hidrogen pada suhu bekunya (misal 0oC) O H Tekanan luar O H

50 Pengaruh tekanan pada titik lebur
Kawat Beban Setelah kawat melewati es ternyata es tidak patah tetapi masih menyambunga es

51 Mengapa ketakmurnian mempengaruhi titik lebur (beku) zat cair ??
Es memiliki titik lebur (dalam keadaan normalnya) pada suhu 0oC. Ketika es+air dicampur garam dapur titik leburnya akan turun pada suhu di bawah 0oC (bisa mencapai -20oC). Untuk meleburkan garam dapur diperlukan energi (kalor), tetapi karena kalor tidak disuplay dari luar, maka kalor akan diserap dari es, sehingga suhu campuran es akan turun jauh dibawah 0oC meskipun bercampur air. Peristiwa ini yang dimanfaatkan oleh penjual es krim untuk menjaga agar es krim tidak mencair ketika dijajakan. Air + es + garam Es krim Suhu – 20oC