Modul NILAM MP Fizik

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

UNIT

4 HABA
HEAT

Objektif pembelajaran / Learning objective
• Memahami keseimbangan terma. / Understanding thermal equilibrium.
• Memahami muatan haba tentu. / Understanding specific heat capacity.
• Memahami haba pendam tentu. / Understanding specific latent heat.
• Memahami hukum-hukum gas. / Understanding the gas law.

4.1 KTHEESREMIMABL AENQGUIALNIBRTIEURMMA

Haba, Q / Heat, Q: Suhu, T / Temperature, T: . Haba membolehkan sesuatu objek
• Haba adalah suatu bentuk tenaga yang • Definisi / Definition: menukar suhu atau mengubah
keadaan fizikal:
mengalir dari kawasan panas ke kawasan Ditakrifkan sebagai Heat makes an object to change its
sejuk. / Heat is a form of energy flows from darjah kepanasan objek temperature or change its physical
a hot region to a cool region. state:
(a) Jika keadaan fizikal tidak

berubah, suhunya akan

• Haba boleh memanaskan atau Is defined as degree of hotness berubah
menyejukkan objek. of an object. If the physical state is
Heat can heat up or cool down an object.
• Unit S.I.: Kelvin (K) unchanged, the temperature
• Untuk mengetahui suatu objek panas changes
(b) Jika suhu tetap, keadaan fizikal
akan berubah
If the temperature is constant,
4U atau sejuk, ukur suhu objek tersebut. S.I. Unit: Kelvin (K) the physical state changes
To know whether an object is hot or cool, • Menukar unit suhu darjah celsius
N measure the temperature of the object. Pertukaran Unit Suhu:
I • Haba boleh mengubah keadaan fizikal (°C) kepada Kelvin (K). Change Unit of Temperature:
T θ ºC = (θ + 273) K
Change unit of temperature from

bahan. / Heat can change the physical state degree celcius (°C) to Kelvin (K). Contoh: / Example:

of a substance. • θ ºC = (θ + 273) K (i) 0 ºC = (0 + 273) K
Contoh / Example:
= 273 K

(ii) 27 ºC = (27 + 273) K

= 300 K

• Perubahan pepejal kepada cecair. (iii) 100 ºC = (100 + 273) K
Solid changes to liquid.
= 373 K

• Unit S.I. bagi haba: Joule (J).

S.I. Unit of heat: Joule (J). 100 ºC 373 ºK

Alat untuk mengukur suhu ialah termometer . . 27 ºC 300 ºK
0 ºC 273 ºK
The measuring instrument to measure temperature is thermometer

Jenis-jenis termometer / Types of thermometers:
(a) Termometer cecair-dalam-kaca / Liquid-in-glass thermometer
(b) Termometer termogandingan / Thermocouple thermometer
(c) Termometer rintangan / Resistance thermometer
(d) Termometer gas / Gas thermometer

Jenis termometer cecair-dalam-kaca
Liquid-in-glass thermometer:
(a) Termometer merkuri / Mercury thermometer
(b) Termometer alkohol / Alcohol thermometer

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 150

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Penentukuran Termometer / Themometer Calibration: Ciri-ciri fizikal (sifat termometri)
Termometer Merkuri / Mercury Thermometer: termometer yang berubah dengan
haba / suhu
Termometer merkuri Physical characteristics
Mercury thermometer (Thermometric properties) of
thermometer that change with
Takat ais Takat stim heat/temperature:
Ice point Steam point (a) Termometer berjenis cecair-
Ais
Ice dalam-kaca – panjang / isi
padu turus merkuri berubah
Air dari ais Kaki retort Stim dengan haba
yang melebur Retort stand Steam Liquid-in-glass thermometer –
Water from Kasa dawai the length / volume of mercury
melting ice Xxxxxxxxxxxxxxxxxx Wire gauze column changes with heat
Penunu Bunsen (b) Termometer termogandingan –
Bunsen burner d.g.e berubah terhadap haba
Thermocouple thermometer –
100 the e.m.f/current changes with
heat
(c) Termometer rintangan –
rintangan berubah terhadap
haba.
Resistance thermometer – the
resistance changes with heat
(d) Termometer gas – tekanan
gas berubah terhadap haba.
Gas thermometer – the gas
pressure changes with heat.
Merkuri digunakan dalam
termometer kerana:
Mercury is used in the
thermometer because:

0 0 °c 100 °c Ciri-ciri Penerangan
θ Characteristics Explanation

Legap Senang untuk
Opaque mengambil bacaan
Easy to take a reading

Perubahan dalam panjang turus merkuri, Δl = l100 – l0 Mengembang Skala seragam
The change in length of mercury column, Δl = l100 – l0 seragam Uniform scale
dengan haba
Expands
uniformly with
heat

Perubahan suhu, ΔT1 = 100 ºC – 0 ºC = 100 ºC Daya lekitan Tidak membasah tiub U
The change in temperature, ΔT1 = 100 ºC – 0 ºC = 100 ºC yang tinggi dan tidak melekat pada N
High cohesive dinding kaca I
force Does not wet the tube T
and does not stick to
Perubahan dalam panjang pada suhu θ = lθ – l0 the glass wall 4
The change in length at temperature θ = lθ – l0
Takat didih Boleh mengukur suhu
Oleh itu, suhu / Therefore, the temperature, θ = lθ – l0 × 100 ºC yang tinggi yang tinggi
l100 – l0 High boiling Can measure high
point temperature

Hubungan antara Haba dan Suhu: Kepekaan termometer boleh
Relationship between Heat and Temperature: ditingkatkan dengan menggunakan:
The sensitivity of the thermometer
(a) Apabila suatu objek menyerap haba, suhu meningkat . can be increased by using:
When an object absorbs heat, the temperature increases . (a) tiub kapilari yang kecil
narrow capillary tube
(b) Apabila suatu objek membebaskan haba, suhu menurun . (b) dinding bebuli kaca yang nipis
When an object releases heat, the temperature decreases . thin glass wall bulb
(c) saiz bebuli yang kecil
small bulb
(d) skala maksimum melebihi

200 °C supaya dapat
mengukur suhu yang tinggi
the maximum scale is higher
than 200 °C so that it can
measure higher temperature.

Video

151 Keseimbangan Terma
Thermal Equilibrium

https://goo.gl/NnV9NM

© Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Eksperimen Hubungan antara diameter tiub kapilari dengan ketinggian cecair di dalam tiub kapilari
Experiment Relationship between the capillary tube diameters with the height of liquid in the capillary tube
Inferens
Ketinggian cecair dalam tiub kapilari bergantung kepada diameter tiub kapilari.
Inference The height of liquid in capillary tube depends on the diameter of capillary tube.
Hipotesis
Hypothesis Semakin kecil diameter tiub kapilari, semakin tinggi aras kenaikan cecair dalam tiub kapilari.
Tujuan The smaller the diameter of capillary tube, the higher the liquid rise in the capillary.
Aim
Untuk mengkaji hubungan antara diameter tiub kapilari dengan kenaikan aras cecair dalam
Pemboleh ubah tiub kapilari. / To investigate the relationship between the diameter of capillary tube and the
Variables height of liquid rise in the capillary tube.

Pemboleh ubah dimanipulasikan / Manipulated variable:
Diameter tiub kapilari (d) / Diameter of capillary tube (d)
Pemboleh ubah bergerak balas / Responding variable:
Panjang cecair dalam tiub kapilari (l) / Length of liquid in the capillary tube (l)
Pemboleh ubah dimalarkan / Constant variable:
Isi padu air / Volume of the water

Bahan dan radas Tiub kapilari, air, bikar dan pembaris meter
Materials and Capillary tube, water, beaker and metre rule
apparatus

Susunan radas Bikar Tiub kapilari
Arrangement of the Beaker berdiameter 0.5 mm
U apparatus Capillary tube of
diameter 0.5 mm
N
I l
T
300 cm3 air
4 300 cm3 water

Prosedur 1 Radas disusun seperti dalam rajah. / The apparatus is set up as in the diagram.
Procedure 2 300 cm3 air di isi ke dalam bikar.
Water with a volume of 300 cm3 is poured into a beaker.
3 Tiub kapilari yang berdiameter, d = 0.5 mm dimasukkan secara menegak ke dalam bikar.
A capillary tube of diameter d = 0.5 mm is inserted vertically into the beaker.
4 Aras air yang naik dalam tiub kapilari (l) diukur mengguna pembaris meter.
The level of water rise in the capillary tube (l) is measured with meter rule.
5 Langkah 3 dan 4 diulang dengan tiub kapilari yang berdiameter, d = 0.6 mm, 0.7 mm,

0.8 mm, 0.9 mm dan direkodkan. / Step 3 and 4 are repeated with capillary tubes of
diameter, d = 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm and recorded.

Diameter tiub kapilari Panjang cecair dalam tiub kapilari
Diameter of capillary tube Length of the liquid in capillary tube

d (mm) l (cm)
0.5
Merekodkan data 0.6
Recording data 0.7
0.8
0.9

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 152

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

l (cm)

Menganalisis
data
Analysing data

d (mm)

Keseimbangan Terma:
Thermal Equilibrium:

• Apabila terdapat perbezaan suhu di antara dua objek, haba dipindahkan di antara dua objek itu.
When there is a temperature difference between two objects, heat is transferred between them.
menyerap haba sehingga mencapai
• Objek yang panas membebaskan haba manakala objek yang sejuk
keseimbangan terma. heat until it reaches thermal equilibrium.

The hot object release heat whereas the cold object absorb

AB Dalam keseimbangan terma
At thermal equilibrium

AB

Panas Sejuk Haba yang dibebaskan = Haba yang diserap (Kadar bersih pemindahan haba adalah SIFAR) U
Hot Cold Heat released = Heat absorbed (Rate of net heat transferred is ZERO) N
I
• Dua objek berlainan suhu dalam sentuhan terma akan mencapai keseimbangan terma apabila: T
Two objects with different temperature in thermal contact will reach thermal equilibrium when:
4
(a) mencapai suhu akhir yang sama, dan
reach same final temperature, and

(b) pengaliran haba bersih ialah sifar.
net heat transfer is zero.

