bab_4_haba

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

BAB 4 HABA
4.1 Keseimbangan Terma/Thermal equilibrium

Suhu  Suhu ialah darjah kepanasan suatu objek.
Temperature  Unit SI ialah Kelvin, K.
 Suatu objek panas mempunyai suhu yang lebih tinggi

daripada objek sejuk.
 Suhu suatu objek bergantung kepada purata tenaga kinetik

molekul-molekul dalam objek itu. Semakin tinggi tenaga
kinetik molekul-molekul dalam suatu objek, semakin tinggi
suhunya.

Haba  Haba ialah satu bentuk tenaga.
Heat  Unit ukurannya ialah Joule, J
 Haba dipindahkan dari objek yang lebih panas kepada objek

yang lebih sejuk.
 Apabila satu objek dipanaskan, ia akan menyerap tenaga

haba dan suhu objek akan meningkat.
 Apabila objek disejukkan, ia akan membebaskan tenaga

haba dan suhu objek akan berkurang.

Sentuhan terma  Dua objek berada dalam keadaan sentuhan terma apabila
Thermal contact tenaga haba boleh dipindahkan di antara mereka.

Keseimbangan Sebelum keseimbangan terma dicapai

terma Objek Objek
Thermal A B
equilibrium

Haba

Apabila dua objek A dan B diletakkan berhampiran, tenaga haba
akan mengalir daripada jasad A yang lebih tinggi suhunya ke
objek B yang lebih rendah suhunya sehingga objek A dan B
mencapai suhu yang sama.

Apabila keseimbangan terma tercapai

Objek Objek
AB

Haba

Haba

Apabila objek A dan B mencapai suhu yang sama, kadar
pemindahan tenaga haba dari objek A ke objek B dan dari objek
B ke objek A adalah sama.
Apabila keadaan ini berlaku, objek A dan B dikatakan berada
dalam keadaan keseimbangan terma antara satu sama lain.

Apabila keseimbangan terma dicapai pada dua objek, maka tiada
haba bersih (0 J) yang mengalir antara keduanya iaitu kadar
penyerapan tenaga haba adalah sama dengan kadar
pembebasan tenaga haba pada suhu yang sama.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 1

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Contoh situasi yang melibatkan keseimbangan terma
Meletakkan tuala basah di atas dahi pesakit demam panas.
Pada permulaan suhu tuala basah lebih rendah berbanding
suhu badan pesakit demam panas. Tenaga haba
dipindahkan dari dahi pesakit ke tuala basah sehingga
keseimbangan terma dicapai.
Dengan cara ini, tenaga haba mampu disingkirkan daripada
pesakit dan dapat menurunkan suhu badan pesakit demam
panas.

Minuman sejuk
Minuman yang panas boleh disejukkan dengan
menambahkan beberapa ketul ais ke dalam minuman
tersebut. Haba dari minuman panas akan dipindahkan
kepada ais sehingga keseimbangan terma antara ais dan air
dicapai. Suhu minuman dan ais adalah sama apabila
keseimbangan terma dicapai.

Mengukur suhu badan pesakit
Apabila termometer klinik digunakan untuk menyukat suhu
badan, kedua-dua alkohol dalam termometer dan badan
akan mencapai keadaan keseimbangan terma.
Ini membolehkan termometer klinik menunjukkan dengan
tepatnya suhu badan.

Termometer Cecair-Dalam-Kaca

Ciri-ciri cecair yang 1. Mudah dilihat atau cecair berwarna legap
digunakan dalam termometer 2. Mengembang dengan seragam apabila dipanaskan
cecair-dalam-kaca 3. Tidak melekat pada dinding kaca
4. Konduktor haba yang baik
5. Takat didih tinggi dan takat beku rendah.

Bagaimana termometer  Bebuli termometer mengandungi cecair merkuri
cecair-dalam-kaca dengan jisim tetap. Isipadu merkuri bertambah
berfungsi? apabila ia menyerap haba.

 Cecair merkuri mengembang dan meningkat naik
di dalam kapilari tiub. Panjang turus merkuri
dalam kapilari tiub dapat menunjukkan nilai suhu
sesuatu objek.

cecair

Bebuli

Termometer makmal

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 2

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Bagaimana termometer  Skala suhu dan unit suhu diperoleh denga memilih
ditentuukur? dua suhu yang dikenali sebagai takat tetap atas
dan takat tetap bawah.
Takat
didih  Takat tetap bawah adalah suhu ais yang melebur
dan diambil sebagai 0C.

 Takat tetap atas adalah suhu stim di atas air yang
mendidih pada tekanan atmosfera 76 cm Hg dan
diambil sebagai 100C.

100 bahagian L0 Ais L100
yang sama melebur
Air
mendidih

 Untuk menentukan suhu sesuatu objek lain
dengan menggunakan termometer tanpa
sesenggat, rumus berikut digunakan:

Takat = Lθ  L0  100 C
beku L100  L0

Bebuli Di mana L adalah panjang turus merkuri pada
suhu,  tertentu yang belum diketahui.

Prinsip kerja termometer berdasarkan prinsip keseimbangan terma

 Apabila termometer dimasukkan dalam air panas,
 haba mengalir daripada air panas ke termometer.
 Apabila berlaku keseimbangan terma kadar pemindahan

haba bersih adalah sifar.
 Suhu termometer adalah sama dengan suhu air panas.
 Oleh iu bacaan termometer ketika itu adalah merupakan

suhu air panas.

