1 PELAJARAN 1 : KESEIMBANGAN TERMA 4.1.1 : Maksud haba dan suhu Haba adalah satu bentuk tenaga . Suhu adalah darjah kepanasan sesuatu jasad.. 4.1.2 : Perbezaan Suhu dan Haba Suhu Haba Suhu adalah darjah kepanasan sesuatu jasad.. Haba adalah satu bentuk tenaga . Merupakan kuantiti asas Merupakan kuantiti terbitan Bergantung kepada tenaga kinetik molekul Bergantung kepada jisim, , perubahan suhu dan jenis bahan (muatan haba tentu atau haba pendam tentu) ( Q = mcθ or Q = ml) ) Unit S.I. ialah K atau 0C Unit S.I. ialah Joule(J) Disukat dengan termometer Disukat dengan Joulemeter 4.1.3 :Skala (K) Suhu suatu bahan juga boleh diukur dalam Kelvin , yang juga dikenali sebagai suhu mutlak.. θ o C = ( θ + 273 ) K Contoh 1 Tukarkan suhu 120o C ke unit Kelvin. Penyelesaian 4.1.4 : Prinsip Keseimbangan Terma Dua jasad yang berada secara dalam sentuhan terma dikatakan mencapai keseimbangan terma apabila suhu kedua-duanya sama dan kadar pemindahan haba bersih adalah sifar. 4.1.5 Beberapa contoh keseimbangan terma dalamkehidupan seharian. Situasi 1 - Beberapa makanan dimasukkan ke dalam peti sejuk - Haba mengalir dari makanan ke udara di dalam peti sejuk. - Apabila keseimbangan terma dicapai, kadar pemindahan haba bersih adalah sifar - Suhu makanan adalah sama dengan suhu udara di dalam peti sejuk. Situasi 2 - Enjin kereta memjadi panas selepas perjalanan jauh - Aliran haba dari enjin panas ke udara di persekitaran - Apabila keseimbangan termadicapai, kadar pemindahan haba bersih adalah sifar - Suhu enjin adalah sama dengan suhu udara di persekitaran. Situasi 3 - Termometer dimasukkan ke dalam air dalam bikar yang mengandungi air panas. - Aliran haba dari air panas ke termometer (merkuri) - Apabila equlibrium thremal dicapai, kadar pemindahan haba bersih adalah sifar - Suhu air panas bersamaan dengan suhu termometer. Situasi 4 -Satu secawan kopi sejuk diletakkan di atas plat pemanas - Haba mengalir dari plat pemanasd ke kopi sejuk - Apabila keseimbangan terrma dicapai, kadar pemindahan haba bersih adalah sifar - Suhu plat pemanas adalah sama dengan suhu kopi sejuk.
2 4.1.6 Eksperimen untuk menunjukkan konsep keseimbangan terma Prosedur: Isikan air panas dalam bikar yang besar dan air sejuk di dalam bikar kecil. Catatkan suhu awal air panas dan air sejuk. Masukkan bikar kecil ke dalam bikar besar. Perhatikan bacaan kedua-dua termometer. Selepas beberapa ketika catat bacaan kedua-dua termometer Pemerhatian: Bacaan termometer dalam air sejuk bertambah dan air panas berkurangan.Selepas beberapa ketika, bacaan kedua-dua termometer adalah sama. Kesimpulan: Apabila air sejuk dan air panas dalam keadaan sentuhan terma , haba mengalir dari air panas ke air sejuk.Selepas beberapa ketika, keseimbangan terma dicapai kerana kadar bersih pemindahan haba adalah sifar. Suhu air sejuk sama dengan suhu air panas. 4.1.7 : Prinsip asas dalam pembuatan sebuah termometer. Apabila kita merebentuk sebuah termometer dua prinsip asas perlu diberi pertimbangan. Sifat termometri - Sifat fizik(kuantiti fizik) yang berubah dengan suhu. Jadual menunjukkan beberapa jenis termometer dan sifat termometri yang dipilih. Jenis Termometer Sifat Termometri Termometer merkuri Perubahan isipadu merkuri dengan suhu Termometer rintangan elektrik Perubahan rintangan elektrik dengan suhu Termometer termogandingan Perubahan d.g.e dengan suhu Termometer gas isipadu malar Perubahan tekanan gas dengan suhu Kaedah penentukuran Untuk menentukurkan sebuah termometer dua takat dipilih iaitu: (1) Takat bawah ( 0 oC) Berdasarkan takat lebur ais tulen pada tekanan atmosfera. (2) Takat atas (100oC) Berdasarkan takat didih air tulen(stim) pada tekanan atmosfera. 4.1.8 : Penentukuran sebuah termometer mekuri dalam kaca dengan skala Celsius Bekukan air tulen ke dalam sebuah peti sejuk. Hancurkan ais menjadi ketulan-ketulan kecil dan isi ke dalam corong turas. Apabila ais mula mencair pastikan bebulinya termometer dilitupi denganais. Apabila merkuri berhenti mengecut, tandakan batang termometer pada paras merkuri, sebagai 0 oC. Kemudian masukkan pula termometer didalam air mendidih di dalam sebuah kelalang bulat dan pastikan bebuli berada di permukaan air mendidih itu. Apabila merkuri berhenti berkembang, tandakan aras merkuri pada termometer, sebagai 100 oC. Bahagikan jarak di antara markah 0 oC.dan 100 oC. kepada100 bahagian yang sama, Tandakan skala di sepanjang batang dengan 1 senggatan mewakili 1o C.
3 4.1.9 : Formula yang digunakan untuk menentukurkan sebuah termometer. 100 o 100 o o o x x θ x - x θ θ x100 xo 100- 0 x 100 C x - x x - x θ o 100 o 100 θ = suhu bahan θo= takat lebur ais θ100= takatdidih air(stim) xo= panjang turus merkuri pada takat ais x100 = panjang turus merkuri pada takat stim x = panjang turus merkuri apabila termometer diletakkan dalam satu bahan. Contoh 2 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 air suam panjangnya menjadi 15 cm.Berapakah suhu air suam itu. Penyelesaian Contoh 3 Panjang turus merkuri dalam termometer yang belum ditentukur adalah 4.0 cm dan 24.0 cm masing-masing pada 0oC dan 100oC. Berapakah panjang turus merkuri apabila termometer itu diletakkan dalam bahan pada 65oC. Penyelesaian 4.10 Termometer merkuri Sifat termometrik yang digunakan dalam termometer ini ialah perubahan isipadu (panjang) turus merkuri dengan suhu di mana apabila suhu meningkat, isipadu merkuri meningkat. Kepekaan termometer boleh ditingkatkan dengan - menggunakan bebuli kaca berdinding nipis - mengurangkan diameter tiub kapilari Merkuri digunakan dalam termometer kerana - mempunyai takat didih yang tinggi - tidak melekat pada kaca - adalah legap dan oleh itu lebih mudah skala dibaca. - mengembang dan menguncup secara seragam
4 TUTORIAL 1 1 Antara berikut yang manakah benar tentang haba? A Haba diukur dalam oC B Hab adalah satu bentuk tenaga C Haba adalah kuantiti vektor D Haba mengalir dari bahan sejuk ke bahan 2 Haba dan suhu adalah A Bentuk tenaga B Kuantiti skalar C Kuantiti terbitan D Diukur dengan alat yang sama. 3 Suhu di luar sebuah bilik didapati lebih tinggi daripada di dalam bilik kerana A Haba diserap oleh molekul-molekul udara di dalam bilik B Haba dibebaskan oleh molekul-molekul udara di luar bilik C Tenaga kinetik molekul-molekul udara di dalam bilik lebih rendah daripada tenaga kinetik molekul-molekul udara di luar bilik. D Tenaga kinetik molekul-molekul udara di dalam bilik lebih tinggi daripada tenaga kinetik molekul-molekul udara di luar bilik 4 0 o C adalah setara dengan A - 273 K B -173 K C 100 K D 273 K 5 Rajah menunjukkan segelas air panas pada suhu 45o C dituangkan ke dalam mangkuk sup panas juga pada suhu 45oC. Antara berikut yang manakah benar? A Haba mengalir dari sup panas ke air panas B Haba mengalir dari air panas ke sup panas C Suhu air panas dan sup panas meningkat D Tidak adapeng aliran haba dari air panas ke 6 Rajah menunjukkan sebuah teko mengandungi teh panas dituangkan ke dalam cawan. Pernyataan manakah betul tentang pengaliran haba? A Pengaliran haba bersih adalah dari teh panas ke cawan B Haba mengalir hanya dari cawan ke panas teh C Haba mengalir hanya dari teh panas ke cawan D Kadar pengaliran haba bersih adalah sifar 7 Semasa sebuah kapal angkasa menuju ke bumi semula ia jatuh ke laut ,suhunya adalah beratusratus o C tetapi akhirnya suhunya sama dengan suhu air laut.Ini disebabkan A Haba dibebaskan oleh satelit B Haba yang diserap oleh air laut C Satelit disejukkan oleh air laut D Satelit dan air laut berada dalam keseimbangan terma 8 Seawan kopi sejuk diletakkandi atas plat pemanas . Selepas beberapa minit didapati suhu kopi adalah sama suhu plat pemanas. Konsep yang manakah dapat menerangkan situasi tersebut? A Keseimbangan terma B Muatan haba tentu C Haba pendam tentu pelakuran D Haba pendam tentu pengewapan 1 4 9 Rajah menunjukkan secawan susu panas
5 Apa yang berlaku apabila susu dan cawan apabila berada dalam keseimbangan terma? A Tiada pengaliran haba bersih dari susu ke cawan itu B Terdapat pengaliran haba haba bersih dari susu ke cawan itu C Suhu susu berkurangan D Suhu cawan semakin meningkat 10 Rajah menunjukkan sepinggan nasi panas dibiarkan menyejuk sehingga ia mencapai suhu bilik Pernyataan manakah betul mengenai nasi panas itu pada suhu bilik? A Kehilangan haba oleh nasi panas lebih kecil daripada haba yang diperolehi oleh suhu sekeliling. B Kehilangan haba oleh nasi panas adalah sama haba yang diperolehi oleh suhu sekeliling C Kehilangan haba oleh nasi panas lebih besar daripada haba yang diperolehi oleh suhu sekeliling D Tidak ada kehilangan haba oleh nasi panas dan tidak ada haba diperolehi suhu sekeliling 11 Rajah menunjukkan dua cakera logam yang serupa P dan Q yang bersentuhan.Suhu awal P dan Q adalah 35 ° C dan 57 ° C masing-masing. . Pernyataan manakah betul tentang M dan N apabila keseimbangan terma tercapai? A Suhu P lebih tinggi daripada Q B Suhu Q lebih tinggi daripada P C Kadar pengaliran haba bersih antara P dan Q adalah tidak sifar D Kadar pengaliran haba bersih antara P dan Q adalah sifar 12 Rajah menunjukkan secawan kopi sejuk diletakkan di atas plat pemanas.. Suhu awal kopi sejuk ialah 32o C dan plat pemanas ialah 85oC. Pernyataan manakah betul apabila kopi sejuk dan plat pemanas berada pada keseimbangan terma? A Suhu kopi sejuk lebih tinggi daripada plat pemanas. B Kuantiti haba dalam kopi sejuk adalah sama seperti dalam plat pemanas C Kadar perubahan suhu dalam kopi sejuk lebih daripada plat pemanas D Kadar pengaliran haba bersih antara plat pemanas dan kopi sejuk adalah sifar 13 Rajah menunjukkan satu sfera logam panas P direndamkan dalam suatu cecair sejuk Q. Keseimbangan terma dicapai apabila A isipadu Q = isipadu P B suhu P = suhu Q C kuantiti haba Q = kuantiti haba P D muatan haba tentu P = muatan haba tentu Q 14 Rajah menunjukkan teh sejuk lemon dari sebuah bekas dituangkan ke dalam air panas dalam sebiji gelas
6 Perenyataan yang manakah betul tentang suhu campuran akhir? A Lebih rendah daripada suhu teh lemon sejuk B lebih rendah daripada suhu air panas C Lebih tinggi daripada suhu air panas D Sama dengan suhu teh lemon sejuk 15 Rajah menunjukkan logam panas pada suhu 80o Cis direndam dalam air pada suhu 30oC. Apakah suhu sfera logam apabila keseimbangan terma dicapai antara sfera logan dan air ? A Kurang daripada 30 ° C B Lebih daripada 80 ° C C Antara 30 ° C dan 80 ° C D Sama seperti suhu bilik 16 Rajah menunjukkan objek A dan objek B adalah suhu T1 dan T2. Haba mengalir dari A ke B sehingga keseimbangan terma dicapai pada suhu T. Hubungan mana antara T1, T2 dan T adalah benar? A T1 > T2 > T B T2 > T1 > T C T1 > T > T2 D T2 > T > T1 17 Rajah menunjukkan tiga bongkah P, Q dan R, pada suhu θ1, θ2, dan θ3 berada dalam sentuhan terma antara satu sama lain Apabila tiga bongkah tersebut dalam keseimbangan terma yang berikut adalah benar mengenai suhu θ1, θ2, dan θ3? θ1ºC θ2/ ºC θ3 / ºC A 35 25 30 B 25 35 30 C 30 30 30 D 35 25 35 18 Rajah menunjukkan bikar X yang mengandungi 200 g air pada suhu 90 oC dan bikar Y mengandungi 50 g air pada suhu 40 oC. Antara suhu graf suhu melawan masa yang berikut adalah benar apabila air dalam bikar X dituangkan ke dalam bikar Y dan mencapai keseimbangan terma. 19 Apakah konsep yang digunakan dalam pengukuran suhu badan manusia menggunakan termometer? A Muatan haba tentu B Haba pendam tentu C Keseimbangan terma D Sentuhan terma
7 20 Sifat thermometri ditakrifkan sebagai A Kuantiti fizik yang menghalang perubahan suhu B Kuantiti fizik yang tidak mempengaruhi suhu C Kuantiti fizik yang berubah dengan suhu D Kuantiti fizik yang mempunyai nilai malar 21 Yang manakah adalah benar ? Termometer Sifat termometri yang berubah dengan suhu A Termometer rintangan Daya gerak elektrik B Termometer merkuri Isipadu merkuri C Termometer tekanan gas Ketumpatan gas D Termometer termogandingan Beza keupayaan 22 Berkenaan dengan takat tetap dalam skala Celsius dari termometer merkuri, yang manakah berikut adalah benar? Takat tetap bawah Takat tetap atas A Takat beku merkuri Takat didih merkuri B Takat didih merkuri Takat beku merkuri C Takat beku air Takat didih air D Takat didih air Takat beku air 23 Semasa proses penentukuran termometer merkuri, termometer dimasukkan ke dalam hipsometer yang disambungkan ke termometer supaya A Air menjadi berubah menjadi wap B Air mendidih pada tekanan atmosfera C Merkuri mengembang dengan seragam D Wap merkuri terkondensasi menjadi cecair merkuri 24 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? A 30 o C B 35 o C C 55 o C D 70 o C 25 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 besuhu -25 o C? A 4 cm B 5 cm C 10 cm D 12 cm 26 Sebuah termometer yang belum ditentukurkan dibahagikan 200 bahagian yang sama antara takat ais dan takat stim.Apabila dimasukkan dalam satu kukusan air ,aras merkuri berada pada tanda 120.Suhu kukusan air itu adalah A 253 K B 313 K C 333 K D 353 K 27 Rajah menunjukkan sebuah termometer merkuri yang belum ditentukur. Panjang turus merkuri pada termometer ialah 5 cm pada 0 0C dan 85 cm pada 100 0C. Berapakah nilai θ ? A 42.4 oC B 66.3 oC C 68.2 oC D 72.5oC 28 Termometer P dan Q mempunyai takat ais yang ditandakan pada 25 ° C dan 40 ° C dan takat stim pada 85 ° C dan 140 ° C masing-masing. Apabila termometer P mengukur suhu air mandian sebagai 60 °C bacaan Q untukair mandian yang sama adalah A 60°C B 85°C C 100°C D 140°C 29 Termometer rintangan mempunyai rintangan 100 Ω pada takat ais dan 75 Ω pada takat stim. Apabila termometer dimasukkan dalam bahan, rintangan ialah 40 Ω. Apakah suhu bahan itu? A -240 o C B -80 o C C 80 0 C D 240 o C 30 Rajah menunjukkan sebuah termometer..
