MAKALAH
DISUSUN
DISUSUN
Oleh :
Elisa Anita Putri
Dosen Pembimbing,
(____________________)
JURUSAN PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SERAMBI MEKKAH
BANDA ACEH
2011
KATA PENGANTAR
Puji
dan syukur senantiasa kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunianya kepada kami sehingga kami dapat
menyelesaikan panulisan makalah ini yang berjudul “Suhu dan Kalor”.
Selawat
beriringkan salam juga tidak lupa kami sampaikan kepada Nabi kita
Muhammad SAW, karena dengan berkat kegigihan dan kesabaran beliaulah
kita dapat menuntut ilmu pengetahuan seperti sekarang ini.
Kami
menyadari bahwa makalah ini jauh dari kesempurnaan, baik dari cara
penulisan maupun isi yang terkandung di dalamnya. Oleh karena itu, kami
sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sehingga
kami dapat berkarya dengan lebih baik di masa yang akan datang.
Akhirnya
dengan satu harapan dari kami, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi
kami khususnya dan bagi rekan-rekan pembaca umumnya.
Amiin Yarabbal ‘alamin.
Banda Aceh, 25 Desember 2011
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman :
Kata Pengantar i
Daftar Isi ii
Bab I Pendahuluan
A. Latar Belakang 1
B. Tujuan 2
Bab II Pembahasan
A. Suhu dan Kalor
1. Kalor dan Perubahan Wujud 3
2. Pemuaian 4
3. Perpindahan Kalor 5
B. Perbedaan Suhu dan Kalor 9
Bab III Kesimpulan 11
Daftar Pustaka 13
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
1. Suhu
Suhu adalah besaran termodinamika yang menunjukkan besarnyaenergi
kinetik translasi rata-rata molekul dalam sistem gas ; suhu diukurdengan
menggunakan termometer (kamus kimia : balai putaka : 2002).
Suhu
menunjukkan derajatpanasbenda. Mudahnya, semakin tinggisuhu suatu
benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis,suhu
menunjukkanenergiyang dimiliki oleh suatu benda. Setiapatom dalam suatu
benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentukperpindahan maupun
gerakan di tempat berupagetaran. Makin tingginyaenergi atom-atom
penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
Suhu
biasanya didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panasdinginnya suatu
benda atau sistem. Benda yang panas memiliki suhu yangtinggi, sedangkan
benda yang dingin memiliki suhu yang rendah. Padahakikatnya, suhu
adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki olehmolekul-molekul
sebuah benda.
Sebagai
contoh, ketika kita memanaskan sebuah besi ataualumanium maka akan
terjadi proses pemuaian pada besi tersebut. Ketikakita mendinginkan air
sampai pada suhu dibawah nol derajat maka airtersebut akan membeku.
Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibatadanya perubahan suhu disebut
sifat termometrik.
2. Kalor
Kalor
adalah energi yang dapat diteruskan oleh satu benda ke bendalain secara
konduksi,perolakan dan penyinaran. (kamus kimia ; 2002).
Sampai
pada pertengahan abad 18, orang masih menyamakanpengertian suhu dan
kalor. Baru pada tahun 1760, joseph blackmembedakan kedua pengertian
ini. Suhu adalah sesuatu yang diukur padatermometer, dan kalor adalah
sesuatu yang mengalir dari benda yangpanas ke benda yang dingin untuk
mencapai keadaan termal.
Pada
tahun 1798, seorang ilmuwan amerika, benjamin thompson menyasingkan
definisi kalor sebagai fluida kalorik. Ia yang merupakanseorang anggota
militer mengamati bahwa ketika meriam menembakkan peluru, ada kalor yang
dihasilkan pada meriam. Berdasarkan pengamatannya, thompson
menyimpulkan bahwa kalor bukanlah fluida, tetapi kalor dihasilkan oleh
usaha yang dilakukan oleh kerja mekanismisalkan gesekan. Satu kalori
didefinisikan sebagai banyaknya kalor yangdiperlukan untuk menaikkan
suhu air sebesar 1 C.
