KALOR

Pengertian Kalor dan Perbadaannya dengan Suhu dan Energi Dalam

         Kalor merupakan energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika benda tersentuhan. Karena kalor timbul akibat perbedaan suhu, maka sampai dengan pertengahan abad ke delapan belas, istilah kalor dan suhu memiliki arti yang sama. Joseph Black pada tahun 1760 merupakan orang pertama yang menyatakan perbedaan antara suhu dan kalor. Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda yang diukur oleh termometer. Sedangkan kalor adalah sesuatu yang mengalir dari benda panas ke benda yang lebih dingin untuk menyamakan suhunya.

Maka dapat dinyatakan bahwa perbedaan antara suhu, kalor, dan energi dalam yaitu:

· Suhu merepresentasikan energi kinetiksatu molekul zat

· Energi dalam adalah ukuran energi seluruh molekul dalam zat.

· Kalor adalah perpindahan sebagian energi dalam dari karena adanya perbedaan suhu.

22. Teori Kalorik dan Teori Kinetik

· Teori Kalorik

         Teori Kalorik menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi mengandung lebih banyak kalori daripada benda yang suhunya rendah. Ketika kedua benda yang disentuhkan, benda kaya kalori kehilangan sebagian kalorinya yang diberikan kepada benda sedikit kalori hingga kedua benda mencapai suhu yang sama. Teori kalorik dapat menjelaskan pemuaian benda ketika dipanaskan dan proses hantaran kalor dalam sebuah kalorimeter dengan memuaskan. Serta teori kalori juga tidak dapat menjelaskan mengapa kedua telapak tangan terasa hangat saat digesekkan antara keduanya.

· Teori Kinetik

         Pada pertengahan abad ke 19, ilmuwan mengembangkan teori kinetik sebagai pengganti teori kalorik. Teori kietik menyatakan bahwa zat disusun oleh partikel-partikel yang sangat kecil yang selalu bergerak. Pada benda yang panas, partikel-partikel tersebut akan lebih cepat bergerak dan memiliki energi yang lebih besar daripada benda dingin.

Read More

PENERAPAN KALOR PADA LEMARI ES

         Aplikasi dalam bidang teknologi yang menggunakan prinsip bahwa pada waktu menguap diperlukan kalor adalah pada lemari es dan pendingin ruangan. Udara yang ditiupkan melalui eter mempercepat penguapan eter. Untuk menguap, eter memerlukan kalor yang diambil dari eter cair itu sendiri sehingga eter cair mendingin, yaitu di bawah C. Pada saat yang sama, karena suhu eter rendah maka terjadi perpindahan kalor dari air ke eter, sehingga pada akhirnya air membeku menjadi es.

         Prinsip kerja mesin pendingin seperti penguapan eter. Jika pada kegiatan tersebut eter yang menguap menghilang, maka pada lemari es, zat pendingin yang telah menguap tidak dibuang tetapi dimampatkan oleh sebuah pompa sehingga mencair kembali. Alat pendingin lemari es terdiri dari pompa pembeku, penukar panas, dan katup pemuaian.

        Pompa menarik uap freon yang keluar dari pembeku, memampatkannya dan meneruskannya ke penukar panas pada tekanan tinggi. Suhu uap freon sekarang menjadi lebih besar daripada suhu udara sekitar penukar panas sehingga uap freon akan melepaskan kalornya ke udara sekitar, dan uap freon mengembun menjadi cair. Bukti dari pelepasan kalor ke udara sekitar adalah tangan kita yang akan merasa panas ketika menyentuh sirip-sirip penukar panas pada bagian belakang lemari es.

         Freon cair yang keluar dari kondensor menuju ke katup pemuaian. Disini freon cair memuai dan kelajuan pemuaiannya diatur oleh katup pemuaian. Akibat pemuaian, freon cair akan menyerap kalor dari bahan yang disimpan di dalam lemari es sehingga bahan tersebut akan mendingin, sedangkan freon cair akan menguap. Uap freon yang keluar dari pembeku kemudian ditarik oleh pompa untuk mengulangi siklus berikutnya.

         Siklus akan berulang terus-menerus sehinga lemari es seakan-akan berfungsi mengambil kalor dari bahan-bahan makanan dalam lemari es dan membebaskan kalor-kalor ini ke lingkungan.

