SMA

Download materi fisika SUHU DAN KALOR doc word

SAYA BERIKAN COPAS BEBERAPA DARI ISI FILE DOWNLOAD TANPA GAMBAR UNTUK MENJADI ACUAN ANDA. TOMBOL DOWNLOAD ADA DI BAWAH.

SUHU DAN KALOR

 

  1. SUHU DAN ALAT UKUR SUHU
    • Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu zat.
    • Alat pengukur suhu adalah termometer.
    • Macam-macam termometer antara lain: termometer Celcius (C), termometer Reamur (R), termometer Fahrenheit (F), dan termometer Kelvin(K).
    • Hubungan antara hasil pengukuran suhu dengan skala masing-masing termometer adalah sebagai berikut:

Dimana x(sembarang), xmin = suhu es yang sedang melebur menurut termometer x, dan xmaks = suhu air yang sedang mendidih menurut termometer x.

 

  1. KALOR
    1. Kalor untuk Merubah Suhu Zat (Wujud Tetap)

Pemberian kalor pada suatu zat dapat berakibat naiknya suhu zat tersebut, memenuhi:

dan

 

Dengan Q = kalor, m = massa, c = kalor jenis zat, H = kapasitas kalor, dan ∆T = perubahan suhu zat.

Catatan : cair      = 4200 J/kg0C (SI)

1 kal  = 4,2 J

1 J     = 0,24 kal

 

  1. Kalor untuk Merubah Wujud Zat (Suhu Tetap)
  • Mencair = membeku
L = kalor lebur = kalor beku

 

  • Menguap = mengembun
U = kalor uap = kalor embun

 

  1. Diagram Kalor-Suhu untuk Air

 

Q1 = (mcΔt)es ; ces = 0,5 kal/g0C
Q2 = mLes ; Les = 80 kal/g
Q3 = (mcΔt)air ; Cair = 1 kal/g
Q4 = mLuap ; Luap = 540 kal/g
Q5 = (mcΔt)uap ; Cuap = 1 kal/g0C

 

  1. Azas Black

Jika 2 macam zat pada tekanan yang sama, suhunya berbeda jika dicampur maka : zat yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor, sedangkan zat yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor.

Jadi berlaku : Kalor yang diserap = kalor yang dilepaskan

Pernyataan di atas disebut “Asas Black” yang biasanya digunakan dalam kalorimeter, yaitu alat pengukur kalor jenis zat.

 

Hukum Kekekalan Energi

Energi kalor dapat berasal dari berbagai bentuk energi lain, misalnya energi listrik, energi gesekan, energi nuklir, dan lain-lain. Dalam hal ini, energi kekal,artinya energi kalor tersebut sama dengan energi asal penghasil kalor.

 

  1. PERAMBATAN KALOR
    1. Konduksi (Hantaran)

Pada peristiwa konduksi, atom-atom zat yang memindahkan panas tidak berpindah tempat tetapi hanya bergetar saja sehingga menumbuk atom-atom disebelahnya, (Misalkan terdapat pada zat padat) Banyaknya panas per satuan waktu yang dihantarkan oleh sebuah batang yang panjangnya L, luas penampang A dan perbedaan suhu antara ujung-ujungnya Dt, adalah :

H = k . A .

 

k adalah koefisien konduksi panas dari bahan dan besarnya tergantung dari macam bahan. Bila k makin besar, benda adalah konduktor panas yang baik. Bila k makin kecil, benda adalah isolator panas.

  1. Konveksi (Aliran)

Pada peristiwa ini partikel-partikel zat yang memindahkan panas ikut bergerak. Kalor yang merambat per satuan waktu adalah :

H = h . A . Dt

 

h = koefisien konveksi

Terjadi pada zat cair dan gas.