B. Tujuan
- Menambah wawasan dibidang fisika khusus nya tentang Suhu dan Kalor
- Mengerti pemaham atau pengertian dari Suhu dan Kalor itu sendiri
- Mengetahui perbedaan Suhu dan Kalor
- Memahami perubahan suhu dan kalor pada pengaplikasian dalam kehiduipan sehari-hari
BAB II
PEMBAHASAN
A. Kalor dan Suhu
1. Kalor dan Perubahan Wujud
Kalor
adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke
benda yang suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Suhu
adalah ukuran rata -rata energi kinetik partikel dalam suatu benda.
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 :Q = m.c.Δt Sedangkan bila
kalor yang diberikan digunakan untuk merubah wujud zat/benda, maka kalor
yang diberikan tergantung pada massa benda saja, sesuai dengan per
samaan : Q = m. L.
Setiap
benda pada umumnya mempunyai 3 bentuk/fase, yaitu padat, cair dan gas.
Perubahan wujud yang terjadi pad ketiga bentuk benda itu adalah :
membeku, melebur, mencair, mengembun, menyublim, deposisi dan menguap
seperti gambar di bawa h ini. Sedangkan di bawah digambarkan diagram
fase pada air.
Beberapa
zat tidak selalu memuai ketika dipanaskan, contohnya air pada suhu 0ºC -
4ºC. Pada suhu tersebut air akan menyusut ketika dipanaskan dan men
capai volume minimum pada suhu 4ºC. Sehingga pada suhu tersebut es
mencapai massa jenis maksimum. Di atas 4ºC, air akan memuai lagi bila
dipanaskan. Peristiwa sifat pemauaian air yang tidak teratur ini disebut
dengan peristiwa anomali air. Zat lain yang mempunyai sifat seperti
ini adalah parafin dan bismuth.
2. 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 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
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. Analog dengan pemuaian panjang, pada pemuaian luas berlaku
persamaan :
A = Ao. . Δt dimana berlaku hubungan : = 2
At = Ao + A
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. . Δt dimana berlaku hubungan : = 3
Vt = Vo + V
3. Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :
1) konduksi,
2) konveksi dan
3) radiasi
1) Konduksi
Adalah
proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa disertai dengan perpin
dahan, partikel-partikel dalam zat itu, contoh : zat padat (logam) yang
dipanaskan.
Berdasarkan
kemampuan kemudahannya menghantarkan kalor, zat dapat dibagi menjadi :
konduktor yang mudah dalam menghantarkan kalor dan isolator yang lebih
sulit dalam menghan tarkan kalor. Contoh konduktor adalah aluminium,
logam besi, dsb, sedangkan contoh isolator adalah plastik, kayu, kain,
dll.
Besar kalor yang mengalir per satuan waktu pada proses konduksi ini tergantung pada :
- Berbanding lurus deng an luas penampang batang
- Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan
- Berbanding terbalik dengan panjang batang
2) 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, dsb. panas dingin 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.
3) Radiasi
Adalah perpindahan kalor dala m bentuk gelombang elektromagnetik, contoh : cahaya matahari, gelombang radio, gelombang TV, dsb.
Berdasarkan
hasil eksperimen besarnya laju kalor radiasi tergantung pada : luas
permukaan benda dan suhu mutlak benda seperti dinyatakan dalam hukum
Stefan- Boltzman berikut ini : Energi yang dipancarkan oleh suatu
permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu
sebanding dengan luas permukaan benda (A) dan sebanding dengan pangkat
empat suhu mutlak permukaan benda itu.
4) Efek Rumah Kaca
Efek
rumah kaca, pertama kali ditemukan oleh Joseph Fourier pada 1824,
merupakan sebuah proses di mana atmosfer memanaskan sebuah planet. Mars,
Venus, dan benda langit beratmosfer lainnya (seperti satelit alami
Saturnus, Titan) memiliki efek rumah kaca, tapi artikel ini hanya
membahas pengaruh di Bumi.
