Materi suhu dan kalor saya ambil dari berbagai sumber. Semoga bermanfaat.

1. SUHU DAN KALOR
Disusun oleh :
Fevrianti Silviana Dewi (13)
Kelas XA
2009-2010

2. PERBEDAAN SUHU DAN KALOR
Menyatakan
Diukur
tingkat derajat
dengan
panas atau
termometer
dinginnya suatu
zat
Salah satu bentuk
energi yang Diukur
berpindah dari satu dengan
benda ke benda lain kalorimeter
karena perbedaan
suhu

3. MACAM-MACAM TERMOMETER
 Menurut fungsinya :
 Termometer suhu badan
 Termometer udara
 Termometer logam
 Termometer maximum dan minimum
 Termograf untuk terminologi
 Termometer digital
Termometer udara Termometer ruang
Termometer digital

4. SIFAT TERMOMETRIK ZAT
• Zat cair yang biasanya dipakai untuk mengisi
termometer adalah air raksa dan alkohol.
• Kebaikan air raksa dari zat cair lainnya yaitu :
– Air raksa dapat cepat mengambil panas benda yang
diukur sehingga suhunya sama dengan suhu benda
yang diukur tersebut.
– Dapat dipakai untuk mengukur suhu benda dari yang
rendah sampai yang tinggi, karena air raksa punya
titik beku –39°C dan titik didih 357°C.
– Tidak dapat membasahi dinding tabung, sehingga
pengukurannya dapat lebih teliti.
– Pemuaian dari air raksa adalah teratur.
– Mudah dilihat, karena air raksa mengkilat.
• Sedangkan alkohol:
– Alkohol mempunyai titik rendah / beku –114 °C dengan
titik didih 78°C

5. SKALA TERMOMETER
 Macam– macam satuan skala
termometer :
 Celcius → titik didihnya 100 °C dengan titik beku 0 °C.
Sehingga dari 0°– 100°C, dibagi dalam 100 skala.
 Reamur → titik didihnya 80 °R dengan titik beku 0 °R.
Sehingga dari 0 ° – 80 °R, dibagi dalam 80 skala.
 Kelvin → titik didihnya 373 °K dengan titik beku 273
°K. Sehingga dari 273 °K – 373 °K, dibagi dalam 100
skala.
 Fahrenheit → titik didihnya 212 °F dengan titik beku
32 °F. Sehingga dari 32 °F – 212 °F, dibagi dalam 180
skala.
 Rainkin → titik didihnya 672 °Rn dengan titik beku 492
°Rn. Sehingga dari 492 ° Rn– 672 °Rn, dibagi dalam 180
skala.

6. Jadi, pembagian skala – skala tersebut
diatas satu skala dalam derajat Celcius
sama dengan satu skala dalam derajat
Kelvin.
1 skala C = 1 skala K
1 skala C < 1 skala R
1 skala C > 1 skala F
1 skala C > 1 skala Rn
Es yang mencair menurut Celcius dan Reamur
bersuhu 0º, menurut Fahrenheit bersuhu 32º,
menurut Kelvin bersuhu 273º, dan menurut
Rainkin bersuhu 672º
Perbandingan Pembagian Skala C, R, F, K, Rn
C : R : F : K : Rn = 100 : 80 : 180 : 100 : 180
=5 :4 :9 :5 :9
C, R, F = 100 : 80 : 180
=5 :4 :9

7. tta = titik tetap atas
tta
ttb = titik tetap bawah
tta tx = skala yang
ditunjukan term X
ty = skala yang
ditunjukan term Y
tY
tx
ttb ttb
Termometer X Termometer Y

8. tta
tta
ty
tx
ttb ttb
Termometer X Termometer Y
Termometer X memiliki titik tetap Termometer Y memiliki titik tetap
atas tta dan titik tetap bawah ttb, atas tta dan titik tetap bawah ttb,
pada saat itu skala termometer pada saat itu skala termometer
menunjukkan tx menunjukkan ty.