8 Pengubahsuaian yang mana akan meningkatkan kepekaan termometer? A Menggunakan tiub kapilari yang lebih pendek B Menggunakan bebuli kaca berdinding tebal C Menggunakan batang kaca berdinding tebal D Menggunakan tiub kapilari yang lebih halus 31 Merkuri digunakan dalam sebuah termometer kerana A melekat pada kaca B mempunyai ketumpatan tinggi C mempunyai takat didih yang rendah D mengembang and menguncup secara seragam 32 Rajah 32.1 menunjukkan air panas pada suhu 80o C dituangkan ke dalam sirap sejuk pada suhu 15oC Rajah 32.1 (a) Pada akhir campuran apa yang berlaku kepada suhu (i) air panas ………………………………………...... [ 1 markah ] (ii) sirap sejuk ………………………………………...... [ 1 markah ] (b) Semasa suhu akhir campuran, (i) namakan keadaan yang dicapai ………………………………………...... [ 1 markah ] (ii) apa yang berlaku kepada haba di dalam air panasdan sirap sejuk ………………………………………...... [ 1 markah ] (c)Lengkapkan ayat berikut dengan menandakan (✓) dalam kotak untuk jawapan yang betul. Suhu akhir campuran adalah kurang daripada 15oC lebih daripada 80o C antara 15oC dan 80 0 C [ 1 markah ] (d) Pada Rajah 32.2, lakarkan graf suhu melawan masa untuk air panas dan sirap sejuk Rajah 32.2 [ 2 markah ] 333 Rajah 33 menunjukkan termometer merkuri yang tidak ditentukur. Rajah 33 (a) (i) Nyatakan perubahan kuantiti fizik bagi merkuri apabila suhu meningkat ………………………………………............ [ 1 markah ] (ii) Mengapa merkuri digunakan dalam termometer? ………………………………………............ [ 1 markah ] (b) Panjang turus merkuri dalam termometer adalah 2.6 cm pada 0 ° C dan 22.6 cm pada 100 ° C. (i) Berapakah perbezaan di dalam panjang turus merkuri pada suhu 0 ° C dan pada suhu 100 ° C? ……………………………………................ [ 1 markah ] (ii) Apabila termometer diletakkan di dalam minyak panas.panjang turus merkuri adalah 16.9 cm. Tentukan suhu minyak panas. [ 2 markah ]
9 34 Rajah 34.1 menunjukkan termometer merkuri yang belum ditentukurkan diletakkan di dalam bikar yang mengandungi kiub ais dan air pada 0° C. Panjang turus merkuri. l = 8 cm .. Rajah 34.2 menunjukkan panjang turus merkuri, l = 26 cm apabila kiub ais dan air dalam bikar dipanaskan sehingga 100 ° C. Rajah 34.3 menunjukkan panjang turus merkuri. l = 20 cm apabila termoeter diletakkan dalam susu panas dengan suhu, θ ° C. Rajah 34.1 Rajah 34.2 Rajah 34.3 (a) Lengkapkan ayat berikut dengan menandakan (√ ) ke dalam kotak bagi jawapan yang betul. Suhu suatu bahan bergantung kepada takat lebur dan takat didih bahan itu tenaga kinetik molekul-molekul bahan itu. [1 markah] (b) Berdasarkan Rajah 34.1, Rajah 34.2 dan Rajah 34.3, hitungkan suhu, θ susu panas. [3 markah] (c) Rajah 34.4 menunjukkan reka bentuk termometer yang boleh digunakan untuk mengukur suhu di Kutub Utara di mana suhu sekitar adalah antara - 40o C hingga - 8 o C. Rajah 34.4 Jadual 34 menunjukkan beberapa ciri-ciri termometer yang berbeza. Termometer Cecair digunakan Diameter tiub kapilari Bentuk batang kaca P Merkuri dengan takat beku adalah -39oC besar melengkung Q Alkohol dengan takat beku adalah -112oC besar rata R Merkuri dengan takat beku adalah -39oC kecil rata S Alkohol dengan takat beku adalah -112oC kecil melengkung Jadual 34 Berdasarkan maklumat dalam Jadual 34, nyatakan ciri - ciri yang sesuaitermometer boleh digunakan untuk mengukur suhu di Kutub Utara Berikan seba untuk kesesuaian ciri-ciri. (i) Cecair digunakan ……………………………………………… Sebab ........................................................................ [ 2 markah ] (ii) Diameter tiub kapilari ........................................................................ Sebab ........................................................................ [ 2 markah ] (iii) Bentuk batang kaca ....................................................................... Sebab ........................................................................ [ 2 markah] (d) Berdasarkan jawapan dalam (c) pilih yang paling termometer yang sesuai yang boleh digunakan untuk mengukur suhu di kutub Utara [ 1 markah]
10 35 (a) Rajah 35.1 menunjukkan sebuah termometer digunakanuntuk mengukur suhu air sejuk Rajah 35.1 (i) Apakah yang dimaksudkan dengan suhu? [ 1 markah] (ii) Terangkan bagaimanakah sebuah termometer cecair dalam kaca boleh ditentukurkan? [4 markah] (b) Jadual 35 menunjukkan reka bentuk dan spesifikasi empat termometer klinikal J, K, L dan M digunakan untuk mengukur suhu badan seorang sakit. Kaji spesifikasi semua empat termometer. Terangkan kesesuaian setiap reka bentuk dan spesifikasinya. Tentukan termometer yang paling sesuai untuk digunakan Termo meter Spesifikasi J K L M Jadual 35 [10 markah] (c) Rajah 35.2 menunjukkan termometer merkuri semasa ditentukur. Panjang turus merkuri adalah 8 cm dan 20 cm pada 0o C dan 100o C. Apabila termometer diletakkan dalam suatu bahan pada To C panjang turus merkuri adalah 14 cm. Rajah 35.2 Hitung (i) nilai T dalam unit Kelvin [3 markah] (ii) panjang turus merkuri apabila termometer diletakkan dalam bahan tersebut pada suhu - 20oC. [2 markah]
11 PELAJARAN 2 – MUATAN HABA TENTU, c 2.1 Maksud muatan haba C, dan unit S.I.nya. Muatan haba ialah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu bahan sebanyak 1 o C atau 1 K. Unit S.I.bagi C ialah J oC -1 atau J K-1 Q C Di mana C = Muatan haba J oC - 1 atau J K-1 Q = Haba (J) Δθ = Perubahan suhu ( oC atau K ) Semakin bertambah muatan haba,C, semakin berkurang kenaikkan suhu, Δθ. Semakin bertambah jisim , m , semakin bertambah muatan haba , C. Contohnya 2 kg bahan mempunyai muatan haba 3000 J oC -1 , maka 10 kg bahan tersebut muatan habanya akan menjadi of the substance , then the 15000 J oC -1 . Ini disebabkan apabila jisim semakin bertambah , maka , lebih banyak haba akan diambil untuk meningkatkan suhu sebanyak 1 o C. Itulah sebabnya mengapa apabila kita memanaskan secawan air mengambil masa yang singkat untuk menaikkan suhu berbanding dengan memanaskan sebaldi air. Contoh 1 Objek M dan objek N mengalami peningkatan suhu 5o C dan 10o C masing-masing apabila objek dipanaskan oleh 2000 J haba (a) Hitungkan muatan haba bagi objek M dan N. (b) (i) Bandingkan kenaikan suhu objek M dan N. (ii) Nyatakan hubungan antara muatan haba dengan kenaikan suhu. Penyelesaian 2.2 Maksud muatan haba tentu , c, dan unit S.I.nya. Muatan haba tentu ialah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu bagi 1 kg bahan sebanyak 1 o C atau1 K. Unit S.I.bagi c ialah J kg-1 oC -1 or J kg-1 K -1 m Q c Di mana c = muatan haba tentu (J kg-1 oC -1 atau J kg-1 K -1 ) m = mass ( kg) Q = Heat (J) θ = Perubahan suhu ( oC or K ) Muatan haba tentu bergantung kepada jenis bahan dan tidak bergantung kepada jisim bahan. Sebagai contoh muatan haba tentu air adalah 4200 J kg-1 oC -1 manakala muatan haba tentu aluminium adalah 900 J kg-1 oC -1 . Muatan haba tentu sebanyak 5 kg air sama dengan muatan haba tentu bagi 10 kg air. Bahan-bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang kecil lebih cepat, ia juga mengalami perubahan besar dalam suhu walaupun hanya sejumlah kecil haba dibekalkan. Bahan-bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang besar akan dipanaskan secara perlahan dan ia juga mengalami perubahan kecil dalam suhu walaupun sejumlah besar haba dibekalkan. 2.3 :Eksperimen untuk menentukan nilai muatan haba suatu bahan (pepejal) Tujuan eksperimen Untuk menentukan muatan haba tentu pejal (silinder aluminium) Senarai radas dan bahan Bekalan kuasa, pemanas elektrik, wayar penyambung, silinder aluminium, termometer, minyak pelincir, kain felt dan kepingan asbestos. Susunan radas
12 Prosedur eksperimen Kuasa pemanas elektrik dicatatkan = P Jisim silinder aluminium direkodkan = m Suhu awal aluminium dibaca termometer = θ1 Pemanas elektrik dihidupkan dan serentak dengan itu jam randik dihidupkan ,. Selepas pemanasan dalam satu masa, t, pemanas dimatikan. Bacaan maksimum pada termometer dicatat = θ2 Pengiraan Hitung haba yang dibekalkan oleh pemanas = Pt Hitung haba yang diserap oleh silinderaluminium = mc (θ2-θ1) Berdasarkan andaian bahawa tidak ada kehilangan haba kepada persekitaran Pt = mc (θ2-θ1) m( ) Pt c 2 1 Langkah berjaga-jaga 1. Balutkan silinder aluminium dengan kain felt untuk mengurangkan kehilangan haba ke persekitaran. 2. Masukkan minyak ke dalam lubang sebelum termometer dimasukkan untuk memastikan sentuhan haba yang lebih sempurna Perbincangan Nilai muatan haba tentu aluminium, c yang ditentukan dalam eksperimen adalah lebih besar daripada nilai piawai c. Ini kerana kenaikan suhu, θ di dalam eksperimen ini kurang daripada kenaikan suhu yang sepatutnya disebabkan oleh kehilangan haba kepada persekitaran. Lebih kecil kenaikkan suhu Δθ, semakin besar muatan haba tentu kerana m Pt c 2.4Eksperimen untuk menentukan nilai muatan haba suatu bahan (cecair) Tujuan eksperimen Untuk menentukan muatan haba tentu cecair (air) Senarai radas dan bahan Bekalan kuasa, pemanas elektrik, wayar dawai, bikar, termometer, kertas tisu dan pengacau. Susunan radas Prosedur eksperimen Kuasa pemanas elektrik dicatatkan = P Jisim bikar kosong ditimbang dan jisimnya direkodkan = m1 Bikar itu diisi dengan air dan ditimbang sekali lagi dan jisimnya direkodkan = m2 Suhu awal air dibaca termometer = θ1 Pemanas elektrik dan jam tangan dihidupkan serentak. Selepas pemanasan untuk satu masa, t, pemanas dimatikan. Bacaan maksimum pada termometer dicatat = θ2 Pengiraan Hitung haba yang dibekalkan oleh pemanas = Pt Hitung haba yang diserap oleh air = (m2 - m1) c (θ2-θ1) Berdasarkan andaian bahawa tidak ada kehilangan haba kepada persekitaran Pt = ( m2 - m1) c (θ2-θ1) (m - m )( ) Pt c 2 1 2 1 Langkah berjaga-jaga 1. Air mesti dikacau secara berterusan untuk memastikan suhunya seragam. 2. Bikar hendaklah dibalut dengan tisu atau kain felt dan diletakkan di atas kepinganpolistirena untuk mengelakkan kehilangan haba ke persekitaran .
