Materi Lengkap Fisika Peminatan Kelas XI Suhu, Kalor, Kapasitas Kalor, Asas Black, Dan Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi dan Radiasi)
PETA KONSEP
A. Suhu
1. Pengertian Suhu
Suhu adalah suatu besaran yang menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu ruang atau benda.
2. Alat Pengukur Suhu
Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah Termometer.
Terdapat 4 skala umum yang digunakan untuk termometer, yaitu :
- Celcius (0C)
- Reamur (0R)
- Fahrenheit (0F)
- Kelvin (K)
|
Termometer |
Titik Bawah |
Titik Atas |
Jumlah Skala |
|
Celcius (0C) |
00C |
1000C |
100 |
|
Reamur (0R) |
00R |
800R |
80 |
|
Fahrenheit (0F) |
320F |
2120F |
180 |
|
Kelvin (K) |
273K |
373K |
100 |
3. Konversi Skala Termometer
Skala suhu yang ditetapkan sebagai Satuan Internasional adalah Kelvin. Berikut gambaran mengkonversi suhu pada 2 termometer yang berbeda secara umum dituliskan:
Konversi antara 4 skala suhu ditunjukkan oleh tabel berikut.
Contoh
Soal :
Suhu udara dalam suatu ruangan 950F. Nyatakan suhu tersebut dalam Kelvin!
Jawab
B. Kalor
Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Pengertian kalor sebagai bentuk energy baru berkembang pada awal abad ke-19. Sebelumnya, kalor dianggap sebagai suatu zat yang dapat mengalir dari suatu benda ke benda lainnya. Jika kalor dianggap sebagai suatu zat, kalor haruslah memiliki massa karena setiap zat memiliki massa. Ternyata, kalor tidak memiliki massa. Jadi, kalor bukanlah suatu zat.
Oleh karena kalor merupakan salah satu bentuk energi, satuan kalor sama dengan satuan energi, yaitu joule (J). Sebelum diketahui bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energi, orang sudah membuat satuan dari kalor, yaitu kalori. Sampai saat inipun satuan kalori masih digunakan, misalnya dalam bidang kesehatan.
Secara umum, 1 kalori didefenisikan sebagai banyaknnya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air sebesar 1 atau 1 K.
1 kalori = 4,16 joule
1 joule = 0,24 kalori
Secara matematis, persamaan kalor dapat dinyatakan sebagai berikut.
C. Kapasitas Kalor
1. Kalor Jenis
Kalor jenis suatu benda didefinisika sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis ini menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut dalam menyerap kalor.
Secara matematis dirumuskan dengan persamaan :
2. Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor suatu benda adalah jumlah kalor yang diperlukan atau dilepaskan jika suhu benda tersebut dinaikkan atau diturunkan 1 K atau 10C.
Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
dengan :
Contoh Soal :
D. Asas Black
Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut:
“Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah”.
Energi selalu kekal sehingga benda yang memiliki temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki temperatur lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama.
Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
Ketika menggunakan persamaan ini, perlu diingat bahwa temperatur naik berarti zat menerima kalor, dan temperatur turun berarti zat melepaskan kalor, maka :
Contoh Soal :
Perpindahan kalor (panas) dapat dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan medium perantaranya. Tiga jenis perpindahan kalor tersebut adalah konduksi, konveksi, dan radiasi. Gambar diatas dapat menjelaskan 3 jenis perpindahan panas secara konduksi, konveksi dan radiasi secara sekaligus. Rambatan kalor api dari kompor ke panci adalah proses radiasi, kemudian air yang panas di bagian bawah panci akan bergerak ke atas bertukar posisi dengan air ddingin i bagian atas menghasilkan transfer kalor melalui konveksi, dan panas yang terdapat di pemegang panci yang terbuat dari logam dapat dihantarkan ke tangan melalui proses konduksi.
1. Konduksi
Gambar diatas menunjukkan sebuah batang logam yang salah satu ujungny dipanaskan datas api sementara ujung yang satu lagi dipegang tangan. Panas yang terjadi di ujung logam yang dipanaskan di atas api dirasakan juga oleh tangan yang memegang ujung logam yang lainnya. Ini membuktikan adanya aliran kalor (panas) pada logam.
Peristiwa perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan partikel partikelnya disebut konduksi. Jumlah kalor yang dipindahkan per satuan waktu, secara matematis dituliskan:
2. Konveksi
Saat kalian merebus air maka akan terjadi aliran (perpindahan ) kalor dari air yang panas dibagian bawah dengan air yang dingin dibagian atas wadah. Peristiwa perpindahan kalor yang disertai perpindahan massa atau perpindahan partikel partikel zat perantaranya disebut dengan aliran kalor secara konveksi. Laju kalor secara konveksi , secara matematis dapat dirumuskan:
3. Radiasi
Saat kalian berkumpul di sekitar api unggun, akan dirasakan panas dari api yang menyala. Peristiwa perpindahan kalor tanpa zat perantara disebut dengan radiasi. Besar laju aliran kalor secara matematis dirumuskan :
Komentar
Posting Komentar