Ciri-ciri merkuri yang 1. Konduktor haba yang baik.
sesuai digunakan 2. Takat didih tinggi iaitu 375C.
sebagai cecair dalam 3. Mengembang secara seragam bila dipanaskan dan
termometer. mengecut secara seragam bila disejukkan.
4. Warna legap (Tidak boleh ditembusi cahaya) dan mudah
Bagaimana dilihat.
meningkatkan 5. Takat beku rendah iaitu -39C, oleh itu ia tidak sesuai
kepekaan termometer digunakan di kawasan bersuhu kurang daripada ini seperti
merkuri? di kutub selatan.
1. Menggunakan tiub kapilari yang lebih kecil/halus.
2. Menggunakan bebuli kaca yang berdinding nipis
3. Menggunakan bebuli kaca yang lebih kecil.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 3

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013
4
Latihan 4.1 (Keseimbangan terma)

(1) Sebuah termometer merkuri yang belum
ditentukurkan mempunyai panjang merkuri
12 cm dan 20 cm apabila dimasukkan ke
dalam ais lebur dan stim masing-masing.
Apabila dimasukkan dalam suatu air panas
panjangnya menjadi 15 cm. Berapakah suhu
air panas itu.

(2) Sebuah termometer merkuri yang belum
ditentukurkan mempunyai panjang merkuri 5
cm dan 25 cm apabila dimasukkan dalam ais
lebur dan stim masing-masing. Apabila
dimasukkan dalam suatu cecair didapati
panjangnya menjadi 12 cm. Berapakah suhu
cecair tersebut?

(3) Panjang turus merkuri sebuah termometer
adalah 20 cm dan 8 cm masing-masing
apabila dimasukkan dalam stim dan ais lebur.
Berapakah panjang turus merkuri apabila
dimasukkan dalam suatu bahan bersuhu
-25 oC?

4. Rajah di atas menunjukkan sebuah
termometer merkuri
(a) Nyatakan bahagian yang bertanda

P.............................................................

Q.............................................................

(b) Apakah prinsip yang digunakan dalam
termometer ini.

(c) Semasa menentukurkan termometer ini
didapati panjang turus merkuri apabila
dimasukkan dalam ais lebur dan stim adalah
12 cm dan 20 cm masing-masing.Tentukan

(i) Panjang turus merkuri jika
termometer ini dimasukkan ke
dalam bahan yang bersuhu 20o C.

(ii) Suhu suatu bahan jika panjang
turus merkuri menjadi 7 cm apabila
termometer dimasukkan dalam
bahan itu.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

4.2 Muatan Haba Tentu (Specific heat capacity)

Muatan haba Muatan haba suatu bahan ditakrifkan sebagai kuantiti haba
yang diperlukan untuk menaikkan suhu bahan itu sebanyak
1C atau 1 K.

Hubungan antara Unit muatan haba ialah J C-1 atau J K-1.
jenis bahan dengan Menjana idea tentang muatan haba
muatan haba Jika kedua-dua bikar itu dipanaskan selama 5 minit dengan
penunu Bunsen yang sama, didapati kenaikan suhu parafin
Termometer adalah lebih tinggi daripada kenaikan suhu air.

1 kg 1 kg Kesimpulan:
parafin air Eksperimen ini menunjukkan bahan-bahan yang berlainan
mengalami kenaikan suhu yang berbeza jika kuantiti haba
yang sama dibekalkan dan jisim bahan-bahan itu adalah
sama.

Hubungan antara jisim Jika air dalam bikar A dan bikar B dipanaskan selama 5 minit
bahan dengan muatan dengan menggunakan penunu Bunsen yang sama, kenaikan
haba suhu air dalam bikar A lebih tinggi daripada kenaikan suhu
air dalam bikar B.
Termometer

Bikar A Bikar B Kesimpulan:
Eksperimen ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu suatu
bahan bergantung kepada jisim bahan itu jika kuantiti haba
yang dibekalkan adalah sama.

Hubungan antara Jika air dalam bikar C dipanaskan selama 1 minit dan air
kuantiti haba dengan dalam bikar D dipanaskan selama 5 minit dengan
muatan haba menggunakan penunu Bunsen yang sama, kenaikan suhu air
dalam bikar C didapati lebih kecil daripada kenaikan suhu air
dalam bikar D.

Bikar C Bikar D Eksperimen ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu suatu
bahan bergantung kepada kuantiti haba yang dibekalkan, jika
jisim bahan itu adalah sama.

Kesimpulan: Muatan haba suatu bahan bergantung kepada jenis bahan,
jisim bahan dan kuantiti haba yang dibekalkan.
Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu sesuatu bahan ialah kuantiti haba yang
diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1C.
Simbol: c
Formula muatan haba tentu:
Unit SI bagi c= Q
muatan haba tentu, c
= J kg-1 C-1 m

Q = Haba diserap atau dibebaskan, unit J
m = Jisim bahan, unit kg
 = Perbezaan suhu bahan awal dan akhir, unit C.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 5

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Kuantiti haba yang Q = mc
diserap atau
dibebaskan oleh 900 J tenaga haba diperlukan oleh 1 kg aluminium bagi
bahan, Q menghasilkan kenaikan suhu sebanyak 1C.