Read More

PERPINDAHAN KALOR SECARA RADIASI

         Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak memerlukan perantara apapun. Contohnya: ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita  merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

Contoh lainnya yaitu ketika kita mendekatkan tangan kita pada bola lampu yang sedang menyala. Rasa panas lampu akan memengaruhi tangan kita sehingga tangan kita terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa rasa panas dari lampu dipindahkan secara radiasi atau pancaran.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Radiasi

1. Tetapan Stefan Boltzmann
2. Luas permukaan A, makin besar luas permukaan makin cepat perpindahan kalor
3. Suhu, makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor
4. Emisivitas

dengan persamaan :

Keterangan : H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)

Q = kalor yang dialirkan (J)

t = waktu (s)

A = luas (m²), luas permukaan lingkaran = 4.p.r²

T = suhu (K)

e = emisivitas benda (tanpa satuan)

(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang memiliki kemampuan menyerap semua kalor yang tiba padanya, atau mampu memancarkan seluruh energi yang dimilikinya).

Contoh:

1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m² dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka e = 1

T₁ = 300 K

T₂ = 350 K

= 5,672.10 s ^-8 watt/m²K⁴

a. R = e s ( T₂⁴ - T₁⁴)
= 1. 5,672.10^-8 (350⁴ - 300⁴)
= 391,72 watt/m²

b. R = Q/A.t

Q = R. A. t
Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule

Perpindahan Kalor Secara Radiasi Dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Pendiangan rumah
2. Rumah kaca dan efek rumah kaca
3. Panel surya

Read More

ASAS BLACK

         Jika kita ingin mendinginkan secangkir kopi panas, maka kita tinggal menuangkan air dingin ke dalam air panas tersebut dan mengaduknya agar tercampur merata. Setelah keseimbangan tercapai, kita akan memperoleh air hangat, yang suhunya diantara suhu air panas dan air dingin. Dalam pencampuran ini tentulah air panas melepaskan energi sehingga suhunya turun dan air dingin menerima energi sehingga suhunya naik. Jika pertukaran kalor hanya terjadi antara air panas dan air dingin (tidak ada kehilangan kalor ke udara sekitar dan kecangkir) maka sesuai prinsip kekekalan energi ; kalor yang dilepaskan oleh air panas (Q_lepas) sama dengan kalor yang diterima air dingin (Q_terima)

Asas Black

Q_lepas = Q_terima

         Kekekalan energi pada pertukaran kalor, seperti persamaan di atas pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799), seorang ilmuwan Inggris. Oleh karena itu persamaan tersebut dikenal sebagai asas Black.

Contoh soal

Sepotong aluminiun dengan massa 300g dipanaskan sampai suhunya mencapai 90°C, kemudian segera dijatuhkan ke dalam suatu bejana yang berisi 120g air pada suhu 30°C. Dengan mengabaikan pertukaran kalor terhadap lingkungan sekitar dan kalor yang diserap bejana, hitunglah suhu akhir campuran. Kalor jenis aluminium 900J/KgK, kalor jenis air 4200 J/KgK.

Penyelasaian

aluminium air

m₁ = 300 g =0,3 kg m₂ = 120 g = 0,12 kg

c₁ = 900 J/KgK c₂ = 4200 J/KgK

T₁ = 90°C T₂ = 30° C

Misal suhu akhir campuran (air dan aluminium) = x°C. Tentu saja nilai x°C di antara 30°C dan 90°C

Suhu aluminium turun:

DT₁ = T₁-x

= (90 - x)°C atau (90 - x) K

Aluminium melepas kalor :

Q₁= m₁c₁DT

= (0,3 kg)(900 J/KgK)(90-x) K

= 270 (90-x) J

Suhu air naik:

DT₂ = x-T₂

= (x-30)°C atau (x - 30) K

Air menerima kalor :

Q₂= m₂c₂DT

= (0,12 kg)(4200J/KgK)(x-30) K

= 504 (x-30) J

Dengan menggunakan persamaan asas Black:

Q_lepas = Q_terima

504(x-30) =270(90-x)

504x-15120 = 24300-270x

504x+270x = 24300+15120

774x = 9180

x = 11,86

jadi, suhu akhir campuran adalah 11,86 °C

 

 

 

Referensi
prasodjo, Budi. dkk.2006. Teori dan Aplikasi Fisika.Jakarta:Yudhistira

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga

Read More

PEMUAIAN GAS

Untuk memahami pemuaian gas , perhatikan gambar di bawah ini

        Ketika bagian bawah botol dimasukkan ke dalam ember atau baskom airpanas. Udara dalam botol memuai. Ini menyebabkan balon mengembang. Ketika bagian bawah ketika bagian bawah botol disiram denga air dingin , suhu udara berkurang. Hal ini jelas menunjukkan bahwa udara ( termasuk gas) memuai jika dipanaskan.