• Pada keseimbangan terma, haba yang diserap oleh objek yang sejuk adalah sama dengan haba yang
dibebaskan oleh objek yang panas.

At thermal equilibrium, the heat absorbed by the cool object is equal to the heat released by the hot object.

• Pada keseimbangan terma, Kadar pemindahan
tenaga dari B ke A
Kadar pemindahan tenaga =
dari A ke B

At thermal equilibrium,

Rate of transfer of = Rate of transfer of
energy from A to B energy from B to A

153 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Aplikasi keseimbangan terma / Applications of thermal equilibrium

Kain yang dilembapkan dengan air sejuk digunakan untuk Termomter digunakan untuk mengukur suhu badan
menurunkan suhu orang yang demam panas: pesakit: / Thermometer is used to measure temperature
A cloth moistened with cold water is used to lower the body of a fever patient:
temperature of a fever patient:
Termometer
Kain lembab Thermometer
Moistened cloth

Termometer
Thermometer

• Bebuli termometer ada sentuhan terma
dengan badan pesakit. / Bulb of thermometer has

• Kain basah dan badan pesakit ada sentuhan terma . thermal contact with body of the patient

Wet cloth and body of patient have thermal contact. . • Suhu badan pesakit > Suhu termometer
Temperature of patient’s body > Temperature of
• Suhu badan pesakit > Suhu kain basah thermometer
Temperature of patient > Temperature of wet cloth
• Pengaliran haba bersih dari badan pesakit ke
• Pengaliran haba bersih dari badan pesakit ke kain basah. termometer. / There is net heat flow from body of the
There is net heat flow from body of fever patient to wet cloth. patient to the thermometer.

• Suhu badan pesakit menurun , suhu kain basah • Suhu badan pesakit menurun, suhu termometer
meningkat . / Temperature of the
meningkat . / Temperature of body drops ,
patient’s body drops, temperature of thermometer
temperature of the cloth increases .

• Akhirnya, suhu badan pesakit = suhu kain basah increases .

Finally, temperature of patient’s body = temperature of wet • Akhirnya, suhu termometer = suhu badan pesakit
cloth Finally, temperature of thermometer = temperature of

U • Pengaliran haba bersih menjadi sifar . patient’s body
N
I
T Net heat flow becomes zero . • Pengaliran haba bersih menjadi sifar.

4 • Mencapai keseimbangan terma . Net heat flow becomes zero.

Achieves thermal equillibrium . • Mencapai keseimbangan terma.
Achieves thermal equillibrium.

Memanaskan minuman yang sejuk: • Pengaliran haba bersih dari air panas ke susu.
To heat up cold drink: There is net heat flow from hot water to cold milk.

Susu sejuk Botol susu • Suhu air menurun, suhu susu meningkat .
Cold milk Milk bottle Temperature of water drops, temperature of milk

(25 ºC) Air panas increases .
Hot water
(70 ºC) • Akhirnya, suhu air = suhu susu
Finally, temperature of water = temperature of milk

• Pengaliran haba bersih menjadi sifar .
.
Net heat flow becomes zero

• Air panas ada sentuhan terma dengan botol yang berisi • Mencapai keseimbangan terma .
susu sejuk. / Hot water has thermal contact with bottle Achieves thermal equillibrium .
containing cold milk

• Suhu air panas > Suhu susu sejuk
Temperature of hot water > temperature of cold milk

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 154

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Sup panas di dalam mangkuk
Hot soup inside a bowl

• Sup panas dituang ke dalam satu mangkuk. / Hot soup is poured into a bowl.

• Selagi mangkuk masih tidak terlalu panas, seseorang itu mampu
memegang mangkuk dengan tangan tanpa alas.

As the bowl is still not too hot, a person may be able to hold the bowl with his
bare hands.

• Tenaga haba dialirkan dari sup ke mangkuk sehingga

  keseimbangan terma     tercapai.

Heat energy is transferred from the hot soup to the bowl until thermal equilibrium is reached.

• Mangkuk   bersentuhan    dengan sup panas. / The bowl is in contact with the hot soup.

• Mangkuk itu mempunyai tenaga haba yang   lebih rendah     berbanding dengan sup panas yang
mempunyai tenaga haba yang yang tinggi     .

The bowl has lower heat energy compared to hot soup which has higher heat energy.

• Pada keseimbangan terma,   kadar bersih    haba dialirkan antara sup panas dan mangkuk ialah   sifar    .

At thermal equilibrium, the net rate of heat transfer between the hot soup and the bowl is zero .

• Suhu kedua-dua objek adalah   sama     .

The temperature of the two objects is the same .

• Beberapa minit kemudian, mangkuk dan sup panas mencapai keseimbangan terma pada   suhu tertentu    .

A few minutes later, the bowl and the hot soup achieve thermal equilibrium at a certain temperature . U
N
• Pada masa itu, seseorang itu perlu mengguna sehelai kain untuk memegang mangkuk itu. I
At that time, a person needs to use a piece of cloth to hold the bowl. T

4

Latihan / Exercises

1 Panjang turus merkuri pada takat ais dan pada takat 2 Panjang turus merkuri pada takat stim dan pada
takat ais masing-masing ialah 65.0 cm dan 5.0 cm.
stim masing-masing ialah 5.0 cm dan 40.0 cm.
Apabila termometer itu direndam dalam cecair Q,
Apabila termometer itu direndam dalam cecair P, panjang turus merkuri adalah 27.0 cm. Berapakah
suhu cecair Q?
panjang turus merkuri adalah 23.0 cm. Berapakah The lengths of the mercury column at the steam
point and ice point are 65.0 cm and 5.0 cm
suhu cecair P? respectively. When the thermometer is immersed in
liquid Q, the length of the mercury column is 27.0 cm.
The lengths of the mercury column at ice point and steam What is the temperature of liquid Q?
point are 5.0 cm and 40.0 cm respectively. When the (27.0 – 5.0) cm
thermometer is immersed in liquid P, the length of the θ = (65.0 – 5.0) cm × 100 ºC
mercury column is 23.0 cm. What is the temperature of
liquid P? 22 cm
= 60 cm × 100 ºC
Suhup/Temperaturep = lθ – l0 × 100 ºC
l100 – l0 = 36.67 ºC

= ((4203..00 –– 55..00)) ccmm × 100 ºC

18.0 cm
= 35.0 cm × 100 ºC

= 51.43 °C

155 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

3 Jarak pada turus merkuri antara 0 ºC dan 100 ºC 4 Jarak pada turus merkuri antara 0 ºC dan
adalah 28.0 cm. Apabila termometer itu dimasukkan
ke dalam bikar yang berisi air, panjang turus merkuri 100 ºC adalah 25 cm. Apabila termometer

adalah 24.5 cm di atas titik ais. Berapakah suhu air diletakkan dalam bikar yang berisi air, panjang
tersebut?
The distance between 0 ºC and 100 ºC on the mercury turus merkuri adalah 16 cm di atas titik ais.
column is 28.0 cm. When the thermometer is put into
a beaker of water, the length of the mercury column is The distance between 0 ºC and 100 °C on the mercury
24.5 cm above the ice point. What is the temperature of
the water? coloumn is 25 cm. When the thermometer is put into a

24.5 cm beaker of water, the length of mercury column is 16 cm
θ = 28.0 cm × 100 ºC = 87.5 ºC
above the ice point.
Maklumat tambahan:
Additional information: (a) Berapakah suhu air tersebut?

What is the temperature of the water?

(b) Berapakah panjang turus merkuri dari bebuli

kaca pada suhu 30 ºC?

What is the length of the mercury column from the

bulb at 30 ºC?

16 cm
(a) θ = 25 cm × 100 ºC

= 64 ºC

(b) 30 °C = lθ – l0 × 100 ºC
25 cm

lθ – l0 = 30 °C × 25 cm
100 °C

= 7.5 cm

U
N
I 4.2 SMPUEACTIFAINC HHEAABTACTAEPNATCUITY
T

4 Definisi / Definition: 1 Muatan haba tentu air ialah
Muatan haba tentu ialah kuantiti haba (Q) yang diperlukan oleh sesuatu bahan 4 200 J kg-1 ºC-1.
berjisim 1 kg untuk mengubah suhunya sebanyak 1 ºC. Specific heat capacity of water is
4 200 J kg-1 ºC-1.
The specific heat capacity is the quantity of heat (Q) required by a substance of mass
1 kg to change its temperature by 1 ºC. 2 Ini bermakna untuk 1 kg air meningkat
suhu sebanyak 1 ºC, air perlu 4 200 J

haba.
This means that for 1 kg of water, to

increase its temperature by 1 ºC, the
water needs 4 200 J of heat.

Persamaan / Equation: Penerangan menggunakan teori kinetik
jirim:
Muatan haba tentu, c = Jisim (m) Haba (Q) suhu (θ) Explanation using kinetic theory of matter:
× Perubahan • Apabila bahan menyerap haba, getaran

Specific heat capacity, c = Mass (m) × Heat (Q) change (θ) atom / molekul sangat kuat.
Temperature When a substance absorbs heat, the
vibrations of atoms / molecules are strong.
c = mQθ ⇒ Q = mcθ • Atom/molekul bergerak dengan laju

Unit S.I. bagi c ialah J kg–1 ºC–1 / S.I. unit of c is J kg–1 ºC–1 yang lebih tinggi.
Atoms / molecules move with a higher

speed.
• Tenaga kinetik atom/molekul meningkat.
The kinetic energy of the atoms /

molecules increases.
• Suhu bahan tersebut meningkat.
The temperature of the substance

increases.
• Keadaan fizikal bahan tidak berubah.
The physical state of matter is

unchanged.

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 156

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Hubungan antara muatan haba tentu dan perubahan suhu:
Relationship between specific heat capacity and temperature change:

• Muatan haba tentu adalah berkadar songsang dengan perubahan suhu.
Specific heat capacity is inversely proportional to the change in temperature.

• Bahan dengan muatan haba tentu yang tinggi akan mempunyai peningkatan suhu yang kecil .

A material with high specific heat capacity will have a small increase in temperature.

• Ini bermakna bahawa bahan lambat menjadi panas atau sejuk.