Efek
rumah kaca dapat digunakan untuk menunjuk dua hal berbeda: efek rumah
kaca alami yang terjadi secara alami di bumi, dan efek rumah kaca
ditingkatkan yang terjadi akibat aktivitas manusia (lihat juga pemanasan
global). Yang belakang diterima oleh semua; yang pertama diterima
kebanyakan oleh ilmuwan, meskipun ada beberapa perbedaan pendapat.
Penyebab.
Efek rumah kaca disebabkan karena naiknya konsentrasi gas
karbondioksida (CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfe r. Kenaikan
konsentrasi gas CO 2 ini disebabkan oleh kenaikan pembakaran bahan bakar
minyak (BBM), batu bara dan bahan bakar organik lainnya yang melampaui
kemampuan tumbuhan -tumbuhan dan laut untuk mengabsorbsinya.
Energi
yang masuk ke bumi mengalami : 25% dipantulkan oleh awan atau partikel
lain di atmosfer 25% diserap awan 45% diadsorpsi permukaan bu mi 5%
dipantulkan kembali oleh permukaan bumi.
Energi
yang diadsoprsi dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi infra merah
oleh awan dan permukaan bumi. Namun sebagian besar infra merah yang
dipancarkan bumi tertahan oleh awan dan gas CO 2 dan gas lainnya, untuk
dikembalikan ke permukaan bumi. Dalam keadaan normal, efek rumah kaca
diperlukan, dengan adanya efek rumah kaca perbedaan suhu antara siang
dan malam di bumi tidak terlalu jauh berbeda. Selain gas CO 2, yang
dapat menimbulkan efek rumah kaca adalah su lfur dioksida (SO2),
nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) serta beberapa
senyawa organik seperti gas metana (CH 4) dan khloro fluoro karbon
(CFC).
Gas -gas tersebut
memegang peranan penting dalam meningkatkan efek rumah kaca. Gas
Kontribusi Sumber emisi global % CO2 45-50% Batu bara 29 Minyak Bumi 29
Gas alam 11 Penggundulan hutan 20 lainnya 10 CH4 10-20%
Dampak pemanasan global
Menurut
perkiraan, efek rumah kaca telah meningkatkan suhu bumi rata-rata
1-5°C. Bila kecenderungan peningkatan gas rumah kaca tetap seperti
sekarang akan menyebabkan peningkatan pemanasan global antara 1,5-4,5°C
sekitar tahun 2030 .
Dengan
meningkatnya konsentrasi gas CO 2 di atmosfer, maka akan semakin banyak
gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap atmosfer.
Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat.
Mekanisme terjadinya efek rumah kaca adalah sebagai berikut (gambar 1).
Bumi secara konstan menerima energi, kebanyakan dari sinar matahari
tetapi sebagian juga diperoleh dari bumi itu sendiri, yakni melalui
energi yang dibebaskan dari proses radioaktif (Holum, 1998:237). Sinar
tampak dan sinar ultraviolet yang dipancarkan dari matahari. Radiasi
sinar tersebut sebagian dipantulkan oleh atmosfer dan sebagian sampai di
permukaan bumi. Di permukaan bumi sebagian radiasi sinar tersebut ada
yang dipantulkan dan ada yang
diserap
oleh permukaan bumi dan menghangatkannya. Akibat meningkatnya suhu
permukaan bumi akan mengakibatkan adanya perubahan iklim yang sangat
ekstrim di bumi. Hal ini dapat mengakibatkan terganggunya hutan dan
ekosistem lainnya, sehingga mengurangi kemampuannya untuk menyerap
karbon di oksida di atmosfer. Pemanasan global mengakibatkan mencairnya
gunung -gunung es di daerah kutub yang
dapat
menimbulkan naiknya permukaan air laut. Efek rumah kaca juga akan
mengakibatkan meningkatnya suhu air laut sehingga air laut mengembang
dan terjadi kenaikan permukaan laut yang mengakibatkan negara kepulauan
akan mendapatkan pengaruh yang sangat besar.
5) 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
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.