        khusus untuk gas, perubahan volume tidak menggunakan persamaan pemuaian pada gas. Namun, ada besaran-besaran lain yang perlu diperhatikan seperti tekanan dan temperatur. Persamaan yang berlaku dalam pemuaian gas dinyatakan sebagai berikut :

pada saat tekanan konstan, berlaku Hukum Gay Lussac:

V₁/T₁ = V₂/T₂

pada saat temperatur konstan, berlaku Hukum Boyle:

P₁V₁ = P₂V₂

pada saat volume konstan, berlaku hukum Charles:

P₁/T₁ = P₂/T₂

pada saat kondisi ideal dengan mol konstan, berlaku hukum Boyle-Gay Lussac:

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Dimana :

V= volume (m³ atau liter)

P = tekanan (N/m² atau Pa)

T = suhu (K)

 

 

 

Referensi

Utomo, pristiadi.2007.Fisika Interaktif.Jakarta:Azka Press

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga

Read More

SIFAT ANOMALI AIR

         Kebanyakan zat memuai ketika dipanaskan. Akan tetapi hal itu tidak berlaku untuk air pada rentang suhu 0 °C hingga 4C°. Jika air dipanaskan pada rentang suhu ini, air tidak memuai justru menyusut seiring kenaikan suhu. Di atas suhu 4°C, air memuai jika dipanaskan. Perlaku aneh air ini dinamakan sifat anomali air. Pada gambar disamping menunjukkan volum yang ditempati 1 g air sebagai fungsi suhu. Nampak bahwa volum air minimum terjadi pada suhu 4°C. Karena massa jenis zat berbanding terbalik dengan volumnya, maka massa jenis air maksimum terjadi 4°C. Air juga memuai saat membeku menjadi es. Itulah sebabnya es mengapung pad permukaan air.

        Sifat anomali air mempunyai efek penting pada kehidupan hewan dan tumbuhan air selama musim dingin. Ketika suhu air danau berada di atas 4°C dan mulai mendingin karena kontak dengan udara dingin di atasnya, air dipermukaan tenggelam karena mempunyai massa jenis yang lebih besar dan digantikan oleh air yang lebih hangat di bawahnya. Proses ini berlangsung sampai suhunya mencapai 4 °C. Ketika suhu permukaan turun menjadi kurang dari 4 °C, massa jenis air di dekat permukaan menjadi lebih kecil daripada massa jenis air yang lebih hangat dipermukaannya. Akibatnya, aliran ke bawah berhenti dan air didekat permukaan tetap terjaga lebih dingin daripada air dibawahya. Pada saat air dipermukaan membeku, es terapung karena mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada air. Air di dasar tetap terjaga 4°C sampai seluruh air danau membeku.

         Jika air beprilaku seperti zat lain, penyusutan akan terjadi terus-menerus pada saat pendinginan dan pembekuaan. Sehingga air di dasar danau akan membeku terlebih dahulu. Sirkulasi akibat perubahan massa jenis akan terus mengalirkan air yang hangat kepermukaan untuk pendinginan secara efesien. Sehingga danau akan membeku dengan mudah. Tentu saja hal ini akan membinasakan dengan segera seluruh kehidupan hewan dan tumbuhan yang tidak tahan beku. Jadi, dengan adanya sifat anomali ini jarang air membeku seluruhnya. Lapisan es dipermukaan akan bertindak sebagai isolator untuk mengurangi aliran kalor dari air ke udara dingin di atasnya. Sifat aneh air tetapi menakjubkan ini memungkinkan adanya kehidupan di dasar danau pada daerah-daerah yang mengalami musim dingin.

 

 

 

Referensi

Ruwanto, Bambang.2007.Asas-asas Fisika. Jakrata:Erlangga

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga

Read More

SKALA PADA TERMOMETER

         Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Suhu termasuk besaran skalar dengan satuan pokoknya adalah Kelvin (K). Namun ada beberapa jenis skala yang dibuat oleh para ilmuwan yaitu:

a) Skala Fahrenheit

        Saat ini, kebanyakan dari beberapa orang awan lebih sering menggunakan temometer Merkuri. Termometer Merkuri pertama kali dibuat oleh Daniel G. Fahrenheit. Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan Merkuri di ujung bawahnya. Karena untuk pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, maka merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Pada skala Fahrenheit titik beku air bernilai 32 dan titik didih air diberi angka 212. Suhu es yang dicampur dengan garam ditetapkan sebagai 0ºF. Di antara titik beku dan titik didih dibagi 180 skala.