This means that the material is slow to get hot or cool.

• Contoh: Muatan haba tentu air ialah 4 200 J kg-1 ºC-1
Example: The specific heat capacity of water is 4 200 J kg-1 ºC-1

• Penerangan: Untuk 1 kg air, ia menyerap 4 200 J haba tetapi suhunya meningkat sebanyak 1 ºC.
Explanation: For 1 kg of water, it absorbs 4 200 J of heat but the temperature increases by 1 ºC.

• Air menyerap kuantiti haba yang besar tetapi peningkatan suhu adalah kecil.
Water absorbs a big quantity of heat but the temperature increased is small.

• Air bertindak sebagai agen penyejuk bagi enjin kereta.

Water acts as cooling agent in a car engine.

• Bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang rendah akan mudah menjadi panas atau sejuk.

Materials with low specific heat capacity will easily get hot or cool.

• Ini bermaksud bahan mudah menjadi panas atau sejuk.

This means that the material easily gets hot or cool.

• Contoh: Muatan haba tentu kuprum ialah 390 J kg-1 ºC-1 U
Example: Specific heat capacity of copper is 390 J kg-1 ºC-1 N
I
• Penerangan: Untuk 1 kg kuprum, ia menyerap 390 J haba tetapi suhu meningkat sebanyak 1 ºC. T
Explanation: For 1 kg of copper, it absorbs 390 J of heat but the temperature increases by 1 ºC.
4

• Kuprum menyerap kuantiti haba yang kecil tetapi peningkatan suhu adalah tinggi .
.
Copper absorbs a small quantity of heat but the temperature increase is high

• Kuprum digunakan sebagai elemen pemanas .
Copper is used as a heating element.

157 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Aplikasi muatan haba tentu: / Applications of specific heat capacity:

(1) Air sebagai penyejuk dalam enjin kereta / Water as coolant in a car engine

Air dipam melalui Haba yang dihasilkan dari pembakaran dalam
pam air silinder dipindahkan ke air
Water is circulated by Heat generated from the combustion in the cyclinders is
the water pump transferred to the water

Udara masuk melalui Kipas
kipas radiator radiator
Air drawn in by the Radiator fan
radiator fan
Haba hilang dari sirip Aliran air memasuki enjin
penyejuk ke persekitaran Water enters the engine
Heat is lost from the cooling
ns to the surroundings

Air mempunyai muatan haba tentu yang besar . / Water has a large specific heat capacity.

Ia boleh menyerap jumlah tenaga yang besar tetapi suhu yang meningkat adalah kecil.

It can absorb a large amount of heat but the increase in temperature is small.

Ia boleh menyejukkan pembakaran dalam enjin seperti enjin kereta.
It can cool down internal combustion engines such as the car engine.

(2) Bayu laut / Sea breeze

• Suhu udara di permukaan laut : • Suhu udara di permukaan darat :
lebih tinggi / lebih panas .
U lebih rendah / lebih sejuk .
N Temperature of air on land : higher / hotter .
I
T Air temperature on sea surface : lower / cooler . • Ketumpatan udara di permukaan darat :
kurang tumpat.
4 • Ketumpatan udara di permukaan laut : Density of air on land surface : less dense.
lebih tumpat .
• Kawasan bertekanan lebih rendah.
Density of air on sea surface : more dense . Area with lower pressure.

• Kawasan bertekanan lebih tinggi.
Area with higher pressure.

• Muatan haba tentu laut • Arah pergerakan udara. • Muatan haba tentu
(cecair) : Direction of air movement. darat (pepejal) :

lebih tinggi . lebih rendah .
Specific heat capacity Specific heat capacity

of sea (liquid) : of land (solid) :
higher . lower .

• Suhu laut : • Suhu darat :
lebih rendah / lebih tinggi /

lebih sejuk . lebih panas .

Temperature of sea : Temperature of land :
lower / cooler . higher / hotter .

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 158

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

(3) Bayu darat / Land breeze

• Suhu udara di permukaan laut : • Suhu udara di permukaan darat :
lebih tinggi / lebih panas . lebih rendah / lebih sejuk .
Air temperature on sea surface : higher / hotter . Temperature of air on land : lower / cooler .

• Ketumpatan udara di permukaan laut : . • Ketumpatan udara di permukaan darat : .
kurang tumpat . lebih tumpat .
Density of air on sea surface : less dense Density of air on land surface : more dense

• Kawasan bertekanan lebih rendah. • Kawasan bertekanan lebih tinggi.
Area with lower pressure. Area with higher pressure.

• Muatan haba tentu laut • Arah pergerakan udara. • Muatan haba tentu
(cecair) : Direction of air movement. darat (pepejal) :

lebih besar . lebih rendah .
Specific heat capacity of Specific heat capacity of

sea (liquid) : higher. land (solid) : lower.

• Suhu laut : • Suhu darat :
lebih tinggi / lebih rendah /

lebih panas lebih sejuk

Temperature of sea : Temperature of land :
higher / hotter. lower / cooler.

(4) Periuk memasak / Cooking pot Pemegang / Handle U
N
Bekas / Body • Pemegang diperbuat daripada I
• Bekas aluminium. / Aluminium body. T
• Muatan haba tentu rendah , maka bahan sintetik . / Handle is
4
ia cepat menjadi panas. made of synthetic material .

Low specific heat capacity, so it • Muatan haba tentu tinggi,
becomes hot quickly. ia tidak akan menjadi
• Ketumpatan rendah, maka ianya sangat panas apabila haba
sangat ringan . / Low density so
diserap . / High
it is very light . specific heat capacity. It will
• Tidak bertindak balas dengan not become too hot when heat is

makanan di dalamnya. / Does not absorbed .
react with the food in the pot. • Konduktor haba lemah, sangat

Tapak / Base sedikit haba dipindahkan
• Diperbuat daripada keluli. / Made of steel. kepada tangan seseorang yang
mengangkat periuk itu.
• Muatan haba tentu rendah . Ia cepat panas dan boleh
memasak makanan dengan cepat. Poor conductor of heat, very little

Low specific heat capacity. It becomes hot very quickly heat from the pot is transferred
and enables quick cooking of the food in the pot.
to the hand of the person holding

the pot.

• Ketumpatan tinggi , tapak yang berat menyebabkan ia
lebih stabil.

High density, the heavy base ensures that the pot is stable.

159 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

(5) Periuk tanah liat / Clay pot

• Tanah liat mempunyai muatan haba tentu lebih tinggi berbanding besi.

Clay has a larger specific heat capacity than metal.

• Semasa memasak, haba dialirkan perlahan dari api kepada makanan di dalam periuk.
During cooking, heat is conducted slowly from the fire to the food inside the pot.

• Masa memasak makanan yang diperlukan lebih lama .

A longer cooking time is needed to cook the food.

• Selepas api dipadam, periuk tanah liat mempunyai suhu yang lebih tinggi berbanding makanan di dalamnya.
After the flame is switched off, the clay pot is at higher temperature than the food inside it.

• Sejumlah besar haba masih terus dialirkan kepada makanan itu.

A considerable amount of heat continues to be transferred into the food.

• Selepas periuk tanah liat itu dialihkan daripada api, makanan di dalam periuk terus mendidih selama beberapa
minit.
The food inside the claypot continues to boil for a few minutes after the clay pot have been removed from the fire.

U Eksperimen Untuk menentukan muatan haba tentu pepejal dan cecair
N Experiment To determine the specific heat capacity of a solid and a liquid
I
T
Untuk menentukan muatan haba tentu aluminium. Untuk menentukan muatan haba tentu air.
4 Tujuan
Aim To determine the specific heat capacity of To determine the specific heat capacity of water.

aluminium.

Senarai Blok aluminium, kertas tisu, helaian polistirena, Cawan polistirena, air, pemanas perendam,
radas dan minyak, pemanas rendam, termometer, bekalan termometer, bekalan kuasa, pengacau, neraca
bahan kuasa, neraca tuas dan jam randik tuas atau penimbang elektronik dan jam randik.
List of Aluminium block, tissue paper, polystyrene sheet, Polystyrene cup, water, immersion heater,

apparatus and oil, immersion heater, thermometer, power supply, thermometer, power supply, stirrer, lever balance

materials lever balance and stopwatch. or electronic balance and stopwatch.

Termometer Pemanas Termometer Silinder
Thermometer Heater Thermometer penyukat
Bekalan kuasa Measuring
Blok aluminium Power supply Kertas tisu cyclinder
Aluminium block Tissue paper
Susunan Bekalan kuasa Lubang diisi dengan Air
radas Power supply minyak untuk Water Jam randik
Arrangement meningkatkan konduksi Blok kayu Stopwatch
Pemanas Hole lled with Wooden block
of the Heater oil to increase 12
thermal conductivity 93
apparatus
6

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 160

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

1. Jisim blok aluminium, m, ditentukan 1. Cawan diisikan dengan air, berjisim m.

dengan menggunakan neraca tuas. (contoh, m = 150 g). / The cup is filled with

The mass of the aluminium block, m is water of mass, m (example, m = 150 g).

determined using the lever balance. 2. Suhu awal air, θ1, direkodkan. / The initial
2. Suhu awal blok aluminium, θ1 direkodkan. temperature of the water, θ1, is recorded.
The initial temperature of the aluminium
3. Pemanas dihidupkan dan pada masa yang sama

Prosedur block, θ1, is recorded. jam randik dimulakan. / The heater is switched
Procedure
3. Pemanas dihidupkan dan pada masa yang sama on and the stopwatch is started simultaneously.

jam randik dimulakan. / The heater is switched 4. Air dikacau berterusan.

on and the stopwatch is started simultaneously. The water is stirred continuously.

4. Pemanas ditutup selepas 10 minit. 5. Pemanas ditutup selepas 10 minit.

The heater is switched off after 10 minutes. The heater is switched off after 10 minutes.

5. Suhu tertinggi, θ2, direkodkan. 6. Suhu tertinggi, θ2, direkodkan.
The highest temperature, θ2, is recorded. The highest temperature, θ2, is recorded.

