fisika kelas x suhu dan kalor

TAHUN 2011

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

            Segala puji bagi Allh SWT, yang telah melimpahkan rahmad, taufiq dan hidayah-Nya kepada kita semua, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas kelompok  ini dengan judul “SUHU DAN KALOR’’  tepat pada waktunya.

              Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. H. Marzuki Noor, M.S. Sebagai Rektor Universitas Muhammadiyah Metro.
2. Drs. H. Sugeng Siswoyo, selaku Dosen Pengampu Mata Kuliah Telaah       SMA 1.
3. sanak saudara yang telah banyak memberikan dukungan dan do’a.
4. Rekan-rekan, sahabat, dan semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan makalah ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

              Penyusun mengharapkan adanya kritik dan saran yang sifatnya membangun, guna memperbaiki dan menyempurnakan makalah ini.

              Secerah harapan yang senantiasa digantungkan, mudah-mudahan makalah ini dapat bermanfaat bagi penyusun khususnya dan umumnya bagi yang senantiasa membaca.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb.

                                                                                    Metro, 29 FEBRUARI 2012

                                                                                    Penyusun.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... ii           

DAFTAR ISI ..................................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................. 1

      1.1 Ruang Lingkup............................ ………………………………………………...1

      1.2tujuan Penulisan............................ ………………………………………………...1

 BAB II. PEMBAHASAN................................................................................................. 2

II.1 SUHU........................................................................................................................... 2

a.alat ukur suhu.................................................................................................................... 2

b. thermometer bimetal........................................................................................................ 3

c.termometer gas.................................................................................................................. 3

II.2 KALOR............................................................................................................................. 3

a) Kalor  Jenis.......................................................................................................... 3

b) Kapasitas kalor................................................................................................................ 3

c.) Kalor lebur ......................................................................................................... 5

d) Kalor uap............................................................................................................. 5

e) Azas Black .......................................................................................................... 5

f) Kalorimeter.......................................................................................................... 6

       II.3 PERPINDAHAN KALOR.................................................................................. 6

       II.4 PERUBAHAN WUJUD...................................................................................... 6

       II.5 PEMUAIAN......................................................................................................... 9

       II.6 MASALAH & MANFAAT PEMUAIAN........................................................... 12

BAB III. KESIMPULAN.................................................................................................. 15

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 16

BAB I

PENDAHULUAN

A.Ruang Lingkup Pembahasan

Pada dasarnya kehidupan manusia selama ini tidak bias terlepas dari yang namanya suhu dan kalor. Dalam kehidupan manusia yang selalu menjidak kalor sebagai alat untuk menjaga kestabilan manusia dalm menjalankan kehidupanya di muka bumio ini. Dialam modernisasi seperti ini aplikasi kalor dibidang teknologi mungkin tidak sulit anda temukan bahkan juga mungkin terdapat dirumah anda,yaitu lemari es, suatu mesin yang diantaranya mengubah suatu air menjadi es.aplikasi perpindahan kalor dialamanda jumpai pada sirkuilasi udara di pantai. Pada siang hari bertiup angin dari laut menuju darat, disebut angin laut. Begitu pula sebaliknya pada malam hari bertiup angin dari darat menuju laut..Bagaimana air biasa menjadi es?, mengapa air laut bertiup Siang hari dan angin darat bertiup malam hari?.Hal-hal tersebut merupakan bagian-bagian daripada suhu dan kalor.

Makalah ini dispesifikasikan pada satu tinjauan permasalahan yang dilihat dari berbagai topik yang muncul dari suhu dan kalor itu sendiri, dimana pokok pembahasannya meliputi :

a.pengertian suhu dan kalor

b.komponen yang ada dalam suhu dan kalor

B.Tujuan Penulisan Makalah

Adapun tujuan yang diharapkan oleh penulis dengan penulisan makalah ini adalah selain memenuhi TUGAS penunjang dalam mata kuliah telaah fisika dasar1, juga dengan adanya makalah ini diharapkan dapat menambah wawasan pengetahuan mahasiswa dalam bidang fisika pada umumnya terutama materi tentang suhu dan kalor pada khususnya.