b) Skala Reamur

        Skala Reamur adalah skala suhu yang dinamai menurut penemunya yaitu Rene Antoine Ferchault de Reaumur. Pada tahun 1731 Reamur mengusulkan titik beku air 0 derajat dan titik didih air 80 derajat Reamur. Jadi, satu derajat Reamur sama dengan 1,25 derajat Celsius atau kelvin. Skala ini mulanya dibuat dengan alcohol. Skala Reamur digunakan secara luas di Eropa, terutama di Perancis dan Jerman. Namun kemudian digantikan oleh Celsius. Saat ini skala Reamur jarang digunakan kecuali di industri permen dan keju.

c) Skala Celcius

         Skala suhu yang paling banyak dipakai di seluruh dunia adalah Skala Celcius. Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu yaitu dengan nilai 0 untuk titik beku dan nilai 100 untuk titik didih. Pada tahuntersebut pula Anders Celsius mempublikasikan sebuah buku berjudul “Penemuan Skala Temperatur Celsius” yang sebagian isinya menjelaskan metoda kalibrasi alat termomometer

d) Skala Kelvin

          Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut dengan kondisi nol mutlak. Namun, skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini. Lord Kelvin (1842 - 1907) adalah orang pertama yang mengusulkan skala mutlak dari suhu. Studinya terhadap teori Carnot (teori tentang mesin ideal dengan efisiensi mendekati 100%) menuntunnya ke ide bahwa kalor tidak pernah berpindah secara spontan dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi.Teori ini dikenal sebagai hukum kedua termodinamika. Pada skala Kelvin, tidak ada skala negatif karena titik beku air ditetapkan sebesar 273 K dan titik didih air ditetapkan sebesar 373 K. Hal ini berarti suhu 0 K sama dengan –273 °C. Yang kemudian suhu ini dikenal sebagai suhu nol mutlak. Para ilmuwan yakin bahwa pada suhu nol mutlak, molekul-molekul diam atau tidak bergerak. Dengan alasan inilah skala Kelvin sering digunakan untuk keperluan ilmiah. Skala Kelvin merupakan satuan internasional untuk temperatur.

Jarak skala termometer

· C = 100-0 ; 100:20 = 5

· R = 80-0 ; 80:20 = 4

· F = 212-32 ; 212:20 = 9

· K= 373-273 ; 373:20 = 5

·

Untuk mengubah dari X ke skala Y dapat dilakukan dengan cara angka perbandingan dikalikan dengan “P” ditambah titik beku

· C = 5P + 0

· R = 4P + 0

· F = 9P + 32

· K= 5P + 273

 

 

Referensi

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga
Seran, Goris. 2004. Fisika SMA/MA Kls X. Jakarta : Grasindo.
http://fisikarudy .com/2010/04/01/termometer-suhu-dan-kalor-1/

Read More

PEMUAIAN ZAT CAIR

        Sifat zat cair adalah selalu mengikuti bentuk wadah yang ditempatinya. Jika air dituangkan ke dalam botol maka bentuk air mengikuti bentuk botol. Jadi, wadah berarti volum. Karena itu zat cair hanya memiliki muai volum (tidak memiliki muai panjanga dan muai luas). Oleh karena itu zat cair juga hanya memiliki koefisien muai volum (V). bila volume mula-mula suatu zat V₀ kemudian zat cair itu dipanaskan sehinnga suhunya naik sebesar DT dan volumenya bertambah DV, maka dapat ditulis sebagai berikut :

        pemuaian yang berbeda terjadi pada air. Volume air akan berkurang jika suhunya dinaikkan dari 0°C. Peristiwa ini disebut dengan anomali air. Peristiwa anomali air dapat dijelaskan dengan meninjau bangun kristal es. Dari pengamatan kristal es disimpulkan bahwa kedudukan molekul-molekul H₂O teratur seperti bangun es kristal yang penuh dengan rongga-rongga. Sedangkan molekul H₂O dalam bentuk cair (air) lebih rapat dibandingkan dalam bentuk es. Oleh karena itu, es terapung dalam air. Bila air mulai didinginkan, molekul air mulai mengadakan persiapan untuk membentuk bangun berongga trsebut.

 

 

Referensi

Utomo, pristiadi.2007.Fisika Interaktif.Jakarta:Azka Press

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga

Read More

PEMUAIAN ZAT PADAT

Pemuaian zat padat sering menimbulakan masalah. Pada kehidupan sehari-hari kita dapat mengamati apabila kaca jendela secara terus menerus terkena panas maka kaca jendela tersebut dapat pecah karena mengalami memuai. Oleh karena itu, bingkai kaca jendela selalu didesain ukurannya sedikit lebih besar daripada ukuran kacanya. Contoh lainnya pada rel kereta api.

Apabila rel secara terus menerus mengalami pemanasan, maka akan menyebabkan rel melengkung. Oleh karena itu, desain awal sambungan rel kereta menyediakan celah di antara sambungan du batang relnya.