  1. Radiasi (Pancaran)

Adalah pemindahan panas melalui radiasi energi gelombang elektromagnetik. Energi panas tersebut dipancarkan dengan kecepatan yang sama dengan gelombang-gelombang elektromagnetik lain di ruang hampa (3 x 108 m/det)

Banyaknya panas yang dipancarkan per satuan waktu menurut Stefan Boltzman adalah :

W = e . t . T 4

 

W = Intensitas radiasi yg dipancarkan per satuan luas, dinyatakan dlm : J/m2.det atau watt/m2
e = Emisivitas (Daya pancaran) permukaan
t = Konstanta umum = 5,672 x 10 –8
T = Suhu mutlak benda

 

Besarnya harga e tergantung pada macam permukaan benda 0 £ e £ 1

e = 1
  • Permukaan hitam sempurna (black body)
  • Sebagai pemancar panas ideal.
  • Sebagai penyerap panas yang baik.
  • Sebagai pemantul panas yang jelek.

 

  • Terdapat pada permukaan yang lebih halus.
e = 0
  • Sebagai pemancar panas yang jelek.
  • Sebagai penyerap panas yang jelek.
  • Sebagai pemantul yang baik.

Botol thermos dibuat dengan dinding rangkap dua dan diantaranya terdapat ruang hampa serta dinding-dindingnya dilapisi dengan perak, maksudnya adalah :

  • Karena adanya ruang hampa tersebut, praktis pemindahan panas lewat konduksi dan konveksi tidak terjadi.
  • Lapisan mengkilap dari perak dimaksudkan untuk memperkecil terjadinya pemindahan panas secara radiasi. (Permukaan mengkilap e = 0)

 

  1. PEMUAIAN ZAT
    1. Muai Panjang
DL = Lo . a . Dt

Bila suatu batang pada suatu suhu tertentu panjangnya Lo, jika suhunya dinaikkan sebesar Dt, maka batang tersebut akan bertambah panjang sebesar DL yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

 

                                    DL = Perubahan panjang
Lo = Panjang mula-mula.
a = Koefisien muai panjang
Dt = Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-mula.

 

  • a = Koefisien muai panjang = koefisien muai linier

didefinisikan sebagai : Bilangan yang menunjukkan berapa cm atau meter bertambahnya panjang tiap 1 cm atau 1 m suatu batang jika suhunya dinaikkan 10 C.

 

  1. Muai Luas

Bila suatu lempengan logam (luas Ao) pada t00, dipanaskan sampai t10, luasnya akan menjadi At, dan pertambahan luas tersebut adalah :

DA = Ao . b Dt
At = Ao (1 + b Dt)

 

dan

 

Dt = t1 – t0

 

At = Luas benda setelah dipanaskan t 0C
Ao = Luas mula-mula.
b = Koefisien muai Luas
Dt = Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-mula.
  • b adalah Koefisien muai luas (b = 2 a)

Bilangan yang menunjukkan berapa cm2 atau m2 bertambahnya luas tiap 1 cm2 atau m2 suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 0C.

 

  1. Muai Volume

Bila suatu benda berdimensi tiga (mempunyai volume) mula-mula volumenya Vo pada suhu to, dipanaskan sampai t1 0, volumenya akan menjadi Vt, dan pertambahan volumenya adalah :

 

DV = Vo . g Dt

dan

 

Vt = Vo (1 + g Dt)
Dt = t1 – t0

 

Vt = Volume benda setelah dipanaskan t 0C
Vo = Volume mula-mula.
g = Koefisien muai ruang
Dt = Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-mula.

 

  • g adalah Koefisien muai Volume (g = 3 a)

Bilangan yang menunjukkan berapa cm3 atau m3 bertambahnya volume tiap-tiap 1 cm3 atau 1 m3 suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 0C.

  • Namun tidak semua benda menurut hukum pemuaian ini, misalnya air. Didalam interval 00– 40 C air akan berkurang volumenya bila dipanaskan, tetapi setelah mencapai 40 C volume air akan bertambah (Seperti pada benda-benda lainnya). Hal tersebut diatas disebut ANOMALI AIR.

Jadi pada 40 C air mempunyai volume terkecil, dan karena massa benda selalu tetap jika dipanaskan maka pada 40 C tersebut air mempunyai massa jenis terbesar.