13 Perbincangan Nilai muatan haba tentu air, c yang ditentukan dalam eksperimen adalah lebih besar daripada nilai piawai c. Ini kerana nilai kenaikan suhu, Δθ daripada eksperimen kurang daripada kenaikan suhu yang sebenar disebabkan oleh kehilangan haba kepada persekitaran. Lebih kecil kenaikkan suhu Δθ, semakin besar muatan haba tentu kerana m Pt c 2.5 Eksperimen untuk mengkaji hubungan antarajisim dan haba. Hipotesis: Apabila jisim bertambah ,haba bertambah Tujuan eksperimen : Eksperimen untuk mengkaji hubungan antara jisim dan haba. Pembolehubah eksperimen: Pembolehubah dimanupulasikan : Jisim Pembolehubah bergerak balas : Haba Pembolehubah dimalarkan : Jenis bahan, muatan haba tentu,jisim dan suhu awal air, masa pemanasan. Senarai alat radas dan bahan ; Ladung kuprum, thermometer, bikar , penunu Bunsen, air, bikar , penyepit , neraca penimbang dan jam randik. Susunan radas: Prosedur eksperimen termasuk mengawal pembolehubah manupulatif dan kaedah mengukur pembolehubah bergerakbalas. Jisim sebuah ladung kuprum ditimbang dengan sebuah neraca penimbang , m =50 g Suhu air di dalam bikar diukur dengan menggunakan termometer = θ1 Ladung kuprum itu dipanaskan dengan penunu Bunsen dalam masa 5 minit. Ladung yang telah dipnaskan itu dimasukkan ke dalam air di dalam bikar dan suhu maksimum air dicatatkan , θ2 Kenaikan suhu air dihitungkan, θ = θ2 – θ1 Eksperimen diulangi sebanyak 5 kali dengan menambahkan bilangan ladung kuprum. Menjadual data: Jadualkan data Menganalisis data: Lukis graf θ melawan m 2.6. Eksperimen untuk mengkaji hubungan antarajisim dan kenaikan suhu. Hipotesis: Apabila jisim bertambah ,haba ,kenaikan suhu berkurang. Tujuan eksperimen : Eksperimen untuk mengkaji hubungan antara jisim dan kenaikan suhu. Pembolehubah eksperimen: Pembolehubah dimanupulasikan : Jisim Pembolehubah bergerak balas : Kenaikan suhu Pembolehubah dimalarkan : Suhu awal air, masa pemanasan Senarai alat radas dan bahan ; Air,neraca alur tiga, thermometer, pemanas elektrik dan jam randik. Susunan radas: m θ
14 Prosedur eksperimen termasuk mengawal pembolehubah manupulatif dan kaedah mengukur pembolehubah bergerakbalas. Jisim air ditimbang dengan menggunakan neraca alur tiga , m = 30 g. Suhu awal air dicatatkan dengan termometer = 1 Selepas 5 minit pemanasan, suhu maksimum air dicatatkan = 2 Kenaikan suhu air dihtungkan, θ = θ2 – θ1 Eksperimen diulangi sebanyak 5 kali dengan menggunakan jisim air yang berbeza Menjadual data: Jadualkan data m θ Menganalisis data: Lukis graf θ melawan m 2.7. Aplikasi muatan haba tentu bagi suatu bahan 1. Alat-alat memasak -Alat memasak seperti kuali menggoreng , periuk, cerek, besi elektrik dan sebagainya diperbuat daripada bahan dengan muatan haba tentu yang rendah -Ini kerana suhu meningkat dengan cepat walaupun haba yang sedikit - Bahagian badan alat memasak dibuat oleh bahan yang mempunyai n muatan haba tentu rendah supaya cepat panas, manakala pemegangnya dibuat daripada bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang besar supaya lambat panas. 2. Air sebagai bahan untuk mengekalkan kepanasan di rumah-rumah kediaman bagi negara-negara yang mempunyai musim sejuk -Air mempunyai muatan haba tentu yang besar. -Ini membolehkan air dapat menyimpan banyak haba dan apabila air sejuk ia kan membebaskan semula haba. Disamping itu air adalah murah dan selamat -Di Negara-negara sejuk sistem pemanasan berpusat menggunakan air untuk menyerap haba dari dandang dan seterusnya haba dibebaskan semula oleh radiatior ke bilik-bilik untuk mengekalkan suhu di dalam rumah. 3. Air sebagai agen penyejuk dalam sistem penyejukkan enjin kereta -Air mempunyai muatan haba tentu yang besar. - Air boleh menyimpan atau menyerap lebih banyak haba dengan peningkatan suhu yang kecil ( lambat panas) - Dalam sistem penyejukan enjin kereta, air adala dialirkankan melalui paip di sekitar blok enjin untuk menyerap tenaga daripada enjin panas dan supaya enjin kekal sejuk. Dari blok silinder , air masuk ke radiator di mana ia disejukkan oleh udara luar yang disedut oleh radiator. - Air sejuk dialirkan semula melalui enjin untuk menyerap haba dan kitaran ini berulang-ulang secara berterusan semasa enjin dihidupkan. 4. Air di dalam kolam renang -Air mempunyai muatan haba tentuyang besar - Air boleh menyimpan atau menyerap lebih banyak haba - Air di kolam renang tetap sejuk walaupun pada musim panas
15 5. Bayu laut -Muatan haba tentu air laut> daratan (pasir) - Semasa siang hari (pasir) panas lebih cepat daripada air laut. - Udara panas di permukaan tanah (pasir) naik ke atas. - Udara sejuk di atas permukaan air laut bergerak ke daratansebagai bayu laut. 6. Bayu darat -Muatan haba tentu air laut> daratan (pasir) -Pada malam hari daratan(pasir) lebih cepat sejuk daripada air laut. -Udara panas di permukaan air laut naik ke atas. -Udara sejuk di atas permukaan pasir (daratan) bergerak ke laut sebagai bayu darat. 7. Bahan untuk membina rumah -Bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang tinggi boleh digunakan sebagai penebat haba ,contohnya kayu. -Rumah kayu akan mengekalkan udara sejuk di bahagian dalamnya semasa musim panas. - Pembina bangunan boleh memilih bahan bangunan yang sesuai bergantung pada lokasi dan ketinggian. Itu membolehkan untuk membina rumah-rumah yang dapat mengekalkan udara panas atau udara sejuk. 2.8 : Menyelesaikan masalah melibatkan muatan haba tentu dengan menggunakan rumus Q = mcΔθ dan Pt = mcΔθ Contoh 2 Hitungkan jumlah tenaga haba yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg keluli dari suhu 30oC kepada suhu 70oC (muatan haba tentu keluli = 500 J kg -1 o C -1 ) Penyelesaian Contoh 3 4 kg air membebaskan haba sebanyak 8.4 x 10 5 J apabila disejukkan dari suhu 90oC kepada suhu 40oC .Kirakan mutan haba tentu air. Penyelesaian Contoh 4 0.2 kg air panas pada suhu 100oC dicampurkan dengan 0.25 kg air sejuk pada suhu 10oC.Berapakahsuhu akhir campuran? Penyelesaian Contoh 5 Sebuah bikar diisi dengan 2 kg air pada 30 oC. Sebuah sfera plumbum berjisim 1.5 kg pada 90oC dimasukkan ke dalam bikar. tersebut.Suhu akhir campuran yang dicapai oleh air dan sfera ialah 31.5o C. Hitung muatan haba tentu sfera plumbum. (Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg -1 o C -1 Penyelesaian Contoh 6 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 o C -1 ) Penyelesaian
16 TUTORIAL 2 1 Muatan haba ialah A haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1 oC. B haba diperlukan untuk menaikkan suhu suatu bahan sebanyak 1 oC C suhu yang diperlukan untuk meningkatkan haba 1 kg bahan sebanyak 1 J. D suhu yang diperlukan untuk menaikkan haba suatu bahan sebanyak 1 J. 2 Dua objek yang berbeza P dan Q dipanaskan oleh jumlah haba yang sama. Peningkatan suhu Q lebih tinggi daripada P. Perbandingan mana yang benar? A Jisim Q > Jisim P B Jisim Q < Jisim P C Muatan haba Q > Muatan haba P D Muatan haba Q < Muatan haba P 3 Masa yang diambil untuk memanaskan secawan air adalah lebih pendek daripada memanaskan sebaldi air. Ia disebabkan Jisim air Muatan haba air A di dalam cawan <di dalam baldi di dalam cawan <di dalam baldi B di dalam cawan <di dalam baldi di dalam cawan> di dalam baldi C di dalam cawan> di dalam baldi di dalam cawan <di dalam baldi D di dalam cawan> di dalam baldi di dalam cawan> di dalam baldi 4 Muatan haba tentu suatu bahan ditakrifkan sebagai A Suhu yang diperlukan untuk menaikkan haba 1 kg bahan sebanyak 1 J. B Suhu yang diperlukan untuk menaikkan haba suatu bahan sebanyak 1J. C Haba diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1oC. D Haba diperlukan untuk menaikkan suhu suatu bahan sebanyak 1oC 5 Muatan haba tentu besi ialah 460 J kg-1 ° C -1 . Pernyataan yang menerangkan mengenai muatan haba tentubesi dengan betul? A 1 kg besi menyerap 460 J tenaga haba semasa pemanasan B Suhu 1 kg besi akan meningkat sebanyak 1 ° C apabila ia menyerap 460 J tenaga haba C Suhu 1 kg besi akan berkurang sebanyak 1 ° C apabila ia menyerap 460 J tenaga haba D Besi memerlukan 460 J tenaga haba untuk meningkatkan suhunya dengan l ° C 6 Rajah menunjukkan dua cecair P dan Q yang mempunyai jisim yang sama, yang dipanaskan. oleh jumlah tenaga yang sama.Suhu awal P dan Q adalah sama .. Diperhatikan bahawa Q lebih lebih cepat panas daripada P. Pemerhatian ini adalah disebabkan oleh perbezaan dalam A Takat beku B Takat lebur C Muatan haba D Muatan haba tentu 7 Tenaga haba dibekalkan pada kadar yang sama kepada 0.4 kg bahan P dan 0.4 kg bahan Q dalam bekas yang sama. Suhu bahan P meningkat lebih cepat.Ini kerana bahan P A ketumpatan lebih kecil daripada bahan Q B ketumpatan lebih besar daripada bahan Q C kadar sejatan yang lebih rendah daripada bahan Q D mempunyai muatan haba tentu yang lebih kecil daripada bahan Q 8 Jadual menunjukkan nilai muatan haba tentu bagi empat silinder logam dengan jisim yang sama. Silinder logam Muatan haba tentu ( J kg-1 oC -1 ) Plumbum 130 Tembaga 387 Besi 460 Aluminium 910 Apabila silinder logam itu dipanaskan dengan haba yang sama dan pada suhu awal yang sama, silinder manakah peningkan suhu paling tinggi?
