Materi dan Soal Serta Pembahasannya Suhu Dan Kalor

Asalamualaikum Wr. Wb
Bagi teman teman yang sedang cari rtikel tentang Suhu dan kalor ini saya ada boleh di Copas atau di download
 https://drive.google.com/folderview?id=0BzWWoQyqm4SLRi1JWXVNMUVuYmM&usp=sharing

A. SUHU

    Pengertian Suhu

•  Suhu (Temperatur) dapat didefinisikan sebagai sifat fisik suatu benda untuk menentukan apakah  keduanya berada dalam kesetimbangan termal.
•  Dua buah benda akan berada dalam kesetimbangan termal jika keduanya memiliki temperatur  yang sama.
•  Alat yang dapat mengukur suhu suatu benda disebut termometer 

 Skala pada Beberapa Termometer

Berikut rentang temperatur yang dimiliki setiap skala.

• Termometer skala Celsius Memiliki titik didih air 100°C dan titik bekunya 0°C.Rentang       temperaturnya berada pada temperatur 0°C – 100°C dan dibagi dalam 100 skala.
• Temometer skala Reamur Memiliki titik didih air 80°R dan titik bekunya 0°R. Rentang   temperaturnya berada pada temperatur 0°R – 80°R dan dibagi dalam 80 skala
• Termometer skala Fahrenheit Memiliki titik didih air 212°F dan titik bekunya 32°F. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 32°F – 212°F dan dibagi dalam 180 skala
• Termometer skala Kelvin Memiliki titik didih air 373,15 K dan titik bekunya 273,15 K. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 273,15 K – 373,15 K dan dibagi dalam 100 skala.

Kok Bisa Dapet Rumus kaya gitu yaaa nihhh saya kasih tau caranya

Suhu A - titik beku suhu A  = Selisih Titik didih dengan titik beku suhu A

Suhu B - Titik beku suhu B = Selisih Titik didik dengan titik beku suhu B

Contoh

Tk - 273=100

Tc - 0    =100

Latihan Soal !

1.  Diketahui sebuah termometer memiliki titik beku pada temperatur –10°X dan titik didih 80°X.    Bagaimanakah hubungan termometer ini terhadap skala Celsius
2.  Temperatur yang terbaca pada skala Celsius menunjukkan nilai 30°C. Berapakah nilai yang  terbaca pada skala Kelvin?
3. Berapakah nilai yang terbaca pada temperatur skala Celsius jika Anda menemukan sebuah data yang menyatakan bahwa temperatur di ruangan Anda menunjukkan nilai 20°R?

    Pemuaian Zat 

• Pemuaian zat pada dasarnya ke segala arah
• Besar pemuaian yang dialami suatu benda tergantung pada tiga hal, yaitu ukuran awal benda, karakteristik bahan, dan besar perubahan suhu benda.
• Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang.
• Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan 1° C. Makin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar pertambahan panjangnya.Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien muai panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan panjangnya.
• Tabel Koefisien muai
  

    Pemuaian Panjang 

Jika temperatur dari sebuah benda naik, kemungkinan besar benda tersebut akan mengalami pemuaian.

Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula L1, koefisien muai panjang (α), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi L2 dan suhunya menjadi T2, maka akan berlaku persamaan, sebagai berikut.

∆L = L2-L1

L2= ∆L+L1

L1=L2-∆L

    Pertambahan panjang: ∆L=α×L1×∆T
    Panjang seluruh benda setelah dipanaskan: L2=L1 (1+α×∆T)

Keterangan:

L1 : panjang batang mula-mula (m)

L2 : panjang batang setelah dipanaskan (m)
∆L: selisih panjang batang = L1 – L2
α :koefisien muai panjang (l°C)
T1 : suhu batang mula-mula (° C)
T2 : suhu batang setelah dipanaskan (° C)
∆T: selisih suhu (° C) = T2 – T1

SOAL!

1. Sebuah benda yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C.
2. Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Tentukanlah pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturnya naik dari 10°C sampai 40°C.

    Pemuaian Luas 

Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar.

    Hal ini berarti lempengan tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas.

