Materi
1. Suhu dan Pemuaian
2. Panas dan Pengukurannya
3. Perpindahan Panas
4. Sifat Termal Materi
5. Hukum-hukum Termodinamika
Buku
• Fisika untuk Universitas 1 (mekanika, panas, bunyi) oleh Sears, Zemasky
• Prinsip-prinsip perpindahan panas oleh Frank Kreith (terjemahan Arko Prijono, MSc)
Suhu dan Pemuaian
Bambang S Amanto
Jurs. Ilmu dan Teknologi Pangan
UNS Solo
Suhu
1. Sebagai suatu besaran fisika yang dimiliki bersama antara dua benda atau lebih yang berada dalam kesetimbangan termal
2. Merupakan ukuran atau derajat panas atau dinginnya suatu benda atau sistem
100
0
373
273
212
32
Celsius Fahrenheit Kelvin
Alat Pengukur Suhu : Termometer
TC : (TF – 32) : TR = 5 : 9 : 4
TC = 5/9 (TF – 32) atau TF = 9/5 TC + 32
Contoh :
Contoh Soal
1. Berapa oC untuk 90 oF, 60 oR2. Berapa oF untuk 36 oC dan 50 oR
Mengapa termometer diisi air raksa atau alkohol ?
Syarat Termometrik (Thermometric property = X)
cTX Linear
Zat yang sering digunakan dalam termometer
1. zat padat, misalnya: platina dan alumel. 2. zat cair, misalnya: air raksa (raksa) dan
alkohol. 3. zat gas, misalnya: udara, zat air, dan
zat lemas.
Sifat Fisik Zat yg sering digunakan dalam termometer
1.perubahan volume gas. 2.perubahan tekanan gas. 3.perubahan panjang kolom cairan. 4.perubahan harga hambatan listrik atau hambatan
jenis. 5.perubahan gaya gerak listrik. 6.perubahan harga kuat arus listrik. 7.perubahan intensitas cahaya karena perubahan
temperatur. 8.perubahan warna zat. 9.perubahan panjang dua logam yang berlainan
jenisnya.
Jenis-jenis Termometer
Alat lainnya
Thermokopel
Alat lainnya
Pirometer optikik
ΔL = L0 . ΔT
L = L0 (1 + ΔT )
Lo
Δ L
L
ΔL = α Lo ΔTΔA = β Ao ΔTΔV = γ Vo ΔT
Tegangan (Stress) termal
Tegangan yg diakibatkan oleh panas tetapi benda tidak ada ruang untuk memuai
0LLA
FY
Y = Modulus young
Panas dan Pengukurannya
Bambang SA
Jurs. ITP FP UNS
PanasDalam kehidupan sehari-hari banyak ditemui penggunaan energi berupa panas-Memasak, UHT, pastoerisasi, blancing, pengentalan-AC-Mengeringkan-Menyimpan-dsb
Dua konsep kalor/panas
1. Rasa kepanasan (hot) yang disebut temperatur atau suhu.
2. Besaran yang dapat menyebabkan adanya perubahan temperatur yang disebut kalor (heat) atau bahang.
Panas dan Pengukuranya
Panas = Kalor• Kalor adalah energi yang ditransfer karena
perbedaan suhu
• Satuan : kalori (kal, cal), Joule (J), BTU, kWh, dsb
• Simbol kalor adalah Q
Satu kalori adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air murni dari 14.5° C menjadi 15.5° C
1 kal = 4,186 J
Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu sistem
Q = m c T
m = massa (gr)
c = kalor jenis (kal/g0C)
ΔT = Perubahan suhu (0C)
Kapasitas Panas/jenis
dT
dQC
C merupakan fungsi suhu
mdT
dQc
Kapasitas panas jenis air
Suhu oC
4,17
4,18
4,20
4,22
4,21
4,19
10 60 7020 30 40 50 80 90 100
Jika bagian yang berbeda dari sistem yang terisolasi berada pada temperatur yg berbeda, kalor akan mengalir dari temperatur tinggi ke rendah
Jika sistem terisolasi seluruhnya, tidak ada energi yang bisa mengalir kedalam atau keluar, maka berlaku kekalan energi dengan :
Q lepas = Q masuk
Contoh
Hitunglah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 20 kg apel (c = 0,56 kal/g0C) dari 20 0C ke 100 0C
Jawab.
Q = m c ΔT
= 20 gr x 0,56 kal/g0C x (100 –20)0C
Perubahan FasaZat dapat berbentuk padat, cair atau gas. Ketika terjadi perubahan fasa, sejumlah kalor dilepas atau diserap suatu zat yaitu
Q = m CL
Q = kalor (kalori)m = massa (gr)CL = kalor laten (kal/gr)
Kalor penguapan air pada 100 oC = 530 kal/grKalor lebur es pada suhu 0oC = 80 kal/gr
Diagram Tekanan dan Suhu Air
Titik Tripel
1 atm
100 oC
PU
C
4,5 mm Hg
0,01 oC
Contoh Soal
Hitung berapa kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 500 gram air yang sebelumnya berupa es dengan suhu -4 oC
Kalor penguapan air pada 100 oC = 530 kal/grKalor lebur es pada suhu 0oC = 80 kal/gr
Jika dua objek yang terpisah ada dalam keadaan setimbang termodinamik dengan objek yang ketiga dan mereka ada dalam keadaan setimbang, maka ketiga objek yang ada dalam kesetimbangan termodinamik mempunyai temperatur yang sama.
Hk ke nol Termodinamika (azas kesetimbangan termodinamik)
Evaporasi
Terima kasihSemoga bermanfaat