ENERGI PANAS

ENERGI PANAS (KALOR)
1.Pengantar
Modul ini merupakan kelajutan dari modul terdahulu yaitu suhu dan pengukuran,oleh sebab itu sebagai prasyarat pengetahuan untuk mempelajari modul ini adalah penguasaan pengetahuan suhu dan pengukuran
Untuk dapat menyelesaikan penguasaan modul ini melalui beberapa tahap yaitu ;memahami konsep dasar , melakukan percobaan , mengerjakan tugas dan dievaluasi dengan mengerjakan uji kompetensi yang tersedia.Jika anda 60% mampu mengerjakan secara benar uji kompetensi maka anda masuk katagori tuntas .
2.Standar kompetensi
Menerapkan konsep kalor dan prinsip konservasi energi pada berbagai perubahan energi.
3.Kompetensi Dasar
1 Menganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zat.
4.Indikator
 Menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan suhu benda.
 Menentukan hubungan antara perubahan panas dengan perubahan suhu
 Mendiskripsikan tentang panas jenis benda
 Menghitung kakasitas panas suatu benda
 Menganalisis pengaruh perubahan suhu benda terhadap ukuran benda (pemuaian).
 Menentukan hubungan antara perubahan panjang dengan perubahan suhu
 Menentukan nilai koefissien muai panjang benda
 Menentukan hubungan antara perubahan luas dan volem terhadap perubahan suhu
 Mendiskripsikan hubungan antara koefisien muai panjang ,muai luas dan muai volume
 Menganalisis tentang perubahan ujud yang disebabkan oleh perubahan suhu
 Menghitung kalor lebur benda yang dipanaskan
 Mendiskripsikan azas black
 Mendiskripsikan tentang perambatan panas
5.Uraian Materi
Energi Panas
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan naik/turun atau wujud benda berubah.

BEBERAPA PENGERTIAN KALOR
1 kalori adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1ºC.
1 kalori = 4.18 joule
1 joule = 0.24 kalori
Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk menaikkan suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).

Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1 kg zat sebesar 1ºC (satuan kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).
Kalor yang digunakan untuk menaikkan/menurunkan suhu tanpa mengubah wujud zat:
Q = H .t
Q = m . c .t
H = m . c
Q = kalor yang di lepas/diterima
H = kapasitas kalor
t = kenaikan/penurunan suhu
m = massa benda
c= kalor jenis
Kalor yang diserap/dilepaskan (Q) dalam proses perubahan wujud benda:
Q = m . L
m = massa benda kg
L = kalor laten (kalor lebur, kalor beku. kalor uap,kalor embun, kalor sublim, kalor lenyap)  /kg
Jadi kalor yang diserap (  ) atau yang dilepas (  ) pada saat terjadi perubahan wujud benda tidak menyebabkan perubahan suhu benda (suhu benda konstan ).
Diagram Perubahan Wujud Benda karena Pengaruh Kalor Late

LATEN

Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk perubahan ujud dari padat ke cair dari cair ke gas adalah
Qt = Q1 + Q2+Q3 + Q4
Q1= mes Ces .Δt
Q2 = mes.L ======= L= kalor lebur Es (terjadi kesetimbangan thermis= susu tetap)
Q3 = mair .Csir . .Δt
Q4 = mair .Lv ========Lv = kalor penguapan air(terjadi kesetimbangan thermis )
Pemuaian suatu benda karena menerima kalor (suhu benda naik) terbagi atas:
1. Muai Panjang (pemuaian satu dimensi)
Lt = Lo ( 1 +  t)
Lt = panjang benda pada tºC (m)
Lo = panjang benda pada 0ºC (m)
 = koefisien muai panjang
2. Muai Luas (pemuaian dua dimensi)
At = Ao (1 + t)
At = luas benda pada tºC (m²)
Ao = luas benda pada 0ºC (m²)
 = koefisien muai luas = 2
3. Muai Volume (pemuaian tiga dimensi)
Vt = Vo ( 1 + t)
Vt = volume benda pada tºC (m3)
Vo = volume benda pada 0ºC (m3)
 = koefisien muai volume = 3
 = 1/273ºK (khusus pada tekanan dan volume tetap)
Contoh:
1. Sebatang baja (angka muai linier 10-5/ºC) panjangnya 100,0 cm pada suhu 30ºC. Bila panjang batang baja itu sekarang menjadi 100,1 cm, berapakah suhunya sekarang?