Kuasa pemanas, P / Power of the heater, P Kuasa pemanas, P / Power of the heater, P

=W = W

Penjadualan Jisim blok aluminium, m Jisim air, m
data Mass of aluminium block, m Mass of water, m
Tabulate the
data =g =g U
Suhu awal, θ1 / Initial temperature, θ1 Suhu awal, θ1 / Initial temperature, θ1 N
Analisis data I
Analysis of the = °C = °C T
data Suhu akhir, θ2 / Final temperature, θ2 Suhu akhir, θ2 / Final temperature, θ2
4
= °C = °C

Pengiraan muatan haba tentu aluminium, c: Pengiraan muatan haba tentu air, c:

Calculation of specific heat capacity of aluminium, c: Calculation of specific heat capacity of water, c:

Q = mcθ Q = mcθ

Pt = mc(θ2 – θ1) Pt = mc(θ2 – θ1)

∴ c = Pt ∴ c = Pt
m(θ2 – θ1) m(θ2 – θ1)

161 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Latihan / Exercises 4 Sebuah 2 kW, 240 V pemanas elektrik digunakan untuk
memanaskan 3 kg air. Jika kuasa dibekalkan selama
1 Sebuah blok logam berjisim 2 kg. Hitungkan jumlah 8 minit, berapakah peningkatan suhu air tersebut?
haba yang mesti dipindahkan kepada logam untuk (Muatan haba tentu air adalah 4 200 J kg-1 ºC-1)
meningkatkan suhu dari 30 ºC kepada 70 ºC. A 2 kW, 240 V electric heater is used to heat up 3 kg
of water. If the power is supplied for 8 minutes, what
(Muatan haba tentu logam = 500 J kg-1 ºC-1) is the increase in temperature of the water?
A metal block has a mass of 2 kg. Calculate the amount (The specific heat capacity of water is 4 200 J kg-1 ºC-1)
of heat that must be transferred to the metal to raise its
temperature from 30 ºC to 70 ºC Penyelesaian / Solution:
(Specific heat capacity of the metal = 500 J kg-1 ºC-1) Pt = mcθ
(2 000 W)(8 × 60 s) = 3 kg × 4 200 J kg–1°C–1 × θ
Penyelesaian / Solution:
Q = mcθ (2 × 103 × 8 × 60) J
= (2 kg) × (500 J kg–1 °C–1) × (70 – 30) °C θ = 3 × 4 200 J °C–1
= (2 × 500 × 40) J
= 40 000 J = 76.2 ºC

2 8.4 × 105 J tenaga haba meningkatkan suhu 4 kg air
dari 40 ºC hingga 90 ºC. Berapakah muatan haba
tentu air tersebut?
8.4 × 105 J of heat energy raises the temperature of
4 kg of water from 40 ºC to 90 ºC. What is the specific
heat capacity of the water?

Penyelesaian / Solution:

Q 5 Sebuah pemanas rendam 1.2 kW digunakan untuk
c = mθ meningkatkan 0.2 kg air dalam bekas kuprum
berjisim 0.05 kg. Kirakan masa yang diambil agar
(8.4 × 105) J suhu air dan bekas dinaikkan sehingga 20 °C.
= 4 kg × (90 – 40) °C

U = 4 200 J kg-1 ºC-1 (Muatan haba tentu air, ca = 4 200 J kg-1 °C-1).
(Muatan haba tentu kuprum, ck = 400 J kg-1 °C-1)
N
I A 1.2 kW immersion heater is used to raise the temperature
T

4 of 0.2 kg water in a copper container of mass 0.05 kg.
Calculate the time taken so that the temperature of the

3 0.2 kg air pada suhu 100 ºC dicampur dengan water and the container is increased by 20 °C.
(The specific heat capacity of water, ca = 4 200 J kg-1 °C-1)
0.25 kg air pada suhu 10 ºC. Berapakah suhu (The specific heat capacity of copper, ck = 400 J kg-1 °C-1)

tertinggi yang dicapai oleh campuran tersebut? Penyelesaian / Solution:
0.2 kg of water at 100 ºC is mixed with 0.25 kg of water

at 10 ºC. What is the maximum temperature reached by Pt = mcθ
the mixture?
Penyelesaian / Solution: (1.2 × 103 W) × t = macaθ + mkckθ
(1 200 W) × t = θ (maca + mkck)

Haba yang dibebaskan = Haba yang diserap = 20°C [(0.2 kg × 4 200 J kg–1 °C–1
Heat released = Heat absorbed + (0.05 kg × 400 J kg °C–1)]

(0.2 kg)(ca)(100 – θ)°C = (0.25 kg)(ca)(θ – 10)°C 17 200 J
20 – 0.2 θ = 0.25θ – 2.5 t = 1 200 J s–1

20 + 2.5 = 0.25θ + 0.2θ = 14.33 s
22.5 = 0.45 θ

22.5
θ = 0.45 = 50 ºC

di mana / where ca = muatan haba tentu air
specific heat capacity of water

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 162

4.3 SHPAEBCAIFPICELNADTAEMNTTHEENATTU(L(L) ) MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Graf Pemanasan Suhu-Masa / Temperature-Time Heating Graph Haba boleh menyebabkan objek:
Heat can cause an object to:
Pada QR dan ST, keadaan fizikal berubah tetapi suhu adalah tetap: (i) berubah suhu, θ atau
At QR and ST, the physical states change but the temperature is constant: change in temperature,θ or
• Haba diserap digunakan untuk memecahkan ikatan antara atom / molekul. (ii) berubah keadaan fizikal
The heat absorbed is used to break the bonds between the atoms / molecules. change its physical state
• Keadaan fizikal berubah.
The physical state changes.
• Tenaga kinetik atom / molekul tidak berubah.
The kinetic energy of the atoms / molecules remains unchanged.
• Suhu tetap.
The temperature is constant.

Suhu / °C U
Temperature / °C

Gas
Gas θH5aba / Heat, Q5 = mcθ5
Cecair + Gas
Liquid + Gas
ST
Haba / Heat, Q4 = mL

Cecair Video
Liquid

θH3aba / Heat, Q3 = mcθ3

0 Pepejal + Cecair R Masa / s Haba Pendam U
Pepejal Q Solid + Liquid Time / s Latent Heat N
Solid I
Haba / Heat, Q2 = mL https://goo.gl/PFTXVo T
P
θH1aba / Heat, Q1 = mcθ1 4

Pada PQ, RS dan TU, suhu menaik tetapi keadaan fizikal tidak berubah: Graf pemanasan (Haba diserap):
At PQ, RS and TU, the temperature increases but the physical states are Heating graph (Heat is absorbed):
unchanged:
• Haba yang diserap digunakan untuk meningkatkan tenaga kinetik Perubahan Malar Persamaan
Changes Constant Equation
atom / molekul.
Suhu Keadaan Q = mcθ
The heat absorbed is used to increase the kinetic energy of the atoms / meningkat, θ fizikal
molecules. Temperature Physical Q = mL
increase, θ state
• Suhu meningkat .
Keadaan Suhu
The temperature increases . fizikal Temperature
• Ikatan antara atom / molekul tidak terputus . Physical
state
The bonds between atoms / molecules do not break .
• Keadaan fizikal tidak berubah .

The physical state is unchanged .

163 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Haba Pendam Tentu / Specific Latent Heat Penerangan menggunakan Teori Kinetik
Definisi / Definition: jirim:
Haba pendam tentu (Q) ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah Explanation using Kinetic Theory of
bahan berjisim 1 kg dari satu keadaan fizikal kepada keadaan fizikal yang lain matter:
pada suhu yang tetap. • Apabila bahan menyerap haba,
Specific latent heat (Q) is the quantity of heat required to change 1 kg of a substance getaran atom/molekul adalah kuat.
from one physical state to another physical state at constant temperature. When a substance absorbs heat, the

Persamaan / Equation: Haba (Q) Heat (Q) vibrations of atoms/molecules are
Jisim (m) Mass (m) strong.
Haba pendam tentu, L = / Specific latent heat, L = • Ikatan antara atom/molekul menjadi
lemah.
L = Q ⇒ Q = mL The bonds between atoms/molecules
m become weak.
• Atom/molekul dengan tenaga yang
Unit S.I. bagi L ialah J kg–1 / S.I. unit of L is J kg–1 tinggi boleh memecahkan ikatan dan
mengubah kepada keadaan fizikal
Perubahan keadaan fizikal (Proses pemanasan): yang baru.
Atoms/molecules with very high
Change of physical state (Heating process): Cecair energy can break the bonds and
Jenis Haba Pendam Tentu: Liquid change to a new physical state.
• Keadaan fizikal bahan berubah.
Types of Specific Latent Heat: Pelakuran Pengewapan The physical state of matter changes.
(i) Haba pendam tentu pelakuran (Lf) Fusion Vaporisation • Tenaga kinetik atom/molekul tidak
berubah.
Specific latent heat of fusion (Lf ) Gas The kinetic energy of the atoms/
Gas molecules is unchanged.
(ii) Haba pendam tentu pengewapan (Lv) Pepejal • Suhu tetap/tidak berubah.
Specific latent heat of vaporisation (Lv) Solid The temperature is constant.

Pelakuran – proses di mana pepejal
berubah kepada cecair apabila haba
diserap
Fusion – A process where solid
changes to liquid when heat is
absorbed.

Pengewapan – proses di mana
cecair berubah kepada wap
apabila haba diserap
Vaporisation – A process where liquid
changes to gas when heat is absorbed.

U Jenis Haba Pendam Tentu, L / Types of Specific Latent Heat, L

N
I
T

4 Haba Pendam Tentu Pelakuran (Lf) Haba Pendam Tentu Pengewapan (Lv)
Specific Latent Heat of Fusion (Lf) Specific Latent Heat of Vaporisation (Lv)

Definisi / Definition Definisi / Definition
Haba (Q) yang diperlukan Haba (Q) yang diperlukan untuk menukarkan
untuk mengubah pepejal cecair berjisim 1 kg kepada wap pada takat didih.
berjisim 1 kg kepada cecair
pada takat lebur. Heat (Q) required to change 1 kg of liquid to vapour

at its boiling point.

Heat (Q) required to change Ais Air
1 kg of solid to liquid at its Ice Water

melting point.