17 A Plumbum B Tembaga C Besi D Aluminium 9 Rajah menunjukkan bongkah besi, bongkah kuprum dan bongkah plumbum. Semua bongkah mempunyai jisim yang sama dan dipanaskan dengan jumlah tenaga haba yang sama dalam masa 20 minit. Muatan haba tentu, c, bagi setiap bongkah adalah berbeza. Pernyataan manakah yang betul pada akhir 20 minit? A Suhu akhir bongkah besi > kuprum B Suhu akhir bongkah tembaga > plumbum C Suhu akhir bongkah besi adalah paling tinggi D Suhu akhir bongkah plumbum adalah paling tinggi 10 Rajah menunjukkan 0.5 kg cecair dipanaskan menggunakan pemanas elektrik selama 15 minit. Suhu cecair meningkat lebih cepat A Menggunakan cecair yang mempunyai muatan haba tentu lebih tinggi B Menggunakan cecair yang mempunyai takat didih yang lebih tinggi C Mengurangkan masa pemanasan D Mengurangkan jisim cecair 11 Rajah menunjukkan satu set alat radas untuk menentukan muatan haba tentu, c, blok aluminium. Langkah mana yang boleh meningkatkan kejituan nilai c? A Letakkan blok aluminium pada kepingan logam B Balut blok aluminium dengan kertas tisu C Tutup bahagian atas blok aluminium dengan kerajang aluminium D Menambahkan saiz lubang di mana termometer dimasukkan 12 Nilai muatan haba tentu aluminium, c ditentukan dengan menjalankan eksperimen di sebuah makmal sekolah adalah lebih besar daripada nilai piawai ,c kerana A Menggunakan pemanas dengan kuasa tinggi B Menggunakan penebat tebal untuk membalut blok aluminium C Kenaikan suhu adalah lebih kecil daripada kenaikan suhu sebenar D Jisim blok aluminium adalah lebih tinggi daripada jisim sebenar 13 Antara berikut yang manakah tidak berkaitan dengan muatan haba tentu suatu bahan? A Pengukus B Radiator enjin kereta C Peralatan memasak D Bayu laut dan bayu darat 14 Fenomena yang menunjukkan penggunaan nuatan haba tentu dalam kehidupan seharian? A Mengukus nasi B Menyejukan enjin kereta C Mendidihklan air D Membakar kayu api 15 Mengapa air digunakan sebagai agen penyejuk? A Air membeku dengan mudah B Air mengewap dengan mudah C Air mempunyai ketumpatan tinggi D Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi
18 16 Antara berikut yang manakah benar? Muatan haba tentu alat memasak Muatan haba tentu pemegang alat memasak A tinggi tinggi B rendah tinggi C tinggi rendah D rendah rendah 17 Pada waktu malam daratan lebih sejuk daripada laut.Pernyataan manakah menerangkan keadaan tersebut? A Air laut memebebaskan haba lebih cepat daripada daratan B Air laut menyerap haba lebih banyak daripada t daratan C Bayu bergerak dari laut ke daratan D Muatani haba tentu air laut lebih besar daripada daratan 18 Antara gambarajah yang berikut menunjukkan penjelasan yang tepat untuk fenomena bayu laut? 19 Rajah menunjukkan dua bikar mengandungi cecair W dan cecair X masing - masing. Setiap cecair yang menerima tenaga haba yang sama Q. Pernyataan manakah mengenai W dan X adalah benar? A Muatan haba tentu W adalah satu perempat muatan haba tentu X. B Muatan haba tentu W ialah separuh muatan haba tentu X. C Muatan haba tentu W adalah sama dengan muatan haba tentu X. D Muatan haba tentu W ialah dua kali ganda muatan haba tentu X. 20 Pasangan magnitud jisim dan haba yang manakah menghasilkan kenaikan tertinggi suhu apabila bahan dipanaskan? Jisim Haba A Rendah Tinggi B Rendah Rendah C Tinggi Rendah D Tinggi Tinggi 21 Berapakah tenaga yang dibebaskan oleh blok logam berjisim 5.0 kg apabila ia disejukkan dari 60o C ke 50 o C. (Muatan haba tentu logam = 500 J kg-1 o C -1 ) A 1.25 x 104 J B 2.5 x 104 J C 5.0 x 104 J D 6.25 x 104 J 22 18000 J haba digunakan untuk meningkatkan suhu blok logam berjisim 0.7 kg dari 30 ° C hingga 58 ° C. Berapakah muatan haba tentu blok logam? A 143 Jkg-1oC -1 B 292 Jkg-1 oC -1 C 450 J kg-1oC -1 D 918 Jkg-1oC -1 23 Apabila 0.6 kg air pada suhu 40o C dicampur dengan 0.4 kg air pada suhu 90o C, berapakah suhu akhir campuran? A 55o C B 60o C C 65o C D 70o C
19 24 0.5 kg cecair M pada suhu 40o C dicampur dengan 2 kg cecair N pada suhu 25o C. Campuran itu dikacau . Berapakah suhu maksimum yang dicapai oleh campuran? (cM = 8.4 x 103 J kg -1 o C -1 ) (cN = 4.2 x 103 J kg -1 o C -1 ) A 28.0o C B 30.0o C C 32.5o C D 34.5o C 25 Sebuah pemanas elektrik 240 V, 2 kW direndam di dalam 6 kg cecair dan dihidupkan selama 5 minit.Berapakah kenaikan suhu cecair? ( Muatan haba tentu cecair = 4.2 x 103 J kg -1 o C -1 ) A 10 oC B 15 oC C 18 oC D 24 oC 26 Sebuah cerek 800 watt mengandungi 0.5 kg air pada suhu 30 oC. Ia dihidupkan sehingga air mendidih. Berapakah masa yang diambil untuk mendidihkan air itu ? ( Muatan haba tentu cecair = 4.2 x 103 J kg -1 o C -1 ) A 76 s B 168 s C 184 s D 340 s 27 Rajah menunjukkan graf suhu – masa bagi suatu cecair berjisim 0.2 kg. Cecair dipanaskan dengan menggunakan pemanas 0.6 kW. Berapakah muatan haba tentu cecair itu? A 1280 J kg-1 oC -1 B 2250 J kg-1 oC -1 C 4000 J kg-1 oC -1 D 10000 Jkg-1 oC -1 28 Rajah 28 menunjukkan seorang ibu mencampurkan 0.4 kg air sejuk pada suhu 28oC dengan 0.2 kg air panas pada 64o C dari paip ke dalam sebuah bekas plastik untuk menjadikan air itu suam bagi menghilangkan kotoran di mukanya. Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg -1 o C -1 ) . Rajah 28 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan muatan haba tentu? …………………………………………........ ........................................................................ [ 1 markah ] (b) Teerangkan bagaimana air suam terhasil. …………………………………………........ ........................................................................ …………………………………………........ ........................................................................ [ 2 markah ] (c) Hitungkan suhu air suam tersebut. [ 2 markah ] (d) Cadangkan satu cara untuk memastikan suhu air suam kekal lebih lama. Beri satu sebab untuk jawapan anda. ……………………………………………… ……………………………………………… ……..…………………………...................... [ 2 markah] 29 Rajah 29 menunjukkan 1.5 kg air dituangkan ke dalam bekas logam berjisim 2.0 kg. Suhu awal air dan bekas adalah 28o C. Pemanas elektrik 0.08 kW mengambil masa 10 minit untuk memanaskan air dan bekas ke suhu 34o C. .
20 Rajah 29 (a) Hitungkan jumlah tenaga haba yang dibebaskan oleh pemanas elektrik. [ 2 markah ] (b) Muatan haba tentu air = 4.2 x103 J kg -1 o C -1 Hitungkan (i) haba yang diserap oleh air. [ 2 marahs ] (ii) haba yang diserap oleh bekas logam. [ 2 markah ] (iii) muatan haba tentu bekas logam. [ 2 markah ] 30 Rajah 30.1 menunjukkan logam M pada suhu 120 ° C direndam dalam bikar yang mengandungi air pada suhu 30 ° C. Selepas beberapa minit keseimbangan terma dicapai. Jisim logam M dan air adalah 0.4 kg dan 0.2 kg masing-masing. Rajah 30.2 menunjukkan graf suhu melawan masa untuk air dalam bikar itu. Rajah 30.1 Rajah 30.2 (a) (i) Nyatakan prinsip keseimbangan terema. .................................................................. .................................................................. [ 1 markah ] (ii) Berdasarkan graf dalam Rajah 30.2, apakah suhu apabila keseimbangan terema dicapai. …………………………………….......... [ 1 markah ] (b) (i) Hitung muatan haba tentu logam M. Muatan haba tentu air = 4200 J kg-1 °C -1 ) [ 2 markah ] (ii) Nyatakan satu andaian yang dibuat semasa menghitung jawapan anda dalam (b) (i). …………………………………….......... …………………………………….......... [ 1 markah ] (c) Rajah 30.3 menunjukkan susunan radas eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu bongkah aluminium Rajah 30.3
21 Kejituan nilai muatan haba tentu bongkah aluminium boleh ditingkatkan dengan menggunakan salah satu kaedah yang disenaraikan dalam Jadual 30 Kaedah Cecair yang diisi ke dalam lubang Bahan pembalut bongkah aluminium Bacaan termometer X Air Kerajang aluminium Catat bacaan dengan segera selepas suis bekalan kuasa dimatikan. Y Minyak masak Kain felt Catat suhu maksimum Z Air Kain felt Catat bacaan dengan segera selepas suis bekalan kuasa dimatikan Jadual 30 (i) Berdasarkan Jadual 30, menyatakan yang sesuai kaedah dan sebab untuk meningkatkan kejituan nilai muatan haba tentu bongkah aluminium. Cecair yang diisi ke dalam lubang ............................................................ Sebab ............................................................ [2 markah] Bahan pembalut bongkah aluminium ............................................................ Sebab ............................................................ [2 marks] Bacaan termometer ............................................................ Sebab ............................................................ [2 markah] (ii) Berdasarkan jawapan anda dalam (c) (i), pilih kaedah yang paling sesuai untuk meningkatkan kejituan nilai muatan haba tentu bongkah aluminium.. ............................................................ [1 markah] 31 Jadual 31.1 menunjukkan ciri-ciri tiga jenis cawan J, K, dan L untuk mengisi minuman panas atau sejuk. . Cawan Muatan haba tentu bahan untuk membuat cawan Bentuk cawan Warna cawan J Tinggi Bentuk I Cerah K Rendah Bentuk I Cerah t L Tinggi Bentuk II Gelap Jadual 31 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan muatan haba tentu? ........................................................................ . ........................................................................ [ 1 markah ] (b) Berdasarkan Jadual 31, nyatakan cawan yang paling sesuaiyang dapat mengekalkan suhu minuman untuk jangka masa yang lama dan mudah dibawa. Beri sebab bagi ciri-ciri yang sesuai. (i) Muatan haba tentu bahan untuk membuat cawan .................................................................. Sebab .................................................................. [2 markah] (ii) Bentuk cawan .................................................................. Sebab .................................................................. [2 markah]
22 (iii) Warna cawan .................................................................. Sebab .................................................................. [2 markah] (c) Berdasarkan jawapan dalam (b), pilih cawan paling sesuai untuk mengekalkan suhu minuman untuk jangka masa yang lama dan mudah dibawa. ........................................................................ [ 1 markah ] (d) Rajah 31.2 menunjukkan secawan teh panas berjisim 0.4 kg dan mempunyai suhu awal 80oC yang disejukkan dengan menambah beberapa kepingan kiub ais pada suhu 0 ° C. Suhu akhir teh panas ialah 25oC. [Muatan haba tentu teh panas = 4100 J kg -1 oC -1 ] Rajah 31.2 (i) Hitung haba dibbas oleh teh panas apabila ia sejuk sehingga 25oC. [ 2 markah ] (ii) Pada paksi yang sama lakar graf suhu melawan masa untuk teh panas dan ais tersebut. [ 3 markah] 32 (a) Rajah 32.1 menunjukkan dua cecair M dan N yang sama jisim dipanaskan oleh dapur yang sama. Rajah 32.2 menunjukkan cecair selepas dipanaskan selama 5 minit. . Rajah 32.1 Rajah 32.2 (i) Apakah yang dimaksudkan dengan haba? [ 1 markah ] (ii) Menggunakan Rajah 32.1 dan Rajah 32.2, bandingkan muatan haba tentu cecair, suhu awal, suhu cecair selepas dipanaskan selama 5 minit dan peningkatan suhu cecair. Hubungkaitkan muatan haba tentu dan kenaikan suhu [ 5 markah] (b) Rajah 32.3 menunjukkan sistem penyejukkan sebuah enjin kereta. . Rajah 32.3 Terangkan bagaimanakah sistem penyejukkan enjin kereta itu berkerja? [ 4 markah]
23 (c) Jadual 32 menunjukkan 4 buah model kuali penggoreng A ,B,C dan D Model kuali peng goreng Ciri-ciri A B C D Jadual 32 Berdasarkan maklumat di dalam Jadual 32, nyatakan ciri-ciri yang sesuai bagi kuali penggoreng yang digunakan untuk memasak. Berikan alasan untuk kesesuaian ciri-ciri. Oleh itu pilih model kuali yang paling sesuai yang akan menyerap haba dengan berkesan. [10 markah] 33 Rajah 33 menunjukkan tangan seorang pelajar yang memegang bara bunga api.. Lengan budak lelaki itu tidak merasa sakit ketika percikan bunga api itu terkenanya tetapi lengannya terasa sakit ketika beliau terkena bara bunga api.Suhu percikan bunga api adalah sama dengan suhu bara bunga api.. Rajah 33 Berdasarkan maklumat dan pemerhatian tersebut : (a) Buat satu inferens yang sesuai. [1 markah] (b) Nyatakan satu hipotesis yang berkaitan yang boleh disiasat. [1 markah] (c) Rekabentuk satu eksperimen untuk menyiasat hipotesis yang dinyatakan di(b). Pilih radas yang sesuai seperti sfera logam , bikar , termometer,dan lain-lain radas yang sesuai. Dalam penerangan anda, nyatakan dengan jelas perkara berikut: (i) Tujuun eksperimen. (ii) Pembolehubah dalam eksperimen. (iii) Senarai radas dan bahan. (iv) Susunan radas. (v) Prosedur eksperimen termasuk satu kaedah mengawal pembolehubah dimanipulasikan dan satu kaedah mengukur pembolehubah bergerak balas. (vi)Cara untuk menjadualkan data. (vii)Cara untuk menganalisis data. [ 10 markah] 34 Rajah 34.1 dan Rajah 34.2 menunjukkan dua cerek elektrik yang serupa dengan sepesifikasi 240 V, 1000 W digunakan untuk memanaskan air. Didapati air dalam cerek pada Rajah 34.1 mendidih lebih cepat daripada air dalam cerek 34.2.
