Suhu dan-kalor

Created by Mrs Mary

Suhu adalah derajat panas atau dingin suatu benda

Defenisi Suhu

kalor merupakan salah satu bentuk perpindahan energi dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah

Defenisi Kalor

Termometer zat cair

00C

1000C

Titik tetap bawah

Titik tetap atas

Suhu es melebur

Suhu air mendidih

(XB)

(XA)

Titik tetap bawah

Titik tetap atas

B

AT

x

BABxT

100

Contoh 1Sebuah termometer ketika diletakkan dalam es yang meleleh, ketinggian raksanya 20 mm. Lalu ketika diletakkan dalam air yang mendidih, ketinggian raksanya 100 mm. Ketika termometer itu diletakkan dalam cairan tertentu, ketinggian air raksa adalah 45 mm. Berapa suhu cairan itu?PenyelesaianB = 20 mm

A = 100 mm

x = 45 mm

T ?

BABxT

100

Contoh 1

201002045

100

T

8025

100

T

1002580 T250080 T

802500

T 025,31

Suhu cairan 31,250

BABxT

100

Kelvin

00C

1000C

273 K

373 K

320F

2120F

00R

800R

Celcius Farenheit Reamur

Titik tetap bawah

Titik tetap atas

100 skala

100 skala

180 skala

80 skala

K

00

1000

273

373

320

2120

00

800

C F R

100

100

180

80

RKFC :::

4:5:9:5

RCFCKCC 000

5432

59273

80:100:180:100

Contoh 2

FCC

000 32

59

FC

000 3237

5937

FC 00 326.6637

Suhu badan manusia rata-rata 370 C, nyatakan dalam skala Fahrenheit

PenyelesaianC = 370CF?

FC 00 6.9837

Pengaruh kalor pada sebuah zat

Memuai atau Menyusut

Naik atau Turun Suhu

Berubah wujud

Pemuaian

Benda Padat

Benda Cair

Benda gas

Pemuaian volume

Pemuaian luas

Pemuaian panjang

Pemuaian volume

Pemuaian volume

Pemuaian PanjangTerjadi pada benda padat satu dimensi (hanya memiliki panjang)

l0

Sebelum dipanaskan, suhu T0Sesudah dipanaskan, suhu Tl

l0 = panjang awal benda (m)

l = panjang akhir benda (m)

Δl

Δl = pertambahan panjang (m)

T0 = suhu awal benda (0C atau K)

T = suhu akhir benda (0C atau K)

Δl = l – l0

ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)

ΔT = T – T0

Pemuaian Panjang

Tll 0

Δl = pertambahan panjang (m) = l – l0

α = koefisien muai panjang ( /0C )

l0 = panjang awal benda (m)


= T – T0

Koefisien muai panjang (α )berbagai zat pada suhu kamar

Zat α (0C) -1

Kaca 9 x 10-6

Baja 11 x 10-6

Tembaga 17 x 10-6

alumunium 24 x 10-6

Timah hitam 29 x 10-6

invar 0,9 x 10-6

1 m kaca bila dipanaskan 10C akan bertambah panjang 9 x 10-6 m1 cm kaca bila dipanaskan 10C akan bertambah panjang 9 x 10-6 cm1 m baja bila dipanaskan 10C akan bertambah panjang 11 x 10-6 m

Contoh 3

Sebuah jembatan yang terbuat dari baja memiliki panjang 500 m. Suhu minimum yang dicapai pada musim hujan adalah 100C dan suhu maksimum yang dicapai pada musim kemarau adalah 400C. Tentukan lebar celah yang harus disediakan pada salah satu ujung jembatan untuk memperhitungkan efek pemuaian!(koefisien muai baja 11 x 10-6 /0C)Diketahuil0 = 500 m

T0 = 100C

T = 400Cα = 11 x 10-6 /0C

DitanyaΔl?