Persamaan / Equation: Haba (Q) Air / Water Stim / Wap / Steam
Jisim (m)
H aba pendam tentu, Lf = Persamaan / Equation: Haba (Q)
Haba pendam tentu, Lv = Jisim (m)
Heat (Q)
Specific latent heat, Lf = Mass (m) Specific latent heat, Lv = Heat (Q)
Lv = Q Mass (m)
Lf = Q ⇒ Q = mLf m
m ⇒Q = mLv

Unit S.I. bagi Lf ialah J kg-1 Unit S.I. bagi Lv ialah J kg-1
S.I. unit of Lf is J kg-1 S.I. unit of Lv is J kg-1

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 164

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Aplikasi haba pendam tentu / Application of specific latent heat

Mengukus makanan • Air mempunyai haba pendam tentu pengewapan yang besar .
Steaming food
Water has a large specific latent heat of vaporisation.

Haba pendam Penutup • Stim terkondensasi di permukaan makanan.
pengewapan Lid Steam condenses on the surface of food.

dibebaskan Stim • Haba pendam pengewapan yang besar dibebaskan dan diserap
Latent heat of Steam
oleh makanan. / Large latent heat of vaporisation released and
vaporisation Air mendidih absorbed by food.
released Boiled water
Kuali
Wok • Makanan akan masak secara menyeluruh dan sempurna.
Food will be cooked thoroughly and perfectly.

Badan berasa sejuk selepas berpeluh • Air peluh menyejat . / Sweat evaporates .
Body felt cold after sweating
• Air peluh menyerap haba pendam pengewapan daripada permukaan
Peluh kulit. / Sweat absorbs latent heat of vaporisation from skin surface.
Sweat
• Permukaan kulit kehilangan haba. / Skin surface loses heat.
Kulit
Skin • Suhu permukaan kulit menurun .
.
Kelenjar peluh Temperature of skin surface drops
Sweat gland

Kelecuran yang berpunca daripada • Haba pendam tentu pengewapan air lebih besar
terkena stim adalah lebih teruk
daripada muatan haba tentu air. / Specific latent heat of vaporisation
berbanding dengan terkena air panas
Burns from exposure to steam of water is larger than specific heat capacity of water.

is worse than burn from • Stim terkondensasi, haba pendam pengewapan yang U
N
exposure to hot water lebih besar dibebaskan berbanding dengan air panas. I
T
Steam condenses, larger latent heat of vaporisation is released
4
compare to hot water.

• Haba pendam pengewapan diserap oleh kulit.

Latent heat of vaporisation is absorbed by skin.

Kelecuran kerana Luka kelecuran kerana • Menyebabkan kecederaan atau kelecuran yang teruk pada
terkena stim terkena air panas epidermis dan dermis.

Burned due to steam Burned due to hot water It causes serious injuries or burns to epidermis and dermis.

Menyediakan minuman sejuk • Ketulan-ketulan ais dimasukkan ke dalam minuman.
Preparing cold drinks Ice cubes are put into the drinks.

• Ketulan ais melebur, menyerap haba pendam pelakuran

daripada air minuman. / Ice cubes melts, absorbs latent heat
of fusion from the drinks.

• Air minuman kehilangan haba. / The drinks loses heat.

• Suhu air minuman menurun . / Temperature of drinks drops .

• Semasa ais sedang melebur, suhu campuran ais dan minuman kekal
pada 0 ºC. / During the ice is melting, the temperature of mixture of ice

and drink maintains at 0 ºC.

165 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4 Gas
Gas
Aktiviti : Perubahan keadaan jirim
Activity : Change of state of matter Nama proses: Kondensasi
Name of process: Condensation
Nama proses: Pengewapan Jenis haba yang dibebaskan:
Name of process: Vaporisation Haba pendam pengewapan
Jenis haba yang diserap:
Haba pendam pengewapan Type of heat released:
Type of heat absorbed: Latent heat of vaporisation
Latent heat of vaporisation

Nama proses: Peleburan
Name of process: Melting
Jenis haba yang diserap:
Haba pendam pelakuran
Type of heat absorbed:
Latent heat of fusion

Pepejal Cecair
Solid Liquid

Nama proses: Pembekuan

U Name of process: Freezing
N
I Jenis haba yang dibebaskan:

T Haba pendam pelakuran

4 Type of heat released:
Latent heat of fusion

Perubahan fasa: / Phase change:

(a) Jirim wujud dalam 3 keadaan, iaitu pepejal , cecair dan gas .

Matter exists in 3 states, solid , liquid and gases .

(b) Perubahan fasa merujuk kepada perubahan keadaan jirim suatu bahan.

Phase change refers to the change in state of matter of a substance.

(c) Perubahan fasa melibatkan penyerapan atau pembebasan tenaga haba.

The phase change involves the absorption or release of heat.

(d) Haba yang terlibat semasa perubahan fasa dikenali sebagai haba pendam dan digunakan terutamanya untuk

melemahkan dan mengatasi daya tarikan antara molekul.

Heat involved during the phase change is known as latent heat and used to weaken and to overcome

the intermolecular attraction force.

(e) Tenaga kinetik molekul tidak berubah . / Kinetic energy of molecules is unchanged .

(f) Suhu semasa perubahan fasa adalah malar . / Temperature during phase change is constant .

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 166

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Aktiviti : Lengkung penyejukan
Activity : Cooling curve
1 Suatu bahan cecair dipanaskan sehingga suhu 100 ºC dan dibiarkan menyejuk. Graf di bawah menunjukkan

lengkung penyejukan bagi cecair tersebut. / A liquid substance is heated up to temperature 100 ºC and let to cool down.
The graph below shows the cooling curve of the liquid.

Suhu / ºC
Temperature / ºC

100 R
72 Q

28 S

0 Masa / minit
Time / minutes
(a) Namakan suhu 72 ºC seperti yang ditunjukkan pada graf.
Name the temperature 72 ºC as shown in the graph.
Takat beku / Freezing point

(b) Nyatakan maksud untuk jawapan anda di (a).
State the meaning for your answer in (a).

Suhu di mana suatu bahan cecair mula berubah fasa dari cecair kepada pepejal

Temperature where the liquid substance starts to change phase from liquid to solid

(c) Namakan proses perubahan keadaan jirim yang berlaku di sepanjang QR. U
Name the process of changing the state of matter that occurred along the QR. N
I
Pembekuan / Pemejalan // Freezing / Solidification T

(d) Namakan jenis haba yang dibebaskan di sepanjang QR. 4
Name the type of heat released along the QR.
Maklumat tambahan:
Haba pendam pelakuran / Latent heat of fusion Additional information:

(e) Terangkan mengapa suhu bahan adalah malar di sepanjang QR.
Explain why the temperature of the substance is constant along QR.

• Haba pendam pelakuran dibebaskan

Latent heat of fusion is released

• Jarak antara molekul berkurang

Distance between molecules decreases

• Daya tarikan antara molekul menjadi lebih besar

Intermolecular attraction force becomes larger

• Tenaga kinetik molekul tidak berubah

The kinetic energy of molecules is unchanged

167 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Latihan / Exercises

1 Berapakah kuantiti haba yang diperlukan untuk 4 Kirakan haba yang diperlukan untuk menukar 4 kg

mencairkan 2.0 kg ais pada 0 ºC? (Haba pendam ais pada –15 ºC kepada stim pada 100 ºC.
tentu pelakuran ais = 3.34 × 105 J kg-1)
Calculate the heat required to convert 4 kg of ice at

What is the quantity of heat required to melt 2.0 kg –15 ºC to steam at 100 ºC.

ice at 0 ºC? (The specific latent heat of fusion of ice = [Muatan haba tentu ais / Specific heat capacity of ice
3.34 × 105 J kg-1) = 2.1 × 103 J kg-1 ºC-1,

Penyelesaian / Solution: Muatan haba tentu air / Specific heat capacity of water
= 4.2 × 103 J kg-1 ºC-1,
Q = mLf Haba pendam tentu pelakuran ais
= (2.0 kg) × (3.34 × 105 J kg–1)
= 6.68 × 105 J Specific latent heat of fusion of ice

= 3.34 × 105 J kg-1 dan / and

2 Berapakah tenaga harus dialihkan dari 4.0 kg air Haba pendam tentu pengewapan air
pada 20 ºC untuk menghasilkan ais pada 0 ºC? Specific latent heat of vaporisation of water
How much energy has to be removed from 4.0 kg of water
= 2.26 × 106 J kg-1]

at 20 ºC to produce a block of ice at 0 ºC? Penyelesaian / Solution:
[Muatan haba tentu air = 4.2 × 103 J kg-1 ºC-1, haba
pendam tentu pelakuran ais = 3.34 × 105 J kg-1]
[Specific heat capacity of water = 4.2 × 103 J kg-1 ºC-1, Ais / Ice miciθi Ais / Ice mLf Air / Water
–15 °C 0 °C 0 °C

specific latent heat of fusion of ice = 3.34 × 105 J kg-1] mwcwθw Air / Water mLv Stim / Steam
100 °C 100 °C
Air / Water mcθ Air / Water mLf Ais / Ice
20 °C 0 °C 0 °C
Jumlah tenaga haba
Jumlah tenaga haba / Total heat energy Total heat energy = miciθi + mLf + mwcwθw + mLv

= mcθ + mLf miciθi = (4 kg) × (2.1 × 103 J kg–1°C–1) × (15°C)
= [(4.0 kg) × (4.2 × 103 J kg–1°C–1) × (20 – 0)°C] = 1.26 × 105 J
mLf = (4 kg) × (3.34 × 105 J kg–1)
+ [(4 kg) × (3.34 × 105 J kg–1)] = 1.336 × 106 J
mwcwθw = (4 kg) × (4.2 × 103 J kg–1°C–1) × (100°C)
U = 3.36 × 105 J + 13.36 × 105 J = 1.68 × 106 J
N = 16.72 × 105 J
I
T = 1.672 × 106 J

4 mLv = (4 kg) × (2.26 × 106 J kg–1)
= 9.04 × 106 J
3 Sebuah pemanas elektrik 800 W digunakan
untuk memanaskan air. Berapakah masa yang ∴ Jumlah tenaga haba / Total heat energy
diperlukan untuk mengurangkan air sebanyak 4 kg = (1.26 × 105 J) + (1.336 × 106 J) + (1.68 × 106 J)
+ (9.04 × 106 J)
selepas air mencapai takat didih? = 1.218 × 107 J
[Haba pendam tentu pengewapan air =
2.26 × 106 J kg-1]

A 800 W electric heater is used to boil water. What is the

time required to reduce the mass of water by 4 kg after

the water has reached its boiling point?