24 Rajah 34.1 Rajah 34.2 Berdasarkan maklumat dan pemerhatian tersebut : (a) Buat satu inferens yang sesuai. [1 markah] (b) Nyatakan satu hipotesis yang berkaitan yang boleh disiasat. [1 markah] (c) Rekabentuk satu eksperimen untuk menyiasat hipotesis yang dinyatakan di(b). Pilih radas yang sesuai seperti pemanas rendam ,bikar dan lain-lain radas yang sesuai. Dalam penerangan anda, nyatakan dengan jelas perkara berikut: (i) Tujuun eksperimen. (ii) Pembolehubah dalam eksperimen. (iii) Senarai radas dan bahan. (iv) Susunan radas. (v) Prosedur eksperimen termasuk satu kaedah mengawal pembolehubah dimanipulasikan dan satu kaedah mengukur pembolehubah bergerak balas. (vi) Cara untuk menjadualkan data. (vii) Cara untuk menganalisis data. [ 10 markah]
25 PELAJARAN 3 : HABA PENDAM TENTU , l 3.1. Konsep haba pendam dan teori kinetik jirim Dalam pepejal, molekul-molekul bersebelahan terdapat daya tarikan antara molekul. Apabila pepejal dipanaskan, molekul-,molekul bergetar dengan lebih cepat. Apabila pepeja l mencapai takat leburnya, getaran menjadi sangat kuat sehingga ikatan antara mula putusTenaga tambahan diperlukan untuk mengatasi daya tarikan ini bagi memutuskan ikatan antara molekul-nmolekul. Ia dipanggil sebagai haba pendam pelakuran.. Tiada kenaikan suhu berlaku semasa proses ini, kerana haba pendam pelakuran digunakan untuk mengatasi daya tarikan antara molekul.. Purata tenaga kinetik molekul-molekul tidak berubah, jadi suhu adalah tetap. Dalam cecair, molekul –molekul lebih bergerak bebas tetapi masih ada daya tarikan antara molekulmolekul seperti juga di dalam pepejal. Ikatan antara molekul-molekul lebih lemah tetapi masih berkesan. Apabila cecair dipanaskan ,tenaga kinetik molekul-molekul bertambah . Pada takat didih , ikatan molekul-molekul putus dan bebas bergerak menjadi molekul gas.Tenaga yang diperlukan untuk memutuskan ikatan molekul-molekul dikenali sebagai haba pendam tentu pengewapan. Tiada kenaikan suhu berlaku semasa proses ini, kerana haba pendam pelakuran digunakan untuk mengatasi daya tarikan antara molekul.. Purata tenaga kinetik molekul-molekul tidak berubah, jadi suhu adalah tetap. Kesimpulannya haba pendam bermaksud haba yang tersembunyi. Haba ini mengubah bentuk (fasa) sesuatu bahan tanpa melibatkan kenaikan atau kejatuhan suhu. 3.2 Takrif Haba Pendam Tentu dan Unit S.I.nya,l Haba pendam tentu , l Kuantiti haba ,Q yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan fasa 1 kg bahan tanpa perubahan suhu. Unit S.I. bagi l ialah J kg -1 Haba pendam tentu pelakuran , lf : Adalah kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah bentuk 1 kg bahan dari pepejal ke cecair tanpa perubahan suhu.. Haba pendam tentu pengewapan, lv : Adalah kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah bentuk 1 kg bahan dari cecair ke gas tanpa perubahan suhu.. 3.3 Perubahan fasa Apabila perubahan fasa berlaku, haba pendam diserap atau dibebaskan. Haba diserap apabila perubahan fasa melibatkan perubahan jarak antara molekul yang jauh kepada jarak antara molekul yang lebih dekat. Haba dibebaskan apabila perubahan fasa melibatkanperubahan jarak antara molekul yang dekat kepada jarak antara molekul yang lebih jauh.
26 3.4 Lengkung pemanasan dan penyejukan (Naftalena) 3.4.1 Lengkung pemanasan Takat lebur = 80o C Takat didih = 218o C AB= pepejal BC = pepejal + cecair CD = cecair DE = cecair + gas EF = gas Pada AB,CD dan EF : Suhu didapati meningkat. Berdasarkan teori kinetik jirim, suhu bergantung pada tenaga kinetik jirim.Pada ketika ini haba yang diserap untuk menambah tenaga kinetik molekul.Oleh itu suhu bertambah. Pada BC,DE : Suhu didapati tetap (pada t1 dan t2. Pada masa ini perubahan bentuk berlaku.Suhu digunakan untuk memecahkan ikatan-ikatan molekul tetapi tidak digunakan untuk menambah tenaga kinetik molekul.Oleh itu suhu adalah tetap 3.4.2 Lengkung penyejukan Takat beku = 80o C Takat Kondensasi = 218o C AB= Gas BC = Gas + Cecair CD = cecair DE = cecair + pepejal EF = pepejal Pada AB,CD dan EF : Suhu didapati menurun.Berdasarkan teori kinetik jirim, suhu bergantung pada tenaga kinetik jirim.Pada ketika ini haba dibebaskan menyebabkan tenaga kinetik molekul berkurang Oleh itu suhu berkurang. Pada BC,DE : Suhu didapati tetap (pada t1 dan t2.) Pada masa ini perubahan bentuk berlaku.Haba dibebas untuk merapatkan jarak antara molekul tetapi tidak digunakan untuk mengurangkan tenaga kinetik molekul.Oleh itu suhu adalah tetap 3.5 : Eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu, l 3.5.1 Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais. Tujuan Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais
27 Senarai radas dan bahan Bekalan kuasa, wayar penyambung, pemanas rendam, ais , corong turas, kaki retot dan jam randik. Susunan radas Prosedur Catatkan kuasa pemanas rendam yang diguna = P Timbang jisim bikar A dan bikar B Jisim bikar A = m1 Jisim bikar B = m2 Apabila air menitis pada kadar yang tetap pada kedua-dua corong turas,hidupkan pemanas rendam,mulakan jam randik,dan letakkan bikarA dan bikar B serentak di bawah corong turas masing-masing. Selepas masa t,alihkan kedua-dua bikar. Timbang semula jisim bikar A dan bikar B. Jisim bikar A = m3 Jisim bikar B = m4 Pengiraan Kirakan jisim ais yang lebur disebabkan oleh pemanas rendam, m = (m3 - m1) - (m4 - m2) Kirakan tenaga haba dari pemanas = Pt Dengan itu dengan meanggap tiada kehilangan haba ke sekeiling maka Pt = mlf m Pt l f Langkah berjaga-jaga Pastikan air dilap supaya kering,supaya tenaga pemanas digunakan untuk meleburkan ais sahaja Pastikan unsur pemanas diliputi sepenuhnya oleh ais supaya tiada berlaku kehilangan haba ke persekitaran. Perbincangan Nilai haba pendam tentu pelakuaran ais lff yang didapati daripada eksperimen lebih besar daripadanilai lff teori. Disebabkan kehilangan haba ke sekeliling,maka Jisim ais yang melebur adalah kurang daripada jisim yang sepatutnya. Semakin berkurang jisim , semakin bertambah nilai haba pendam tentu pelakuran ais, lf m Pt f l 3.5.1 Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais. Tujuan Menentukan haba pendam tentu pengewapan air Senarai radas dan bahan Bekalan kuasa, wayar penyambung, pemanas rendam, bikar , air ,neraca tuas ,kaki retot dan jam randik. Susunan radas
28 Prosedur Catatkan kuasa pemanas yang digunakan = P Panaskan air sehingga mendidih dengan mantap. Hidupkan jam randik dan serentak dengan itu catatkan bacaan penimbang = m1 Selepas masa t,catatkan semula bacaan neraca = m2 Pengiraan Kirakan jisim air yang menjadi wap m = m1 - m2 Kirakan jumlah tenaga daripada pemanas = Pt Dengan menganggap tiada kehilangan haba ke sekeliling, Pt = mlv m Pt lv Langkah berjaga-jaga Pastikan gegelung pemanas berada di bawah permukaan air tetapi tidak menyentuh dasar bikar supaya pergerakan neraca tidak terhalang. Perbincangan Nilai haba pendam tentu pengewapan air lvf yang didapati daripada eksperimen lebih besar daripadanilai lv teori. Disebabkan kehilangan haba ke sekeliling,maka Jisim air yang menjadi wap adalah kurang daripada jisim yang sepatutnya. Semakin berkurang jisim , semakin bertambah nilai haba pendam tentu pelakuran ais, lv m Pt v l 3.6 : Eksperimen untuk menunjukkan kesan penyejukan akibat daripada proses penyejatan Tujuan Menunjukkan kesan penyejukan akibat daripada proses penyejatan Senarai radas dan bahan Penyedut minuman,bikar, jubin putih, eter dan air. Susunan radas Prosedur Isi eter di dalam bikar Tiup udara berulang kali ke dalam eter menggunakan penyedut minuman. Sentuh air di atas jubin dengan tangan Sentuh juga dinding luar bikar itu Pemerhatian Air terasa sejuk dan ais akan mula terbentuk di atas jubin. Dinding luar dinding terasa sejuk. Penjelasan Apabila udara ditiupkan berulang kali ke dalam eter, kadar penyejatan eter adalah tinggi. Tenaga kinetik purata molekul eter berkurangan kerana bilangan molekul eter berkurangan. Haba diserap dari molekul air di bawah bikar. Suhu air berkurangan dan akhirnya air menjadi ais 3.7 Aplikasi Haba Pendam Tentu Dalam Kehidupan Seharian (1) - Apabila kita bersenam , badan berpeluh menyebabkan badan menjadi sejuk. - Peluh tersejat menjadi wap dan haba pendam pengewapan badan diserap. - Tenaga kinetik molekul-molekul badan berkurang - Maka suhu badan berkurang. (2) - Minuman boleh disejukkan dengan memasukkan beberapa ketulan ais ke dalamnya. - Apabila ais melebur, haba pendam pelakuran diserap daripada minuman - Tenaga kinetik molekul-molekul minuman berkurang. - Suhu minuman berkurang.
29 (3) - Makanan boleh dimasak dengan kaedah pengukusan. - Air mendidih menyerap haba pendam pengewapan untuk menjadi stim. - Apabila stim terkondensasi menjadi air haba pendam pengewapan dibebaskan. - Makanan akan menyerap haba pendam tersebut menyebabkan makanan masak. (4) - Sebuah peti sejuk berkerja berdasrkan kesan penyejukan akibat penyejatan. . - Pemampat memampatkan agen penyejuk berbentuk gas dengan tekanan dan suhu yang tinggi. - Apabila agen penyejuk mengalir melalui gegelung kondenser ia terkondensasi menjadi cecair dan membebaskan haba pendam tentu pengewapan melalu bilah sirip. - Injap pengembangan mengembangkan agen penyejuk di dalam bentuk cecair pada tekanan dan suhu rendah. - Apabila agen penyejuk mengalir melalui gegelung penyejuk ia menyejat menjadi gas dan menyerap haba pendam pengewapan dari udara di sekeliling kota penyejuk. -Suhu kotak penyejuk berkurangan dan seluruh bahagian peti sejuk menjadi sejuk melalui proses perolakan haba. 3.7 Faktor-faktor mempengaruhi kadar sejatan ,takat didi dan takat beku. 3.7.1 Faktor-faktor mempengaruhi kadar sejatan: -Suhu: Kadar penyejatan meningkat dengan kenaikan suhu. -Luas permukaan: Kadar penyejatan bertambah dengan peningkatan luas permukaan. - Kelembapan: Jumlah wap air hadir di udara dipanggil kelembapan. Kadar penyejatan berkurangan dengan peningkatan kelembapan. - Kelajuan angin: Penyejatan bertambah dengan peningkatan dalam kelajuan angin. - Tekanan atmosfera: semakin tinggi tekanan atmosfera semakin berkurang kadar penyejatan. - Jenis cecair: Sebagai contoh kadar penyejatan alkohol lebih tinggi daripada air. 3.7.2 Faktor mempengaruhi takat didih dan takat beku: -Kehadiran bendasing: Kehadiran bendasing dalam cecair menyebabkan takat didih meningkat dan takat beku menurun -Tekanan atmosfera: Semakin bertambah tekanan atmosfera semakin bertambah takat didih dan semakin berkurang takat beku - Jenis cecair: Contohnya, takat didih air = 100o C dan takat beku = 0oC, manakala takat didih alkohol = 78.4o C dan takat beku = -114.1oC 3.8 Menyelesaikan masalah melibatkan penggunaan rumus Q = ml and Pt = ml Contoh 1 Berapakah kuantiti haba yang diperlukan untuk mencairkan 2.0 kg ais pada 0 o C untuk menjadi air pada 0 o C. (Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x 105 J kg-1 ) Penyelesaian Contoh 2 Berapa banyak tenaga yang perlu dibebaskan dari 4.0 kg air pada 20o C untuk menghasilkan blok ais pada 0 o C. (Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1 o C -1 Haba pendam tentu pelakuaran ais = 3.34 x 105 J kg-1 )
30 Penyelesaian Contoh 3 Hitung haba yang dikehendaki untuk menukar 4 kg ais pada suhu - 15o C menjadi stim pada suhu 100o C. [ Muatan haba tentu ais = 2.1 x 103 J kg-1 oC-1 , Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1oC -1 , Haba pendam tentu pelakuaran ais = 3.34 x 105 J kg-1 dan Haba pendam tentu pengewapan air = 2.26 x x 106 J kg-1 ] Penyelesain Contoh 4 Sebuah pemanas elektrik 800 W digunakan untuk memanaskan air. Berapakah masa yang diperlukan untuk mengurangkan jisim air sebanyak 4 kg selepas air telah mencapai takat didih? [Haba pendam tentu pengewapan air = 2.26 x x 106 J kg-1 ] Penyelesaian Contoh 5 0.5 kg pepejal dipanaskan oleh pemanas 120 W. Graf menunjukkan bagaimana suhu bahan itu berubah mengikut masa. Kirakan haba pendam tentu pelakuran pepejal tersebut. Penyelesaian
31 TUTORIAL 3 1 Haba pendam dikatakan "tersembunyi" kerana A tidak boleh diukur B sebenarnya tidak wujud C adalah satu bentuk tenaga kinetik dalaman D tidak dapat dikesan kerana tiada perubahan 2 Suatu bahan berubah daripada keadaan pepejal kepada keadaan gas. Proses ini dipanggil A Pelakuran B Pemejalwapan C Pengewapan D Pembekuan 3 Cecair naftalena mula membeku. Antara berikut yang manakah benar? A Haba dibebas B Haba diserap C Suhu bertambah D Suhu berkurang 4 Haba pendam pengewapan untuk air adalah haba yang diserap oleh A 1 kg air berubah ke stim tanpaperubahan suhu B 1 m3 perubahan air ke stim tanpa perubahan suhu C 1 kg air untuk meningkatkan suhu sebanyak 1 ° C D 1 m3 air untuk meningkatkan suhu sebanyak 1 ° C 5 Haba pendam pelakuran ais adalah kuantiti t haba yang diperlukan untuk menukar A 1 kg ais dari ais ke air dengan kenaikan suhu 1 o C B 1 kg ais dari air ke wap tanpa perubahan suhu C 1 kg ais dari air ke stim dengan kenaikan suhu 1o C D 1 kg ais dari ais ke air tanpa perubahan suhu 6 Rajah menunjukkan proses di mana ais diubah menjadi air. Haba yang diserap semasa proses itu berlaku dipanggil A Muatan haba tentu wap B Muatan haba tentu air C Haba pendam tentu pengewapan air D Haba pendam tentu pelakuran ais 7 Perubahan keadaan bahan yang manakah berikut melibatkan haba pendam tentu pengewapan?? 8 Rajah menunjukkan suatu proses perubahan fasa. Pada proses, A, B, C atau D, haba pendam pengewapan dibebaskan? 9 Rajah menunjukkan perubahan fasa dalam empat proses, W, X, Y dan Z.