Apakah maksud
muatan haba tentu
aluminium =
900 J kg-1C-1

Apakah maksud
muatan haba tentu air
=4200 J kg-1C-1

Latihan 4.2 (Muatan Haba Tentu)

(1) Hitungkan jumlah tenaga haba yang
diperlukan untuk memanaskan 2 kg keluli
dari suhu 30C kepada suhu 70C .
(muatan haba tentu keluli =
500 J kg-1C-1)

(2) Sebuah pemanas rendam berlabel 2
kW, 240 V digunakan untuk memanaskan
3 kg air. Berapakah kenaikan suhu air
apabila pemanas itu diguna selama 8
minit.
(Muatan haba tentu air = 4200 J kg-1 C-1)

(3) 4 kg air membebaskan haba sebanyak
8.4 x 105 J apabila disejukkan dari suhu
90C kepada suhu 40C. Kirakan muatan
haba tentu air.

(4) 0.2 kg air panas pada suhu 100C
dicampurkan dengan 0.25 kg air sejuk
pada suhu 10C. Berapakah suhu akhir
campuran?

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 6

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013
7
(5) Jumlah haba yang dibebaskan apabila
suatu logam X berjisim 5.0 kg disejukkan
dari suhu 30C ke 20C adalah,
(muatan haba tentu logam X =
500 J kg-1 C-1)

(6) 420 kJ haba dibebaskan apabila 2 kg
air disejukkan dari suhu 70C. Berapakah
suhu akhir air?
(muatan haba tentu air =
4.2 x 103 J kg-1 C-1)

(7) 600 g air sejuk berada pada suhu 40C.
Apabila air panas berjisim 400 g pada
suhu 90C dicampurkan kepada air sejuk,
suhu akhir campuran adalah?

(8) Cecair M berjisim 0.5 kg berada pada
suhu 40C dimasukkan dalam sebuah
bikar yang mengandungi 2 kg cecair N
yang berada pada suhu 25C. Suhu akhir
campuran adalah,
( muatan haba tentu cecair,
M = 8.4 x 103J kg-1C-1)
( muatan haba tentu cecair,
N = 4.2 x 103 J kg-1C-1)

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu suatu pepejal
(Bongkah Aluminium)

Kuasa Pemanas, P = .................. Watt Catatkan kuasa pemanas rendam yang
Jisim bongkah Al, m = ................. kg digunakan = P Watt

Timbang jisim bongkah aluminium = m

Suhu awal bongkah Al, 1 = ............ C Catatkan suhu awal bongkah aluminium = 1

Suhu akhir bongkah Al, 2 = ............ C Hidupkan pemanas rendam dan serentak
dengan itu mulakan jam randik.
Masa pemanasan, t = ..................s
Selepas masa, t, matikan pemanas rendam
Muatan haba tentu bongkah Al = dan catatkan suhu maksimum bongkah
Q Pt aluminium = 2

c = m(θ2  θ1 ) = m(θ2  θ1 ) Kirakan tenaga yang dibebaskan oleh
pemanas, Q = Pt

Kirakan tenaga haba, Q yang diterima oleh
bongkah = mc ( 2-1)

Dengan menganggap tiada kehilangan haba

ke persekitaran,
Pt = mc (2-1)

Pt
c = m(θ2  θ1 )

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan Sebagai langkah berjaga-jaga,
Balutkan bongkah aluminium dengan
felt/kapas/tisu untuk mengurangkan
kehilangan haba ke sekeliling.

Masukkan sedikit minyak ke dalam lubang
yang mengandungi termometer supaya
berlaku sentuhan terma antara bongkah
aluminium dengan termometer.

8

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu suatu cecair
(air)
Catatkan kuasa pemanas rendam yang
digunakan = P Watt

Timbang jisim bikar kosong = m1

Masukkan air dalam bikar dan timbang
semula jisim bikar = m2

Kuasa Pemanas = .................. Watt Catatkan suhu awal air = 1

Jisim bikar kosong, m1 = ................. kg Hidupkan pemanas rendam dan serentak
Jisim bikar + air, m2 = ................ kg dengan itu mulakan jam randik.

Suhu awal air, 1 = ............... C Selepas masa, t , matikan pemanas
rendam dan catatkan suhu maksimum air
Suhu akhir air, 2 = ............... C = 2
Masa pemanasan, t = ..................s Kirakan tenaga yang dibebaskan oleh
pemanas, Q = Pt
Muatan haba tentu air, cair =
Q Kirakan tenaga haba yang diterima oleh
air, Q = (m2 - m1) c (2-1)
c = (m2 - m1 )(θ2  θ1 )
Dengan menganggap tiada kehilangan
= Pt haba ke persekitaran,
(m2 - m1 )(θ2  θ1 )
Pt = ( m2 - m1) c (2-1)
Q

c = (m2 - m1 )(θ2  θ1 )
Pt

c = (m2 - m1 )(θ2  θ1 )

Sebagai langkah berjaga-jaga ,
Masukkan bikar dalam bekas polisterin
mengurangkan kehilangan haba ke
sekeliling.
Kacau air setiap masa supaya suhu air
sentiasa seragam pada semua bahagian.

Perbandingan nilai muatan haba tentu, c yang didapati eksperimen dan nilai teori

 Nilai muatan haba tentu, c yang diperolehi daripada eksperimen adalah lebih
besar daripada nilai teori.

 Ini disebabkan kehilangan haba ke persekitaran menyebabkan kenaikan suhu
menjadi lebih kecil.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 9

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan seharian

Perbezaan sifat fizikal Muatan haba Dipanaskan Disejukkan
bahan-bahan yang tentu
mempunyai muatan haba Kecil Suhu meningkat Suhu menurun
tentu yang berbeza. dengan cepat dengan cepat
Besar Suhu menurun
Suhu meningkat dengan perlahan
dengan perlahan

Sifat bahan yang 1. Suhu bahan meningkat dalam masa yang singkat
mempunyai muatan haba apabila dipanaskan dan menurun dalam masa yang
tentu yang kecil singkat apabila disejukkan (Konduktor haba yang
baik).
Contoh: Logam seperti besi, keluli, tembaga dan
aluminium biasa digunakan sebagai periuk dan
kuali. Ini kerana logam ini boleh dipanaskan dengan
cepat.