 

 

SOAL-SOAL LATIHAN

  1. Pada saat air membeku termometer X menunjukkan angka -100X, pada saat air mendidih menunjukkan angka 1400 Jika termometer Celcius menunjukkan anga 300C, maka termometer X akan menunjukkan angka ….
A.  30 0X C.  37,5 0X E. 45 0X
B.  35 0X D   40 0X  

 

  1. Dalam botol termos terdapat 230 gram kopi pada suhu 900 Ditambahkan susu sebanyak 20 gram bersuhu 50C. Berpakan suhu campurannya? (misalkan tidak ada kalor pencampuran maupun kalor yang terserap botol termos dan diketahui
A.  5 0C C.  47 0C E. 90 0C
B.  20 0C D   83 0C  

 

  1. Sebuah alat pemanas air yang hambatannya 50 ohm dan dialiri arus listrik 1 ampere, digunakan untuk memanaskan 1 liter air bersuhu 250C selama 10 menit. Jika dianggap hanya air yang menerima kalor, maka suhu air menjadi …. (1 kalori = 4,2 joule)
A.  97 0C C.  34,2 0C E. 7,2 0C
B.  47 0C D   32,2 0C  

 

  1. Dua batang P dan Q dengan ukuran sama tapi jenis logam berbeda diletakkan seperti gambar di bawah. Ujung kiri P bersuhu 900C dan ujung kanan Q bersuhu 00 Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah …. (dalam 0C)
A.  45 D.  72
B.  55 E.  80
C.  60  

 

  1. 320 gram campuran es dan air pada suhu 00C berada dalam bejana yang kapasitas kalornya dapat diabaikan. Kemudian dimasukkan 79 gram uap air yang bersuhu 1000 Jika kalor lebur es 79,0 kal/gram dan kalor penguapan air 540 kal/gram, maka banyaknya air mula-mula adalah … gram.
A.  4 C.  35 E.  79
B.  10 D.  65  

 

  1. Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu (koefisien muai linear ) pada suhu 00C jari-jari = 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 800C, maka pertambahan luas permukaan bola sebesar … m2.
A.  0,83 x 10-2 C.  1,11 x 10-2 E.  1,21 x 10-2
B.  1,02 x 10-2 D.  1,15 x 10-2  

 

  1. Sebuah kubus mempunyai volume V terbuat dari bahan yang koefisien muai panjangnya . jika suhu kubus dinaikkan sebesar , maka luasnya akan bertambah sebesar ….
A. C.  12 E.
B. D.  

 

  1. Tenaga total suatu sumber radiasi benda hitam bersuhu mutlak T yang dikumpulkan selama 81 menit digunakan untuk mendidihkan air dalam bejana dari suhu awal yang sama dengan suhu kamar. Jika suhu benda hitam dinaikkan menjadi 1,5 T, maka waktu yang diperluka untuk proses pendidihan jumlah air yang sama dari suhu kamar berkurang menjadi … (menit)
A.  64 C.  36 E.  16
B.  54 D.  24  

 

  1. Dalam gambar, volume tabung B sama dengan 2 kali volume tabung A. Sistem tersebut diisi dengan gas ideal.Jumlah molekul sama dengan N dalam tabung A dan 3 N dalam tabung B. Bila gas dalam tabung A bersuhu 300 K maka tabung B suhu gas adalah ….
 

  1. 100 K
  2. 150 K
  3. 200 K
  4. 450 K
  5. 600 K

 

  1. Partikel-partikel gas ideal mempunyai sifat antara lain ….
    • Selalu bergerak
    • Tidak tarik-menarik
    • Bertumbukan lenting sempurna
    • Tidak mengikuti hukum Newton tentang gerak

 

  1. Bila sejumlah gas yang massanya tetap ditekan pada suhu tetap, maka molekul-molekul gas itu akan ….
    1. Mempunyai energi kinetik lebih besar
    2. Mempunyai momentum lebih besar
    3. Lebih sering menumbuk diinding tempat gas
    4. Bergerak lebih cepat
    5. Bergerak lebih lambat

 