Dari penjelasan di atas, dapatkah Anda menyebutkan beberapa contoh lagi masalah-masalah yang ditimbulkan pemuaian zat padat dan cara mengatasinya ?

Selain itu pemuaian juga dapat dimanfaatkan . perbedaan pemuaian antara dua keping logam yang berbeda koefisien muainya pada keping bimetal dimanfaatkan pada saklar termal, termostat bimetal, termometer bimetal, dan lampu sen mobil. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu ketika dipanaskan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil (invar). Sebaliknya ketika didinginkan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar (perunggu).
perhatikan gambar di bawah ini

zat atau benda padat mengalami pemuaian kesegala arah. Untuk kasus zat padat yang ukuran lebar dan tingginya relatif kecil ddaripada ukuran panjangnya, pemuaian hanya dianggap terjadi pada arah panajng. Pemuaian jenis ini disebut pemuaian panajang. Biasanya pemuaian panjang terjadi pada kawat logam.

Adapun untuk kasus zat padat yang ketebalannya relatif kecil daripada diameternya, pemuaian dianggap terjadi pada luas benda tersebut. Pemuaian disebut pemuaian luas. Biasanya pemuaian luas terjadi pada lempengan atau plat. Luas merupakan besaran turunan dari besaran panjang. Hal ini berarti pemuaian luas pada dasarnya adalah pemuaian panjang juga. Begitu pula untuk dengan volume benda tertentu. Akan mengalami pemuaian volum yang pada dasarnya merupakan pemuaian panjang.

Pemuaian pada zat padat ada 3:

1. Pemuaian panjang

Jika suatu benda padat dipanaskan,benda tersebut akan memuai kesegala arah. Dengan kata lain ukuran panajng, luas dan volum benda bertambah. Untuk benda padat yang panjang tetapi luas penampangnya kecil, misalnya jarum rajut,kita dapat hanya memperhatikan pemuaian zat padat ke arah memanjangnya.

Untuk membandingkan muai panjang dari bebagai logam yang berbeda jenis ketika dipanaskan kita dapat menggunakan alat Muschenbrock. Misalnya, ketika tiga batang logam yang berbeda jenis (aluminium, tembaga dan besi) dan sama panjang dipanaskan, maka walaupun ketiga batang yang panjangnya sama ini mengalami kenaikan suhu yang sama, tetapi pertambahan panjang ketiganya ini berbeda. Perbedaan pertambahan panjang ini disebabkan oleh perbedaan koefisiea muai panjang

koefisien muai panjang adalah (a) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (Dl) terhadap panjang awal benda (l_o) per satuan kenaiakn suhu (DT). Secara sistematis ditulis :

2. Pemuaiana luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis. Pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

3. Pemuaian volum

Pemuaian volum adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.

 

 

Referensi

Mundilarto, dkk.2007.Fisika 1 untuk SMP Kelas VII.Jakarta:Yudhistira

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga

http://alljabbar.wordpress.com/2008/03/30/pemuaian/

Read More

TERMOMETER

        Alat untuk mengukur suhu adalah trmometer. Termometer memanfaatkan sifat termometrik zat untuk mengukur suhu. Sifat termometrik zat adalah sifat fisis zat yang berubah ketika dipanaskan, misalnya volume zat cair, panjang logam, hambatan listrik seutas kawat platina, tekanan gas pada volume tetap, dan warna pijar kawat (filamen) lampu.

      Ada beberapa jenis termometer, tetapi pengoprasiannya selalu bergantung pada jumlah kandungan unsur yang berubah dengan temperatur. Termometer yang paling umum bergantung pada pemuaian bahan sesuai peningkatan temperatur.

Jenis-jenis Termometer yaitu :

a) Termometer berdasarkan isinya :

1) Termometer zat padat

     Termometer zat padat menggunakan prinsip perubahan hambatan logam konduktor terhadapap suhu sehingga sering juga disebut sebagai termometer hambatan. Biasanya termometer ini menggunakan kawat platina halus yang dililitkan pada mika dan dimasukkan dalam tabung perak tipis tahan panasp.

2) Termometer zat cair

          Termometer zat cair dibuat berdasarkan perubahan volume. Zat cair yang digunakan biasanya raksa atau alkohol. Keduanya dipilih karena masing-masing mempunyai kelebihan yaitu:

1. Raksa

Kelebihan :

Ø Raksa membeku pada suhu -39°C dan mendidih pada suhu 357°C sehingga termometer raksa paling tepat untuk mengukur suhu-suhu tinggi sampai dengan 357°C

Ø Raksa mengkilap sehingga mudah untuk dilihat

Ø Raksa tampak jelas saat naik atau turun akibat memuai atau menyusut karena mengalami pemanasan atau pendinginan.

