1. Temperatur dan Kalor

SUHU DAN KALOR
 Dalam kehidupan sehari- hari sangat banyak
didapati penggunaan energi dalam bentuk kalor:
– Memasak makanan
– Ruang pemanas/pendingin
– Dll.
TUJUAN INSTRUKSIONAL
 Menentukan besaran suhu, kalorjenis, kalor,
konduktivitas dalam kaitannya dengan pemuaian,
penjalaran kalor, dan perubahan fasa
Temperatur
Temperatur merupakan sifat sistem yang menentukan
apakah sistem berada dalam keadaan kesetimbangan
termal dengan sistem lain.
Bagaimana Kesetimbangan termal itu ?
Jika dua sistem dengan temperatur yang berbeda diletakkan
dalam kontak termal, maka kedua sistem tersebut pada
akhirnya akan mencapai temperatur yang sama.
Jika dua sistem dalam kesetimbangan termal dengan sistem
ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal
satu sama lain
► Alat yang digunakan untuk mengukur kualitas
temperatur disebut termometer
► Untuk mengukur kualitas temperatur secara kuantitatif,
, perlu skala numerik seperti derajat Celsius (oC), derajat
Fahrenheit ( oF ) untuk satuan temperatur relatif dan
kelvin (K) dan rankine (R) untuk satuan temperatur
absolut (tanpa derajat).
TERMOMETER
• Semua benda apabila dipengaruhi oleh panas sebagian atau
semua dari sifat fisisnya akan berubah. Sifat fisis yang berubah
dengan temperatur atau suhu ini dinamakan sifat termometrik
benda. Dua buah bendah dengan temperatur yang berbeda bila
disentuhkan akan mengalami perpindahan energi berupa
panas, dimana benda yang lebih panas akan memberikan
sebagian energi panasnya kepada benda yang lebih dingin dan
sebaliknya benda dingin akan menerima energi panas. Kedua
benda dalam proses ini berada dalam kontak termal. Pada
akhirnya proses
ini berhenti yang ditandai dengan tidak
terjadinya perpindahan panas lagi dan temperatur benda
menjadi sama. Keadaan tersebut dikatakan benda dalam
keadaan kesetimbangan termal.
Prinsip kesetimbangan
termal antara dua benda dan pengukuran suhu merupakan
hukum ke-nol dari termodinamika.
Hukum ke-nol termodinamika :
Jika dua benda berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga,
maka ketiga benda itu berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain.
(a)
(a)
1. 1 Temperatur Gas dan Skala Temperatur Absolut
Temperatur 0 o C adalah temperatur titik triple, yaitu suhu dimana
H2 O dalam keadaan padat, cair dan gas (uap) dalam keadaan
kesetimbangan termis dan tekanannya 4,58 mm Hg. Nilai
temperatur ini didapatkan secara extrapolasi
(gb.15-8). Skala
temperatur gas ideal didefinisikan agar temperatur titik tripel
adalah 273,15 kelvin (K), kelvin adalah satuan suhu absolut yang
skalanya sama besarnya dengan Celsius derajat. Karena skalanya
sama maka dapat dikonversikan antara Celsius derajat (suhu
relatif) dengan kelvin (suhu absolut) dengan persamaan :
T = ( tC + 273,15 ) kelvin (K)
Biasanya untuk 273,15 dibulatkan menjadi 273
Untuk satuan British, konversi satuan suhu relatif
(Fahrenheit) dengan satuan suhu mulak dalam Rankine
dihubungkan dengan persamaan :
T = (tF + 460 ) rankine (R)
P e m u a i a n
Suatu zat jika dipanaskan pada umumnya akan memuai dan
menyusut jika didinginkan, pemuaian panjang, luasan dan
volume :
ΔL = α LoΔT
ΔA = β AoΔT
ΔV = γ VoΔT
ΔL, ΔA, ΔV = Perubahan panjang, luas dan volume
L0, Ao, Vo = Panjang, luas dan volume awal
ΔT = Perubahan suhu (C)
α, β, γ = Koefisien muai panjang, luas dan volume (oC)-1
γ= 3 α dan β= 2α•
Contoh soal :
1. Sebuah cincin besi berdiameter 1,5 m pada suhu 20 C.
Harus dipanaskan didalam ketel dengan suhu berapakah
cincin tersebut agar diameternya menjadi 1,52 m, jika α
besi = 12 x 10-6 / 0C.
ANOMALI AIR
•4 oC→0 oC: Volumenya membesar
•0 oC →4 oC: Volumenya mengecil dengan massa
jenis(ρ) paling tinggi, sehingga perilaku air ini sangat
penting untuk bertahannya kehidupan dibawah
dibawah permukaan laut selama musim dingin
Kalor/panas
 Kalor merupakan energi yang dapat berpindah dari
satu benda kebenda lain karena adanya perbedaan
temperatur.
 Dalam satuan SI, satuan kalor adalah joule dengan 1
kal = 4.186 J
 1 kalori = kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
temperatur 1 gr ,massa air sebesar 1 0 C
Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah
suhu suatu sistem , apabila :
m = massa benda (gr)
c = kalor jenis (kal/g oC)
ΔT = Perubahan suhu ( oC)
Q = m c ΔT
kal atau joule (J)
Kalor ini disebut kalor sensibel
 Jika bagian yang berbeda dari sistem yang terisolasi
berada pada temperatur yang berbeda, kalor akan
mengalir dari temperatur tinggi kerendah.
 Jika sistem terisolasi seluruhnya, tidak ada energi
yang mengalir kedalam atau keluar , maka berlaku
kekekalan energi dengan :
Q diserap = Q dilepas
Contoh soal
Hitunglah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan
suhu 20 Kg besi (c = 0,11 kal oC) dari 100 C ke 900 oC.
Jawab.
Q = m c ΔT
= 20.103 gr x 0,11 kal/g C x (90 –10) oC
= 17600000 kal
Perubahan Fasa
Zat dapat berbentuk padat, cair atau gas. Ketika
terjadi perubahan fasa, , sejumlah kalor dilepas atau
diserap suatu zat, yaitu :
Q=mL,
dimana
Q = kalor (kalori) yang diperlukan
m = massa (gr)
Kalor ini disebut kalor laten
L = kalor laten (kal/gr)
Kalor penguapan air
(100 oC) = 530 kal/gr
Kalor peleburan es
(0 oC) = 80 kal/gr
, Temperatur ( oC)
Contoh : Berapa banyak energi yang harus dikeluarkan
lemari es dari 150 kg air pada 20 oC untuk membuat es
pada -12 oC .
Jawab : Q3 = m es c es ΔT, Q 2 = mes L es,
Q1 = m air c air ΔT, Qtotal = Q1+ Q2+ Q3
0 oC
20 o C
Q 2 = mes L es
Q 1 = m air c air ΔT
Q 3 = m air c air ΔT
- 12 o C
Kalor yang ditambahkan
Q tot= Q1+ Q2+ Q3
 Kalor laten untuk mengubah cairan menjadi gas
tidak hanya pada titik didih (100 oC) tetapi juga
pada suhu ruang. Hal Ini disebut evaporasi.