  1. Sebuah tabung berisi udara pada tekanan 0,5 atm dalam keadaan tertutup. Kemudian tabung dibuka sehingga berhubungan dengan udara luar (anggap suhu tidak berubah) maka ….
  2. Udara keluar dari dlaam tabung sebanyak 25% dari volume semula
  3. Udara luar masuk ke dalam tabung sebanyak 25% dari volume tabung
  4. Udara keluar dari dalam tabung sebanyak 50% dari volume semula
  5. Udara luar masuk ke dalam tabung sebanyak 50% dari volume tabung
  6. Volume udara dalam tabung menjadi dua kali semula

 

  1. Entropi S suatu sistem tertutup termodinamika
  2. Tetap
  3. Berubah dengan penambahan berharga positif
  4. Berubah dengan penambahan berharga negatif
  5. Dapat tetap atau berubah dengan harga positif
  6. Dapat berubah dengan harga positif atau negatif tergantung dari macam prosesnya.

 

  1. Sejumlah gas ideal dipanaskan dengan volume konstan, maka berlaku ….
    • Kecepatan rata-rata molekul gas semakin besar
    • Perubahan momentum molekul gas ketika menumbuk dinding wadah konstan
    • Energi dalam gas bertambah
    • Kalor yang diberikan pada gas sebagian digunakan untuk melakukan usaha

 

  1. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada diagram P-V di bawah ini:
 

(1)   Usaha dari a ke b adalah 1,5 x 104 J

(2)   Usaha dari b ke c adalah 1,5 x 104 J

(3)   Usaha c ke a adalah nol

(4)   Usaha netto dalam satu siklus adalah 1,0 x 104 J

 

  1. Suatu mesin kalor yang bekerja dengan siklus yang dibangun dari dua isobar dan dua isokhor seperti pada gambar di samping digunakan untuk menggerakkan sebuah generator yang tegangan keluarannya 200 V. Apabila generator ini mendapat beban arus 5 A., maka mesin kalor tersebut dijalankan pada putaran per menit sebesar ….

 

 

A.  100 rpm

B.  200 rpm

C.  300 rpm

D. 400 rpm

E.  500 rpm

 

  1. Sebuah mesin kalor yang bekerja antara reservoir kalor bersuhu rendah 270C dan reservoir kalor bersuhu tinggi , ditingkatkan efisiensi maksimumnya dari 25% hingga menjadi 50% dengan menaikkan suhu menjadi  0 Suhu  dan  adalah ….
        0C
A.

B.

C.

D.

E.

36

54

127

300

400

54

108

327

400

600

 

  1. Sebuah mesin carnot bekerja di antara dua reservoir bersuhu 5270C dan 1270 Apabila reservoir suhu tinggi diturunkan menjadi 2270C, maka efisiensi mula-mula dan terakhir masing-masing adalah ….
A. 30% dan 20% D.  50% dan 30%
B. 40% dan 20% E.  60% dan 40%
C. 50% dan 20%  

 

  1. Suatu gas ideal monoatomik di dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1,2 x 105 Pa dan volume 40 liter. Bila gas memuai secara isobarik sehingga volumenya menjadi 50 liter, maka gas akan menyerap kalor dari lingkungan sebesar 2 x 103 Pada akhir proses ….
    • Suhu gas akan bertambah
    • Gas melakukan usaha sebesar 1,2 x 103 J
    • Gas mengalami perubahan energi dalam 800 J
    • Massa jenis gas bertambah

 

  1. 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 270C dipanaskan secara isobarik sampai 870 Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m, gas helium melakukan usaha luar sebesar ….
A.  60 kJ C. 280 kJ E. 660 kJ
B.  120 kJ D. 480 kJ  

 

  1. Muai Gas

Sejumlah gas bermassa m, bertekanan P, bertemperatur T dan berada dalam ruang tertutup yang bervolume V.