Ø Tidak membasahi dinding

Ø Raksa merupakan penghantar panas yang baik

Ø Pemuainnya teratu

Kekurangan:

Ø Bila pecah dapat menimbulkan bahaya

Ø Harga mahal

2. Alkohol

Kelebihan :

Ø Alkohol membeku pada suhu –114,9°C dan mendidih pada suhu 78°C sehingga termometer alkohol paling sesuai untuk mengukur suhu-suhu rendah sampai dengan –144,9°C

Ø Pemuaiannya 6 kali lebih besar daripada raksa sehingga pengukuran mudah diamati

Ø bahaya yang ditimbulkan sangat kecil ketika terjadi kasus kerusakan pada termometer

Ø harganya lebih murah

Kekurangan :

Ø membasahi dinding kaca

Ø pemuaiannya tidak teratur

Ø tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi

Ø tidak berwarna sehingga susah untuk dilihat

 

3) Termometer gas

      Termomter gas menggunakan prinsip pengaruh suhu terhadap tekanan. Bagan alat ini sama seperti nanometer. Pipa U yang berisi raksa mula-mula permukaannya sama tinggi. Jika salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang bersisi gas bertekanan, maka akan terjadi selisih tinggi.

b) Termometer berdasarkan penggunaannya yaitu:

1)   termometer klinis

      Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

2) termometer laboratorium

       Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

3)   termometer ruangan

        Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C .

4)   termometer digital

        Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca

Referensi
Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga

Seran, Goris. 2004.Fisika SMA/MA Kls X (Diknas):Jakarta.Grasindo

http://fisikarudy .com/2010/04/01/termometer-suhu-dan-kalor-1/

Read More

PEMUAIAN

          Setiap zat baik zat padat, zat cair atau gas disusun oleh partikel-partikel kecil yang bergetar . Jika sebuah benda dipanasi, partikel-patikel di dalamnya akan bergetar lebih kuat sehingga saling menjauh. Hal ini dikatakan bahwa benda memuai. Namun, apabila benda didinginkan, maka getaran-getaran partikenya akan bergetar lebih lemah, dan partikel-partikel saling mendekat. Hal ini dikatakan bahwa benda menyusut. Jadi pemuaian adalah bertamabahnya volume suatu zat akibat bertambahnya suhu zat.

          pemuaian dapat digambarkan sebagai berikut jika sekelompok orang berdiri pada tempatnya dan tidak bergerak, mereka dapat berdiri pada posisi yang berdekatan. Sehingga tidak mengambil ruangan yang besar. Tetapi jika meraka mulai bergerak (misalkan, menari-nari) mereka akan mengambil ruang yang lebih besar. Hal yang sama terjadi jika suatu zat dipanaskan. Molekul-moleku pembentuk zat begerak lebih cepat, sehingga mereka mengambil ruang yang lebih besar.

Pehatikan gambar dibawah ini,

molekul-molekul itu sendiri tidak bertambah ukurannnya. Tetapi, sebagai satu-kesatuan mereka mengambil ruang yang lebih besar. Ruang yang ditempati molekul-molekul pembentuk zat bergantung pada suhunya.

Seperti yang telah dijelaskan setiap zat akan mengalami pemuaian jika dipanaskan.

Ada 3 jenis pemuaian pada zat yaitu:
1. Pemuaian zat padat
2. Pemuaian zat cair
3. Pemuaian gas

 

 

 

Referensi

Abdullah, mikrajuddin.2004.IPA Fisika SMP dan MTs Jilid 1 untuk kelas VII. Jakarta: Erlangga.

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga

Read More

KALORIMETER

         Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter menggunakan teknik pencampuran dua zat di dalam suatu wadah. Jika kalor jenis suatu zat diketahuimaka kalor jenis zat lain yang dicampur denganzat tersebut dapat dihitung.

         Pada dasarnya kalorimeter dibuat agar pertukaran kalor hanya terjadi didalam bejana kalorimeter da menhindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya. Pada kalorimeter aluminium, dinding dalam kedua bejana dibuat mmengkilapuntuk mengurangi radiaasi kalor dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana. Cincin serat yang memisahkan kedua bejana dengan tutup kayu merupakan penghantar kalor yang buruk. Ruang antara kedua dinding bejana berisi udara yang berfungsi sebagai isolator kalor, sebab udara merupakan penghantar kalor yang buruk.