2. Bahan ini peka terhadap perubahan suhu.
Contoh: Logam merkuri dalam termometer
mempunyai muatan haba tentu yang kecil yang
membolehkannya menyerap dan membebaskan
haba dengan mudah.

Sifat bahan yang 1. Suhu bahan meningkat dalam masa yang panjang
mempunyai muatan haba (lambat) apabila dipanaskan dan menurun dalam
tentu yang besar masa yang panjang (lambat) apabila disejukkan.
(Konduktor haba yang lemah).

2. Bahan ini boleh menyerap tenaga haba dalam
kuantiti yang besar tanpa mengalami peningkatan
suhu yang tinggi.
Contoh: Air digunakan sebagai ajen penyejuk dalam
radiator kenderaan.

Contoh-contoh aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan harian

1. Periuk dan kuali diperbuat daripada logam
seperti tembaga dan aluminium yang
mempunyai muatan haba tentu yang ...................

2. Ini membolehkan periuk dan kuali dipanaskan
dengan cepat bagi mengurangkan penggunaan
bahan api.

3. Pemegang periuk dan kuali diperbuat daripada
bahan bukan logam seperti plastik dan kayu
yang mempunyai haba tentu yang ......................

4. Ini memastikan pemegang periuk dan kuali
tidak mudah menjadi panas dan mudah
dikendalikan.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 10

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Fenomena bayu laut 1. Daratan mempunyai muatan haba tentu yang
lebih rendah berbanding dengan laut. Maka
Fenomena bayu darat suhu daratan meningkat dengan lebih cepat
berbanding suhu laut di waktu siang.
Air sebagai agen penyejuk
dalam radiator kenderaan 2. Udara di daratan menjadi panas dan naik ke
atas.
Menghirup sup menggunakan
sudu 3. Udara yang lebih sejuk daripada lautan
bergerak dari laut menuju kea rah daratan
sebagai bayu.

1. Lautan mempunyai muatan haba tentu yang
lebih tinggi berbanding daratan. Maka, suhu
lautan menurun lebih lambat berbanding suhu
daratan di waktu malam.

2. Udara di atas permukaan lautan yang panas
akan naik ke atas.

3. Udara yang lebih sejuk daripada daratan akan
bergerak ke arah lautan sebagai bayu darat.

1. Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi.
Oleh itu, ia digunakan sebagai agen penyejuk
dalam radiator kenderaan.

2. Haba yang terhasil daripada enjin diserap oleh
air yang mengalir di sepanjang ruang dinding
enjin. Air mampu menyerap haba yang banyak
dengan peningkatan suhu yang perlahan.

3. Air yang telah panas akan dialirkan melalui sirip
penyejuk dan dibantu oleh kipas untuk
menurunkan kembali suhu air. Air yang telah
disejukkan akan dialirkan semula ke ruang
dinding enjin.

1. Suhu tomyam di dalam sudu dan di dalam
mangkuk adalah sama.

2. Kita mendapati tomyam yang panas itu mudah
dihirup menggunakan sudu berbanding
menghirup terus daripada mangkuk.

3. Ini kerana, kuah tomyam di dalam sudu
mempunyai kuantiti haba yang lebih kecil
berbanding kuah tomyam di dalam mangkuk.

4. Ini disebabkan jisim tomyam di dalam sudu
lebih kecil berbanding jisim tomyam di dalam
mangkuk.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 11

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

4.3 Haba Pendam Tentu/ Specific latent heat

Haba pendam Haba yang diserap atau haba yang dibebaskan pada suhu
tetap semasa perubahan keadaan jirim suatu bahan
tertentu.

Pendidihan air Menjana idea tentang haba pendam
 Apabila air dipanaskan, suhunya akan meningkat

sehingga ia mencapai takat didih.

 Semasa pendidihan, suhu air sentiasa tetap pada suhu
100C walaupun air itu terus dipanaskan.

 Semasa pendidihan, air (cecair) bertukar kepada wap air
(gas).

Peleburan ais  Ais melebur pada takat lebur 0C . Apabila ais melebur,
tenaga haba diserap daripada persekitaran.

 Semasa ais melebur, suhu ais sentiasa tetap pada suhu
0C walaupun ais itu terus menyerap haba daripada
persekitaran.

 Semasa proses peleburan, ais (pepejal) bertukar kepada
air (cecair).

Perbincangan:
 Semua proses perubahan keadaan jirim berlaku tanpa sebarang perubahan suhu.

 Oleh kerana proses perubahan keadaan jirim berlaku tanpa perubahan suhu, haba
yang diserap atau yang dibebaskan oleh bahan itu seolah-olah terpendam atau
tersembunyi.

 Haba yang diserap atau dibebaskan semasa proses perubahan jirim tanpa
sebarang perubahan suhu disebut haba pendam.

Haba pendam

Diserap apabila Dibebaskan apabila

(a) Ais bertukar menjadi air (a) Stim bertukar menjadi air
pada takat leburnya. pada takat kondensasi.