Tll 0

Penyelesaian

Tll 0

)( 00 TTll )1040(5001011 6 l

30105500 6 lml 165,0

Panjang celah pada salah satu ujung jembatan adalah 0,165 m

Contoh 3

Pemuaian LuasTerjadi pada benda padat dua dimensi (memiliki panjang dan lebar)

Sebelum dipanaskan, suhu T0Sesudah dipanaskan, suhu T

A0 = luas awal benda (m2)

A = luas akhir benda (m2)

ΔA = pertambahan luas (m2)



ΔA = A – A0


ΔT= T – T0

A0A

Pemuaian Luas

TAA 0

ΔA= pertambahan luas (m2) = A – A0

β = koefisien muai luas ( /0C )

A0 = luas awal benda (m2)

ΔT = kenaikan suhu (0C atau K)= T – T0

= 2α

Contoh 4

20 4 rA

Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu (koefisien muai linier α = 18 x 10-6 ?0C) pada suhu 00C. Jari-jarinya 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 800C, berapa pertambahan luas permukaan bola?

α = 11 x 10-6 /0CDiketahui

T0 = 00C

T = 800C

r0 = 1 m

Ditanya ΔA?

20 14 A

40 A

Penyelesaian

TAA 0

Penyelesaian

TAA 0

)(2 00 TTAA )080(410182 6 A

8041036 6 A21152,0 mA

Pertambahan luas permukaan bola adalah 0,1152π m2

Contoh 4

Pemuaian VolumeTerjadi pada benda padat tiga dimensi (memiliki panjang dan lebar dan tinggi)

Sebelum dipanaskan, suhu T0Sesudah dipanaskan, suhu T

V0 = volume awal benda (m3)

V = volume akhir benda (m3)

ΔV = pertambahan volume (m3)



ΔV = V – V0


ΔT= T – T0

V0V

Pemuaian Volume

TVV 0

ΔV = pertambahan luas (m3)= V – V0

γ = koefisien muai volume ( /0C )

V0 = volume awal benda (m3)

ΔT = kenaikan suhu (0C atau K) = T – T0

= 3α

Koefisien muai volume (γ) berbagai zat cair pada suhu kamar

Zat γ (0C) -1

air 2,1 x 10-4

alkohol 1,12 x 10-3

raksa 1,82 x 10-3

bensin 9,6 x 10-3

udara 3,67 x 10-3

helium 3,665 x 10-3

1 L air bila dipanaskan 10C akan bertambah volumenya 2,1 x 10-4 L1 cm3 air bila dipanaskan 10C akan bertambah volumenya 2,1 x 10-4 cm31 L bensin bila dipanaskan 10C akan bertambah volumenya 9,6 x 10-3 L

Contoh 5Sebuah tangki bensin pada mobil memiliki kapasitas 40 L pada suhu 200C. Jika tangki diisi bensin sampai penuh, berapa banyak bensin akan meluber jika mobil dipanaskan di bawah sinar terik matahari sehingga suhu tangki mencapai 450C. (Abaikan pemuaian kecil dari tangki itu sendiri!)

Diketahui

T0 = 200CT = 450C

V0 = 40 LDitanya

γ bensin = 9,6 x 10-3 /0C

ΔV?

TVV 0

Penyelesaian

TVV 0

)( 00 TTVV

)2045(40106,9 3 V

2540106,9 3 V

LV 6,9

Bensin yang meluber adalah 9,6 L

Contoh 5

Contoh 6Sebuah bejana kaca pada 00X terisi penuh dengan 100 cm3 raksa. Jika suhu dinaikkan menjadi 200C, berapa cm3 raksa yang akan tumpah?

Diketahui

T0 = 00C

T = 200C

V0 kaca = V0 kaca = 100 cm3

Ditanya

α kaca = 9 x 10-6 /0C volum raksa yang tumpah (ΔV)?

γ raksa = 1,82 x 10-3 /0C

ΔV = ΔVraksa - ΔVkaca

TVV 0

PenyelesaianTVV 0

)(3 00 TTVV kacakacakaca

)020(1001093 6 kacaV

33 054,01054 cmVkaca

)( 00 TTVV raksaraksaraksa

)020(1001082,1 3 raksaV

364,3 cmVraksa

333 586,3054,064,3 cmcmcmVVV kacaraksa

Contoh 6

HUBUNGAN KALOR DAN KENAIKAN SUHU

m1m2

Bagaimana hubungan banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikan suhu dengan massa benda (m)?Semakin besar massa (m) benda semakin banyak kalor (Q) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya

Q ~ m


Apakah jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat (c)?Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikan suhu berbeda untuk setiap jenis zat

Q ~ c

airminyak


Bagaimana hubungan kenaikan suhu (ΔT) dengan jumlah kalor yang diperlukan?Semakin besar kenaikkan suhunya semakin besar jumlah kalor yang diperlukan