Read More

PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI

Perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan molekul-molekul zat yang menjadi perantaranya. Contohnya:
Peristiwa memanasnya ujung besi akibat ujung satunya dipanaskan dengan api. Dalam peristiwa tersebut, molekul-molekul besi tidak mengalami perpindahan, melainkan hanya menghantarkan kalornya saja.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Konduksi yaitu:

1. Beda suhu diantara kedua permukaan DT =T1-T2

(makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor)

2. Ketebalan dinding d

(makin tebal dinding makin lambat perpindahan kalor)

3. Luas permukaan A

(makin luas permukaan makin cepat perpindahan kalor)

4. Konduktivitas termal zat k

Merupakan ukuran kemampuan zat menghantara n kalor , makin besar nilai k makin cepat perpindahan kalor

Dengan persamaan:

Keterangan:

T₁ = ujung batang logam bersuhu tinggi (⁰C)

T₂ = ujung batang logam bersuhu rendah (⁰C)

A = luas penampang hantaran kalor dan batang logam (m²)

l = panjang batang (m)

k = konduktivitas kalor (J/s m ⁰C)

Perpindahan Kalor Secara Konduksi Dalam Kehidupan Sehari-hari yaitu:

1. Konduktor dan Isolator pada panci untuk memasak
2. Konduktor dan isolator pada setrika listrik

Read More

PERUBAHAN WUJUD ZAT

Perubahan wujud zad dapat dibedakan menjadi:

1. Melebur

          Melebur dapat diartikan sebagai perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Pada saat melebur, zat memerlukan kalor meskipun tidak mengalami kenaikan suhu. Titik lebur merupakan suhu pada saat suatu zat melebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1kg zat padat menjadi zat cair dinamakan dengan kalor lebur atau kalor laten lebur.

L _f = Q/m atau Q = m L_f

Keterangan : m = massa (kg)

Q = banyak kalor (J)

L_f= kalor lebur (J/Kg)

2. Membeku

Membeku dapat diartikan sebagai perubahan wujud zat cair menjadi padat. Kalor yang dilepas pada saat zat membeku disebut kalor beku atau kalor laten beku. Untuk suhu yang sama, kalor lebur = kalor beku.

3. Menguap

          Menguap merupakan perubahan wujud dari cair menjadi gas. Ketika menguap, zat memerlukan kalor. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan peristiwa berikut ini.

Ø Tetesan alkohol pada tangan akan menguap dengan cepat dan tangan akan terasa dingin. Hal tersebut timbul karena kalor diambil dari tangan kita.

Ø Ketika tubuh kita berkeringat setelah olahraga, janganlah berdiri didekat aliran angin yang kuat, karena aliran angin yang kuat akan menghasilkan pendinginan lebih pada penguapan keringat dan menyebabkan turrunnya ketahanan tubuh terhadap infeksi.

Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi uap pada titik didih normalnya dinamakan dengan kalor uap atau kalor laten uap. Kalor uap disebut juga dengan kalor didih.

4. Menyublim

          Menyublim merupakan perubahan wujud gas menjadi padat. Sebagai contoh, karbondioksida cair hanya ada pada tekanan yang lebih rendah dari 1 x Pa (kira-kira 5 atm), padahal karbon dioksida padat dapat menyublim pada tekanan atmosfer. Oleh karena itu pada keaddaan normal karbon dioksida bila diberi kalor akan berubah menjaddi gas karbon dioksida tanpa melalui wujud cair terlebih dahulu.

5. Mengembun

          Mengembun merupakan perubahan wujud dari gas menjadi cair

6. Deposisi (Mengkristal)

          Deposisi atau mengkristal merupakan perubahan wujud dari gas menjadi padat

Read More

TENTANG SUHU DAN KALOR

Suhu sangat dingin untuk melawan kanker. Apa yang dapat dilakukan oleh kalor terhadap kanker?

Para dokter saat ini sedang menguji suatu cara baru untuk menggunakan Cryosurgery untuk memusnakan beberapa jenis kanker. Awalan cryo berarti dingin atau membeku. Cryosurgery adalah penggunaan suhu ekstrem (sangat) dingin untuk memusnahkan jaringan yang sakit. Ini bukanlah teknik baru. Para dokter spealis kulit telah menggunakan cryosurgery selama bertahun tanun untuk memusnahkan tumor kulit. Yang baru adalah cara dimana cryosurgery sekarang digunakan untuk memusnahkan tumor ganas di dalam tubuh.

Ketika sel sel kanker menyebar melalui tubuh, satu di antara organ organ dalam yang bisa dijangkitnya adalah hati (liver). Pembedahan secara konvensional untuk kanker hati sangat rumit dan berbahaya. Hanya sedikit pasien yang dapat bertahan lebih dari setahun setelah pembedahan.