32 Pasangan yang manakah berikut adalah benar? Proses Heba A W, X Dibebas B Y, Z Dibebas C X, Z Diserap D W, Y Diserap 10 Graf menunjukkan lengkung pemanasan suatu bahan pepejal. Pada peringkat manakah bahan berada dalam keadaan pepejal dan cecair pada masa yang sama. A PQ B QR C RS D ST 11 Rajah menunjukkan graf suhu, θ melawan masa, t apabila ais berubah perlahan-lahan ke stim Pada bahagian manakah yang menunjukkan haba pendam tentu pelakuaran iserap? A P B Q C R D S 12 Graf menunjukkan lengkung penyejukan suatu bahan . Antara berikut yang manakah benar? A Pada bahagian XY haba tidak dibebaskan B Pada bahagian YZ bahan berada di dalam keadaan pepejal dan cecair C Pada bahagian WX purata tenaga kinetik molekul bahan berkurangan D Pada bahagian WX, purata tenaga kinetik molekul bahan meningkat 13 Graf menunjukkan lengkung penyejukan suatu gas Pada peringkat manakah bahan berada dalam keadaan pepejal dan cecair pada masa yang sama. A PQ B QR C RS D ST 14 Graf menunjukkan lengkung penyejukan suatu cecair. Pernyataan manakah yang menerangkan apa yang berlaku di bahagian QR? A Tiada haba dibebaskan oleh cecair B Haba pendam pelakuran diserap C Tenaga kinetik molekul tidak berubah D Cecair mengalami perubahan fasa dari cecair ke gas 15 Graf menunjukkan lengkung pemanasan bahan. Antara fasa yang berlabel A, B, C atau D, yang manakah haba dibebaskan semasa proses pembekuan?
33 16 Rajah menunjukkan lengkung pemanasan sampel naftalena. Naftalena mula mendidih pada masa A W B X C Y D Z 17 Apabila wap panas terkondensasi menjadi air, A Ketumpatan wap berkurangan B Haba pendam diserap dari persekitaran C Tenaga kinetik molekul tetap malar D jarak pemisahan antara molekul bertambah 18 Kadar sejatan air dalam sebiji gelas boleh dikurangkan dengan meletakkan gelas itu A didalam ketuhar panas B di dalam bilik tertutup C di bawah kipas berputar D di dalam bilik yang berhawa dingin 19 Air mengambil masa yang lebih pendek untuk mendidih apabila dipanaskan di puncak gunung berbanding pada bahagian bawah gunung, walaupun jumlah tenaga yang sama digunakan. Pemerhatian ini adalah disebabkan oleh A Suhu di puncak gunung <pada bahagian bawah gunung B tekanan atmosfera di puncak gunung <di bahagian bawah gunung C suhu di bahagian atas gunung > di bahagian bawah gunung D tekanan atmosfera di puncak gunung > di bahagian bawah gunung 20 Rajah menunjukkan periuk tekanan. Masa yang diambil untuk memasak daging dengan menggunakan periuk tekanan adalah lebih pendek daripada periuk biasa.. Ia disebabkan periuk tekanan A memerangkap stim dan meningkatkan takat didih air B mermerangkap stim dan mengurangkan takat didih air C memerangkap stim dan meningkatkan haba pendam tentu pengewapan air D memerangkap stim dan mengurangkan haba pendam tentu pengewapan air 21 Rajah menunjukkan satu mangkuk nasi panas yang ditutupi dengan tudung kedap udara dan dibiarkan sejuk. Mengapa sukar untuk mengangkat tudung apabila nasi sejuk? A Bilangan molekul wap air di dalam mangkuk yang lebih besar dari luar B Bilangan molekul wap airdi dalam mangkuk yang lebih kecil dari luar C Tekanan udara di dalam mangkuk lebih rendah daripada tekanan atmosfera D Tekanan udara di dalam mangkuk lebih tinggi daripada tekanan atmosfera 22 1 g etanol dan 1g air dicurahkan ke atas meja. Etanol menyejat lebih cepat berbanding air kerana A ketumpatan etanol adalah lebih rendah daripada ketumpatan air B jisim etanol lebih kecil daripada jisim air C haba pendam pengewapan etanol lebih rendah daripada haba pendam pengewapan air D muatan haba tentu etanol adalah lebih rendah daripada muatan haba tentu air
34 23 Mengapakah badan kit berasa sejuk jika kita mengelapkan badan dengan segera mereka selepas berenang di laut? A Air membebaskan mereka dari udara panas B Air menyejat dan menyebabkan penyejukan C Air adalah konduktor haba yang baik D Air lebih sejuk daripada udara 24 Semasa berkelah, mengapa membungkus botol dengan tuala basah menjadikan botol lebih cepat sejuk berbanding dengan merendam botol dalam baldi yang mengandungi air sejuk? A Air dari tuala basah menyerap haba pendam tentu dari botol untuk berlaku penyejatan B Tuala basah mencapai keseimbangan terma lebih cepat daripada air sejuk C Tuala basah mempunyai haba pendam tentu lebih besar daripada air sejuk D Suhu tuala basah lebih rendah daripada suhu air sejuk 25 Melecur terkena stim pada suhu 100 oC lebih teruk berbanding melecur terkena air mendidih pada suhu 100oC. Ia adalah kerana A Air mendidih membebaskankan haba pendam pengewapan semasa mendidih B Air mendidih membebaskankan haba pendam pengewapan semasa kondensasi C Stim membebaskankan haba pendam pengewapan semasa mendidih D Stim membebaskankan haba pendam pengewapan semasa kondensasi 26 0.8 kg air pada 100o C. Berapakah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukar air ke stim pada 100oC? [Haba pendam tentu pengewapan air =2.3x106 J kg-1 ] A 1.84x102 J B 1.84 x104 J C 1.84 x106 J D 1.84 x108 J 27 Berapakah kuantiti haba yang dikeluarkan untuk menukar 0.6 kg air pada 0o C ke ais pada 0o C? [Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.3 x105 J kg -1 ] A 1.98 x105 J B 5.50 x105 J C 1.98 x103 J D 5.50 x103 J 28 Berapakah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukar 0.02 kg ais pada 0o C ke air pada 60o C? [ muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1 o C -1 haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x105 J kg -1 ] A 1640 J B 5040 J C 6 680 J D 11720 J 29 Naftalena cair berjisim 0.04 kg pada suhu 85oC disejukkan sehingga menjadi beku pada suhu 80oC. Berapakah kuantiti haba yang dikeluarkan? [Muatan haba tentu naftalena= 2.1 x 103 J kg-1 o C -1 Haba pendam tentu pelakuran naftalena = 1.7 x105 J kg -1 ] A 7220 J B 6800 J C 6380 J D 420 J 30 Sebuah pemanas elektrik 1800 W digunakan untuk menukar 1.5 kg air pada 100o C untuk menjadi stim. Berapakah masa yang diambil untuk menukar air ke stim? [Haba pendam tentupengewapan air =2.26 x106 J kg-1 ] A 837 s B 1506 s C 1883 s D 2700 s 31 Sebuah pemanas elektrik 240 V, 0.4 k W digunakan untuk memanaskan 0.1 kg cecair ke takat didihnya. Cecair dibiarkan mendidih dalam masa 4 minit lagi sehingga jisim cecair menjadi 0.08 kg. Berapakah haba pendam tentu pengewapan cecair? A 9.6 x105 J kg-1 C 1.2 x106 J kg-1 B 2.9 x 106 J kg-1 D 4.8 x106 J kg-1 32 Suatu pepejal dipanaskan oleh pemanas elektrik. Mana satu daripada graf berikut menunjukkan pepejal tersebut mempunyai muatan haba tentu dan haba pendam tentu paling besar?
35 33 Rajah 33 menunjukkan susunan radas eksperimen bagi menentukan haba pendam tentu pengewapan air. Pemanas rendam berlabel 1.2 kW, 240 V digunakan. Jisim air apabila air mula mendidih ialah 0.56 kg. Rajah 33 (a) Apa yang dimaksudkan dengan haba pendam tentu pengewapan? ........................................................................ ........................................................................ [1 markah] (b) Selepas air mendidih selama 320, jisim air ialah 0.40 kg. Hitungkan haba pendam tentu pengewapan air. [3 markah] (c) Nilai sebenar haba pendam tentu pengewapan air ialah 2.26x106 J kg-1 (i) Bandingkan nilai sebenar haba pendam tentu pengewapan air dengan jawapan anda dalam (b). .................................................................. [1 markah] (ii) Terangkan sebab jawapan anda di (c) (i). .................................................................. .................................................................. .................................................................. [2 marks] (d) Jelaskan mengapa pada takat didih, suhu air tetap tidak berubah ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ [2 markah] 34 Rajah 34.1 menunjukkan perubahan fasa bagi 2 kg stim diubah menjadi ais. Rajah 34.1 H1, H2 dan H3 adalah tenaga haba yang dibebaskan semasa proses penyejukan (a) Namakan tenaga haba H2 yang dibebaskan dari X ke Y. ........................................................................ [ 1 markah ]
36 (b) Nyatakan satu sebab mengapa suhu di W dan X adalah sama walaupun haba dibebaskan. ........................................................................ [ 1 markah ] (c) Kirakan tenaga haba H3. yang dibebaskan dari Y ke Z. [Haba pendam tentu pelakuran ais ialah 3.34 x 105 J kg-1 ] [2 marks] (d) Lakarkan graf suhu terhadap masa pada Rajah 34.2 untuk menunjukkan perubahan fasa daripada W ke Z. Rajah 34.2 35 Suatu bahan pepejal ber jisim 0.1 kg dipanaskan menggunakan pemanas 200 W. Graf pada Rajah 35 menunjukkan perubahan suhu dengan masa.. Rajah 35 (a) Berdasarkan kepada graf, apakah keadaan bahan antara titik XY ........................................................................ [1 markah] (b) Menggunakan teori kinetik jirim terangkan mengapa (i) pada bahagian XY, suhu tetap tetap? ………………………………………...... …………………………………….......... [2 markah] (ii) pada bahagian YZ suhu meningkat. ………………………………………...... [1 markah] (c) Menggunakan graf dalam Rajah 35, (i) tentukan takat lebur bahan tersebut. ………………………………………...... [1 markah] (ii) hitungkan haba pendam tentu pelakuran bahan. [2 markah] 36 Rajah 36.1 dan Rajah 36. 2 menunjukkan lengkung pemanasan dua cecair X dan Y mempunyai jisim yang sama dipanaskan dan dua pemanas yang sama dilabelkan 240 V, 2.4 kW. Rajah 36.1 Rajah 36.2 (a) Apakah maksud haba pendam tentu pengewapan? ........................................................................ ........................................................................ [1 markah]
37 (b) Menggunakan Rajah 36.1 dan Rajah 36.2, pada bahagian PQ (i) Apakah keadaan fasa cecair X dan Y .................................................................. [1 markah] (ii) Bandingkan masa pemanasan. .................................................................. [1 markah] (iii) Bandingkan nilai haba pendam tentu pengewapan .................................................................. [1 markah] (c) Gariskan jawapan yang betul dalam kurungan untuk melengkapkan ayat di bawah. (Lebih pendek, lebih lama) masa pemanasan di PQ, (lebih kecil, lebih besar) haba pendam tentu pengewapan apabila suhu adalah(menurun, meningkat, tidak berubah) [2 markah] (d) Apabila masa antara P dan Q dalam Rajah 36.1 ialah 2.4 minit, hitung jisim cecair X. [2 markah] 37 Rajah 37 menunjukkan pengukus telur elektrik berlabel 240 V, 350 W .Pengukus boleh memasak 7 telur pada satu masa. Suhu awal air di dalam bekas air ialah 28oC. [ Muatan haba tentu air = 4.2 x103 J kg-1 oC -1 , Haba pendam tentu pengewapan air = 2.26 x 106 J kg-1 ] Rajah 37 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan haba pendam tentu pengewapan air ........................................................................ [1 markah]. (b) Terangkan bagaimanakah pengukus itu dapat memasak telur. ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ [2 markah] (c) Selepas pemanasan selama 5.5 minit air bertukar ke stim sepenuhnya.Hitungkan jisim air di dalam bekas air. [3 markah] (d) Nyatakan dua faktor yang mempengaruhi kekerasan telur yang dimasak. ........................................................................ ........................................................................ [2 markah] 38 Rajah 38.1 menunjukkan secawan minuman coklat panas berjisim 0.4 kg pada suhu 82 o C. Rajah 38.2 menunjukkan coklat panas tersebut disejukkan dengan menambah beberapa ketulan kiub ais. Suhu akhir campuran ialah 22oC. Rajah 38.1 Rajah 38.2 (a) Pada suhu akhir campuran, nyatakan prinsip fizik yang terlibat. ........................................................................ [1 markah] (b) Kirakan haba yang dibebaskan semasa coklat panas disejukkan ke suhu 22 oC [ Muatan haba tentu coklat panas = 3900 J kg–1 oC –1 ] [2 markah] (c) Kirakan jisim ais diperlukan untuk menyejukkan coklat panas sehingga suhu 22oC. [Muatan haba tentu air = 4200 J kg–1 oC –1, haba pendam tentu pelakuran ais = 3.36 x 105 J kg–1 ] [3 markah]
38 (d) Nyatakan satu andaian dibuat dalam pengiraan anda dalam (c). .………………………………………........... ........................................................................ [1 markah] 39 (a) Sebuah peti sejuk berkerja berdasarkan kesan penyejukan akibat penyejatan. (i) Apa yang dimaksudkan dengan penyejatan [1 markah] (ii) Sebuah bilik kecil dilengkapi dengan sebuah peti sejuk . Bolehkah peti sejuk itu dengan pintunya sentiasa terbuka menyejukkan bilik untuk menggantikan penghawa dingin? Terangkan jawapan anda. [4 markah] (b) Anda diminta untuk menyiasat ciri-ciri agen penyejuk dan reka bentuk peti sejuk seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 39. Terangkan kesesuaian setiap ciri dalam Jadual 39 dan seterusnnya tentukan peti sejuk yang paling sesuai banyak untuk digunakan. Beri sebab untuk pilihan anda. . P Ciri-ciri agen penyejuk Takat didih - 15o C Haba pendam tentu pengewapan 3.4 x 106 J kg -1 Q Ciri-ciri agen penyejuk Takat didih 68o C Haba pendam tentu pengewapan 5.2 x 105 J kg -1 R Ciri-ciri agen penyejuk Takat didih - 15o C Haba pendam tentu pengewapan - 5.2 x 105 J kg -1 S Ciri-ciri agen penyejuk Takat didih 68o C Haba pendam tentu pengewapan 3.4 x 106 J kg-1 Jadual 39 [10 marks] (c) Rajah 39 menunjukkan satu cawan minuman panas yang disejukkan dengan menambah beberapa kepingan kiub ais. Jisim minuman panas adalah 0.06 kg pada suhu awal 90o C. Rajah 39 Hitung jisim ais yang diperlukan untuk menyejukkan minuman panas pada suhu 10oC. Muatan haba tentu minuman panas = 4800 J kg-1 oC -1 ] Muatan haba tentu air = 4200 J kg-1 oC -1 ] [Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.4 x 105 J kg-1 ] [5 markah] .