9. Hubungan termometer Celcius dan Kelvin
tta = 100o tta = 373o
Termometer Celcius dibagi dalam
100 skala (dari 0o – 100o) dan
termometer Kelvin dibagi dalam
100 skala (dari 273o – 373o).
Jadi hubungan antara termometer
ttb = 0o ttb = 273o Celcius dan Kevin dapat
dirumuskan :
to C = (to + 273) K
Termometer Termometer
Celcius Kelvin

10. DALAM PERHITUNGAN
MENJADI :
5 4 9
°C = R °R = o
C °F = C + 32 0
4 5 5
5 4 9
°F = R + 320
°C = (F − 32 ) °R = (F − 32 )
0 0
9 9 4
5 4 °F = Rn – 4600
°C = (Rn − 492 )
0
°R = (Rn − 4920 )
9 9
9
°C = K - 273° 4 {( F − 320 )} + 2730
°F = 5
°R = ( K – 273° )
5
9
5 °Rn = °C + 492°
°K = °C + 273° °K ={ (Rn − 492 )} + 273
0 0 5
9 °Rn = F + 460°
5
°K = R + 273 o 9
4 °Rn =( R) + 492
0
4
5 9
( (F − 2730 )} + 32 0
°K ={9 °Rn = (K − 273 ) + 492°
0
5

11.  Dengan perhitungan diatas dapat disimpulkan
bahwa perubahan dua termometer mengikuti
aturan perbandingan sebagai berikut :
X − TTB X Y − TTB Y
=
TTA X − TTB X TTA Y − TTB Y

12. PEMAHAMAN TENTANG KALOR
 Satu kalori (kal) adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk memanaskan 1 gr air sehingga
suhunya naik 1ºC.
 Syarat terjadinya perpindahan kalorik ini adalah
adanya sentuhan kedua benda yang berbeda
suhu. Fluida kalorik ini akan berpindah dari zat
yang bersuhu tinggi ke zat yang bersuhu rendah,
hingga tercapai suatu kesamaan suhu antara
kedua benda yang disebut dengan
kesetimbangan termal.

13. PERCOBAAN JOULE
 Prescot Joule melakukan percobaan untuk
menghitung besar energi mekanik yang ekuivalen
dengan kalor sebanyak 1 kalori.
 Percobaan joule adalah dengan menggantung beban
pada suatu kontrol yang dihubungkan dengan kincir
yang dapat bergerak manakala beban bergerak.
Kincir tersebut dimasukkan kedalam air. Akibat
gerakan kincir tersebut, maka suhu air akan berubah
naik .
 Penurunan ketinggian beban dapat menunjukkan
adannya perubahan energi potensial gravitasi pada
beban. Jika beban turun dengan kecepatan tetap,
maka dapat dikatakan tidak terdapat perubahan
energi kinetic pada beban, sehingga seluruh
perubahan energi potensial dari beban akan berubah
menjadi energi kalor pada air.

14.  Berdasarkan teori bahwa terjadi perubahan energi
potensial gravitasi menjadi energi kalor, maka
diperoleh suatu nilai tara mekanik kalor, yaitu
ekuivalensi energi mekanik menjadi energi kalor.
1 joule = 0,24 kalori
1 kalori = 4, 18 joule

15. KAPASITAS KALOR (C) DAN
KALOR JENIS (C)
 Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang
diperlukan suatu zat untuk menaikkan
suhu zat sebesar 1°C.
 Jika sejumlah kalor Q menghasilkan
perubahan suhu sebesar ∆t, maka
kapasitas kalor dapat dirumuskan:
Q Dengan keterangan,
C : kapasitas kalor (Joule / K atau kal / K)
C= Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)
∆t : perubahan suhu (oK atau °C)
Δt

16.  Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang
diperlukan zat sebesar 1 kg untuk
mengalami perubahan suhu sebesar 1 oK
atau 1°C.
 Kalor jenis merupakan karakteristik
termal suatu benda, karena tergantung
dari jenis benda yang dipanaskan atau
didinginkan.

17. Dengan persamaan:
C Q
c= atau c=
m m.∆t
Dengan keterangan,
c : kalor jenis (J/kg.K atau J/kg.°C)
C : kapasitas kalor (Joule/K atau kal/K)
Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)
∆t : perubahan suhu (K atau °C)
m : massa benda (kg)

18. TABEL KALOR JENIS BEBERAPA ZAT
Bahan C (J/kgK)
Tembaga 385
Besi/ Baja 450
Air 4200
Es 2100

19. ASAS BLACK
 Ditemukan oleh seorang ilmuan yang berasal
dari Inggris yaitu Joseph Black.
 Beliau menyatakan bahwa:
 Jika dua zat yang suhunya berbeda dicampur,
zat yang suhunya tinggi akan melepaskan
sejumlah kalor yang akan diserap oleh zat
yang suhunya lebih rendah.