Cryosurgery memanfaatkan sebuah piranti kecil untuk membekukan tumor. Begitu piranti tersebur berhasil disisipkan ke dalam hati, piranti akan mengeluarkan nitrogen cair pada suhu kira kira -200 derajat celsius untuk embekukan tumor serta membunuh sel-sel kankernya. ahli bedah dapat mengamati prses yang memerlukan waktu kira kira 15 menit ini pada suatu layar monitor ultrasonik.

Umur bertahan hidup pasien pasien kanker hati yang menjalani cryosurgery ternyata jauh lebih lama daripada pasien yang menjalani pembedahan konvensional. Karena itu, para dokter sekarang berusaha menyempurnakan teknik ini dan mengembangkan penggunaannya untuk memusnahkan tumor di bagian tubuh lainnya, termasuk tumor otak.

Sumber : Prentice Hall Science, Heat Energi.

Apa yang terjadi jika Astronout di permukaan bulan menuangkan air pada suhu 20 derajat celsius dari termosnya ke dalam suatu bejana?

Telah anda ketahui bahwa tekanan di atas permukaan air menentukan titik didih air. Makin kecil tekanan, makin kecil titik didih air tersebut. Di bulan tidak ada atmosfer sehingga tekanan di atas permukaan air adalah nol. Jadi air akan mendidih dengan dahsyat. Kalor laten untuk mendidihkan air diambil dari air itu sendiri, sehingga air akan mandigin dan membeku menjadi es.

Read More

PERPINDAHAN KALOR SECARA KONVEKSI

       Perpindahan kalor secara konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan molekul zat yang menghantarkannya. Contoh dari peristiwa konveksi adalah seperti perpindahan kalor pada zat cair yang dipanaskan, ventilasi kamar, cerobong asap, pengaturan katub udara pada kompor, dan kipas angin. Umumnya konveksi terjadi pada gas dan zat cair.

       Terjadinya angin darat dan angin laut juga melibatkan perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi. Kalor jenis daratan (kalor jenis benda padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut, karenanya daratan lebih cepat panas ketika disinari matahari dan juga lebih cepat dingin ketika malam hari tiba. Daratan yang lebih cepat panas, memanaskan udara yang berada di atas (kalor berpindah dari daratan ke udara secara konduksi). Suhu udara yang mendapat tambahan kalor meningkat dan udara memuai.

       Akibatnya massa jenis udara tersebut berkurang. Sebaliknya suhu air laut lebih dingin sehingga udara yang berada di atas permukaan air laut juga lebih dingin, dibandingkan udara yang berada di permukaan daratan. Udara di permukaan laut lebih dingin sehingga massa jenisnya lebih besar. Adanya perbedaan massa jenis udara menyebabkan udara yang berada di permukaan laut bergerak menuju daratan dan menekan udara di daratan ke atas. Semakin jauh dari permukaan bumi, jumlah udara semakin berkurang karena gaya gravitasi bumi semakin kecil. Karena jumlah udara semakin berkurang maka tekanan udara juga semakin kecil. Udara panas di daratan yang bergerak ke atas mengalami pendinginan karena semakin jauh dari permukaan bumi, tekanan udara semakin berkurang.

       Udara dingin tersebut kemudian bergerak lagi ke bawah, tidak menuju permukaan daratan tetapi menuju permukaan lautan yang mempunyai suhu yang lebih dingin. Proses ini terjadi secara terus menerus sehingga timbul aliran udara dari laut menuju darat. Singkatnya, udara di dekat permukaan laut bergerak ke daratan, udara di dekat permukaan daratan bergerak ke atas, udara yang berada di atas bergerak ke permukaan laut.

      Mengapa asap selalu bergerak ke atas ? Asap bergerak ke atas karena suhunya lebih tinggi daripada suhu udara disekitarnya. Karena suhu asap lebih tinggi maka volumenya bertambah dan massa jenisnya berkurang. Massa jenis asap yang lebih kecil mengakibatkan tekanan asap juga lebih kecil, dibandingkan dengan tekanan udara di sekitarnya. Udara di sekitar asap menekan asap ke atas.

     Mengapa pada musim hujan awan bergerak ke bawah ? Ketika musim hujan, awan mengandung banyak uap air sehingga massa jenis awan bertambah. Awan yang mengandung banyak uap air dan mempunyai massa jenis besar, bergerak ke bawah menuju tempat di mana udara di sekitar tempat itu mempunyai massa jenis yang sama dengan massa jenis awan.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Konveksi

1. Koefisien Konveksi h, nilainya bergantung pada bentuk dan kedudukan permukaan
2. Luas permukaan A, makin besar luas permukaan makin cepat perpindahan kalor
3. Beda Suhu, makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor

Dengan persamaan:

Read More