Puji syukur kehadiat Allah SWT. Karena atas berkat dan limpahan rahmat-Nya sehingga kami kelompok V dapat menyelesaikan makalah mengenai “Suhu dan Kalor” ini. Ucapan terima kasih tak lupa kami ucapkan kepada pihak yang telah membantu kami dalam menyelesaikan makalah ini. Adapun tujuan pembuatan makalah ini adalah untuk memenuhi nilai ketuntasan pada mata kuliah “Konsep Dasar IPA” Demikian makalah ini kami buat, semoga bermanfaat dan menjadi bahan referensi bagi kami dan bagi teman-teman semua. Yogyakarta, Oktober 2014 Penulis DAFTAR ISIKata Pengantar ………………………………………………………………..... iIsi ………………………………………………………………………………. 11. SUHU .............................................................................................................. 1 1.1.Pengertian Suhu ………………………………………………………................ 1 1.2.Skala Suhu ……………………………………………………………............... 2 2.KALOR ……………………………………………………………………. 3 2.1.Pengertian Kalor ………………………………………………………............. 3 2.2.Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor ……………………………………… ............. 3 2.3.Kalor Laten dan Perubahan Wujud ……………………………………............... 4 2.4.Asas Black ……………………………………………………………. ............. 5 2.5.Perpindahan Kalor …………………………………………………….................. 6 DAFTAR PUSTAKA …………………...………………………………………… ISISUHU DAN KALOR1.Suhu 1.1. Pengertian Suhu Suhu didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panas dinginnya suatu benda atau system. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi,sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang rendah. Pada hakikatnya,suhu adalah ukuran energy kinetic rata-rata yang dimiliki oleh molekul-molekul suatu benda. Dengan demikian suhu menggambarkan bagaimana gerakan molekul-molekul benda. Pada saat kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda pada suhu tertentu,beberapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik.Contoh sifat termometrik tersebut antara lain panjang logam,volume zat cair,hambatan listrik suatu kawat,tekanan dan volume gas,serta warna filament lampu pijar. Dengan demikian, perubahan suatu sifat termoterik menunjukkan adanya suatu perubahan suhu suatu benda. Berdasarkan sifat perubahan termometrik tesebut kita dapat membuat alat yang digunakan untuk mengukur suhu sebuah benda,yang disebut thermometer.Pembuatan termometer didasarkan pada beberapa sifat termometrik zat seperti pemuaian zat padat, pemuaian zat cair,pemuaian gas,tekanan zat cair,tekanan udara,regangan zat padat,hambatan zat terhadap arus listrik,dan intensitas cahaya (radiasi benda). Beberapa jenis thermometer yang biasa digunakan untuk pengukuran suhu diantaranya,yaitu thermometer raksa,thermometer alcohol,thermometer gas,thermometer bimetal,thermometer hambatan,termokopel dan pyrometer.Kalau kita ingin menentukan suhu sejumlah system,prosedur yang paling sederhana ialah memilih salah satu system itu sebagai indikator (penunjuk) keseimbangan termal antara system ini dengan sistem-sistem lainnya. Sistem yang dipilih demikian dinamakan thermometer. Yang khas pada thermometer adalah kepekaannya (perubahan kordinat-keadaan akibat sedikit saja perubahan suhu,dapat terukur),ketelitiannya dalam mengukur kordinat-keadaan dan reproduksibilitasnya (dapat diperbanyak). Satu lagi sifat yang dikehendaki thermometer iaah kecepatannya mencapai keseimbangan termal dengan system lainnya.Termometer yang paling sering digunakan dalam laboratorium adalah termokopel,berupa hubungan (junction) dua jenis logam atau logam campuran. Hubungan ini dituliskan “hubungan uji” dan jenis logam ditulis A dan B. Hubungan patokan terdiri atas dua hubungan : yang satu menghubungkan dengan A dengan tembaga dan yang satu lagi menghubungkan B dengan tembaga kedua hubungan ini dibuat tetap konstan pada suhu sekehendak.Kalibrasi thermometer adalah penetapan tanda-tanda untuk pembagian skala pada suatu thermometer. Adapun langkah-langkah kalibrasi thermometer adalah sebagai berikut :1. Menentukan titik tetap bawah (Tb),2. Menentukan titik tetap atas (Ta),3. Menentukan jumlah skala diantara titik-titik tetap,4. Memperluas skala di luar titik tetap.Kita dapat melakukan konversi skala dari