20. Jadi
Kalor yang dilepas = kalor yang diserap
Q (lepas) = Q (serap)
Tandon A berisi zat cair
dengan massa mA, kalor
mA mB jenis cA dan suhu tA
cA cB .Tandon B berisi zat cair
tA tB dengan massa mB, kalor
jenis cB dan suhu tB diman
suhu tA lebih besar dari
suhu tB.
Kedua zat cair dituang
kedalam sebuah wadah
sehingga suhu campuran
tC
kedua zat cair menjadi tC

21. Berdasarkan AzasBlack maka berlaku :
Q(lepas) = Q (serap)
QA = Q B
mA .cA . ∆t = mB . cB . ∆t
mA .cA . (tA – tC) = mB . cB . (tC – tB))
(tA – tC) = perubahan suhu zat cair pada
A
(tC – tB))= perubahan suhu zat cair pada
B

22.  Asas Black merupakan pernyataan lain
dari hukum kekekalan energi:
 Kalor tidak dapat dihilangkan, tetapi dapat berubah
bentuknya.
 Kalor dapat berpindah dari satu benda ke benda
lainnya.

23. KALORIMETER
 Digunakan untuk mengukur banyaknya kalor
dan kalor jenis zat.
Mengukur kalor jenis berbagai logam Kalorimeter
menggunakan kalorimeter.

24. Gambar Kalorimeter

25. PENGARUH KALOR TERHADAP
SUHU DAN WUJUD ZAT
 Apabila
suatu benda diberikan kalor,
maka pada zat tersebut dapat terjadi
perubahan seperti :
a. terjadi pemuaian
b. terjadi perubahan wujud
c. terjadi kenaikan suhu

26. a. PEMUAIAN
 Pemuaian Panjang (Linier)
Suatu batang panjang mula-mula lo dipanaskan
hingga bertambah panjang Δl, bila perubahan
suhunya Δt maka,
α = 1/lo . Δt/Δl
Δl = αlo . Δt
α = koefisien muai panjang suatu zat ( per °C )

27. Sehingga panjang batang suatu logam yang suhunya
dinaikkan sebesar Δt akan menjadi
lt = lo + Δl
lt = lo ( l + α . Δt )
Pemuaian panjang

28. Tabel Beberapa koefisien Muai Panjang
Benda
Benda α (K−1)
Besi 1,2x10−5
Tembaga 1,7x10−5
Kaca 8,5x10−6
Kuningan 1,8x10−5

29.  Pemuaian Bidang ( Luas )
Suatu bidang luasnya mula-mula Ao , terjadi
kenaikkan suhu sebesar Δt sehingga bidang
bertambah luas sebesar ΔA, maka dapat
dituliskan :
β = 1/Ao. ΔA / Δt
ΔA = Ao β Δt
β = Koefisien muai luas suatu zat ( per °C ) dimana
β = 2α

30. Sehingga luas bidang yang suhunya dinaikkan
sebesar t akan menjadi
At = Ao + ΔA
At = Ao ( 1 + β Δt )

31. dipanaskan
Jika dipanaskan jarak antaratom
zat akan merenggang

32.  Pemuaian Ruang ( volume )
Volume mula-mula suatu benda Vo , kemudian
dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar Δt,
dan volumenya bertambah sebesar ΔV ini
dapat ditunjukkan dalam rumus :
γ = 1/Vo. ΔV/Δt
ΔV = γ . Vo . Δt
γ = koefisien muai ruang suatu zat ( per °C )
γ =3α

33. Sehingga persamaan volumenya menjadi :
Vt = Vo + Δt
Vt = Vo ( 1 + γ . Δt )
dipanaskan

34. PEMUAIAN VOLUME ZAT CAIR
 Zat cair yang hanya mempunyai koefisien muai
volume ( γ ), bila volume mula-mula suatu zat
cair V0 kemudian zat cair itu dipanaskan
sehingga suhunya naik sebesar Δt dan
volumenya bertambah besar ΔV, maka dapat
ditulis sebagai berikut:

35. Vtt = γ .. Voo .. Δt
V = γ V Δt
dan volumenya sekarang menjadi
Vt = Vo + ΔV
Vt = Vo ( 1 + γ Δt )
Hal ini tidak berlaku bagi air dibawah 4 °C, ingat anomali air.

