SUHU DAN KALOR

   Penulis : Asista Asmila

PENGERTIAN SUHU 

Pemasangan sambungan rel kereta api dibuat tidak rapat atau selalu diberi celah, pemasangan kaca jendela dibuat ada celah atau tidak rapat dengan bingkainya, terjadinya keretakan ubin keramik yang sudah dipasang jika kepanasan serta pemasangan kabel transmisi listrik pada siang hari dibuat kendor semua ini ada kaitannya dengan suhu. Suhu didefinikan sebagai derajat panas atau dinginnya suatu benda. Secara mikroskopik suhu menunjukkan pergerakan atau kandungan energi kinetik dari partikel-partikel benda tersebut. Semakin tinggi suhu suatu benda makin cepat partikel penyusun benda bergerak atau bergetar, semakin rendah suhu suatu benda semakin lambat partikel penyusun benda bergerak atau bergetar.

INDRA PERABA TIDAK DAPAT DIGUNAKAN SEBAGAI ALAT PENGUKUR SUHU

Indra peraba kita mampu merasakan suhu suatu benda walau dengan suatu keterbatasan dalam menentukan suhu.
Bagaimana cara mengukur suhu benda dengan baik ?

PEMUAIAN ZAT 

Pemuaian terjadi pada semua wujud benda, apakah benda itu padat, cair, atau gas. Pemuaian terjadi ketika suhu benda dinaikkan. Partikel-partikel benda akan semakin lincah/cepat pergerakannya dan semakin jauh jaraknya jika suhu dinaikkan.

MUAI PANJANG   
Benda yang bentuknya berupa batang dimana ukuran luas dan volume bisa diabaikan, ketika suhu dinaikkan akan mengalami muai panjang. Panjang setelah pemuaian dirumuskan:




Keterangan:
L   = panjang setelah memuai (m)
L_o = panjang mula-mula (m)
α   = koefisien muai panjang (/°C)
Δt  = perubahan suhu (°C)
ΔL  = perubahan panjang (m)

MUAI LUAS 

Benda yang berbentuk pipih atau plat mempunyai ukuran luas, bila dipanaskan akan memuai pada arah panjang dan lebar sehingga menyebabkan pertambahan luas.

 

Keterangan:

A   = luas setelah memuai (m²)
A_o = luas mula-mula (m²)
β   = koefisien muai luas (/°C)
Δt  = perubahan suhu  (°C)
ΔA  = perubahan luas (m²)

MUAI VOLUM ZAT PADAT

Benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar, dan tebal (mempunyai volum) bila dipanaskan benda tersebut akan memuai pada semua arah sehingga menyebabkan pertambahan volume.

Volume benda setelah pemuaian: 

Keterangan:
V   = volum setelah memuai (m³)
V_o = volum mula-mula (m³)
γ   = koefisien muai volum  (/°C)
Δt  = perubahan suhu  (°C)
ΔV  = perubahan volum (m³)

MUAI VOLUM ZAT CAIR 

Zat cair memuai jika dipanaskan dan besarnya pemuaian tiap-tiap zat berbeda-beda. Zat cair memuai menyesuaikan tempatnya, zat cair hanya dikenal mempunyai muai volume tidak ada muai panjang dan muai luas.

APLIKASI PEMUAIAN 

Dengan mengetahui sifat pemuaian zat, kita bisa menerapkannya untuk beberapa peralatan dan menghindari kerugian yang mungkin ditimbulkan olehnya. Penerapan konsep ini antara lain pada pemasangan rel kereta api dan bimetal pada alarm kebakaran.

KALOR DAN PENGARUHNYA 

Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Besarnya kalor suatu zat menunjukkan berapa besar energi kinetik dari partikel-partikel penyusunnya. Kalor mempunyai satuan Joule (SI) atau kalori. Pengaruh kalor terhadap suatu benda selain akan meningkatkan suhu suatu benda bisa mengakibatkan terjadinya perubahan wujud zat.
 

Perubahan Wujud Zat 

Benda Cair Menjadi Uap 

Kalor untuk mengubah wujud benda dari cair menjadi uap tergantung pada: massa zat dan kalor uap zat.  

Dapat dituliskan:

Kalor didih atau kalor uap adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk mengubah dari wujud cair menjadi wujud gas pada titik didihnya.

Contoh Soal
Berapa jumlah kalor yang diperlukan untuk menguapkan 2 kg air pada suhu 100 derajat celcius, jika kalor uap air 2260 kJ/kg ?

Penyelesaian:
Diketahui:     m =  2 kg
                      U =  2260 kJ/kg
Ditanya:        Q = ……….. ? 

SIAPA YANG BERANI MAJU ? :)
1. FALATIN KAH?
2. SLAMET KAH?
3. OTONG KAH ?
4.ERMA KAH?

5. ATAU WINDA?

Lebih baik mencoba dan gagal daripada tidak sama sekali.

 

Lanjut.

Benda Padat Menjadi Cair 

  Kalor untuk mengubah wujud benda dari padat menjadi cair tergantung pada: massa zat dan kalor lebur zat, dapat dituliskan:

Kalor lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk mengubah dari wujud padat menjadi cair pada titik leburnya.

Contoh Soal Penambahan Panjang

1. Besi yang panjangnya 2 m dipanaskan dari 0°C menjadi 20°C, berapakah pertambahan panjang besi (jika koefisien besinya 1,2 x 10-5 m/°C)?

Jawaban:
L = 2 m
a = 1,2 x 10^-5 m/°C
Dt = 20 – 0 = 20°C

Maka:
DL = a . L . Dt
     = 1,2 x 10^-5 x 2 x 20
     = 4,8 x 10^-4 meter

2. Rel kereta api yang terbuat dari baja panjangnya 50 m pada suhu 20°C. Pada siang hari rel itu menerima panas sampai 40°C, koefisien muai panjang baja adalah 0,000011 m/°C. Maka berapakah pemuaian yang dialami rel tersebut?

Jawaban:
L = 50 m
Dt = 40 – 20 = 20°C
a = 0,000011 m/°C

Maka:
DL = a . L . Dt
     = 0,000011 x 50 x 20
     = 0,000011 x 1000
     = 0,0112 meter

Contoh Soal Panjang Setelah Dipanaskan

Panjang besi pada suhu 1°C yaitu 50 m, apabila koefisien muai panjang besi itu 1,2 x 10^-5 m/°C, hitunglah panjang besi yang dipanaskan sampai 251°C!

Jawaban:
L = 50 m;
a = 1,2 x 10^-5 = 0,00012 m/°C
Dt = 251 – 1 = 250°C

Maka:
Lt = L + (L x a x Dt)
    = 50 + (50 x 0,00012 x 250)
    = 50 + 0,15
    = 50,15 m