BAB II

PEMBAHASAN

1. SUHU

Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda.
Benda yang panas eememiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah. Perlu diketahui bahwa suhu merupakan besaran, maka yang memiliki suhu tentu benda. Misalnya suhu es yang sedang mencair, suhu air yang mendidih dan seterusnya. Jadi tidak ada suhu tempat atau ruangan, yang ada adalah suhu udara di tempat atau ruangan.

a). Alat Ukur Suhu

Ketika kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda sampai pada suhu tertentu, bebrapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang akibat berubah adanya perubahan suhu di sebut sifat termometrik. Sifat termometrik suatu zat dapat di manfaatkan sebagai suatu alat pengukur suhu. Thermometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur suhu atau benda. Berbagai jenis thermometer di buat berdasarkan beberapa sifat termometrik zat, seperti pemuain zat padat, pemuain zat cair, pemuain gas, tekanan zat cair, teknan udara, regangan zat padat, hambatan zat terhadap arus listrik, dan intensitas cahaya (radiasi benda).
Berdasarkan sifat termomatrik zat, jenis-jenis thermometer antara lain sebagai berikut.
Thermometer Zat Cair Alat ni bekerja berdasarkan prinsip bahwazat cair akan memuai (bertamba volumenya jika di panaskan).

b)Thermometer Bimetal

Alat ini bekerja berdasarkan prinsip bahwa logam akan memuai (bertambah panjang) jika di panaskan. Thermometer Hambatan Alat ini bekerja berdasar prinsi bahwa seutas kawat logam di panaskan, hambatan listriknya akan bertambah. Perubahan hambatan listrik ini kemudian di ubah ke dalam pulsa-pulsa listrik. Pulsa listrik inilah yang menunjukan suhu saat itu.
Temokopel Perbedaan pemuain antara dua logam yang ke dua ujungnya di sentuhkan di manfaatkan pada termokopel. Pada prinsipnya, pemuaian yang berbeda antara dua logam yang ujungnya di sentuhkan akan menghasilkan gaya gerak listrik (GGL). Besar GGL inilah yang di manfaatkan oleh termokopel untuk menunjukan suhu.

c)Thermometer Gas

Bila sejumlah gas yang di panaskan volumenya di jaga tetap, tekanannya akan bertambah. Sifat termometrik. inilah yang di manfaatkan untuk mengukur suhu pada thermometer gas.

Pyrometer

Pyrometer bekerja dengan mengukur intensitas radiasi yang di pancarkan oleh benda yang sangat panas. Instrument pyrometer tidak menyentuh benda panas sehingga pyrometer dapat di gunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 5000C – 30000C) yang dapat membakar habis thermometer jenis lainnya.

Secara umum Termometer terbagi tiga, yaitu Termometer Celcius, Termometer Reamur, Termometer Kelvin dan Termometer Fahrenheit.

2. KALOR

Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan.

Kalor yang diberikan dalam sebuah benda dapat digunakan untuk 2 cara, yaitu untuk merubah wujud benda atau untuk menaikkan suhu benda itu.

Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu

tergantung pada :

       massa benda

       kalor jenis benda

       perbedaan suhu kedua benda

Secara matematis persamaan dapat ditulis dengan :

dengan ketentuan:

• = Kalor yang diterima suatu zat (Joule)_
• = Massa zat (Kilogram)
• = Kalor jenis (Joule/kilogram°C,
• = Perubahan suhu (°C)

1.a) Kalor  Jenis

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu satu kg air sebesar 1⁰ C.  Untuk mencari kalor jenis, rumusnya adalah

:                      
Untuk mencari massa zat, rumusnya adalah:

1.b) Kapasitas kalor

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh benda untuk menaikkan suhunya 1°C.