[Specific latent heat of vaporisation of water
= 2.26 × 106 J kg-1]

Penyelesaian / Solution:
Tenaga elektrik yang Tenaga haba yang

dibekalkan = diterima
Electric energy provided Heat absorbed

Pt = mLv
(800 W) t = 4 kg × 2.26 × 106 J kg–1

t = (4 × 2.26 × 106) J
800 J s–1

= 1.13 × 104 s

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 168

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

5 Sebuah blok pepejal 0.5 kg dipanaskan oleh Hitungkan haba pendam tentu pelakuran pepejal
pemanas elektrik 100 W. Graf menunjukkan itu.
bagaimana suhu berubah dengan masa. Calculate the specific latent heat of fusion of the solid.
0.5 kg of a solid block is heated by a 100 W heater.
The graph shows how the temperature varies with time. Penyelesaian / Solution:
Pt = mLf
100
(100 W) × (1 050 – 300)s = 0.5 kg × Lf
80
60Suhu / Temperature (°C) Lf = 75 000 J
0.5 kg
40
20 = 1.5 × 105 J kg–1

0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100
Masa / Time (s)

4.4 HTHUEKGUAMS-HLUAKWUSM GAS

Hukum-hukum gas / Gas Laws: Hukum Boyle
Boyle’s Law
4 kuantiti fizikal yang terlibat:

The 4 physical quantities involved:

(i) Jisim (m) – sentiasa tetap dengan menggunakan bekas

tertutup

Mass (m) – always kept constant by using a closed container 3 Hukum Gas
3 Gas Laws
(ii) Tekanan (P) U
N
Pressure (P) I
T
(iii) Isi padu (V) boleh berubah
4
Volume (V) can change

(iv) Suhu mutlak (T) Hukum Charles Hukum Tekanan
Charles’ Law Pressure Law
Absolute temperature (T)

Penerangan Menggunakan Teori Kinetik Jirim / Explanation Using Kinetic Theory of Matter

Kuantiti / Quantity Penerangan / Explanation

Jisim (m) Jumlah jirim dalam bekas yang tertutup, jumlah jirim adalah tetap. Jisim adalah malar.
Mass (m) Amount of matter in a closed container, the amount of matter is constant. The mass is constant.

Isi padu (V) Isi padu gas adalah sama dengan isi padu bekas.
Volume (V) Volume of gas is equal to the volume of container.

Tekanan (P) Kadar perlanggaran antara molekul-molekul gas dengan dinding bekas. Apabila kadar
Pressure (P) perlanggaran antara molekul gas dengan dinding bekas bertambah, tekanan gas juga
bertambah. / Rate of collision between the gas molecules and the walls of the container. When the
rate of collisions between gas molecules and the walls of the container increases, the gas pressure
also increases.

Suhu (T) Apabila molekul-molekul gas bergerak dengan halaju tinggi, tenaga kinetik bertambah,
Temperature (T) maka suhu gas juga bertambah. / When the gas molecules moves at a higher speed, the

kinetic energy increases, so the gas temperature also increases.

169 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

U
N
I
T

4

© Nilam Publication Sdn. Bhd. (m Hukum Boyle / Boyle’s Law: V1 ) Hukum Charles / Charles’ Law: Hukum Tekanan: / Pressure Law: MODUL • Fizik TINGKATAN 4
& T – pemalar / constant: P ∝ (m & P – pemalar / constant: V ∝ T) (m & V – pemalar / constant : P ∝ T)

Haba / Heat

P1 , V1 Omboh/Piston Haba / Heat
P2 , V2
P1 , T1 P2 , T2

V1 , T1 V2 , T2 (i) Penerangan menggunakan Teori Kinetik Jirim:

(i) Penerangan dengan menggunakan Teori Kinetik Explanation using Kinetic Theory of Matter:

Jirim: / Explanation using Kinetic Theory of Matter: (i) Penerangan menggunakan Teori Kinetik Jirim: Apabila gas itu dipanaskan, suhu meningkat .
Explanation using Kinetic Theory of Matter:
Apabila isi padu bekas berkurang, isi padu gas
Apabila gas dipanaskan, suhu akan meningkat .
juga berkurang . (V2 < V1) (T2> T1)
When the volume of the container decreases, the (T2 > T1)
When the gas is heated, temperature increases (T2 > T1) When the gas is heated, its temperature increases .
Isi padu gas juga bertambah menyebabkan kadar
volume of the gas also decreases (V2 < V1) (T2 > T1)
Kadar perlanggaran antara molekul gas dengan Isi padu bekas dikekalkan malar, jadi isi padu

dinding bekas bertambah . perlanggaran molekul gas dengan dinding bekas gas adalah tetap .
tidak berubah .
The rate of collision between the gas molecules and The volume of the container is kept constant, so the
The volume of the gas also increases to keep the rate
the walls of the container increases . of collision between the gas molecules and the walls volume of the gas is constant .

Tekanan gas turut bertambah . Kadar perlanggaran di antara molekul gas

170 The gas pressure increases . of the container is constant . dengan dinding bekas itu meningkat .

Tenaga kinetik gas tetap, maka suhu gas juga Tekanan gas adalah tetap . The rate of collision between the gas molecules and
tetap . / The kinetic energy of the gas is
The gas pressure is constant . the walls of the container increases .
constant, so the temperature of the gas is constant .
V2 < V1 dan / and P2 > P1 T2 > T1 dan / and V2 > V1 Tekanan gas meningkat .

(ii) Pernyataan / Statement: (ii) Pernyataan / Statement: The gas pressure increases .
Hukum Boyle menyatakan bahawa untuk Hukum Charles menyatakan bahawa untuk
T2 > T1 dan / and P2 > P1
jisim gas yang tetap, isi padu gas berkadar (ii) Pernyataan / Statement:

langsung Hukum Tekanan menyatakan bahawa bagi

jisim gas yang tetap, tekanan gas berkadar dengan suhu mutlaknya jika suatu jisim gas yang tetap, tekanan gas adalah

songsang dengan isi padu gas jika tekanan gas itu adalah tetap. berkadar langsung dengan suhu

suhu adalah malar. Charles' Law states that for a fixed mass of gas, the mutlak gas jika isi padu gas adalah tetap.

Boyle's Law states that for a fixed mass of gas, the volume of the gas is directly proportional Pressure Law states that for a fixed mass of gas, the

gas pressure is inversely proportional to the to the absolute temperature of the gas if the pressure pressure of gas is directly proportional to

volume of the gas if the temperature is kept constant. is kept constant. the absolute temperature of the gas if the volume of

(iii) Hubungan / Relationship: (iii) Hubungan / Relationship: the gas is kept constant.

Tekanan gas (P) berkadar songsang Isi padu gas (V) adalah berkadar langsung (iii) Hubungan / Relationship:

dengan isi padu gas (V) dengan suhu mutlak gas (T) Tekanan gas (P) berkadar langsung

inversely Volume of gas (V) is directly proportional dengan suhu mutlak gas (T).

Gas pressure (P) is proportional to the absolute temperature of gas (T) directly

to the gas volume (V) 1 V∝T Pressure of gas (P) is proportional
V
P∝ to the absolute temperature of gas (T).

P∝T

(iv) Persamaan / Equation: (iv) Persamaan / Equation: (iv) Persamaan / Equation:
1
P = k ( V ) ; k adalah malar / is a constant V = k (T) ; k adalah malar / is a constant P = k (T) ; k adalah malar / is a constant

k = P V = malar / constant k = V = pemalar / constant k = P = pemalar / constant
T T
∴ P1 V1 = P2 V2
∴ V1 = V2 ∴ P1 = P2
(v) Graf / Graph: T1 T2 T1 T2

(a) P / Pa P berkadar (v) Graf / Graph: (v) Graf / Graph: P berkadar
songsang (a) V (a) P / Pa langsung
0 dengan V dengan T
P is inversely 0 V berkadar 0 P is directly
(b) P / Pa proportional to V langsung proportional to T
dengan T (b)
0 V V is directly T/K
proportional to T
(c) PV
T/K

P berkadar (b) V P / Pa

langsung V berubah secara P berubah secara
_1_ linear dengan θ linear dengan θ
171 dengan V V varies linearly P varies linearly
with θ with θ
_1_ P is directly to _1_ –273 0
V proportional V θ / °C θ / °C

–273 0 P
T
(c) _V_ (c)
T
_P_ adalah tetap
PV adalah tetap T
PV is constant _V_ _P_
T adalah tetap T is constant
0V
_V_ is constant 0T
T

Hukum-hukum Gas 0T
Gas Laws
Video MODUL • Fizik TINGKATAN 4
https://goo.gl/bezkvH

© Nilam Publication Sdn. Bhd.

U
N
I
T

4

U
N
I
T

4

© Nilam Publication Sdn. Bhd. Peta Pemikiran / Thinking Maps MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Formula Haba (Menganalogi)
Heat Formula (Analogy)

Formula bagi c= Q L= Q
The formula for mθ m

Faktor penghubung Muatan Haba Tentu as
Relating factor Specific Heat Capacity
Muatan Pendam Tentu
Hukum Gas (Analogi) Specific Latent Capacity
Gas laws (Analogy)

172 Pernyataan untuk Menyatakan bahawa untuk Menyatakan bahawa untuk Menyatakan bahawa untuk
Statement of jisim gas yang tetap, jisim gas yang tetap, isi padu jisim gas yang tetap,
tekanan gas berkadar gas berkadar langsung
Faktor penghubung songsang dengan isi padu dengan suhu mutlaknya jika tekanan gas berkadar
Relating factor gas jika suhu adalah tetap tekanan gas adalah tetap
States that for a fixed mass langsung dengan suhu
of gas, the gas pressure is States that for a fixed mass mutlaknya jika isi padu gas
inversely proportional to adalah tetap
the volume of the gas if the of gas, the volume of the gas States that for a fixed mass
temperature is kept constant
is directly proportional to the of gas, the pressure of gas is
Hukum Boyle
Boyle's Law absolute temperature of the gas directly proportional to the

if the pressure is kept constant absolute temperature of the

gas if the volume of the gas is

kept constant

as as

Hukum Charles Hukum Tekanan
Charles' Law Pressure Law

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Aplikasi Hukum-hukum Gas / Applications of Gas Laws
Hukum Boyle / Boyle’s Law

Bantal udara • Berat kepala memampatkan udara di dalam bantal.
Air pillow The weight of head compress the air inside the pillow.