(b) Air bertukar stim pada (b) Air bertukar menjadi ais
takat didihnya pada takat bekunya

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 12

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Perubahan keadaan jirim & haba pendam

Pelakuran Pengewapan

Pepejal Cecair Gas (stim)

Proses di mana pepejal berubah menjadi cecair dikenali sebagai pelakuran
(peleburan). Suhu semasa pelakuran berlaku dikenali sebagai takat lebur.

Proses di mana cecair berubah menjadi gas dikenali sebagai pengewapan
(pendidihan). Suhu semasa pengewapan berlaku dikenali sebagai takat didih.

Lengkung pemanasan
(Tenaga haba diserap)

Suhu/ C Takat

didih Pendidihan

Cecair Gas

Takat

lebur Peleburan Cecair

Pepejal cecair

Pepejal

Masa/ t

Lengkung penyejukan
(Tenaga haba dibebaskan)

Suhu/ C

Gas Kondensasi
Gas cecair

Takat Cecair Pemejalan
kondensasi
Cecair pepejal

Takat Pepejal
beku Masa/ t
13
Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Ciri-ciri sepunya  Suatu bahan mengalami perubahan keadaan jirim apabila
keempat-empat mencapai suhu tertentu (takat).
perubahan
keadaan jirim  Tenaga haba dipindahkan semasa perubahan keadaan jirim.
 Semasa perubahan keadaan jirim, suhu adalah tetap

walaupun pemindahan haba terus berlaku.

Hubungan suhu  Suhu bahan bertambah apabila tenaga kinetik purata zarah
suatu bahan dalam bahan bertambah.
dengan tenaga
kinetik zarah  Suhu bahan berkurang apabila tenaga kinetik purata zarah
dalam bahan dalam bahan berkurang.

 Suhu bahan tetap apabila tenaga kinetik purata zarah dalam
bahan tidak berubah.

Kenapa suhu  Semasa perubahan keadaan jirim, pemindahan tenaga haba
bahan tetap  tidak menyebabkan perubahan kepada tenaga kinetik zarah
semasa perubahan dalam bahan.
keadaan jirim
berlaku? Semasa proses peleburan, tenaga haba yang diserap
digunakan untuk memutuskan ikatan antara zarah-zarah
 dalam pepejal.
Zarah-zarah terbebas daripada kedudukan tetapnya dan
 bergerak lebih bebas. Dalam keadaan ini bahan pepejal
bertukar kepada cecair.

Semasa pendidihan, tenaga haba yang diserap digunakan
untuk memutuskan ikatan antara zarah-zarah dalam cecair
dengan sempurna bagi membentuk gas (wap).

Haba pendam Haba pendam tentu suatu bahan ialah kuantiti haba yang
tentu, L diperlukan untuk mengubah keadaan jirim 1 kg bahan tanpa
perubahan suhu.

Q = mL
L= Q

m

Q ialah tenaga haba yang diserap atau dibebaskan
m ialah jisim bahan
L ialah haba pendam tentu

Unit S.Inya ialah J kg-1.

Haba pendam Haba pendam tentu pelakuran: Kuantiti haba yang diperlukan
tentu pelakuran untuk mengubah 1 kg bahan daripada keadaan pepejal kepada
cecair (atau sebaliknya) tanpa perubahan suhu.

Haba pendam Haba pendam tentu pengewapan: Kuantiti haba yang diperlukan

tentu pengewapan untuk mengubah 1 kg bahan daripada keadaan cecair kepada

wap (atau sebaliknya) tanpa perubahan suhu.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 14

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013
15
Latihan 4.3 (Haba pendam tentu)

(1) Berapakah jumlah tenaga haba yang
diperlukan untuk menukarkan 0.1 kg ais
menjadi air pada takat leburnya.
(Haba pendam tentu pelakuran ais =
3.34 x 105 J kg-1)

(2) Berapa banyak haba yang terbebas
apabila 0.5 kg stim terkondensasi menjadi
air pada 100C?
(Haba pendam pengewapan air = 2.26 x
106 J kg-1)

(3) Cecair X yang mendidih kehilangan
jisimnya sebanyak 4 kg apabila
dipanaskan dengan sebuah pemanas
rendam 240 V, 10 kW selama 5 minit.
Tentukan haba pendam pengewapan
cecair itu.

(4) 400 g air dalam bikar berada pada
suhu 100C. Berapakah haba yang
diperlukan untuk menukarkan
keseluruhan air ini kepada stim?
(Haba pendam tentu pengewapan air
=2.3x106 Jkg-1 )

(5) Jika haba pendam tentu pelakuran ais
ialah 3.3 x105 J kg-1, hitungkan jumlah
haba yang dibebaskan semasa 300 g air
pada suhu 0C membeku?

(6) Berapa banyak habakah yang
diperlukan untuk memanaskan 2 kg ais
hingga menjadi air pada suhu 80C?
(Muatan haba tentu air = 4.2 x 103Jkg-1C-1,
Haba pendam tentu pelakuran ais =
3.34 x 105 J kg-1)

(7) Berapakah kuantiti haba yang
diperlukan untuk menukarkan 20 g ais
pada 0C kepada air pada suhu 40C?
(Muatan haba tentu air
= 4.2 x 103 J kg-1C-1
Haba pendam tentu pelakuran ais
= 3.34 x105 Jkg-1)

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Aplikasi Haba Pendam Tentu
Ketulan ais ditambah ke dalam air minuman untuk
menurunkan suhu air minuman. Ketulan ais melebur
dengan menyerap tenaga haba daripada air minuman.
Apabila tenaga diserap oleh ais untuk melebur, maka
suhu minuman dapat dikurangkan.