Rumus kapasitas kalor:

dengan syarat:

·         = Kalor yang diterima suatu zat (Joule)

·         = Kapasitas kalor (Joule/°C)

·         = Massa zat (Kilogram)

·         = Kalor jenis (Joule/kilogram°C)

·         = Perubahan suhu (°C)

1.c.) Kalor lebur

Rumus:

dengan ketentuan:

·         = Kalor yang diterima suatu zat (Joule)

·         = Massa zat (kilogram)

·         = Kalor lebur zat (Joule/kilogram)

1.d) Kalor uap

Rumus:

dengan ketentuan:

·         = Kalor yang diterima suatu zat (Joule)

·         = Massa zat (Kilogram)

·         = Kalor uap zat (Joule/kilogram)

1.e) Azas Black

Teori kalorik menyatakan bahwa setiap benda mengandung sejenis zat alir (kalorik) yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Teori ini diperkena lkan oleh Antoine Lavoiser.

Teori ini juga menyatakan bahwa benda yang suhunya tinggi mengandung lebih banyak kalor dari pada  benda yang suhunya rendah. Ketika kedua benda disentuhkan, benda yang suhunya tinggi akan kehilangan sebagian kalor yang diberikan kepada benda bersuhu rendah. Akhirnya para ilmuwan mengetahui bahwa kalor sebenarnya merupakan ssalah satu bentuk energi. Karena merupakan energi maka berlaku prinsip kekekalan energi yaitu bahwa semua bentuk energi adalah ekivalen (setara) dan ketika sej umlah energi hilang, proses selalu disertai dengan munculnya sejumlah energi yang sama dalam bentuk lainnya. Kekekalan energi pada pertukaran kalor pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Inggris Joseph Black dengan pernyataan : kalor yang dilepaskan o leh air panas (Qlepas) sama dengan kalor yang diterima air dingin (Q terima). Secara matematis pernyataan tersebut dapat ditulis dengan :

Qlepas = Qterima

1.f) Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter yang paling banyak digunakan adalah kalorimeter aluminium. Alat ini dirancang sehingga pertukaran kalor tidak terjadi diluar bejana. Untuk mengurangi radiasi kalor dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana, maka kedua dinding bejana bagian dalam dan luar dibuat mengkilap.

3.PERUBAHAN WUJUD

4. PERPINDAHAN KALOR

Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

a.      Konduksi

Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskandalam selang waktu tertenu, ujung lainnya pun akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi ke bagian logam yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi. Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dn selama terjadi perpindahan kalor, tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya.

Perpindahan kalor di dalam zat padat dapat dijelaskan dengan teori atom. Atom atom dalam zat padat yang dipanaskan akan bergetar dengan kuat. Atom atom yang bergetar akan memindahkan sebagian energinya kepada atom atom tetangga terdekat yang ditumbuknya. Kemudian atom tetangga yang ditumbuk dan mendapatkan kalor ini akan ikut bergetar dan menumbuk atom tetangga lainnya, demikian seterusnya sehingga terjadi perpindahan kalor

Dalam zat padat. Syarat terjadinya konduksi kalor suatu benda adalah adanya perbedaan suhu antar dua tempat pada benda tersebut. Kalor akan berpindah dari tempat bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah. Jika suhu kedua tempat tersebut menjadi sama, maka rambatan kalor pun akan terhenti. Berdasarkan kemampuan suatu zat menghantarkan kalor secara konduksi, zat dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, sedangkan isolator adalah kebalikannya, yaitu zata yang sukar menghantarkan kalor. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada jenis logam, luas penampang penghantar kalor, perbedaan suhu antar ujung-ujung logam, serta panjang penghantar yang dilalui oleh kalor tersebut.

Besar kalor yang mengalir per satuan waktu pada proses konduksi ini tergantung pada :

a.Berbanding lurus deng an luas penampang batang

b.Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan

c.Berbanding terbalik dengan panjang batang

b. Konveksi

Adalah proses perpindahan kalor yang terjadi yang disertai dengan perpindahan pergerakan fluida itu sendiri. Ada 2 jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah pergerakan fluida terjadi karena perbedaan massa jenis, sedangkan pada konveksi paksa terjadinya pergerakan fluida karena ada paksaan dari luar. Contoh konveksi alamiah : nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin darat, dsb. Contoh konveksi paksa : sistim pendingin mobil, pengering rambut, kipas angin, Besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluida di sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida dan perbedaan suhu antara benda dengan fluida.

b.      Radiasi

adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda halnya dengan konduksi

atau konveksi yang selalu membutuhkan medium.

Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energi radiasi.Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar. 

Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Yosef Stefan menemukan bahwa laju rambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda begantung pada sifat dan suhu permukaan benda. Benda yang mengkilap lebih sukar memencarkan kalor daripada benda yang hitan dan kusam. Keadaan tersebut juga berlaku untuk benda yang menyerap kalor. Benda yang permukaannnya mengkilap lebih sukar menyerap kalor daripada benda yang permukaannnya hitam dan kusam. Jadi dspst dikstsksn bahwa benda hitam dan kusam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.

5.PEMUAIAN

Jika sebuah benda dipanaskan/diberikan kalor, maka partikel -partikel dalam benda itu akan bergetar lebih kuat sehingga saling menjauh. Sehingga ukuran benda akan menjadi lebih besar. Kita katakan bahwa benda itu memuai.

Pemuaian dapat terjadi baik pada benda padat, cair maupun gas.

A.Pemuaiann zat padat

a) Pemuaian Panjang

Pada pemuaian panjang dianggap bahwa benda mempunyai luas penampang yang kecil,

sehingga ketika dipanaskan hanya memuai pada arah panjangnya saja. Besarnya pertambahan panjang sebuah benda yang dipanaskan adalah berbanding lurus dengan :

·          panjang mula-mula benda

·          kenaikan suhu

Secara matematis dituliskan :

ΔL = L₀ a ∆T

Sedangkan panjang benda setelah dipanaskan adalah :

Lt = Lo + ΔL

b) Pemuaian Luas

Pada pemuaian luas, pemuaian terjadi pada arah melebar pada sisi panjang dan lebar benda.                      ∆A=A_O ß∆T

c) Pemuaian Volume

Pemuaian volume biasanya terjadi pada zat cair dan gas. Pemuaian ini terjadi pada arah memanjang, melebar dan meninggi. Analog dengan pemuaian panjang, persamaan pada pemuaian volume adalah :

V = Vo. γ. Δt dimana berlaku hubungan : γ = 3a

Vt = Vo (1+γ ∆T)

B.Pemuaian zat cair

Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat cair disebut labu didih. Sifat utama zat cair adalah menyesuaikan dengan bentuk wadahnya. Oleh karena itu zat cair hanya memiliki muai volume saja.

C.Pemuaian Gas

Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian gas disebut dilatometer. Salah satu perbedaan antara zat gas dengan zat padat dan cair adalah volume zat gas dapat diubah-ubah dengan mudah. Misal, sebuah tabung gas elpiji. Di dalam tabung gas tentu akan mengadakan tekanan pada dinding tabung. Tekanan ini disebabkan oleh gerakan partikel gas. Peristiwa pemuaian pada zat gas mudah diamati daripada pemuaian pada zat padat. Pemuaian pada zat gas ditunjukkan oleh gelembung-gelembung udara yang keluar dari dalam pipa kapiler yang ada pada labu didih. Tiga hal yang perlu diperhatikan pada zat gas adalah volume, tekanan dan suhu.

a. Untuk volume terhadap perubahan suhu pada tekanan tetap

b. Tekanan terhadap perubahan suhu pada volume tetap

Balon udara merupakan salah satu contoh penerapan muai gas

6.MASALAH YANG DITIMBULKAN OLEH PEMUAIAN

a. Pemasangan kaca jendela

Tukang kayu merancang ukuran bingkai jendela yang sedikit lebih besar daripada ukuran          sebenarnya. Hal ini dilakukan untuk memberi ruang kaca saat terjadi pemuaian. Apabila desain jendela tidak diberi ruangan pemuaian, maka saat kaca memuai akan mengakibatkan retaknya kaca tersebut.