• Bilangan molekul udara per unit isi padu bertambah.
The number of air molecules per unit volume is increased.

• Molekul-molekul udara melanggar dinding dalaman bantal
secara lebih kerap.
The air molecules collides with the wall of the pillow more frequently.

• Kadar perlanggaran antara molekul-molekul udara dengan
dinding dalaman bantal meningkat.
The rate of collision between the air molecules and the inner wall of
pillow increased.

• Tekanan udara di dalam bantal meningkat untuk menyokong
berat kepala.
The air pressure inside the pillow increased to support the weight of
head.

Hukum Tekanan / Pressure Law

Udara dalam tayar kereta dalam • Geseran antara tayar dengan permukaan jalan menghasilkan
perjalanan jauh
haba . / The friction between tyre and suface of road
The air in car tyre on a long journey
heat .
produces

• Haba diserap oleh molekul-molekul udara di dalam U
N
tayar. / Heat is absorbed by the air molecules in the tyre. I
T
• Tenaga kinetik molekul-molekul udara meningkat .
The kinetic energy of the air molecules increased . 4

Sebelum perjalanan jauh • Kadar perlanggaran antara molekul-molekul udara dengan
Before a long journey dinding dalaman tayar meningkat . / The rate of collision
between the air molecules and the inner wall of tyre increased .

• Molekul-molekul udara mengenakan daya yang

lebih besar pada dinding dalaman tayar. / The air

molecules exert larger force on the inner wall of tyre.

Selepas perjalanan jauh • Tekanan udara di dalam tayar meningkat .
After a long journey The air pressure inside the tyre increased .

173 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Hukum Charles / Charles’ Law

Bola ping pong yang kemek • Molekul udara di dalam bola menyerap haba daripada
The dented ping-pong ball absorbs heat
air panas. / The air molecules inside the ball
Bola ping pong from hot water.
Ping pong ball
• Tenaga kinetik molekul udara bertambah.
Sebelum dicurahkan dengan air panas The kinetic energy of air molecules increases.
Before being poured with hot water
• Suhu udara di dalam bola meningkat .
The temperature of air inside the ball increased .

Air panas • Tekanan udara di dalam bola meningkat dan menolak
Hot water dinding bola ping-pong kembali ke saiz dan rupa bentuk asal.

The air pressure inside the ball increased and push the inner
wall of ping pong ball to restore to its original size and shape.

Bola ping pong • Tindakan ini meningkat isi padu udara di dalam bola dan
Ping pong ball
mengurangkan tekanan di dalam bola untuk kembali ke
tekanan asal yang tetap. / This action increases the volume of air

Selepas dicurahkan dengan air panas inside the ball and reduces the pressure inside the ball to
After being poured with hot water maintain its initial pressure.

Eksperimen (i) Mengkaji hubungan antara tekanan dan isi padu gas
Experiment (ii) Mengkaji hubungan antara isi padu dan suhu gas
(i) To investigate the relationship between the pressure and volume of a gas
(ii) To investigate the relationship between the volume and temperature of a gas

U
N Isi padu gas pada suhu yang tetap bergantung Isi padu gas pada tekanan yang tetap
I Inferens kepada tekanannya. / Volume of the the gas at bergantung kepada suhunya. / Volume of the gas
T Inference constant temperature depends on its pressure. at constant pressure depends on its temperature.
4
Hipotesis Apabila tekanan gas meningkat, isi padunya Apabila suhu gas meningkat, isi padunya juga
juga meningkat. / When the pressure of the gas meningkat. / When the temperature of the gas
Hypothesis increases, its volume also increases. increases, its volume also increases.

Tujuan Untuk menyiasat hubungan antara tekanan Untuk menyiasat hubungan antara isi padu
Aim dan isi padu untuk jisim gas yang tetap pada dan suhu untuk jisim gas yang tetap pada
suhu yang sama. / To investigate the relationship tekanan yang sama. / To investigate the

between the pressure and volume for a fixed mass relationship between the volume and temperature

of gas at constant temperature. for a fixed mass of gas at constant pressure.

Pemboleh ubah dimanipulasikan: Pemboleh ubah dimanipulasikan:
Manipulated variable: Manipulated variable:

Tekanan udara, P / Pressure of air, P Suhu udara, T / Temperature of air, T

Pemboleh ubah Pemboleh ubah bergerak balas: Pemboleh ubah bergerak balas:
Variables Responding variable: Responding variable:

Isi padu udara, V / Volume of air, V Isi padu udara, V / Volume of air, V

Pemboleh ubah dimalarkan: / Constant variable: Pemboleh ubah dimalarkan: / Constant variable:
Jisim dan suhu udara Jisim dan tekanan udara

Mass and temperature of air Mass and pressure of air

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 174

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Senarai radas Pam basikal, tiub kapilari, tiub getah dan Tiub kapilari, asid sulfurik, pembaris setengah
dan bahan tolok Bourdon. meter, kaki retort, bikar, tungku kaki tiga,
List of apparatus Bicycle pump, capillary tube, rubber tube and tiub getah, termometer dan penunu Bunsen.
Capillary tube, sulphuric acid, half metre rule,
and materials Bourdon gauge.
retort stand, beaker, tripod stand, rubber tube,

thermometer and Bunsen burner.

Skala Tiub kapilari Pembaris setengah meter
isi padu Capillary tube Half metre rule
Volume Udara
scale Air Termometer Tiub kapilari
Minyak Thermometer Capillary tube
Oil
Pengacau / Stirrer
Tolok
Susunan radas Bourdon Pam Ais
Arrangement of the Bourdon Pump Ice
apparatus gauge Bikar
Air Beaker
Water
Gas terperangkap
Xxxxxxxxxxxx Trapped
air

Tangki minyak
Oil reservoir

1. Radas disediakan seperti dalam rajah di 1. Radas disediakan seperti rajah di atas.
The apparatus is set up as shown in the
atas. diagram above.

The apparatus is set up as shown in the 2. Air di dalam bikar dipanaskan perlahan-
lahan dan dikacau dengan seragam dan
diagram above. perlahan. Apabila bacaan termometer itu
adalah 30 °C, panjang turus udara yang
2. Tekanan awal dan isi padu udara dalam terperangkap, l cm, direkodkan.
The water in the beaker is heated slowly
tiub kapilari direkodkan. and stirred unifromly and gently. When the
reading of the thermometer is 30 °C, the
The initial pressure and volume of the air in length of the trapped air, l cm is recorded.

the capillary tube are recorded. 3. Eksperimen diulangi dengan suhu U
θ = 40 °C, 50 °C, 60 °C dan 70 °C. N
3. Tolak pam sehingga tekanan udara I
The experiment is repeated with T
adalah 100 kPa. θ = 40 °C, 50° C, 60 °C and 70 °C.
4
4. Nilai-nilai suhu, θ, suhu mutlak, T, dan
Push the pump until the pressure of air is panjang turus udara yang terperangkap, l,
dijadualkan.
Prosedur 100 kPa.
Procedure The values of temperature, θ, absolute
4. Catatkan isi padu udara dalam tiub temperature, T, and length of air trapped, l,
are tabulated.
kapilari.

Record the volume of the air in the capillary

tube.

5. Eksperimen diulangi dengan tekanan

P = 120 kPa, 140 kPa, 160 kPa dan

180 kPa. / The experiment is repeated with

P = 120 kPa, 140 kPa, 160 kPa and 180 kPa.

6. Nilai-nilai tekanan, P, isi padu, V, dan 1
V

dijadualkan.

The values of pressure, P, volume, V, and 1
V

are tabulated.

175 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Tekanan Isi padu gas/cm3 1 /cm-3 Suhu gas, Suhu Panjang udara
gas, P/kPa Volume of air/cm3 V θ/°C mutlak, terperangkap,
Pressure of V1 V2 Vavg T/K /cm
gas, P/kPa
Temperature Absolute Length of
100 of gas, θ/°C temperature, trapped air, /cm

Penjadualan data 120 T/K l1 l2 lavg
Tabulate the data
140 30

160 40

180 50

60

70

P/ kPa l/cm

Analisis data 0 V/cm3 0 θ / °C
Analysis of the data P/ kPa l/cm

0 ( —V1 ) /cm–3 0 T/K

U Eksperimen Mengkaji hubungan antara tekanan dengan suhu gas
N
I To investigate the relationship between the pressure and temperature of a gas
T Experiment

4 Inferens Tekanan gas pada isi padu tetap bergantung kepada suhunya.
Inference The pressure of the gas at constant volume depends on its temperature.

Hipotesis Apabila suhu gas meningkat, tekanannya juga meningkat.
Hypothesis When the temperature of the gas increases, its pressure also increases .

Tujuan Untuk menyiasat hubungan antara tekanan dengan suhu untuk jisim gas yang ditetapkan
Aim pada isi padu yang sama. / To investigate the relationship between the pressure and temperature
for a fixed mass of gas at constant volume.

Pemboleh ubah Pemboleh ubah dimanipulasikan: / Manipulated variable:
Variables Suhu udara, T / Temperature of air, T

Pemboleh ubah bergerak balas: / Responding variable:
Tekanan udara, P / Pressure of air, P

Pemboleh ubah dimalarkan: / Constant variable:
Jisim dan isi padu udara / Mass and volume of air

Senarai radas Kelalang dasar bulat, termometer, kaki retort, tolok Bourdon, pengacau, ais, tiub getah,
dan bahan / List tungku kaki tiga, kasa dawai dan penunu Bunsen
of apparatus and Round-bottomed flask, thermometer, retort stand, Bourdon gauge, stirrer, ice, rubber tube, tripod

materials stand, wire gauze and Bunsen burner.