39 PELAJARAN 4 – HUKUM GAS 4.1. Tekanan gas, suhu dan isipadu dari segi perilaku molekul-molekul Berikut adalah andaian-andaian asas Teori kinetik gas: 1. Semua gas terdiri daripada sebilangan besar molekul-molekul seni. Molekul-moleku adalah dianggap sebagai bola-bola kecil yang tidak berubah sifat-sifat fizikalnya. 2. Isipadu satu gas molekul adalah terlalu kecil jika dibandingkan dengan isipadu gas keseluruhan. 3. Tiada daya tarikan antara molekul-molekul gas dan juga molekul gas dengan sekeliling. 4. Molekul-molekul gas bergerak secara rawak yang berterusan dan bergerak dalam garisan lurus sehingga mereka berlanggar dengan jasad lain. 5. Perlanggaran sesama molekul gas adalah perlanggaran kenyal sempurna di mana jumlah tenaga kinetik diabadikan. Perlanngaran molekul dengan dinding bekas menghasilkan perubahan momentum (daya impuls). 6. Tenaga kinetik purata molekul gas adalah berkadar terus dengan suhu mutlak sahaja; ini menunjukkan bahawa semua molekul adalah pegun apabila suhu dikurangkan kepada suhu sifar mutlak ( 0 K). Dari anggapan-anggapan itu kita dapat membuat beberapa kesimpulan mengenai gas: Tekanan gas : Perlanggaran antara molekul dan dinding bekas menghasilkan perubahan momentum. Menurut Hukun gerakan Newton kedua, daya dikenakan pada dinding bekas kerana daya adalah kadar perubahan momentum t m(v - u) F Oleh itu tekanan gas dihasilkan kerana tekanan adalah daya per unit luas, A F P Suhu gas : Molekul-molekul gas bergerak dengan halaju purata akan mempunyai tenaga kinetik purata molekul-molekul, 2 mv 2 1 E Semakin bertambah tenaga kinetik molekul, semakin bertambah suhu gas kerana tenaga kinetik purata molekul gas adalah berkadar terus dengan suhu mutlak (E α T) Isipadu gas: Isipadu atau ruang yang diduduki oleh molekul itu sendiri boleh diabaikan berbanding dengan jumlah keseluruhan isipadu beka , maka isipadu bekas boleh diambil sebagai isipadu gas.s supaya jumlah kontena boleh diambil sebagai isipadu gas Hubungan antara tekanan, suhu dan isipadu gas dapat dijelaskan oleh tiga Hukum gas. 4.2 : Hukum Boyle 4.2.1 Mengkaji hubungan antara tekanan ,P dan isipadu, V suatu gas pada suhu tetap. [[Apabila tekanan gas diubah]] Hipotesis: Jika tekanan bertambah maka isipadu berkurangan Tujuan eksperimen : Eksperimen untuk menyiasat hubungan antara tekanan dengan suhu suatu gas Pembolehubah eksperimen: P.U manupulatif : Tekanan P.U. respons : Isipadu P.U. dimalarkan : Suhu dan jisim gas Senarai alat radas dan bahan ; Picagari besar berserta klip , omboh, pemberat,kaki retot dab pembaris meter. Susunan radas:
40 Prosedur eksperimen termasuk mengawal pembolehubah manupulatif dan kaedah mengukur pembolehubah bergerakbalas. Catatkan panjang bagi100 cm3 isipadu picagari = L Kirakan luas keratan omboh picagari L 100 A Catatkan tekanan atmosfera = Po ketika omboh pada pada kedudukan skala sifar. Tambah beban m pada omboh dan catatkan isipadu baru udara terperangkap = V Kirakan jumlah tekanan udara terperangkap A mg P Po Ulangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan nilai m berlainan. Menjadual data: Jadualkan data P(Pa) x 105 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 V(cm3 ) Menganalisis data: Lukiskan graf V lawan P 4.2.1 Mengkaji hubungan antara tekanan ,P dan isipadu, V suatu gas pada suhu tetap. [[Apabila isipadu gas diubah]] Hipotesis : Apabila isipadu gas bertambah, tekanan berkurang Tujuan eksperimen : Mengkaji hubungan antara tekanan ,P dengan isipadu , V gas Pembolehubah : Manupulasi ;Isipadu Bergerak balas; Tekanan Malar ; Jisim dan isipadu udara yang terperangkap Senarai radas dan bahan : Picagari 100 cm3 , tiub getah, kaki retot, bongkah kayu, Tolok Bourdon Susunan radas: Prosedur: Tolak omboh ke bawah secara perlahan-lahan Catatkan isipadu udara terperangkap daripada picagari, V = 20 cm3 . Catat tekanan udara terperangkap daripada tolok Bourdon = P Eksperimen diulangi sebanyak 4 kali dengan V = 40 cm3 , 60 cm3 , 80 cm3 dan 100 cm3 . Menjadual data: Jadualkan data: V(cm3 ) 20 40 60 80 100 P(kPa) Menganalisis data: Lukiskan graf P melawan V 4.2.3Kesimpulan daripada eksperimen: HukumBoyle Hukum Boyle menyatakan bahawa, “ Bagi suatu gas yang tertentu jisim dengan suhu yang malar , tekanan berkadar songsang dengan isipadunya.” V 1 P apabila T adalah tetap Di mana P = tekanan V = isipadu T = suhu V k P PV = k P1V1 = P2V2
41 4.2.4 Hukum Boyle dan teori kinetik Andaikan suatu sampel gas yang dimampatkan, dengan suhu tetap . Tenaga kinetik purata molekul gas adalah tidak berubah tetapi kini mereka berada pada ruang yang lebih kecil. Molekul-molekul berada pada jarak yang lebih rapat. Akibatnya,frekuensi perlanggaran di antara molekul dan dinding bekas meningkat. Oleh itu, daya berambah dan seterusnya tekanan gas bertambah. sebab A F P Oleh itu semakin berkurang isipadu , semakin bertambah tekanan. 4.3 : Hukum Charles 4.3.1 : Mengkaji hubungan antara suhu T, isipadu , V gas pada tekanan tetap. Hipotesis: Jika suhu bertambah maka isipadu bertambah. Tujuan eksperimen : Eksperimen untuk menyiasat hubungan di antara suhu dengan isipadu gas. Pembolehubah eksperimen: P.u. manupulatif : Suhu P.u. respons : Isipadu P.u. dimalarkan : Tekanan dan jisim gas Senarai alat radas dan bahan ; Penunu Bunsen, bikar,kasa dawai, kaki retot, tiub kapilari, pembaris meter, termometer, gelang getah, pengacau, air, asid sulfurik dan ais. Susunan radas: Prosedur eksperimen termasuk mengawal pembolehubah manupulatif dan kaedah mengukur pembolehubah bergerakbalas Catatkan luas keratan dalam tiub kapilari yang diguna = A Masukkan ais dan air ke dalam bikar dan kacau sehingga mencapai suhu lebih kurang 10oC. Catatkan suhu ketika itu θ dan panjang udara terperangkap = L. Kirakan isipadu udara terperangkap V = AL Eksperimen diulang dengan dengan nilai yang berbeza θ = 30o C, 50o C, 70o C dan 90oC. Menjadual data: Jadualkan data Menganalisis data: Lukis graf Isipadu V lawan θ 4.3.2 Kesimpulan daripada eksperimen : Hukum Charles Hukum Charles menyatakan “ Bagi suatu gas yang tertentu jisim dan tekanan malar , isipadu gas berkadar terus dengan suhu mutlaknya.” V α T V = KT k T V T2 V T V 2 1 1 Di mana V = Isipadu T = suhu mutlak θ ( oC) 10 30 50 70 90 V ( cm3 )
42 4.3.3Hukum Charles dan teori kinetik gas Pada tekanan tetap,frekuensi perlanggaran molekul dengan dinding adalah malar kerana daya impuls adalah malar. Apabila suhu gas bertambah ,tenaga kinetik purata molekul bertambah.Perlanggaran molekul dengan dinding bertambah dan seterusnya daya impuls bertambah. Sepatutnya tekanan gas bertambah. Untuk mengekalkan gas pada nilai malar,bilangan molekul per unit isipadu dikurangkan dan dengan itu ispadu gas bertambah. Oleh itu apabila suhu bertambah maka isipadu gas bertambah dengan tekanan adalah malar. 4.4 Hukum Gay-Lussac 4.4.1 : Mengkaji hubungan antara suhu T, tekanan , P gas pada isipadu tetap. Hipotesis: Jika suhu bertambah maka isipadu bertambah. Tujuan eksperimen : Eksperimen untuk menyiasat hubungan di antara suhu dengan isipadu gas. Pembolehubah eksperimen: P.u. manupulatif : Suhu P.u. respons : Isipadu P.u. dimalarkan : Tekanan dan jisim gas Senarai alat radas dan bahan ; Penunu Bunsen, bikar,kasa dawai, kaki retot, tiub kapilari, pembaris meter, termometer, gelang getah, pengacau, air, asid sulfurik dan ais. Susunan radas: Prosedur eksperimen termasuk mengawal pembolehubah manupulatif dan kaedah mengukur pembolehubah bergerakbalas Catatkan luas keratan dalam tiub kapilari yang diguna = A Masukkan ais dan air ke dalam bikar dan kacau sehingga mencapai suhu lebih kurang 10oC. Catatkan suhu ketika itu θ dan panjang udara terperangkap = L. Kirakan isipadu udara terperangkap V = AL Eksperimen diulang 4 kali dengan nilai yang berbeza θ = 30o C, 50o C, 70o C dan 90oC Menjadual data: Jadualkan data Menganalisis data: Lukis graf Isipadu V lawan θ 4.4.2 Kesimpulan daripada eksperimen: Hukum Gay-Lussac's Hukum Gay-Lussac menyatakan “ Bagi suatu gas yang tertentu jisim dan isipadu malar , tekanan gas berkadar terus dengan suhu mutlaknya.” P α T P = KT k T P T2 P T P 2 1 1 Di mana P = tekanan T = suhu mutlak θ ( oC) 10 30 50 70 90 P ( kPa )
43 4.4.3 Hukum Gay- Lussac dan teori kinetik gas. Pada isipadu tetap,bilangan molekul per unit isipadu adalah malar. Apabila suhu gas bertambah ,tenaga kinetik purata molekul bertambah.Perlanggaran molekul dengan dinding bertambah. Daya impuls bertambah dan dengan itu tekanan bertambah sebab A F P Maka apabila suhu bertambah tekanan gas bertambah. 4.5 .Suhu mutlakT Skala Kelvin dikenali sebagai skala suhu mutlak. θ o C = ( θ + 273 ) K Suhu sifar mutlak adalah -273 oC or 0 K adalah nilai kemungkinan suhu paling kecil boleh dicapai. Berdasarkan Hukum Charles dan Hukum GayLussac, pada suhu sifar mutlak isipadu dan tekanan gas menjadi sifar. Jika suhu sifar mutlak dikaitkan dengan tenaga kinetik molekul, maka kita mungkin menjangkakan bahawa suhu ketika ini akan menjadikan molekul yang akan molekul-molekul pegun dan tenaga kinetik molekul menjadi sifar. Pada sifar mutlak tenaga kinetik molekul adalah minimum. Tiada objek boleh disejukkan ke suhu yang lebih rendah daripada ini. 4.6 : Kesimpulan daripada hukum gas Hukum gas Hubungan Pemalar Aplikasi Boyle V 1 P Or P1V1 = P2V2 T 1.Gelembung udara terbentuk di dalam air bertambah isipadunya apabila tiba ke permukaan air. 2. Pam basikal Charles V α T Or T2 V T V 2 1 1 P 1. Belon udara panas 2. Kek menjadi gebu apabila dimasukkan serbuk penaik GayLussac P α T Or T2 P T P 2 1 1 V 1.Tekanan udara dalam tayar bertambah selepas perjalanan jauh. 4.7 Menyelesaikan masalah melibatkan tiga hukum gas. Contoh 1 Tekanan campuran udara dan wap petrol di dalam sebuah silinder enjin kereta berisipadu 120 cm3adalah 1.0 atm.. Injap ditutup dan campuran dimampatkan sehingga isipadunya ialah 15 cm3 . Berapakah tekanannya sekarang? Penyelesaian Contoh 2 Suatu gelembung udara mempunyai isipadu 2.0 cm3 pada kedalaman 40 m di dalam laut. Berapakah isipadu gelembung udara apabila tiba permukaan air laut [ Anggapkan tekanan atmosfera adalah 10 m air ] Penyelesaian Contoh 3 Sebuah bikar 500 cm 3 ditelanhgkupkan dan direndam di dalam air pada kedalaman 2.5 m. Berapakah isipadu air yang masuk ke dalam bikar pada kedalaman air? [Tekanan atmosfera = 10 m air] Penyelesaian Contoh 4 Sebiji belon diisi oleh gas dengan tekanan atmosfera. Belon kemudian ditenggelamkan ke dalam air sehingga isipadnya menjadi 5 2 isipadu asalnya.Berapakah kedalaman belon itu. [Tekanan atmosfera = 10 m air] Penyelesaian