36. PEMUAIAN VOLUME GAS
Khusus untuk gas, pemuaian volume dapat
menggunakan persamaan seperti pemuaian zat
cair:
1
Vt = Vo ( 1 + γ Δt ) dengan nilai γ=
273

37.  Persamaan yang berlaku dalam pemuaian gas
dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai
berikut:
 Pada saat tekanan konstan, berlaku hukum Gay
Lussac :
V1 V2
=
T1 T2

38.  Pada saat temperatur konstan, berlaku hukum Boyle :
P1.V1 = P2.V2
 Pada saat volume konstan, berlaku hukum Charles:
P P2
1
=
T1 T2
 Pada
saat kondisi ideal dengan mol konstan, berlaku
hukum Boyle-Gay Lussac :
P1V1 P2 V2 dengan keterangan,
= V
T
= volume (liter atau m3)
= temperature (K)
T1 T2 P = tekanan (N/m2 atau atm atau Pa)

39. b. PERUBAHAN WUJUD
 Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh
suatu zat, maka ada dua kemungkinan yang
terjadi pada suatu benda, yaitu benda akan
mengalami perubahan suhu, atau mengalami
perubahan wujud.
 Kenaikan suhu suatu benda dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan yang
mengkaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas
kalor.

40.  Sedangkan pada saat benda mengalami
perubahan wujud, maka tidak terjadi perubahan
suhu, namun semua kalor saat itu digunakan
untuk merubah wujud zat, yang dapat
ditentukan dengan persamaan yang
mengandung unsur kalor laten.

41.  Besar kalor laten yang digunakan untuk
mengubah wujud suatu zat dirumuskan :
Q = m.L
Dengan keterangan,
Q : kalor yang diterima atau dilepas (Joule atau kal)
m : massa benda (kg atau gram)
L : kalor laten (J/kg atau kal/gr)
(kalor uap atau kalor lebur)

42. TABEL KALOR LEBUR DAN KALOR
DIDIH BEBERAPA ZAT
Nama Zat Titik lebur Kalor lebur Titik Kalor didih
(°C) (J/kg) didih (J/kg)
Air (es) 0 3,34.105 100 2,26.105
Raksa -39 1,18.104 356,6 2,94.105
Alkohol -115 1,04.104 78,3 8,57.106
Hidrogen -2599 5,58.104 -252 3,8.105

43. ANALISIS GRAFIK PERUBAHAN WUJUD PADA ES
YANG DIPANASKAN SAMPAI MENJADI UAP.
DALAM GRAFIK INI DAPAT DILIHAT SEMUA
PERSAMAAN KALOR DIGUNAKAN.

44.  Keterangan :
 Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan
suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima
digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air
barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya
mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan
untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah
berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi
kenaikan suhu kembali (Q5)

45. Diagram Perubahan Wujud Zat
Gas
mengembun
menguap
menyublim
menghablur
mencair
Padat Cair
membeku

46.  Kalor Laten Lebur :
→ banyaknya kalor yang diserap untuk mengubah 1 kg
zat dari wujud padat menjadi cair pada titik leburnya.
 Kalor Laten Beku:
→ banyaknya kalor yang dilepaskan untuk mengubah 1
kg zat dari wujud cair menjadi padat pada titik bekunya.
Kalor lebur = kalor beku dan titik lebur = titik beku.
 Kalor Laten Didih (Uap) :
→ banyaknya kalor yang diserap untuk mengubah 1 kg
zat dari wujud cair menjadi uap pada titik didihnya.
 Kalor Laten Embun :
→ banyaknya kalor yang dilepaskan untuk mengubah 1 kg
zat dari wujud uap menjadi cair pada titk embunnya. Kalor
didih = kalor embun dan titik didih = titik embun.

47. c. PERUBAHAN SUHU
 Terjadi karena adanya perubahan kalor.

48. ANOMALI AIR
 Kejadian penyusutan wujud zat saat benda
mengalami kenaikan suhu disebut anomali,
seperti terjadi pada air. Air saat dipanaskan dari
suhu 0 °C menjadi 4 °C justru volumenya
mengecil, dan baru setelah suhunya lebih besar
dari 4 °C volumenya membesar.