Dari percobaan-percobaan gas tersebut dapat menunjukkan hal-hal sebagai berikut :

  1. Untuk sejumlah gas bermassa tertentu, pada tekanan tetap, ternyata volumenya sebanding dengan temperatur mutlaknya atau dikenal dengan HUKUM GAY LUSSAC dan proses ini disebut dengan proses ISOBARIK.
 = C
V = C . T

Atau

Jadi pada TEKANAN TETAP  berlaku :

 

 

  1. Untuk sejumlah gas bermassa tertentu, pada temperatur konstan, ternyata tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya atau dikenal dengan HUKUM BOYLE dan proses ini disebut dengan proses ISOTERMIS.
P =

 

P.V = C

atau

 

P1 V1 = P2 V2

Jadi pada TEMPERATUR TETAP berlaku :

 

  1. Selain itu gas dapat diekspansikan pada volume tetap dan prosesnya disebut dengan proses ISOKHORIS atau dikatakan tekanan gas sebanding dengan temperatur mutlaknya.
 = C
P = C . T

Atau

Jadi pada VOLUME TETAP berlaku :

Kesimpulan : Dari kenyataan-kenyataan di atas maka untuk gas bermassa tertentu dapat dituliskan dalam bentuk

 =
 =  Konstan

 

Atau

Dan persamaan di atas disebut :

BOYLE – GAY LUSSAC

 

  1. TEORI KINETIK GAS
    1. Sifat Gas Ideal
  2. Terdiri atas partikel-partikel yang bergerak sembarang
  3. Jarak antar partikel > ukuran partikel
  4. Tak ada gaya antar partikel kecuali jika bertumbukan
  5. Tumbukan antarpartikel maupun antara partikel dengan dinding berlangsung elastis sempurna.
  6. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku

 

  1. Pengertian Tekanan Gas

”Tekanan gas terhadap dinding wadah adalah besar momentum yang diberikan partikel gas tiap satuan waktu tiap satuan luas’.

 

  1. Persamaan Gas Ideal

Dalam ruangan V (m3) berisi n mol (N partikel) gas. Jika suhunya T (Kelvin) dan P (N/m2) berlaku

 

R = Tetapan gas umum
  = 8,13 J/(mol K)
k = Konstanta = tetapan Boltzman
  = 1,3807 x 10-23 J/K
N0 = Bilangan Avogadro
  = 6,022 x 1023 / mol

 

  1. Kecepatan-Energi Kinetik

Dengan

m = Massa partikel gas
v = Kecepatan rata-rata partikel
Ek = Enegi kinetik rata-rata partikel
V = volume
  1. HUKUM-HUKUM POKOK TERMODINAMIKA
    1. Kalor Jenis Gas
  • Ada dua macam kalor jenis gas
    1. Kalor jenis pada volume tetap ()
    2. Kalor jenis pada tekanan tetap ()
  • Tetapan Laplace
    1. Usaha Luar dan Energi Dalam
  • Jika volume gas berubah dari V1 menjadi V2, maka usaha luar yang dilakukan gas:
 

W = luas arsiran

 

 

Mengembang : W > 0

Memampat     : W < 0

 

  • Energi dalam = total energi kinetik partikel

Dengan N = jumlah partikel

 

  1. Hukum I Termodinamika
Q = Kalor yang diberikan pada sistem gas
W = Usaha luar yang dilakukan gas
ΔU = Perubahan energi dalam gas

 

  1. Hukum II Termodinamika dan Mesin-Mesin
 

Mesin Kalor

 

Mesin Pendingin Mesin Carnot
Ø Mengacu rumusan kelvin-Planck Ø Mengacu rumusan Clausius Ø Rumus Carnot
Ø Bagan Ø Bagan Ø Siklus
    Reservoir suhu tinggi (T1)     Reservoir suhu tinggi (T1)  
     

a – b ; c – d = isotermis

    Reservoir suhu rendah(T2)     Reservoir suhu rendah(T2)      b – c ; d – a = adiabatic
Ø Ø Ø Merupakan mesin kalor dengan efisiensi maksimum:

 

 

Ø Efisiensi : Ø Angka kerja :

 

Download materi fisika SUHU DAN KALOR doc word

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

%d blogger menyukai ini: