Suhu dan kalor

Tujuan pembelajaran
Agar siswa dapat cara mencari perubahan suhu dan bagaimana terjadinya

A. TERMOMETER DAN PENGUKURAN SUHU

Termometer adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur suhu suatu benda atau sistem secara kuantitatif. 

Rumus: T(x) = ax+b

dengan:

T = suhu bahan
x = sifat termometik bahan 
a,b = konstanta yang bergantung pada bahan yang digunakan 

Jenis-jenis termometer

1. Raksa
2. Gas Volume Tetap
3. Hambatan Platina
4. Termokopel
5. Pirometer

Jenis-jenis skala termometer

1. Skala Celcius (1701-1744)
2. Skala Fahrenheit (1686-1736)
3. Skala Kelvin ( 1824-1907)
4. Skala Reamur 

Ada beberapa termometer yang menggunakan sifat perubahan volum karena pemanasan, antara lain: Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Masing-masing termometer tersebut mempunyai ketentuan-ketentuan tertentu dalam menetapkan nilai titik didih air dan titik beku air pada tekanan 1 atm, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Dari gambar di atas, dapat ditulis dalam bentuk tabel sebagai berikut,

No.	Termometer	Titik tetap bawah	Titik tetap atas	Jumlah skala
1	Celcius	0oC	100oC	100
2	Reamur	0oR	80oC	80
3	Fahrenheit	32oF	212oF	180
4	Kelvin	273 K	373 K	100

Perbandingan jumlah skalanya adalah sebagai berikut:

tC : tR : (tF – 32) = 100 : 80 : 180

atau

tC : tR : (tF – 32) = 5 : 4 : 9

Perubahan suhu dari celcius ke kelvin dan dari kelvin ke celcius, karena jumlah skalanya sama, maka ditulis sebagai berikut.

toC = (t + 273)K

atau

tK = (t – 273)oC

Keterangan:

tC = skala yang ditunjukkan termometer celcius (oC)

tR = skala yang ditunjukkan termometer reamur (oR)

tF = skala yang ditunjukkan termometer fahrenheit (oF)

tK = skala yang ditunjukkan termometer kelvin (K)

1. Rumus Perbandingan Skala Celcius dan Reamur

hubungan antara skala Celcius dan skala Reamur sebagai berikut.

toC	=	5	×	toR	………. Pers. (1)
		4

toR	=	4	×	toC	………. Pers. (2)
		5

2. Rumus Perbandingan Skala Celcius dan Fahrenheit

 rumus hubungan antara skala Celcius dan skala Fahrenheit sebagai berikut.

toC	=	5	×	(toF – 32)	………. Pers. (3)
		9

toF	=		9	×	toC	+	32	…. Pers. (4)
			5

3. Rumus Perbandingan Skala Celcius dan Kelvin

hubungan skala sebagai berikut.

t K = toC + 273 ………. Pers. (5)

toC = t K − 273 ………. Pers. (6)

B. PEMUAIAN BENDA 

1. Pemuaian Zat Padat 

a. Pemuaian panjang 

b. Pemuaian luas 

c. Pemuaian volume


2. Pemuaian Zat Cair 

            Vo.b.ΔT

3. Pemuaian Gas

P1.V.1              P2.V2

——–     =   ———- = tetap

   T1                      T2

C. KALOR

Kalor adalah energi yang mengalir dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebuh rendah ketika kedua benda bersentuhan satu sama lain hingga suhu keduanya sama dan kesetimbangan termal tercapai. 

1. Kalor jenis dan Kapasitas kalor 

Q = m.c.ΔT

Keterangan:

• Q   : banyaknya kalor yang diterima atau dilepas oleh suatu benda (J)
• m   : massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
• c    : kalor jenis zat (J/kg⁰C)
• ΔT : perubahan suhu (⁰C)

2. Perubahan wujud dan Kalor laten 

Q = mLf              Q = mLV

3. Grafik suhu terhadap kalor 

 Q = QAB + QBC + QCD + QDE + QEF

4. Hukum kekekalan energi untuk kalor

 Qlepas = Qterima      atau               m1c1 = m2c2

D. PERPINDAHAN KALOR 

1. Konduksi (perpindahan kalor pada zat padat )

Contoh Soal:

Batang baja dan batang kuningan luas penampang dan panangnya sama. Salah satu ujung masing-masing batang dilekatkan. Suhu ujung batang baja yang bebas 250°C, sedangkan suhu ujung batang kuningan yang bebas 100°C. Jika koefisien konduksi termal baja dan kuningan masing-masing 0,12 kal/s cm°C dan 0,24 kal/s cm°C, berapakah suhu pada persambungan kedua batang tersebut?

Penyelesaian:

2. Konveksi ( perpndahan kalor pada zat cair dan gas )

3. Radiasi (perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik tanpa melalui suatu zat perantara )

Latihan soal

1. Suhu sebuah filamen lampu listrik yang sedang menyala adalah 2.925 K. Berapakah suhu filamen lampu tersebut dalam skala Celcius?

2. Sebuah termometer X setelah ditera dengan termometer Celcius di dapat 40oC = 80oX dan 20oC = 50oX. Jika suhu sebuah benda 80oC, maka berapa oX suhu benda tersebut?

3. Suhu udara di ruangan 95oF. Nyatakan suhu tersebut ke dalam skala Kelvin!

4. Misalkan Anis membuat sebuah termometer yang disebut dengan termometer X. Pada termometer ini air membeku pada 0°X dan air mendidih pada 150°X. Bagaimanakah hubungan termometer ini dengan termometer dalam skala Celsius?

5. Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada −10oX dan mengukur suhu air mendidih pada 110oX. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut adalah 40oC. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X?

Tugas fisika

Semeter ganjil

Guru fisika Indri Dayana M. Si