44 Tekanan gas terperangkap oleh turus merkuri dalam sebuah tiub kapilari. Contoh 5 Rajah (a) menunjukkan tiub kaca dengan salah satu hujungnya tertutup diisi dengan turus merkuri yang panjangnya 15 cm dalam kedudukan terbalik. Panjang ruang udara ialah 30 cm. Rajah (b) menunjukkan tiub pada kedudukan mendatar dengan panjang ruang udara ialah L. [ Tekanan atmosfera = 75 cm Hg ]. (a) (b) Berapakah panjang , L? Penyelesaian Contoh 6 Rajah menunjukkan turus udara yang panjangnnya 10 cm diperangkap di dalam tiub kaca oleh merkuri sepanjang 5 cm . Kemudian merkuri dimasukkan ke dalam tiub kaca sehingga panjang udara terperangkap menjadi 8 cm. Berapakah panjang baru turus merkuri? [ Tekanan atmosfera = 75 cm Hg ]. Penyelesaian Pgas = Patm Pgas = Patm + h Pgas = Patm - h
45 Contoh 7 Rajah (a) menunjukkan dua bekas W dan X yang dipisahkan oleh paip. Pada mulanya, bekas W berisipadu 150 cm3 mengandungi gas pada tekanan 300 kPa. Bekas X berisipadu 50 cm3 mengandungi vakum. Rajah (b) menunjukkan paip dibuka. (a) (b) Berpakah tekanan di dalam kedua-dua bekas W dan X apabila mencapai keseimbangan. Penyelesaian Contoh 8 Suatu ampel gas mempunyai isipadu 100 cm3 pada suhu 20oC. Pada suhu berapakah gas itu perlu dipanaskan supaya isipadu gas menjadi 200 cm3 . Penyelesaian Contoh 9 Rrajah menunjukkan sebatang tiub kaca yang mengandungi udara terperangkap sepanjang 29 cm pada suhu 17o C.. Berapakah panjang udara terperangkap pada suhu 57oC ? Penyelesaian Contoh 10 Seorang pemandu mengepam tayar keretanya pada tekanan pada 5.4 atm pada pagi yang dingin ketika suhu adalah -3 o C. Berapakah tekanan pada tayar pada hari yang panas jika suhu 27o C Penyelesaian Contoh 11 Suatu silinder oksigen pada suhu 27o C mempunyai tekanan gas pada 3 x 106 Pa. Berapakah suhu oksigen jika silinder itu disejukkan dan tekanan baru gas ialah 2.73 x 106 Pa. Penyelesaian
46 TUTORIAL 4 1 Pernyataan yang manakah merupakan andaian asas teori kinetik gas? A Perlanggaran antara molekul adalah perlanggaran tak kenyal B Tenaga kinetik molekul meningkat apabila suhu b erkurangan C Pada suhu tertentu, semua molekul gas bergeraka pada kelajuan yang sama dalam gerakan rawak D Masa perlanggaran di antara molekul boleh diabaikan berbanding selang masa antara perlanggaran 2 Sesetengah gas yang terperangkap dalam silinder dimampatkan pada suhu malar oleh satu omboh. Antara berikut yang manakah tidak berubah? A Jisim B Ketumpatan C Tekanan D Jarak molekul 3 Mengapakah tekanan gas berjisim tetap meningkat apabila ia dipanaskan pada isipadu yang tetap? A Bilangan molekul meningkat B Ketumpatan molekul meningkat C Jisim purata molekul meningkat D Kelajuan purata molekul meningkat 4 Rajah menunjukkan model untuk menunjukkan kelakuan molekul gas. Apabila omboh itu bergetar lebih cepat, cakera kayu ditolak lebih jauh ke atas . Pemberat kemudiannya diletakkan di atas cakera untuk mengembalikan omboh kepada kedudukan asalnya.. Model ini mewakili apa yang berlaku kepada gas apabila ia A dipanaskan kemudian disejukkan B disejukkan kemudian dipanaskan C dipanaskan kemudian dimampatkan D didinginkan kemudian dimampatkan 5 Rajah menunjukkan suatu model untuk menunjukkan tekanan gas dalam dua keadaan yang berbeza. Bola dilepaskan dari ketinggian yang sama. Model ini menunjukkan bahawa, tekanan gas dalam bekas meningkat apabila A kelajuan molekul bertambah B suhu gas berkurang C bilangan molekul per unit isipadu berkurang D bilangan molekul yang menghentam dinding sesaat meningkat 6 Rajah menunjukkan picagari diletakkan di dalam air panas.Picagari itu ditutup supaya kedap udara. Mengapa omboh bergerak ke atas apabila picagari dimasukkan di dalam air panas? A Dinding picagari mengembang B Air panas menambahkan bilangan molekul udara C Molekul-molekul udara terperangkap semakin besar D Molekul udara terperangkap menghentam omboh lebih kerap
47 7 Suatu gas berisim yang tetap dalam bekas berisipadu tetap dipanaskan. Penyataan mana yang betul? A Tekanan gas adalah malar B Molekul gas bergerak lebih jauh C Tenaga kinetik molekul gas adalah malar D Molekul gas bergerak dengan halaju yang lebih tinggi 8 Rajah (a) menunjukkan bola ping-pong yang kemek. Rajah (b) menunjukkan keadaan bola selepas diletakkan di dalam air panas. Rajah (a) Rajah (b) Antara berikut yang manakah betul? Bilangan molekul udara di dalam bola Frekuensi perlanggaran antara molekul udara dengan dinding dalam bola ping pong A Bertambah Bertambah B Tidak berubah Tidak berubah C Berkurang Tidak berubah D Tidak berubah Bertambah 9 Rajah menunjukkan sebuah silinder udara yang kedap udara.. Satu daya, F dikenakan kepada omboh untuk menghasilkan tekanan. Graf mana yang mewakili hubungan antara tekanan ,P dengan jarak mampatan, l? 10 Hukum Boyle diwakili oleh persamaan PV = malar.Graf manakah yang mewakili persamaan? 11 Rajah menunjukkan sebuah picagari yang disambungkan kepada tolok Bourdon. Bacaan pada tolok Bourdon sebelum dan selepas omboh ditolak ditunjukkan di bawah. Antara berikut yang manakah menerangkan situasi ini? A Hukum Boyle B Hukum Charles C Hukum Newton D Hukum Gay-Lussac 12 Rajah menunjukkan bentuk paru-paru dan diafragma semasa seorang lelaki bernafas. Hukum fizik yang terlibat adalah A HukumGay-Lussac B HukumHooke C Hukum Boyle D Hukum Charles
48 13 Rajah menunjukkan seorang budak lelaki memicit gelembung gelembung yang terdapat pada pembalut bergelembung udara sehingga pecah. Yang manakah antara berikut menerangkan situasi tersebut? A Hukum Boyle B HukumCharles C Hukum Hooke D Hukum Newton 14 Gelembung udara yang terbentuk di dasar sebuah tasik mengembang apabila tiba ke permukaan air tasik kerana A Ketumpatan air bertambah apabila kedalaman air bertambah. B jisim air bertambah apabila kedalaman air bertambah C tekanan air bertambah apabila kedalaman air bertambah D suhu air bertambah kerana kedalaman tasik air bertambah 15 Rajah (a) menunjukkan sebiji belon diletakkan di dalam sebuah balang gas. Rajah (b) menunjukkan pam vakum disambungkan ke balang gas dan selepas beberapa minit dan isipadu belon meningkat. Rajah (a) Rajah (b) Perubahan tekanan yang berlaku di dalam balang gas dan di dalam belon adalah benar? Perubahan tekanan Perubahan tekanan di dalam di dalam balang gas belon A berkurang berkurang B berkurang bertambah C bertambah berkurang D bertambah bertambah 16 Sebiji belon berisipadu 5 cm3 diisi oleh gas pada tekanan 1 x 105 Pa. Apabila belon diisi oleh 20 cm3 gas, apakah tekanan gas yang baru? A 1.0 x 105 Pa B 4.0 x 104 Pa C 2.5 x 104 Pa D 4 x 103 Pa 17 Rajah menunjukkan sebuah picagari yang disambungkan kepada sebuah tolokBourdon . Bacaan pada tolok Bourdon adalah 8 x l05 Pa apabila isipadu picagari adalah 40 cm3 . Apakah bacaan baru apabila isipadu udara adalah 5 cm3 ? A 1.0 x 105 Pa B 6.4 x 106 Pa C 1.0 x 10-5 Pa D 6.4 x 10-6 Pa 18 Graf menunjukkan tekanan, P gas berubah mengikut isipadugas, V pada jisim dengan suhu malar. Berapakah nilaVx? A 6 x 10-3 B 8 x10-3 C 1.6 x 10-2 D 4 x10-2
49 19 Satu gelembung udara terbentuk di dasar tasik. Pada ketika itu, isipadunya ialah 30 cm3 dan mengalami tekanan 190 cm Hg. Berapakah gelembung udara apabila ia sampai ke permukaan laut. [Tekanan atmosfer = 76 cm Hg] A 25 cm3 B 50 cm3 C 75 cm3 D 100 cm3 20 Rajah menunjukkan satu gelembung udara dihasilkan oleh seorang penyelam. Berapakah isipadu gelembung udara pada Q apabila isipadu geklembung udara pada P ialah 7.5 cm3 ? [Tekanan atmosfera =10 m of air.] A 3.3 cm3 B 5.6 cm3 C 10.0 cm3 D 15.0 cm3 21 Satu gelembung udara mempunyai isipadu 0.4 mm3 terbentuk di dasar laut. Apabila gelembung tiba di permukaan laut, isipadunya ialah 1.6 mm3 . Berapakah kedalaman laut tersebut? [Tekanan atmosfera = 10 m air] A 10 m B 20m C 30m D 40m 22 Sebiji belon diisi oleh gas pada tekanan atmosfera. Belon itu kemudiannya ditengelamkan ke dalam air pada kedalaman 40 m. Isipadu belon menjadi ......................... [Tekanan atmosfera= 10 m air] A 5 kali daripada isipadu asalnya. B 4 kali daripada isipadu asalnya. C 4 1 kali daripada isipadu asalnya. D 5 1 kali daripada isipadu asalnya. 23 Rajah menunjukkan dua bekas J dan K yang disambungkan oleh satu paip. . Apabila paip dibuka, berapakah tekanan baru gas itu? A 17 cm Hg B 23 cm Hg C 28 cm Hg D 31 cm Hg 24 Rajah menunjukkan tiga keadaan berbeza bagi panjnag udara terperangkap dalam sebuah tiub kaca dengan menggunakan merkuri sepanjang 5 cm. P1, P2 dan P3 adalah tekanan udara terperangkap, manakala h1, h2 dan h3 adalah panjang udara yang terperangkap. Yang manakah antara berikut adalah benar? P1 P2 P3 h1 h2 h3 A Ting gi Ren dah Se der hana Se der hana Ting gi Ren dah B Se der hana Ting gi Ren dah Se der hana Ren dah Ting gi C Se der hana Ren dah Ting gi Se der hana Ting gi Ren dah D Ting gi Se der hana Ren dah Ren dah Ting gi Se der hana 25 Rajah menunjukkan suatu gas terperangkap oleh 5 cm merkuri dalam satu tiub kaca. Kemudian merkuri ditambahkan ke dalam tiub kaca sehingga panjang gas terperangkap menjadi 8 cm. [Tekanan atmosfera= 75 cm merkuri] Berapakah panjang merkuri yang ditambah A 10 cm B 15 cm C 20 cm D 25 cm
50 26 Rajah menunjukkan satu turus udara terperangkap dalam tiub kapilari dengan 5 cm rmerkuri. Tiub kapilari diletakkan pada dua kedudukan yang berbeza. Berapakah nilai x? [Tekanan atmosfer a= 75 cm merkuri] A 21.8 cm B 23.4 cm C 25.0 cm D 26.7 cm 27 Rajah (a) menunjukkan tiub-J mengandungi 6 cm3 udara yang terperangkap oleh merkuri. Rajah (b) menunjukkan lebih banyak merkuri dituangkan ke dalam tiub -J sehingga parasnya menjadi 150 cm. [Tekanan atmosfera = 75 cm merkuri] Rajah (a) Rajah ( b) Berapakah isipadu, V udara terperangka itu? A 1.0 cm3 B 2.0 cm3 C 3.0 cm3 D 12.0 cm3 28 Graf yang manakah yang menunjukkan perhubungan yang betul antara isipadu dan suhu gas bagi Hukum Charles? 29 Rajah menunjukkan susunan radas yang digunakan bagi mengkaji hubungan antara panjang ,ldan suhu, T, bagi satu udara terperangkap. Graf manakah yang mewakili hubungan antara, l dan T? 30 Pada hari yang sejuk, sebiji belon helium kelihatan menguncup. Apabila belon itu diletakkan di dalam bilik yang panas, ia kembali semula ke bentuk asalnya.. Antara berikut yang manakah menerangkan keadaan ini? A Hukum Boyle B Hukum Charles C Hukum Newton D Hukum Gay-Lussac 31 Antara berikut yang manakah tidak melibatkan hukum Charles?