Jawab:
Lt = Lo ( 1 + t)
t = (Lt – Lo) / (Lo 
t = (100,1 -100)/(100.10-5) = 100ºC
t = takhir – tawal
100 = takhir – 30
takhir = 130ºC
2. Sebuah tabung terbuat dari gelas ( = 10-5/ºC) pada suhu 20ºC mempunyai volume sebesar 250 cm3. Tabung itu berisi penuh dengan eter (  = 5.10-3/ºC). Berapakah cm3 eter akan tumpah jika tabung dipanasi sampai 120ºC?
Jawab:
Gelas:
Vo = 250 cm3
t = 120 – 20 = 100ºC
g = 3 = 3.10-5/ºC
Vt = Vo(1 +t)
Vt = 250 (1 + 3.10-5.100) = 250,75 cm3
Eter:
Vº = 250 cm3
t= 100ºC
g = 5.10-3/ºC
Vt = Vo (1 + t)
Vt = 250 (1 + 5.10-3.100) = 375 cm3

Pertukaran Kalor
Jika dua buah zat atau lebih dicampur menjadi satu maka zat yang suhunya tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima kalor, sampai tercapai kesetimbangan termal.
Menurut asas Black
Kalor yang dilepas = kalor yang diterima
Catatan:
1. Kalor jenis suatu benda tidak tergantung dari massa benda, tetapi tergantung pada sifat dan jenis benda tersebut. Jika kalor jenis suatu benda adalah kecil maka kenaikan suhu benda tersebut akan cepat bila dipanaskan.

2. Pada setiap penyelesaian persoalan kalor (asas Black) lebih mudah jika dibuat diagram alirnya.
Contoh:
Es (kalor jenis 0,5 kalori/gramoC) sebanyak 10 gram pada suhu 0ºC diberi kalor sebanyak 1000 kalori. Bila kalor lebur es sama dengan 80 kalori/gram, hitunglah temperatur akhir air !

Jawab:
Misalkan temperatur akhir setelah diberi kalor ialah taºC. maka berdasarkan asas Black:
Q = mL + mct
1000 = 10 . 80 + 10 . 1 (ta- 0)
1000 = 800 + 10 ta
ta = 20o C
Perambatan Kalor
1. Konduksi

Perambatan kalor tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat perantaranya, biasanya terjadi pada benda padat.

H = K . A T/ L)

H = jumlah kalor yang merambat per satuan waktu
T/L = gradien temperatur (ºK/m)
K = koefisien konduksi
A = luas penampang (m²)
L = panjang benda (m)

2. Konveksi

Perambatan kalor yang disertai perpindahan bagian-bagian zat, karena perbedaan massa jenis.

H = K . A .T

H = jumlah kalor yang merambat per satuan waktu
K = koefisien konveksi
T = kenaikan suhu (ºK)

3. Radiasi

Perambatan kalor dengan pancaran berupa gelombang-gelombang elektromagnetik.

Pancaran kalor secara radiasi mengikuti Hukum Stefan Boltzmann:

W = e .  . T4

W = intensitas/energi radiasi yang dipancarkan per satuan luas per satuan waktu
 = konstanta Boltzman =5,672 x 10-8 watt/cm2.ºK4
e = emisivitas (o < e < 1) T = suhu mutlak (ºK)
4. Benda yang dipanaskan sampai pijar, selain memancarkan radiasi kalor juga memancarkan energi radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 10-6 s/d 10-5 m. Untuk benda ini berlaku hukum PERGESERAN WIEN, yaitu:
max . T = C
C = konstanta Wien = 2.9 x 10-3m ºK
Contoh: soal
1. Air mengalir dengan laju alir 3 liter/menit. Jika suhu awal air 20ºC dan seluruh kalor diberikan pada air, hitunglah suhu air panas!
Jawab:
misalkan suhu air panas ta
Q = 3 liter/menit = 3 dm3/60 detik = 50 cm3/detik
berarti V = 50 cm3  m = .V = 1 . 50 = 50 gram

t = 1 detik 1 joule = 0.24 kal

E = Q  0,24 P.t = m. c. t
0.24 . 3500 . 1 = 50. 1 ( ta – 20 )  ta = 36.8ºC
2. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27ºC. Jika suhu sekelilingnya 77ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.
Jawab:
Benda hitam: e = 1 = 5,672.10-8 watt/m2K4
a. W = e  ( T24 – T14)  T1 = 300ºK ; T2 = 350ºK
= 1. 5,672.10-8 (3504 – 3004)
= 391,72 watt/m2
b. W = E/A.T  E = W. A. t
E = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule
3. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter, keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan!
Jawab:
Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka
[K . A T/L)] besi = [K . A T/L)] kuningan
K . A (500 – T)/2 = 3 KA (T – 350)/l
T= 2600/7= 371,4ºC

1. Bila zat cair dipanaskan maka pertambahan volumenya adalah berbanding …
A. lurus dengan suhu awal
B. terbalik dengan kenaikan suhu
C. lurus dengan suhu akhir
D. terbalik dengan suhu akhir
E. lurus dengan kenaikan suhu
2. Pernyataan berikut yang bersesuai dengan konsep radiasi kalor adalah …
A. kalor berpindah dalam bentuk gelombang mekanik
B. kalor berpindah melalui zat perintang
C. benda hitam lebih mudah menyerap kalor dari pada memancarkannya
D. laju kalor yang diterima benda lebih besar dari yang dipancarkannya
E. energi total yang dipancarkan benda tergantung suhunya
3. Dua batang P dan Q dengan ukuran yang sama tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti pada gambar dibawah.
BESI
Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kalikoefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah …
A. 600 o C
B. 200 oC
C. 100 oC
D. 90o C
E. 60 oC

Tentang bopong

saya penggemar budaya jawa saya guru SMA saya senang menulis
Pos ini dipublikasikan di Uncategorized. Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s