Q ~ ΔT

ΔT = 800CΔT = 400C


TcmQ

Q = Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat ( joule)

m = Massa zat (kg)

c = Kalor jenis zat (joule/kg0C)

ΔT = Kenaikan suhu zat (0C) = T – T0

Suhu akhir zat (0C)Suhu awal zat (0C)

Q ~ m Q ~ c Q ~ ΔT

Kalor Jenis Zat (c)

Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 10C

Zat c (J/kg0C)

air 4200alumunium 900

raksa 140tembaga 390

besi atau baja 450alkohol 2400

Sifat khas suatu zat

Kapasitas Kalor (C)

Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 10C


TQC

TcmQ

TTmcC

mcC

Contoh 70,5 kg besi dinaikkan suhunya 30OC diperlukan

kalor 6750 joule, tentukan:a. kapasitas kalorb. kalor jenisc. kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya sebesar 40OC

Diketahui

ΔT = 300Cc. Q? bila ΔT = 450C

m = 0.5 kgDitanya

Q = 6750 J

a. C?

b. c?

Penyelesaian

Contoh 7

CJT

QCa 0/22530

6750.

ckgJ

mCc

mcCb

04505.0

225.

JQQ

TcmQc

9000404505.0

.

HUBUNGAN KALOR & PERUBAHAN WUJUD ZAT

LmQ

Q = Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud suatu zat ( joule)

m = Massa zat (kg)

L = Kalor laten (joule/kg)

Pada perubahan wujud zat tidak terjadi perubahan suhu

Kalor Lebur (L)

Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud 1 kg

Zatkalor lebur (kJ/kg)

Lf

Kalor uap (kJ/kg) LU

air 334 2256alkohol 104 853raksa 11,8 272

tembaga 134 5069emas 64,5 1578perak 88,3 2336


GAS

CAIR

Perubahan Wujud

PADAT membekumencair

men

yubl

im

medeposisi

mengembunmenguap

Azas Black

“Bila sebuah sistem/benda melepas kalor maka akan ada sistem/benda lain yang

menerima kalor dengan jumlah yang sama”

Qlepas = Qterima

Contoh 8

Diketahui

T1 = 280C

m1 = 200 g

Dua ratus gram air bersuhu 280C dicampur dengan 20 gr air bersuhu 720C. Maka suhu air campuran yang terjadi adalah…0C (kalor jenis air 4200 J/kg0C)

T2 = 720C

m2 = 200 g

cair = 4200 J/kg0CQ (J)

T (0C)

28

72

TC

Q terima

QlepasΔT1

ΔT2

Penyelesaian

Contoh 8

DiketahuiT1 = 280Cm1 = 200 g

T2 = 720Cm2 = 20 gcair = 4200 J/kg0C

22 TcmQ airlepas

11 TcmQ airterima 1122 TcmTcm airair

1122 TmTm

282007220 CC TT: 20

281072 CC TT

Contoh 8

281072 CC TT

2801072 CC TT

CC TT 171028072

CT11352

CTC032

11352

Suhu akhir campuran adalah 320C

Contoh 9

Lima ratus gram air teh bersuhu 700C akan dibuat es teh. Ketika sejumlah es bersuhu -50c dicampurkan, ternyata hanya setengahnya yang meleleh. Berapa banyak es yang dicampurkan?

Q (J)

T (0C)

-5

70

TQ terima

Qlepas

ΔT2

ΔT1

A

B C

D

Diketahui

T1 = 700C

m1 = 500 g

T2 = -50C

ces = 0,5 kal/g0Ccair = 1 kal/g0CLf = 80 kal/g0C

Contoh 9

Q (J)

T (0C)

-5

70

TQ terima

Qlepas

ΔT2

ΔT1

A

B C

DDiketahui

T1 = 700C

m1 = 500 g

T2 = -50C

ces = 0,5 kal/g0C

cair = 1 kal/g0C

Lf = 80 kal/g0C

11 TcmQ airterima

Penyelesaian

BCABlepas QQQ

0701500 0

fes LmTcm 221

22

80505.0 221

2 mm

22 405,2 mm 25,42 m

35000

Contoh 9

kalQterima 35000

25,42 mQlepas lepasterima QQ

25,4235000 m

5,4235000

2 m

gm 5,8232

Banyaknya es yang dimasukkan adalah 823,5 g

Education

Suhu dan-kalor