satu thermometer ke thermometer yang lain. Sebagai contoh, suhu suatu benda menunjukkan skala X ketika diukur dengan thermometer X yang meiliki Tb = Xb dan Ta = Xa. Maka,ketika suhu benda tersebut diukur dengan menggunakan thermometer Y yang memiliki Tb = Yb dan Ta = Ya,skala akan menunjukkan angka yang dapat dihitung dengan rumus : X – Xb = Y - Yb Xa – Xb Ya - Yb 1.2. Skala Suhu Suhu itu bukan hanya panas,hangat,dan dingin saja,tapi ada juga skala khusus sebagai berikut : a.Skala Celcius Andrea Celcius seorang sarjana kebangsaan swedia yang menemukan system skala suhu celcius. Skala celcius dibuat berdasarkan pada titik beku air pada 0o C dan titik didih air 100oC. b.Skala Kelvin Skala Kelvin ditemukan oleh Lord William Thompson Kelvin, ia menetapkan apa yang disbut 0o mutlak (0o Kelvin). Nol mutlak ini adalah suhu ketika partikel berhenti bergerak sehingga tidak ada panas yang terdeteksi karena kalor yang ada sebanding dengan energi kinetic yang diperlukan partikel. Suhu mutlak (0oK) kalau dikonveksi ke celcius menjadi -273,15oC. Titik beku air 273oK dan titk beku air 373oK. c.Skala Reamur Nama reamur diambil dari nama René Antoine Ferchault de Reaumur. Reamur mengusulkan suhu titik beku air pada suhu 0oC dan titik didihnya 80oC. d.Skala FahrenheitSkala Fahrenheit banyakdigunakan diamerikaserikat. Skala ini ditemukan oleh ilmuan Jerman Bernama Gabriel Fahrenheit. Skala Fahrenheit menggunakan campuran antara es dan garam dengan titik beku air bernilai 32oF dan titik didihnya 212oF. 2.Kalor 2.1.Pengertian Kalor Jika dua buah benda,yang salah satu benda mula-mula lebih panas dari pada benda yang lain,saling bersentuhan,maka suhu kedua benda tersebut akan sama setelah waktu yang cukup lama. Benda yang bersuhu tinggi member energi ke benda yang bersuhu rendah. Energi uang diberikan karena perbedaan suhu antara dua buah benda disebut kalor.Terdapat sebuah kuantitas skala yang disebut suhu (temperatur) yang merupakan sebuah sifat semua benda (sistem), sehingga kesamaan suhu merupakan syarat untuk keadaan setimbang termal. 2.2.Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor Jika kita memanaskan suatu zat maka jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut tergantung berapa jumlah massa air,zat,dan nilai kenaikan suhu zat tersebut. Secara umum jika kita memanaskan suatu zat tertentu maka jumlah kalor yang diperlukan akan sebanding dengan massa dan kenaikan suhunya. Jika suatu zat massanya m maka untuk menaikkan suhunya sebesar ∆T diperluakan kalor sebesar Q yaitu :Q ∞ m . ∆T …… (4.1)Dari persamaan (4.1) ditunjukkan bahwa jenis zat sangat menentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut. Ketergantungan jumlah yang diperlukan untuk menaikkan suhu terhadap jenis zat disebut dengan istilah kalor jenis yang diberi simbol dengan c.Kalor jenis (c) zat adalah kapasitas kalor per satuan massa zat (merupakan karakteristik dari bahan zat tersebut) yaitu :atau Q = c . m. ∆T …… (4.2) Dengan :Q = jumlah kalor yang diberikan pada zat (kal atau j) c = kalor jenis zat (kal/groC atau j/gr.oC) m = massa zat (kg), ∆T = kenaikan suhu zat (oC atau K) Satu kilokalori (1 kkal) adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 Kg air sebesar 1oC. Zat yang berbeda (dengan massa zat yang sama, misalnya 1 Kg) memerlukan kuantitas kalor yang berbeda untuk menaikkan suhunya sebesar 1oC . Secara umum,kalor jenis zat merupakan fungsi suhu zat tersebut meskipun variasinya cukup kecil terhadap variasi suhu. Sebagai contoh, dalam rentang suhu 0oC – 100oC, kalor jenis air berubah kurang dari 1% dari nilainya sebesar 1,00 cal/groC pada 15oC.Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu yang sama dari suatu benda tentu saja berada dibandingkan dengan benda lain. Perbandingan antara jumlah kalor yang diberikan dengan kenaikan suhu suatu benda disebut dengan kapasitas kalor dan diberi simbol dengan C.Kapasitas kalor (C) zat didefinisikan sebagai nisbah (perbandingan) antara kalor yang diberikan pada zat dengan kenaikan suhu diakibatkan oleh pemberian kalor tersebut,yaitu : atau Q = C ∆T …… (4.3) Dengan : C = kapasitas kalor zat, (J/K atau J/oC atau kal/oC)Q = jumlah kalor yang diberikan pada zat (joule (J) atau kal)∆T = perubahan suhu zat, (K atau oC) Hubungan antara kapasitas kalor C dengan kalor jenis c suatu zat dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (4.1) dan (4.2) sehingga diperoleh :C = m.c ……. (4.4) Satuan kalor dalam system SI adalah joule atau J. Dalam hal-hal tertentu satuan kalor sering antara joule dan kalori. Konversi satuan dari joule ke kalori adalah :1kalori = 4,18 joule atau 1 joule = 0,24 kalori 2.3.Kalor Laten dan Perubahan Wujud Sebuah benda dapat berubah wujud ketika suhunya dinaikkan atau diturunkan. Marilah kita perhatikan perilaku suatu benda ketika dipanaskan. Apabila suatu zat padat,misalnya es,dipanaskan,ia akan menyerap kalor dan berubah wujud menjadi zat cair. Perubahan wujud zat dari padat menjadi cair ini disebut melebur. Suhu dimana zat mengalami peleburan disebut titik lebur zat. Kejadian yang sebaliknya adalah membeku,yaitu perubahan wujud zat dari cair menjadi padat. Suhu di mana zat mengalami pembekuan disebut titik beku.Jika zat cair ini kita panaskan terus,ia akan menguap dan berubah wujud menjadi gas. Perubahan wujud zat dari cair menjadi uap (gas) disebut menguap. Pada peristiwa penguapan dibutuhkan kalor. Hal ini dapat kit buktikan, ketika kita mencelupkan jari tanan kita ke dalam cairan spiritus atau alcohol. Spiritus atau alcohol adalah zat cair yang mudah menguap, untuk melakukan penguapan ini,spiritus atau alcohol menyerap panas dari jari kita,sehingga jari tangan kita terasa dingin. Peristiwa lain yang memperlihatkan bahwa proses penguapan membutuhkan kalor adalah mendidih. Menguap hanya terjadi pada permukaan zat cair dan dapat terjadi pada sembarang suhu,sedangkan mendidih terjadi pada seluruh bagian zat cair dan hanya terjadi pada suhu tertentu yang disebut titik didih. Proses kebalikan dari menguap adalah mengembun, yaitu perubahan wujud dari uap menjadi cair.Ketika sedang berubah wujud,baik melebur, membeku, menguap dan mengembun, suhu tetap, walaupun ada pelepasan atau penyerapan kalor. Dengan demikian, ada sejumlah kalor yang dilepaskan atau diserap pada saat perubahaan wujud zat, tetapi tidak digunakan untuk menaikkan atau menurunkan suhu. Kalor semacan ini disebut kalor laten dan disimbolkan dengan huruf L. Besar kalor ini ternyata bergantung juga pada jumlah zat yang mengalami perubahan wujud (massa benda). Jadi,kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk mengubah wujudnya per satuan massa. Dengan demikian, dapat dirumuskan bahwa : atau Q = mL Kalor laten beku besarnya sama dengan kalor laten lebur dan biasanya disebut dengan kalor lebur. Kalor lebur es Lf pada suhu dan tekanan normal sebesar 334 kJ/kg. Kalor laten uap besarnya sama dengan kalor laten embun dan biasanya disebut dengan kalor uap. Kalor uap air Lv, pada suhu dan tekanan normal sebesar 2256 kJ/kg.2.4.Asas Black Sebagaimana kita ketahui, kalor adalah energy yang pindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya renda. Oleh karena itu, pengukuran kalor menyangkut perpindahan energy. Energi adalah kekal, sehingga benda akan menerima energy QT dengan besar yang sama. Apabila kita nyatakan dalam bentuk persamaan, maka :QL = QTPersamaan tersebut menyatakan hokum kekekalan energy pada pertukaran kalor dan selanjutnya disebut asas black, sebagai penghargaan atas jasa ilmuwan Inggris bernama Joseph Black (1728-1799).Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat, sebab jika kalor jenis suatu zat sudah diketahui, maka kalor yang diserap atau dilepaskan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan suhu zat tersebut. Kemudian dengan menggunakan persamaan Q = mc∆T,kalor dapat dihitung. Pada waktu menggunakan rumus ini harus diingat bahwa suhu naik berarti zat menerima kalor dan suhu turun berarti zat melepaskan kalor.Salah satu cara yang dapat digunakan ialah dua zat yang suhunya berbeda dicampurkan sehingga terjadi pertukaran kalor di antara kedua zat itu, sampai suhu kedua zat itu sama. Bila kalor jenis salah satu zat diketahui, kalor jenis zat yang lain dapat dihitung melalui penggunaan hokum kekekalan energy.2.5.Perpindahan Kalor Kalor berpindah dari