MODUL
8
MATERI
DAN SIFATNYA
A.
SIFAT TERMINAL ZAT
Sifat-sifat
terminal zat, berupa:
1) TEMPERATUR
Temperatur suatu zat adalah ukuran
energi kinetik rata-rata dari gerak translasi acak partikel-partikel
penyusunannya. Alat untuk mengukur suhu / temperatur disebut termometer.
Untuk mengukur temperatur benda seara
kuantitatif diperlukan skala numerik. Skala yang umum digunakan adalah skala
Celcius/Centigrade, Fahrenheit, Kelvin/Absolut.
Skala temperatur ditetapkan dengan
memberikan nilai sembarang pada dua temperatur yang dapat dihasilkan kembali
dengan mudah.
Skala Celcius dan Fahrenheit yang
dipilih adalah titik beku air dan titik didih air pada tekanan 1 atmosfer.
Termometer dikalibrasi dengan
menempatkannya di dalam dua kondisi, yaitu air yang membeku dan air yang
mendidih dalam tekanan 1 atmosfer, kemudian memberi tanda pada posisi air raksa
dalam tabung kaca.
Pada skala Celcius , titik beku air
mulai dari 00 C sampai dengan titik didihnya 1000 C.
Pada skala Fahrenheit, titik beku air
mulai dari 320 F sampai dengan titik didihnya 2120F
Sedangkan pada Kelvin, titik beku air
dimulai dari 2730K sampai dengan titik didihnya 3730K.
Perbandingan tiap interval skala ditulis
dengan C : F = 100 : (212 – 32) 5 : 9.
Konversi antara dua skala tersebu dituliskan sebagai
berikut:
T(0C) =
[T(0F) – 32]
T(0F) =
T(0C)+32
dan
T(K) = T(0c) + 273
1) HUKUM
TERMODINAMIKA
Hukum Termodinamika pada prinsipnya
menjelaskan peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika.
Hukum-hukumnya antara lain:
Hukum awal:
- energi tidak dapat diciptakan dan
dimusnahkan tetapi dapat dikonversi dari suatu bentuk kebentuk yang lain.
Hukum
awal adalah prinsip kekalan energi yang memasukan kalor sebagai model
perpindahan energi.
1) PEMUAIAN
ZAT
Jika panjang batang logam mula-mula
adalah L0, perubahan panjang
L = ∝L0∆T
L – L0 = ∝L0∆T
atau
L = L0 (1 + ∝∆T)
dengan keterangan:
∝
= konstanta perbandingan (koefisien muai panjang/0C-1)
L0 = panjang mula-mula
L
= panjang setelah dipanaskan
Perubahan volume ∆V dalam zat padat,
cair, dan gas karena perubahan temperatur , berbanding lurus dengan perubahan
temperatur ∆T dan volume mula-mula V0 , Sehingga
∆V = βV0∆T
β = koefisien muai volume
A. PANAS
Panas
adalah energi internal yang sedang dalam perpindahan dari suatu benda ke benda
lain karena perbedaan temperatur antara dua benda itu.
1) Panas
dan Energi Internal
Panas mengalir secara spontan dari benda
dengan temperatur tinggi ke benda temperatur rendah. Aliran gerak bahan fluida
disebut dengan caloric.
Secara kuantitatif, 1 Kal = 4,186 J atau
4,186 Joule = 1 Kalori
4,186103 J = 1 Kkal
Jumlah total energi panas dari semua
molekul dalam suatu benda disebut energi termal atau energi internal.
Panas dapat dinyatakan dengan:
U = N (Zmv-2)
atau
U = 3/2
atau
U =
3/2 nRT (gas ideal monotomik)
Ket:
n = jumlah mol gas
U = energi internal
1) Panas
dan Jenis Kalorimeter
Eksperimen yang dilakukan sejak abad
ke-18 menunjukan bahwa jumlah panas Q yang diperlukan untuk mengubah temperatur
suatu zat sebanding dengan massa zat dan perubahan ∆T. Hal ini dinyatakan dalam
persamaan:
Q = mc∆T
Ket:
c = karakteristik besaran zat / panas
jenis (J/Kg 0C)
m = massa zat (Kg)
∆T = perubahan temperatur (J)
Panas jenis suatu zat adalah jumlah
panas yang harus ditambahkan pada (atau dihilangkan dari) satu satuan massa zat
itu untuk mengubar temperaturnya 10.