49.  Peristiwa anomali air dapat diterangkan dengan
meninjau bangun kristal es.
 Dari pengamatan kristal es disimpulkan bahwa
kedudukan molekul-molekul H2O teratur seperti
bangun kristal es, yang penuh dengan rongga-
rongga. Sedangkan molekul H2O dalam bentuk
cair (air) lebih rapat dibandingkan dalam bentuk
es, oleh karena itu es terapung dalam air. Bila air
mulai 4 °C didinginkan molekul air mulai
mengadakan persiapan untuk membentuk
bangun berongga tersebut. °C.

50. Volume (V)
0 4 Suhu (t)°C
Grafik
anomali air
Volume air terkecil pada suhu 4 °C, dan pada 0 °C terjadi loncatan volume dari air 0
°C sampai es 0 °C, dimana pada suhu 0 °C volume es > volume air

51. PERPINDAHAN KALOR
Konduksi
Radiasi
Konveksi
Tiga macam cara perpindahan energi kalor

52. KONDUKSI
 Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak
disertai dengan perpindahan partikel
perantaranya.
 Pada hantaran kalor ini yang berpindah
hanyalah energinya, tanpa melibatkan partikel
perantaranya, seperti hantaran kalor pada logam
yang dipanaskan dari satu ujung ke ujung
lainnya.

53.  Saat ujung B dipanaskan, maka ujung A, lama
kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal
tersebut dikarenakan energi kalor yang menggetarkan
molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan
molekul-molekul yang ada disampingnya hingga
mencapai titik A.
 Energi kalor yang dipindahkan secara konduksi
sebesar
t
Q = k A ∆t
l

54.  Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi
dirumuskan,
Q k. A.∆t
H= =
t l
H = laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q = kalor yang dipindahkan (joule)
t = waktu (s)
k = konduktivitas termal zat (W/mK)
A = luas penampang melintang (m2)
∆t = perubahan suhu (°C atau K)
l = tebal penghantar (m)

55. TABEL KONDUKTIVITAS TERMAL
ZAT (W/MK)
Bahan k
Emas 300
Besi 80
Kaca 0.9
Kayu 0.1 – 0.2
Beton 0.9
Air 0.6
Udara 0.024
alumunium 240

56. KONVEKSI
 Konveksi adalah hantaran kalor yang disertai
dengan perpindahan partikel perantaranya.
Contoh dari peristiwa konveksi adalah seperti
perpindahan kalor pada zat cair yang
dipanaskan, ventilasi kamar, cerobong asap,
pengaturan katub udara pada kompor, dan kipas
angin. Umumnya konveksi terjadi pada gas dan
zat cair.

57.  Energi kalor yang dipindahkan secara konveksi
sebesar,
Q = k A ∆t . t
 Kecepatan perpindahan kalor di sekitar suatu
benda dirumuskan :
Q
H = = h.A.∆t
t

58.  Keterangan :
H = laju aliran kalor (J/s atau watt)
Q = kalor yang dipindahkan (joule)
t = waktu (s)
h = koefisien konveksi (W/m2K)
A = luas penampang melintang (m2)
∆t= perubahan suhu (°C)

59. RADIASI
 Radiasi adalah hantaran kalor yang tidak
memerlukan medium perantara, seperti kalor
dari matahari yang sampai ke bumi, kalor api
unggun yang sampai pada orang yang ada di
sekitarnya, pendingin (pemanas) rumah,
pengeringan kopi, pembakaran dengan oven dan
efek rumah kaca.

60.  Energi kalor yang dipindahkan secara radiasi
sebesar,
Q = e σ A T4 t
 Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam
radiasi dirumuskan :
Q
H = = eσ .A. T 4
t

61.  Intensitas radiasi sebesar,
R = e σ T4
H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)
R = intensitas radiasi ( W/m2)
Q = kalor yang dialirkan (J)
t = waktu (s)
A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.π.r2
T = suhu (K)
e = emisivitas benda (tanpa satuan)

62.  (e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan
bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama sekali.
Pengertian benda hitam sempurna disini adalah
benda yang memiliki kemampuan menyerap
semua kalor yang tiba padanya, atau mampu
memancarkan seluruh energi yang dimilikinya).