b. Celah pemuaian pada sambungan jembatan

Sering kamu jumpai sambungan antara dua jembatan beton terdapat celah di antaranya.      Hal ini bertujuan agar jembatan tersebut tidak melengkung saat terjadi pemuaian.

c.       Sambungan rel kereta api

Sambungan rel kereta api dibuat ada celah diantara dua batang rel tersebut. Hal ini bertujuan agar saat terjadi pemuaian tidak menyebabkan rel melengkung. Rancangan yang sering digunakan sekarang ini sambungan rel kereta api dibuat bertautan dengan ujung rel tersebut dibuat runcing. Penyambungan seperti ini memungkinkan rel memuai tanpa menyebabkan kerusakan.

d.      Kawat telepon atau kawat listrik

Pemasangan kawat telepon atau kawat listrik dibiarkan kendor saat pemasangannya pada siang hari. Hal ini dilakukan dengan maksud, pada malam hari kawat telepon atau listrik mengalami penyusutan sehingga kawat tersebut tidak putus.

7. MANFAAT PEMUAIAN

Beberapa manfaat pemuaian yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:
a. Pengelingan

Menyambung dua pelat dengan menggunakan paku khusus dengan proses khusus disebut mengeling. Bagaimanakah cara pemasangan paku keling? Paku keling yang dipakai untuk mengeling sesuatu dalam keadaan panas sampai berpijar dan dimasukkan ke dalam lubang pelat yang hendak kita keling. Kemudian paku bagian atas dipukul-pukul sampai rata. Setelah dingin paku keling tersebut akan menyusut dan menekan kuat pelat tersebut. Pengelingan dapat kamu jumpai pada pembuatan badan kapal laut.

b. Keping bimetal

   

Dua keping logam yang mempunyai koefisien muai panjang berbeda dikeling menjadi satu disebut keping bimetal. Keping bimetal peka terhadap perubahan suhu. Jika keping bimetal dipanaskan, maka akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya besar. Perbedaan pemuaian ini dipakai sebagai termostat. Termostat adalah alat yang berfungsi ganda sebagai saklar otomatis dan sebagai pengatur suhu. Beberapa alat yang memanfaatkan keping bimetal dalam termostat, antara lain: setrika listrik, almari es, bel listrik, alarm kebakaran, lampu sen mobil atau motor, rice cooker, oven.

c. Pemasangan bingkai roda logam pada pedati dan kereta api

Roda pedati dan roda kereta api memiliki ukuran lebih kecil daripada ukuran bingkainya. Untuk dapat memasang roda logam tersebut , maka dengan cara pemanasan. Hal ini mengakibatkan roda logam akan mengalami pemuaian. Kemudian roda logam tersebut dipasang pada bingkainya, setelah dingin roda akan menyusut dan terpasang pada bingkainya dengan kuat.

BAB III

PENUTUP

A.KESIMPULAN

Berdasarkan materi diatas Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda. Benda yang panas eememiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dinginkan memiliki suhu yang rendah.

 Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan.

Besar kalor yang diberikan pada sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu tergantung pada :

       massa benda

       kalor jenis benda

       perbedaan suhu kedua benda

Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

1. Konduksi
2. Konveksi
3. Radiasi

pemuaian  adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.

DAFTAR PUSTAKA

Bandura,A. (1969).fisika alam.jakarta: erlangga.

De Potter, Bobbi & Hernachi, Mike. (1992).physic of unsure-unsur. Del Publishing. Developmen. Houghton Mufflin Company. Boston. Development.J.B.Lippincoot

       Company,Philadelphia,1973.

Jensen, A.R. (1969). Physic.New York: Press.   Portland Oregon.

Seifert,Kelvin L.,and Hoffnung,Robert J.(1991). Chil and physic.