1. Dokumen ini membahas mengenai konsep suhu dan kalor, mencakup definisi suhu dan kalor, alat pengukur suhu, skala suhu standar, pemuaian, tegangan termal, peralihan wujud, kalor dan usaha.
2. Beberapa konsep kunci yang dijelaskan adalah definisi suhu sebagai ukuran panas dinginnya suatu benda, kalor sebagai energi panas, hubungan antara skala Celcius, Fahrenheit dan Kelvin, hukum pemuaian
2. 2
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
dapat :
• Menjelaskan konsep dasar sahu dan kalor :
macam-macam skala suhu, titik tripel,pemuaian,
kalor dan usaha → C2
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
3. 3
Outline Materi
• Materi 1
Pendahuluan
- Suhu/Kalor
- Standar Skala Suhu
• Materi 2
Pemuaian
-Tegangan Termal
• Materi 3
Peralihan Wujud
- Kapasitas Kalor
- Panas Laten
- Azas Black
• Materi 4
Kalor dan Usaha
- Proses Adiabatik/ Isoterem
- Proses Isobarik/Isovolum
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
4. 4
ISI
• Pertemuan ini membahas mengenai konsep suhu
dan kalor. Beberapa pokok bahasan dalam
pertemuan ini meliputi suhu, peralatan pengukur
suhu, kalor, pemuaian, tegangan termal, peralihan
wujud, kalor dan usaha (disertai simulasi) dan
contoh-contoh soal
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
5. 5
1. Pendahuluan.
• Suhu : menyatakan ukuran kuantitatif keadaan
panas dinginnya suatu benda
• Panas (kalor) : menyatakan ukuran energi
panas yang terdapat pada suatu benda karena
pengaruh perbedaan suhu
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
6. 6
• Alat ukur suhu ( termometer)
Prinsip kerja termometer adalah berdasarkan
pada pemuaian atau panas yang dipancarkan
• Standar skala suhu :
Titik tripel air (273.16 0
C)
Titik didih air (373.16 0
C)
• Skala termometer :
Perbandingan skala termometer Kelvin , Celcius ,
Rankine dan Fahrenheit
0
K 0
C 0
R 0
F
Titik uap/didih 373 100 672 212
Titik beku 273 0 492 32
Titik mutlak 0 -273 0 -460
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
7. 7
• Hubungan antara suhu Celsius (tC ) dengan
suhu Kelvin (TK)
tC = TK – 273
• Hubungan antara Reamur dengan Kelvin
TR = 9 / 5 TK
• Hubungan antara Celsius dengan Fahrenheit
tC = 5 / 9 ( tF - 320
)
Kesetimbangan termal : beberapa buah sistem
yang berada dalam keadaan tingkat suhu yang
sama
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
8. 8
2. Pemuaian:
Pemuaian adalah perubahan ukuran suatu benda
sebagai akibat adanya perubahan suhu.
Dikenal tiga macam pemuaian , yaitu : pemuaian
panjang , pemuaian bidang dan pemuaian volume.
• Pemuaian panjang , α = koefisien muai panjang
∆L = α L ∆T ...........
(01a)
• Pemuaian bidang , β = koefisien muai luas
∆A = β A ∆T , β = 2 α ……...(01b)
• Pemuaian vol , γ = koefisien muai volume :
∆V = γ V ∆T , γ = 3 α ………(01c)
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
9. 9
- Tegangan termal :
... Pada berbagai bangunan ,
erdapat bagian-bagian .... tertentu yang dirancang
ecara khusus agar tidak ... dapat memuai atupun
menyusut dikala suhu beru- .... bah.Karena ukuran
endanya tidak dapat berubah ........ maka dalam bahan
kan terjadi tegangan yang .... disebut
egangan termal . ....
esarnya tegangan (σ) termal ini adalah :
σ (=F/A) = Y (∆L/L0 ) dengan ∆L = α L0 ∆T
atau σ = Y α ∆T …………..
02)
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
10. 10
3. Peralihan wujud :
Titik tripel : titik (suhu) dimana terdapat tiga
macam wujud benda , yaitu : padat , cair dan gas
• Kalor : merupakan energi panas
• Satuan kalor : kalori
1 kalori = banyaknya energi panas yang diperlu
kan untuk menaikkan suhu 1 gram benda
sebesar 1 0
C
I kal = 4.186 Joule atau 1 J = 0.24 kal
• Kapasitas kalor ,C dan kapasitas kalor
jenis , c :
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
11. 11
c = C / m = (1/m) (∆Q/∆T) ..........
04)
• Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu
benda yang bermassa m dari suhu T1 ke T2
adalah :
Q = mc (T2 – T1) .........(05)
• Panas laten ,L (kal) :
Penyerapan energi dapat terjadi pada suhu
konstan yaitu ; saat terjadi perubahan wujud
benda(meleleh , menguap, membeku dan lain-
lain.)
Banyaknya kalor yang diserap persatuan massa
saat terjadi perubahan wujud adalah :
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
12. 12
• Asas Black :
Q yang dilepas benda bersuhu tinggi =
Q yang diterima benda bersuhu rendah
Contoh 1 :
Kalorimeter ( cCU = 0.093 kal / (gr. 0
C)) massa
nya 100 gram , berisi 150 gram air dan 8 gram es.
Ke dalam kalorimeter dimasukkan 100 gram
timah ( cPb = 0.031 kal / (gr.0C )) bersuhu 200 0
C .