Ketulan ais diletakkan di atas permukaan ikan atau
makanan laut lain bagi memastikan kesegarannya dapat
dikekalkan. Ais melebur dengan menyerap tenaga haba
daripada ikan sekaligus menurunkan suhu ikan tersebut.
Suhu ikan yang rendah iaitu menghampiri suhu takat
lebur ais dapat menyebabkan aktiviti bakteria dapat
diberhentikan atau diperlahankan.

Air mempunyai haba pendam tentu pengewapan yang
tinggi. Apabila wap air terkena pada makanan yang lebih
sejuk suhunya, maka wap air akan terkondensasi.
Makanan yang dimasak akan menyerap haba yang
dikeluarkan oleh wap air semasa proses kondensasi.
Ini menyebabkan makanan akan masak dengan lebih
cepat kerana menyerap tenaga haba dengan banyak
dalam keadaan tertutup.

Eksperimen: Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais

Kaki Pemanas rendam Kaki Pemanas
retort Ais retort
rendam ditutup
Ais

Corong Corong
turas turas

Bekalan
elektrik

Radas (a) digunakan untuk Radas (b) ialah radas kawal
menentukan haba pendam tentu ais
Prosedur: Prosedur:
1. Timbang jisim bikar (a). 1. Timbang jisim bikar (b).
2. Pemanas berkuasa 25 W digunakan 2. Ais dibiarkan melebur dengan
untuk mencairkan ais selama 5 minit. menggunakan haba persekitaran selama 5
3. Timbang jisim bikar (a) + air. minit.
4. Ukur jisim ais yang dileburkan oleh 3. Timbang jisim bikar (b) + air.
pemanas. 4. Ukur jisim ais yang dileburkan oleh haba
5. Ukur nilai haba pendam persekitaran.
Q ialah haba yang dibekalkan oleh pemanas
Lpelakuran ais = Q= Pt = rendam.
m m m ialah jisim ais yang dileburkan oleh
pemanas sahaja.
t ialah masa pemanasan.

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 16

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

4.4 Hukum-hukum Gas

Kuantiti-kuantiti fizik gas
 Terdapat 4 kuantiti fizik yang melibatkan gas iaitu tekanan, isi padu, suhu dan jisim

gas.
 Bagi gas yang berjisim tetap, perubahan pada satu kuantiti fizik akan

menyebabkan perubahan pada kuantiti-kuantiti fizik yang lain.
Tekanan gas

 Tekanan gas adalah disebabkan oleh daya per unit luas
dihasilkan oleh molekul-molekul gas apabila ia berlanggar
dengan dinding bekas yang mengandunginya.

 Menurut teori kinetik jirim, molekul-molekul gas sentiasa
bergerak secara rawak dan sentiasa berlanggar antara satu
sama lain dan dengan dinding bekas.

 Apabila molekul-molekul gas berlanggar dengan dinding bekas, ia
akan terpantul balik dengan laju yang sama tetapi dalam arah yang
bertentangan. Perubahan momentum yang berlaku semasa perlanggaran
menyebabkan satu daya impuls dikenakan ke atas dinding bekas.

 Daya yang bertindak pada satu luas dinding bekas menghasilkan tekanan gas.
 Semakin besar kadar perlanggaran (kekerapan) molekul-molekul gas per unit luas

permukaan dinding bekas, semakin besar tekanan gas dihasilkan.
 Kekerapan perlanggaran molekul-molekul gas pula bergantung kepada

ketumpatan gas dan suhu gas.
 Apabila ketumpatan gas bertambah, bilangan molekul gas seunit isi padu

bertambah, dan dengan itu kekerapan perlanggaran antara molekul-molekul gas
dengan dinding bekas bertambah.

Tekanan Tekanan
gas tinggi gas rendah

Ketumpatan tinggi Ketumpatan rendah

 Apabila suhu gas bertambah, halaju molekul-molekul gas bertambah dan dengan
itu kekerapan perlanggaran molekul-molekul gas dengan dinding bekas
bertambah. Maka, tekanan gas bertambah.

Molekul gas Molekul gas
bersuhu rendah bersuhu tinggi

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 17

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Hukum Boyle
 Hukum Boyle menyatakan bahawa bagi suatu gas yang jisimnya tetap, tekanan

gas, P berkadar songsang dengan isi padunya, V jika suhu gas, T adalah malar.

P 1, P = pemalar  1 , PV = pemalar
V V

 Menurut hukum Boyle, jika tekanan dan isi padu awal suatu gas yang jisimnya
tetap ialah P1 dan V1, dan nilai akhirnya bertukar menjadi P2 dan V2 dengan syarat
suhu gas itu adalah malar.

P1 V1 = P2V2

Tekanan, P1

Tekanan, P2

Isi padu, V1 Isi padu, V2

Hukum Boyle berdasarkan Teori kinetik jirim

 Pada suhu malar, tenaga kinetik purata molekul-molekul gas adalah malar.
 Jika isi padu suatu gas berjisim tetap dikurangkan, bilangan molekul seunit isi

padu akan bertambah (ketumpatan gas bertambah).
 Peningkatan bilangan molekul seunit isi padu akan meninggikan kadar

perlanggaran antara molekul dengan dinding bekas dan dengan itu meningkatkan
daya yang dikenakan ke atas dinding bekas.
 Apabila daya yang bertindak ke atas dinding bekas bertambah, tekanan gas akan
turut bertambah.
 Oleh itu, tekanan suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah, apabila isi
padunya berkurang dengan syarat suhu gas itu adalah malar.