∆A=A2-A1
A2= ∆A+A1
A1=A2-∆A

    Pertambahan Luas: ∆A=β×A_1×∆T
β=2×α
    Panjang seluruh benda setelah dipanaskan: A_2=A_1 (1+2α×∆T)

SOAL

1. Pada suhu 30° C sebuah pelat besi luasnya 10 m2. Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90° C dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/° C, maka tentukan luas pelat besi tersebut!
2.  Sebuah balok berukuran panjang sebeser 5m2 dan lebar 10m2, dipanaskan dari suhu sebesar 250C smpai 750C, jika balok tersebut terbuat dari besai, maka tentukan muai luas besi tersebut! (nilai koeisien beli lihat ditabel!)

    Pemuaian Volume

    Zat padat yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami muai volume, yakni bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut.

∆V=V2-V1
V2= ∆V+V1
V1=V2-∆V
    Pertambahan Luas: VA=γ×V×∆T
γ=3×α
    Panjang seluruh benda setelah dipanaskan: V2=V1 (1+3α×∆T)

SOAL!

1. Sebuah bejana dari memiliki volume 1 liter pada suhu 25° C. Jika koefisien muai panjang bejana 2 × 10-5 /°C, maka tentukan volume bejana pada suhu 75° C!
2.  Sebuah bola dari aluminium  yang memiliki volume 50 m3 jika dipanaskan hingga mencapai temperatur 50°C. Jika pada kondisi awal kondisi tersebut memiliki temperature 0°C, tentukanlah volume akhir bola tersebut setelah terjadi !pemuaian

B. KALOR

•  Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat lainnya dengan diikuti perubahan temperatur.
• Satuan kalor adalah joule (J) yangm diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika, yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori.

    Perubahan Wujud

• Kalor laten Banyaknya kalor untuk mengubah wujud 1 gr zat. Kalor laten ada dua jenis,
• Kalor Peleburan: untuk mengubah dari padat ke cair. Kalor lebur zat sama dengan kalor bekunya. kalor yang dibutuhkan zat bermassa m untuk mengubah wujudnya yaitu sebagai berikut:

Q=mL

dengan:

Q=kalor yang diperlukan untuk melebur (J)

m=massa benda (kg)

L=kalor laten (kalor lebur)(J/kg)

Soal

   

1.  Berapakah besarnya kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es sebanyak 500 gram pada temperatur 00C menjadi cair seluruhnya yang memiliki temperatur 100C ? Diketahui kalor laten peleburan es menjadi air sebesar 80 kal/g.
2.  Untuk meleburkan es sebesar 100 kg dibutuhkan kalor sebesar 5000 J. Berapakah kalor lebur es tersebut ?

• Kalor Uap: kalor untuk mengubah dari cair menjadi gas. Kalor uap zat sama dengan kalor embun kalor yang dibutuhkan zat bermassa m untuk mengubah wujudnya yaitu sebagai berikut:

Q=mU

dengan:

Q=kalor yang diperlukan untuk melebur (J)

m=massa benda (kg)

U=kalor laten (kalor lebur)(J/kg)

Soal

    

1. Berapakah kalor yang dibutuhkan air sebesar 50 kg untuk menguap. Jika kalor uapnya sebesar 1500 J/kg.

    Kalor Pengubah Suhu Zat

• Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat ini dipengaruhi oleh massa benda m, kenaikan suhu Δt dan jenis zat.
•   Jenis zat diukur dengan besaran yang dinamakan kalor jenis dan disimbulkan c. 
• Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap zat bermassa 1 gr untuk menaikkan suhu sebesar 10C.
• Hubungan besaran-besaran ini dapat dituliskan sebagai berikut.

Q=mc∆T

dengan:

Q=kalor yang diserap benda (J)

m=massa benda (kg)

∆T=perubahan suhu atau T_2-T_1  (℃)

c=kalor jenis (J/(kg℃)

Soal

1. Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20° C menjadi 100° C, jika kalor jenis besi 450 J/kg? 
2. Berapa banyak kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 gram es pada suhu 0° C menjadi uap air pada suhu 100° C? (cair = 4.200 J/kg °C, L = 336 J/g, dan U = 2.260 J/g)

    Kapasitas Kalor

• kapasitas kalor  adalah Kalor yang dibutuhkan 1 panci air agar suhunya naik 1° C .