benda atau system bersuhu tinggi ke benda atau system yang bersuhu rendah. Ada tiga cara untuk kalor berpindah dari satu benda ke bnda lain, yaitu konduksi, kenveksi, radiasi.1.Konduksi Konduksi adalah perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan zat penghantar. Misalnya, pada batang logam yang dipanaskan salah satu ujungnya, maka ujung batang yang lain akan ikut panas. Laju perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada panjang L, luas penampang A, konduktivitas termal k atau jenis bahan, dan beda suhu∆T. Oleh karena itu,banyak kalor Q yang dapat berpindah selama waktu t tertentu ditulis dengan persamaan berikut : atau Makin besar nilai k suatu bahan, makin mudah zat itu menghantarkan kalor. Bahan konduktor mempunyai nilai k besar, sedangkan bahan isolator mempunyai nilai k kecil. Bahan yang bersifat konduktor maupun isolator masing-masing mempunyai manfaat dalam dalam kehidupan sehari-hari, tentu saja sesuai dengan penggunaannya. Sebagai contoh, untuk memanaskan makanan, kita tidak perlu menyentuhkan kalor dari api langsung ke makanan. Akan tetapi, dapat kita gunakan panic aluminium yang gagangnya terbuat dari plastic tahan panas. 2.Konveksi Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel-partikel zat. Terdapat dua jenis konveksi, yaitu konveksi alami dan konveksi paksa. Pada konveksi alami, pergerakan atau aliran energy kalor terjadi akibat perbedaan massa jenis. Pada konveksi paksa, aliran panas dipaksa dialirkan ke tempat yang dituju dengan bantuan alat tertentu, misalnya dengan kipas angina tau blower. Konveksi alami terjadi misalnya pada system ventilasi rumah, terjadinya angin darat dan angin laut, dan aliran asap pada cerobong asap pabrik. Konveksi paksa misalnya terjadi pada system pendingin mesin pada mobil, alat pengering rambut, dan pada reactor pembangkit tenaga nuklir. Laju perpindahan kalor secara konveksi bergantung pada luas permukaan benda Ayang bersentuhan, koefisien konveksi h, waktu t, dan benda suhu ∆T Antara benda dengan fluida. Banyaknya kalor yang dihantarkan secara konveksi dapat dihitung dengan persamaan berikut : = hA∆T atau Q = hAt∆T Nilai h bergantung pada bentuk dan kedudukan permukaan yang bersentuhan dengan fluida. 3.Radiasi Radiasi adalah perpindahan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Energi matahari yang sampai ke Bumi terjadi secara radiasi atau pancaran tanpa melalui zat perantara. Pada umumnya benda yang berpijar memancarkan panas. Pancaran panas itu sebagian diserap oleh benda dan sebagian dipantulkan . Permukaan hitam dan kusam adalah penyerap dan pemancar radiasi yang baik, sedangkan permukaan putih dan mengkilap adalah penyerap dan pemancar radiasi yang buruk. Laju pemancaran kalor oleh permukaan hitam, menurut Stefan dinyatakan sebagai berikut.Energi total yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam sempurna dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu, tiap satuan luas permukaan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu. Secara matematis, laju kalor radiasi ditulis dengan persamaan : = σAT4 Dengan σ adalah konstanta. Stefan Boltzmann dengan nilai 5,67 x 10-8 W/m2K4. Persamaan tersebut berlaku untuk benda dengan permukaan hitam sempurna. Untuk stiap permukaan dengan emisivitas e (0 ≤ e ≤ 1), prsamaan tersbut harus ditulis : atau eσAT4 Emisivitas benda (e) menyatakan suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna dan besarnya bergantung pada sifat permukaan benda. Untuk benda pemantul sempurna (penyerap paling buruk) nilai e = 0, sedang benda penyerap sempurna sekaligus pemancar sempurna, yaitu benda hitam sempurna nilai e = 1. Emisivitas tubuh manusia ±0,98. Radiasi banyak dimanfaatkan orang, dari yang sederhana seperti api unggun dan pendiangan rumah (khususnya di Negara-negara yang memiliki musim dingin), sampai pada yang agak kompleks seperti termos dan rumah kaca. Daftar PustakaKaryono. Palupi, Dwi Satya. Suharyanto.2009. Fisika untuk SMA dan MA kelas X. Jakarta : Pusat Pembukuan NasionalSupiyanto. 2007. Fisika untuk SMA kelas X. Jakarta : PhiβetaZemansky,Sears. 1982. Fisika untuk Universitas 1. Jakarta : Bina Cipta