Tekanan gas tinggi,
Isi padu gas rendah

Tekanan gas rendah,
Isi padu gas tinggi

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 18

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Latihan: Hukum Boyle
P1 V1 = P2V2

(1) Suatu gas mempunyai tekanan 3 x (2) Suatu gelembung udara terbentuk di
104 Pa dan berisipadu 0.4 m3. Gas itu dasar sebuah laut yang dalamnya 40m.
Isipadu gelembung ketika itu ialah 2.0 cm3.
mengalami pengembangan sehingga Berapakah isipadu gelembung itu apabila
tekanannya menjadi 6 x 104 Pa. tiba di permukaan?
(Tekanan atmosfera = 10 m air laut)
Berapakah isipadu gas itu sekarang?

(3) Sebiji belon berisipadu 5 cm3 diisikan (4) Satu gelembung udara berisipadu 0.1
dengan udara pada tekanan 1 x 105 Pa. cm3 berada pada dasar sebuah tasik. Jika

Apabila belon ditiup sehingga isipadu 20 kedalaman tasik adalah 20 m dan tekanan
cm3, berapakah tekanan gas dalam
atmosfera ialah 10 m air, hitungkan
belon itu sekarang?
isipadu gelembung udara apabila tiba di

permukaan air?

(5) Sebuah bikar 500 cm3 ditelangkupkan (6) Berapa dalamkah sebiji belon perlu
di permukaan air dan ditenggelamkan ditenggelamkan dalam air supaya isi
sedalam 2.5 m. Berapakah isipadu air
yang masuk pada kedalaman tersebut. padunya menjadi 2 isipadu asalnya.
(Tekanan atmosfera= 10 m air) 5

(Tekanan atmosfera= 10 m air)

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 19

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

(7) Rajah menunjukkan satu tiub kaca (8) Rajah(a) di atas menunjukkan udara
yang diisi 5 cm merkuri untuk terperangkap sepanjang 30 cm oleh 15 cm
memerangkap 10 cm udara. Merkuri merkuri dalam sebuah tiub kapilari. Tiub
ditambah sehingga panjang udara kapilari kemudiannya diufukkan sehingga
terperangkap menjadi 8 cm. Berapakah panjang udara terperangkap menjadi 24
panjang merkuri ketika itu? cm seperti rajah(b). Tentukan tekanan
(Tekanan atomosfera = 75 cm Hg) atmosfera yang bertindak.

(9) Terangkan mengapa isi padu gelembung udara semakin bertambah semasa ia

bergerak dari bawah ke permukaan air.

Air laut Gelembung

udara

Pam udara

Akuarium

..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 20

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013
Eksperimen Hukum Boyle

Graf P melawan V Graf Hukum Boyle
P
Hubungan graf P melawan V:
........................................................................
........................................................................

V Hubungan graf P melawan 1 :
V
Graf P melawan 1
V ........................................................................
........................................................................
P

1 21
V

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Hukum Charles

 Hukum Charles menyatakan bahawa bagi suatu gas yang berjisim tetap,

isi padu gas, V berkadar langsung dengan suhu mutlaknya, T jika tekanan gas itu

adalah malar.

VT V = pemalar  T V = pemalar
T

 Menurut hukum Charles, jika isi padu dan suhu awal suatu gas yang jisimnya tetap

ialah V1 dan T1 dan nilai akhirnya bertukar menjadi V2 dan T2 , maka

V1  V2
T1 T2

dengan syarat tekanan gas itu adalah malar.

Isi padu gas (V1) Isi padu gas (V2)

Suhu gas (T1) Suhu gas (T2)

Hukum Charles berdasarkan Teori kinetik jirim
 Apabila suhu suatu gas ditambah, molekul-molekul gas akan bergerak dengan

halaju yang lebih tinggi oleh kerana tenaga kinetik purata molekul bertambah.

 Jika isi padu gas kekal malar, tekanan gas akan bertambah kerana molekul-molekul
gas dengan halaju yang lebih tinggi akan berlanggar dengan dinding bekas dengan
lebih kerap dan lebih kuat.

 Jika tekanan gas perlu dikekalkan, isi padu gas terpaksa bertambah supaya
bilangan molekul seunit isi padu dikurangkan dan dengan itu mengekalkan
kekerapan perlanggaran antara molekul-molekul gas dengan dinding bekas.

 Oleh yang demikian, isi padu suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah
apabila suhunya bertambah dengan syarat tekanan gas itu adalah malar.

Suhu gas rendah, Suhu gas tinggi,
isi padu gas rendah isi padu gas tinggi

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 22

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Isi padu/ cm3 Skala Suhu Mutlak

-273C /C  Bagi Suatu gas yang mematuhi hukum Charles,
graf isi padu melawan suhu (dalam unit C) ialah
Isi padu/ cm3 satu garis lurus yang tidak melalui asalan. Jika
graf ini diekstrapolasikan ke belakang, ia akan
T/K memotong paksi suhu pada suhu -273 C.
Penukaran unitC kepada
Kelvin (K)  Suhu -273 C merupakan suhu di mana isi padu
gas sepatutnya menjadi sifar jika gas terus
 o C = (  + 273 ) K mempunyai kelakuan yang sama pada suhu
sehingga -273 C.

 Oleh itu suhu -273 C merupakan suhu terendah
yang mungkin untuk sesuatu gas.

 Suhu -273 C juga dikenali sebagai sifar mutlak.