Q=C∆T

dengan:

Q=kalor yang diserap benda (J)

C=kapasitas kalor (J/℃)

∆T=perubahan suhu atau T_2-T_1  (℃)

• Jika persamaan kapasitas kalor dibandingkan dengan persamaan kalor jenis, maka Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.

C=mc

dengan: 

c=kalor kalor jenis (J/kg℃)

C=kapasitas kalor (J/℃)

m=massa benda (kg)

Soal

1. Sepotong besi yang memiliki massa 3 kg, dipanaskan dari suhu 20° C hingga 120° C. Jika kalor yang diserap besi sebesar 135 kJ. Tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis besi?

    Asas Black

• Kalor adalah energi yang dipindahkan dari benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berhubungan dengan perpindahan energi. 
• Energi adalah kekal sehingga benda yang memiliki temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki temperature lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

Q_(L )= Q_(T )

• Persamaan di atas menyatakan hukum kekekalan energi pada pertukaran kalor yang disebut sebagai Asas Black. 
• Nama hukum ini diambil dari nama seorang ilmuwan Inggris sebagai penghargaan atas jasa-jasanya, yakni Joseph Black (1728–1799).

Soal

1. Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100° C di tuangkan ke dalam bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. Jika suhu awal bejana sebesar 25° C, kalor jenis aluminium 900 J/kg °C, dan kalor jenis air 4.200 J/kg °C, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)

    Perpindahan Kalor

• Konduksi: Peristiwa perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai dengan  perpindahan partikel-partikelnya.

• Kalor yang mengalir dalam batang per satuan waktu dapat dinyatakan dalam hubungan:

H=KA ∆T/L

dengan: 

T1 = ujung batang logam bersuhu tinggi, (K)

T2 = ujung batang logam bersuhu rendah, (K)

A = luas penampang hantaran kalor dan batang logam, (m^2)

L = panjang batang,(m)

K = koefisien konduksi termal, (J/ms K)

H = jumlah kalor yang merambat pada batang per satuan waktu per satuan luas. (J/s)

Soal

1. Diketahui suhu permukaan bagian dalam dan luar sebuah kaca jendela yang memiliki Panjang 2 m dan lebar 1,5 m berturut turut 27° C dan 26° C. Jika tebal kaca tersebut 3,2 mm dan konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 W/m °C, maka tentukan laju aliran kalor yang lewat jendela tersebut!

• Konveksi: perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat.
• Perpindahan kalor secara konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas. Besarnya energi (kalor) yang dipindahkan memenuhi persamaan berikut.

H=hA∆T

dengan:

H = jumlah kalor yang berpindah tiap satuan waktu,

A = luas penampang aliran,

∆T = perbedaan temperatur antara kedua tempat fluida mengalir, dan

h = koefisien konveksi termal.

Soal

1. Suatu fluida dengan koefisien konveksi termal 0,01 kal/ms°C memiliki luas penampang aliran 20 cm2. Jika fluida tersebut mengalir dari dinding yang bersuhu 100°C ke dinding lainnya yang bersuhu 20°C, kedua dinding sejajar. Berapakah besarnya kalor yang dirambatkan?

• Radiasi: perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara (medium). Dalam eksperimennya Stefan Boltzman menemukan hubungan daya radiasi dengan suhunya, yaitu memenuhi persamaan berikut

H=AeσT^4

Keterangan:

H : laju radiasi (W)

A : luas penampang benda (m2)

T : suhu mutlak (K)

e : emisitas bahan

σ: tetapan Stefan-Boltzmann (5,6705119 × 10-8 W/mK4)

Soal

1. Sebuah plat tipis memiliki total luas permukaan 0,02 m2. Plat tersebut di panaskan dengan sebuah tungku hingga suhunya mencapai 1.000 K. Jika emisitas plat 0,6, maka tentukan laju radiasi yang dipancarkan plat tersebut!