Hukum kekekalan energi yaitu,
panas yang dilepaskan =
panas yang diterima
Dalam hal ini terjadi pertukaran energi.
Pengukuran panas ini disebut kalorimetri.
mscs (Ts
– T) =maca (T - Ta) + mkck
(T – Tk)
Ket:
ms, ma, mk = massa jenis (Kg)
cs, ca, ck =
panas jenis (J/Kg0C)
Ts, Ta, Tk = Temperatur mula-mula (0C)
T
= Temperatur akhir (0C)
2) Perubahan
wujud zat
Panas yang diperlukan oleh satu satuan massa
suatu zat untuk mengubah fasenya disebut fase laten.
Q = mL
Ket:
Q = panas yang diperlukan / dilepaskan
(Kkal atau Joule)
m = massa (Kg)
L
= panas laten (Kkal/Kg atau J/Kg)
Perubahan fase zat juga dipengaruhi oleh
tekanan.
3) Perpindahan
Panas
Panas dapat dipindahkan dari suatu
tempat (atau benda) ke tempat (atau benda) lain melalui tiga cara, yaitu
konduksi, konveksi, dan radiasi.
1. Konduksi
adalah perpindahan panas/kalor yang tidak diikuti partikel-partikrl mediumnya.
Laju aliran panas secara konduksi
melalui suatu lempeng bahan tergantung pada empat besaran berikut:
a. perbedaan
temperatur (∆T)
b. ketebalan
lempeng (d)
c. luas
penampang batang (A)
d. konduktivitas
termal bahan (k)
Jumlah
energi panas (Q) yang melewati lempeng bahan dalam periode waktu, ditentukan
oleh:
d
Dengan ∆T =T1 – T2
2. Konveksi
adalah perpindahan kalor yang diikuti perpindahan partikel-partikel zatnya.
Laju Q/t dimana benda memindahkan fluida ke
sekitarnya kira-kira sebanding dengan luas A benda bersentuhan dengan fluida
dan perbedaan temperaturnya ∆T antara keduanya.
Ket: h = koefisien konveksi.
3. Radiasi
adalah perpindahan kalor secara langsung tanpa mediumnya / zat perantara.
Laju energi Q/t (dalam W) yang
dipancarkan oleh sebuah benda dengan luas permukaan A dan temperatur absolut
(T) ditentukan hukum Stefan Boltzmann sebagai berikut:
R =Daya
= eσAT4
A
Ket:
σ = 5,67 x 10-8 W/m2
K4
e
= emisivitas
A = luas permukaan
T = temperatur absolut
Laju netto aliran energi radian
ditentujan oleh
atau laju energi per satuan luas (laju
radiasi R)
R = eσ (T14-T24)
1) Penerapan
Konsep Perpindahan Panas
Dalam perpindahan panas terdapat contoh
seperti:
a) termos,
digunakan untuk menyimpan air panas. Kehilangan panasnya dilalui dengan konduksi,
konveksi dan radiasi harus dikurangi seminimum mungkin
b) efek
rumah kaca.
Rumah kaca digunakan untuk membantu
tanaman tertentu agar mudah tumbuh lebih baik dengan memberikan temperatur
udara yang lebih hangat.
c) temograf
adalah piranti yang mengukur jumlah radiasi inframerah yang dipancarkan oleh
setiap bagian kecil kulit manusia.
Presentase perbedaan radiasi dapat
dinyatakan dengan:
R2-R1
= T24-T14
|
=
|
(308 K)4 – (307 kK4)
|
R1 T14
|
(307 k4)
|
Komentar
Posting Komentar