 Jika asalan graf dipindahkan ke -273 C iaitu sifar
mutlak, graf isi padu melawan suhu kini menjadi
satu garis lurus yang melalui asalan.

 Skala suhu yang baru dengan asalan pada sifar
dikenali sebagai Skala suhu mutlak atau Skala
Kelvin.

Contoh penukaran unit daripada C kepada K:
-273 C = (-273 + 273) K = 0 K

0 C = (0 + 273) K = 273 K
100 C = (100 + 273) K = 373 K

Penukaran unit ini penting dalam menyelesaikan
masalah melibatkan hukum Charles dan hukum
tekanan.

Latihan : Hukum Charles
V1  V2
T1 T2

T ialah nilai suhu dalam unit Kelvin

(1) Suatu jisim gas tertentu pada tekanan tetap mempunyai isipadu 4.0 m3 pada suhu
30C. Berapakah isipadu gas pada suhu 60C?

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 23

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

(2) Jadual di sebelah menunjukkan nilai- V /cm3 150 300
nilai isipadu dan suhu suatu gas pada T / oC -23 X
tekanan tetap. Hitungkan nilai X.

(3) Satu salur kaca memerangkap udara
sepanjang 29 cm pada suhu 17C dengan
menggunakan merkuri sepanjang 5 cm.
Berapakah panjang udara terperangkap bila
salur kaca ini dipanaskan pada suhu 57C?

(4) Rajah menunjukkan turus udara terperangkap
sepanjang 10 cm oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu
270C. Pada suhu berapakah turus udara terperangkap
perlu dipanaskan supaya panjangnya menjadi 10.9 cm?

(5) Rajah menunjukkan turus udara terperangkap sepanjang 9
cm oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu 27oC.
Berapakah panjang udara terperangkap itu pada suhu 67oC?

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 24

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013
Eksperimen Hukum Charles

Asid sulfurik
pekat

Panjang turus
udara

Graf bagi Hukum Charles

Graf isi padu udara melawan suhu mutlak Hubungan graf V melawan suhu
Isi padu udara, V mutlak, T:

................................................................

................................................................

Suhu mutlak, T/K ................................................................

Graf isi padu udara melawan suhu Hubungan graf V melawan suhu, :
Isi padu udara, V ................................................................

................................................................
................................................................

- 273 Suhu, /C

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 25

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Hukum Tekanan

 Hukum Tekanan menyatakan bahawa bagi suatu gas yang jisimnya tetap, tekanan
gas, P berkadar langsung dengan suhu mutlaknya, T jika isi padu gas itu adalah
malar.

P T P = pemalar  T P  pemalar
T

 Menurut hukum tekanan, jika tekanan dan suhu awal suatu gas yang jisimnya
tetap ialah P1 dan T1, dan nilai akhirnya bertukar menjadi P2 dan T2, maka

P1  P2
T1 T2

dengan syarat isi padu gas itu adalah malar.

Hukum tekanan berdasarkan Teori kinetik jirim
 Apabila suhu suatu gas dinaikkan, molekul-molekul gas akan bergerak dengan

halaju yang lebih tinggi.

 Jika isi padu gas kekal malar, molekul-molekul gas dengan halaju yan lebih tinggi
akan berlanggar dengan dinding bekas dengan lebih kerap dan lebih kuat.

 Dengan itu molekul-molekul gas mengenakan daya yang lebih besar ke atas
dinding bekas yang mengandunginya.

 Apabila daya yang dikenakan ke atas dinding bekas bertambah, tekanan gas akan
turut bertambah.

 Oleh yang demikian, tekanan suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah
apabila suhunya bertambah dengan syarat isi padu gas itu malar.

Apabila suhu Apabila suhu
berkurang, maka bertambah, maka

tekanan udara tekanan udara
berkurang bertambah

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 26

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Latihan: Hukum Tekanan
P1  P2
T1 T2

T ialah nilai suhu dalam unit Kelvin

(1) Sebuah bekas kedap udara (2) Tekanan udara dalam sebuah tayar

mengandungi udara pada tekanan 1 kereta sebelum memulakan perjalanan

atm. Suhu awal udara dalam bekas itu adalah 22 kPa. Pada ketika itu suhu udara

ialah 27C. Berapakah tekanan udara di dalam tayar adalah 30C. Tekanan udara

dalam bekas itu jika suhu udara di di dalam tayar meningkat menjadi 25 kPa

dalamnya ditingkatkan menjadi 87C? selepas perjalanan jauh. Berapakah suhu

udara di dalam kereta pada ketika itu?

Anggap isi padu tayar tidak berubah.

Eksperimen Hukum tekanan

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 27

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Graf bagi Hukum Tekanan

Graf tekanan, P melawan suhu mutlak, T Hubungan graf tekanan, P melawan
Tekanan, P suhu mutlak, T:

................................................................

................................................................

................................................................

Suhu mutlak/K

Graf tekanan, P melawan suhu Hubungan graf tekanan, P melawan
Tekanan, P suhu:

................................................................

................................................................

...............................................................

- 273 Suhu/C

Gambar rajah
Susunan radas eksperimen Hukum Boyle

Minyak Udara terperangkap
Tolok Bourdon

Injap

Pam angin

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 28

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013
Susunan radas eksperimen Hukum Charles

Termometer

Getah gelang Tiub kapikari
L

L ialah panjang turus gas yang mewakili isi padu gas terperangkap.
Susunan radas eksperimen Hukum Tekanan

Termometer Tiub getah

Tolok
Bourdon

Air

Udara

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 29

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 30