Berapa suhu akhir sistem ? (cair = 1kal / (gr.0
C))
Jawaban :
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
13. 13
Qditerima = 8 gr x 80 kal/gr + (8 + 150)gr x
kal/(gr. 0
C) x t + 100 gr x 0.093
kal/(gr. 0
C) x t
170.4 t = -20 0
C → t = - 0.12 0
C
t negatif berarti tidak semua es melebur
Jumlah es yang melebur adalah :
80 gr x M = 100 gr x 0.31 kal/(gr. 0
C) x 200 0
C
M = 7.78 gram
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
14. 14
4. Kalor dan Usaha
Sering terjadi transformasi dari kalor menjadi usaha
ataupun sebaliknya Proses ini harus memenuhi
hukum kekekalan energi yaitu :
• Kalor yang diterima = Usaha + perubahan
energi
dQ = dW + dU .......(07)
Hukum Pertama Termodinamika
• Usaha : W = ∫ p dV .......(08)
Berbagai proses perubahandari kalor ke usaha
atau sebaliknya
• Proses adiabatic:
Tidak ada kalor yang masuk ataupun keluar dari
system, dQ = 0
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
15. 15
pVγ
= konstan
W = ∫ p dV
W = (p1 V1 - p2 V2 ) / (1 - γ) ......(09)
• Proses isotermis :
Proses yang berlangsung pada suhu etap
dU = 0
dQ = dW .....(10)
• Proses isobaric :
Proses berlangsung pada tekanan system
tetap
W = p (V2 - V1) ......(11)
• Proses isovolum :
Proses berlangsung pda volum tetap
dW = 0
dU = dQ ......(12)
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
17. 17
Contoh 1 :
Luas penampang silinder baja adalah 0.1ft3
.
Silinder berisi 0.4 ft glyserin dan berpiston yang
dapat menutup rapat silinder. Di atas piston
diletakkan beban 6000 lb. Kemudian silinder
dipanaskan dari 60 0
F manjadi 160 0
F. Pemuaian
silinder diabaikan. Ditanyakan :
a). Tambahan volum gliserin
b). Usaha mekanik terhadap gaya beban 6000 lb
yang dilakukan gliserin
c). Panas yang ditimbulkan pada gliserin
( c = 0.58 kal/(gr. 0
C )
d). Perubahan energi dakhil gliserin.
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
18. 18
a). ∆V = β x V60 x ∆T
= 0.4 ft3
x 0.485 x 10-3
/ 00
x 5/9 x
(160 -60) 0
F
= 0.0108 ft3
atau
= 0.0108 ft3
x m3
/(0.3048ft )3
= 0.38 m3
b). W = p ∆V = F/A x ∆V
= 6000 lb/(0.1 ft2
) x 0.0108 ft3
= 648 lb-ft atau
= 648 lb-ft x (1.356 J/ lb-ft) = 879 J
c). Q = m c ∆T
= 0.4 ft3
x 1.26 x 62.4 lb/ ft3
x 0.58 Btu/ 0
F
x (160 - 60) 0
F
= 1827 Btu atau
= 1827 Btu x 252 kal/Btu = 460.4 kkal.
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
19. 19
d). Perubahan tenaga dakhil :
U = Q - W
= (1827 x 778 - 648 ) lb – ft
= 1420758 lb - ft
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
20. 20
Rangkuman :
1. Suhu merupakan ukuran dari panas / dinginnya
suatu benda .
* Alat pengukur suhu adalah termometer
Kkasifikasi skala termometer :
- Termometer Celsius , 0
C
- Termometer Fahrenheit , 0
F ; tF = 9/5(tC) + 320
F
- Termometer Kelvin , 0
K ; T 0
K = tC + 273 0
K
2. Pemuaian panjang , ∆L [m] :
∆L = α L0 ∆T ; α = koefisien muai panjang
L0 = panjang awal
∆T = kenaikan suhu
3. Tegangan termal , σ [N/m2
] :
σ = Y α ∆T ; Y = modulus Young
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
21. 21
4. Peralihan wujud
Titik tripel : titik (suhu) dimana terdapat
tiga macam wujud benda , yaitu : padat ,
cair dan gas
• Kalor : merupakan energi panas
• Satuan kalor : kalori
1 Joule = 0.24 kal
• Kapasitas kalor spesifik , c (kal/(gr.0
C)
c = (1/m) (∆Q/∆T) ; m =massa benda
∆Q = pertambahan kalor
• Panas laten , L (kal/gr) :
Banyaknya kalor yang dilepas/diserap pada saat
terjadi perubahan wujud benda .
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
22. 22
5. Azas Black
Q yang dilepas benda bersuhu tinggi =
Q yang diterima benda bersuhu rendah
6. Kalor dan usaha
• Kalor yang diterima = Usaha +
perubahan energi dakhil(dalam)
dQ = dW + dU
Hukum Pertama Termodinamika
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
23. 23
<< CLOSING>>
Setelah mengikuti dengan baik seluruh materi
bahasan dalam pertemuan ini, mahasiswa
diharapkan sudah dapat
menyelesaikan/menghitung masalah-masalah
yang ada kaitannya dengan suhu dan kalor
serta mampu mengaplikasikannya dalam
bidang sistem komputer.
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM
POLITEKNIK
MEDICA FARMA HUSADA
MATARAM