Cincin
serat fiber yang memisahkan kedua bejana Suhu (ºC) tutup kayu adalah
penghantar panas yang jelak. Ruang antara kedua dinding bejana berisi
udara yang berfungsi sebagai isolator kalor sebab udara adalah
penghantar kalor yang jelek.
Sebuah
bahan contoh panas yang kalor jenisnya diketahui dicelupkan ke dalam
air dingin yang terdapat dalam bejana bagian dalam. Kalor jenis zat
dapat dihitung dengan mengukur massa air dingin, massa bahan contoh,
massa kalorimeter (bejana dalam) dan mengukur suhu air dan bahan contoh
sebelum dan sesuah pencampuran.
B. Perbedaan Suhu Dan Kalor
Kalor
merupakan suatu bentuk energi yang besarannya dapat diukur menggunakan
suatu pengukur suhu. Terdapat 4 jenis satuan suhu yang dipakai di
seluruh dunia, Celcius, Reamur, Farenheit, dan Kelvin. Satuan
Internasional untuk satuan suhu adalah Kelvin.
Suhu
sendiri merupakan suatu pengukuran yang digunakan untuk menunjukan
seberapa banyak energi panas yang ada pada suatu tempat. Ingat !! yang
diukur adalah seberapa panas tempat tersebut bukannya seberapa dingin.
Panas dapat diukur tetapi dingin tidak dapat diukur !!
Sebagaimana
halnya Energi pada umumnya, maka energi kalor atau energi panas dapat
berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lain. Contohnya terjadi pada
pembangkit listrik tenaga panas bumi, yang mengubah energi panas menjadi
energi listrik.
Dengan
energi kalor kita bahkan dapat mengubah wujud suatu zat. Seperti
contohnya, lilin yang dipanasi lama kelamaan akan meleleh, hal ini
berarti panas mengubah wujud lilin yang tadinya padat menjadi cair.
Contoh lain terjadi ketika kita merebus air, jika air kita panaskan
secara terus menerus maka lama kelamaan air akan menguap menjadi uap
air, hal ini mengubah bentuk air yang berbentuk cairan menjadi uap air
yang berbentuk gas.
Q = M. C. Δ T ( digunakan untuk menghitung energi kalor pada fase kenaikan suhu ) ket :
M = Massa ( Kg )
C = Kalor Jenis ( J/KgC )
Δ T = Perubahan Suhu ( C )
Kalor
jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg
zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan
besar kalor jenis adalah kalorimeter.
Q = M. L ( digunakan untuk menghitung energi kalor pada fase perubahan wujud ) ket :
M = Massa ( Kg )
L = Kalor Laten ( J/Kg )
Kalor
Laten adalah kalor yang digunakan untuk mengubah wujud suatu zat. Kalor
laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap
(J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg).
BAB III
KESIMPULAN
Bila suatu batang pada suatu suhu tertentu panjangnya Lo, jika suhunya
dinaikkan sebesar Δ t, maka batang tersebut akan bertambah panjang
sebesar Δ L yang dapat dirumuskan sebagai berikut :
α
= Koefisien muai panjang = koefisien muai linier didefinisikan sebagai :
Bilangan yang menunjukkan berapa cm atau meter bertambahnya panjang
tiap 1 cm atau 1 m suatu batang jika suhunya dinaikkan 10 C.
Jadi besarnya koefisien muai panjang suatu zat berbeda-beda, tergantung jenis zatnya.
Jika suatu benda panjang mula-mula pada suhu t0 0C adalah Lo.
Koefisien muai panjang = α, kemudian dipanaskan sehingga suhunya menjadi t1 0C maka :
Panjang batang pada suhu t1 0C adalah :
Bila
suatu lempengan logam (luas Ao) pada too, dipanaskan sampai t1o,
luasnya akan menjadi At, dan pertambahan luas tersebut adalah :
β adalah Koefisien muai luas (β = 2 α)
Bilangan yang menunjukkan berapa cm2 atau m2 bertambahnya luas tiap 1 cm2 atau m2 suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 0C.