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 176

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Termometer AIcies Tiub getah Tolok Bourdon
Thermometer Rubber tube Bourdon
Susunan radas Kaki retort gauge
Arrangement of the Retort stand Air
apparatus Water
Bikar Kasa
Beaker dawai
Udara Wire
Air gauze

Kelalang Xxxxxxxxxxxxxxxxxx
dasar bulat
Round-
Bottomed Flask

Prosedur 1. Radas disediakan seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas.
Procedure The apparatus is set up as shown in the diagram above.

2. Kelalang dasar bulat direndam dalam sebuah bikar berisi air dan ais bersama. U
The round-bottomed flask is immersed in a beaker of water containing ice. N
I
3. Campuran air dan ais dikacau supaya udara di dalam kelalang mempunyai suhu yang T
sama seperti air. / The mixture of water and ice is stirred so that the air in the flask has the
same temperature as the water. 4

4. Apabila bacaan termometer adalah 30 °C, bacaan tekanan, P, pada tolok Bourdon
direkodkan. / When the reading of the thermometer is 30 °C, record the reading of the

pressure, P on Bourdon gauge.
5. Ulangi eksperimen dengan suhu air yang berlainan, iaitu θ = 40 °C, 50 °C, 60 °C dan 70 °C.
Repeat the experiment with different temperatures of water, that is θ = 40 °C, 50 °C, 60 °C and 70 °C.
6. Nilai-nilai suhu, θ, suhu mutlak, T dan tekanan udara terperangkap, P dijadualkan.

The values of temperature, θ, absolute temperature, T and pressure of the air trapped, P are tabulated.
7. Graf P melawan T (dalam Kelvin) diplotkan.

Plot a graph P against T (in Kelvin).

Suhu gas, θ / °C Suhu mutlak, T / K Tekanan udara, P / kpa
Temperature of air, θ / °C Absolute temperature, T / K Air pressure,P / kPa

Penjadualan data 30
Tabulate the data 40
50
60
70

P / kPa P / kPa
0
Analisis data
Analysis the data

θ / °C 0 T/K

177 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Latihan / Exercises

1 Isi padu gelembung udara pada dasar laut sedalam 3 Satu campuran udara dan wap petrol disuntik
50 m ialah 250 cm3. Jika tekanan atmosfera ialah ke dalam enjin silinder kereta apabila isi padu
silinder itu ialah 100 cm3. Tekanan adalah 1.0 atm.
10 m air, cari isi padu gelembung udara apabila ia
tiba ke permukaan laut. Injap ditutup dan campuran dimampatkan kepada
The volume of an air bubble at a 50 m deep seabed is 20 cm3. Cari tekanan sekarang.
250 cm3. If the atmospheric pressure is 10 m of water,
find the volume of the air bubble when it reaches the A mixture of air and petrol vapour is injected into
surface of the sea.
the cylinder of a car engine when the volume of the
Penyelesaian / Solution: cylinder is 100 cm3. Its pressure is 1.0 atm. The valve
is closed and the mixture is compressed to 20 cm3.
P 2 = 10 m air / water
Find the pressure now.

Penyelesaian / Solution:

Menggunakan Hukum Boyle, / Using Boyle's Law,

P I = (50 m + 10 m) air / water P1 V1 = P2 V2
= 60 m air / water 1 atm × 100 cm3 = P2 × 20 cm3
100 cm3
V 1 = 250 cm3 P2 = 20 cm3 × 1 atm = 5 atm

Menggunakan Hukum Boyle, / Using Boyle's Law,

P1 V1 = P2 V2 4 Isi padu gas 20 m3 pada suhu 37 °C dipanaskan
(60 m air) (250 cm3) = (10 m air) × V2 sehingga menjadi 87 °C pada tekanan malar.
cm3) Berapakah peningkatan isi padunya?
V2 = (60 m air × (250 A gas of volume 20 m3 at 37 °C is heated until its
10 m air temperature becomes 87 °C at constant pressure. What
is the increase in volume?
= 1 500 cm3

2 Rajah menunjukkan tiub kaca yang mengandungi Penyelesaian / Solution:

udara yang terperangkap di dalamnya. Pada 17 °C, Menggunakan Hukum Charles, / Using Charles' Law,

turus udara yang terperangkap ialah 29 cm. V1 = V2
T1 T2
U The diagram shows a glass tube containing some trapped 20 m3
N air inside it. At 17 °C, the vertical column of trapped air (37 + 273) K = (87 V2
I + 273) K
T is 29 cm.
20 m3 × 360 K
4 V2 = 310 K = 23.23 m3

Merkuri 5 cm Peningkatan isi padu / Increase in volume
Mercury = (23.23 – 20) m3 = 3.23 m3

Udara 29 cm pada/at 17 °C
Air
5 Tekanan udara di dalam bekas pada 33 °C adalah
1.4 × 105 N m-2. Bekas itu dipanaskan sehingga
Berapakah panjang turus udara yang terperangkap

pada suhu 57 °C? suhu 55 °C. Berapakah tekanan udara akhir jika isi

What is the vertical column of trapped air at a temperature padu bekas ditetapkan?

of 57 °C? The air pressure in a container at 33 °C is
1.4 × 105 N m-2. The container is heated until the
Penyelesaian / Solution: temperature is 55 °C. What is the final air pressure if
the volume of the container is fixed?
Menggunakan Hukum Charles, / Using Charles' Law,

V1 = VT22 di mana A = luas keratan Penyelesaian / Solution:
T1 rentas tiub
where A = cross-sectional Menggunakan Hukum Tekanan, / Using Pressure Law,
A (L1) A (L2) area of the tube
T1 = T2 , P1 = PT22
T1

(17 29 cm K = (57 L2 K 1.(433× 105 N m–2 = (55 P2 K
+ 273) + 273) + 273) K + 273)

L2 = 29 cm × 330 K P2 = 1.4 × 105 N m–2 × 328 K
290 K 306 K

= 33 cm = 1.5 × 105 N m-2

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 178

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Latihan Pengukuhan / Enrichment Exercises

1 Rajah 1 menunjukkan satu sudu besi pada suhu bilik 3 Rajah 3 menunjukkan susunan radas terdiri daripada
direndam dalam air panas pada 70 °C. penitis dan botol dengan lembaran getah.
Diagram 1 shows an iron spoon at room temperature Diagram 3 shows the arrangement of apparatus made up
being immersed in hot water at 70 ºC. of a dropper and bottle with a rubber sheet.

Lembaran getah
Rubber sheet

Sudu besi Air Penitis Botol
Iron spoon Water Dropper Bottle

Air
Water
Rajah 1 / Diagram 1
Rajah 3 / Diagram 3
Keseimbangan termal tercapai apabila Apabila lembaran getah ditekan,
The termal equilibrium is reached when
When the rubber sheet is pressed,
A suhu air = suhu sudu.
the temperature of the water = the temperature of the A penitis ternaik. / the dropper rises.
B air memasuki tiub penitis.
spoon. water enters the dropper tube.

B jisim sudu = jisim air yang tersesar. C tekanan di A berkurang.
the mass of the spoon = the mass of water displaced. the pressure at A decreases.

C isi padu sudu = isi padu air yang tersesar. D daya tujah penitis berkurang.
the volume of the spoon = the volume of water the upthrust on the dropper decreases.

displaced. 4 Graf pada Rajah 4 menunjukkan perubahan suhu ais
apabila ia dipanaskan. / The graph in Diagram 4 shows
D muatan haba tentu sudu = muatan haba tentu air. the change in temperature of ice when it is heated.
the specific heat capacity of the spoon = the specific

heat capacity of water.

2 Rajah 2 menunjukkan blok pepejal M dan N yang Suhu/Temperature / °C D U
berjisim sama sedang dipanaskan. Suhu awal M dan BC N
N adalah sama dan dipanaskan dengan jumlah tenaga I
yang sama. A T
Diagram 2 shows that solid blocks M and N of equal mass,
are being heated. The initial temperature of M and N is the Masa/Time / s 4
same and they are heated by the same amount of energy.
Rajah 4 / Diagram 4
Pengadang Antara titik A, B, C atau D, yang manakah air wujud
haba
Heat shield sebagai campuran cecair dan gas?
At which points, A, B, C or D, does water exist as mixture
MN of a liquid and a gas?

Dapur 5 Suhu air mendidih ialah 100 °C. Jika air mendidih
pada suhu lebih tinggi daripada 100 °C, apakah
Stove sebabnya? / The temperature at which water boils
Rajah 2 / Diagram 2 is 100 °C. if water boils at a temperature higher than
Dapat diperhatikan bahawa M panas lebih cepat 100 °C, what is the cause of this?
A Air adalah tulen. / The water is pure.
daripada N. Pemerhatian ini adalah disebabkan oleh B Isi padu air besar. / The volume of the water is large.
perbezaan dalam C Air mengandungi bendasing.
It is observed that M is hot faster than N. This observation The water contains impurities.
is due to the difference in D Air mendidih di dalam bekas logam yang
merupakan pengalir haba yang baik.
A ketumpatan. / density. The water is boiled in a metal container which is a
B takat lebur. / melting point. good conductor of heat.
C haba pendam tentu pelakuran.
latent heat of fusion.
D muatan haba tentu.
specific heat capacity.

179 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

6 Rajah 5 menunjukkan satu omboh kedap udara. 8 Rajah 7 menunjukkan pembentukan bayu darat.
Diagram 5 shows an air tight piston. Diagram 7 shows the formation of a land breeze.

Udara / Air Udara sejuk Waktu malam
Cool air Night time
Klip 10 cm Kedap udara Udara panas
Clip Airtight Hot air

Rajah 5 / Diagram 5 Darat / Land Laut / Sea
Ia adalah sukar untuk menolak omboh ke hadapan

ke dalam picagari apabila ruangannya ditutup. Ini
adalah kerana Rajah 7 / Diagram 7
It is difficult to push the piston forward into syringe when
its outlet is closed. This is because Antara pernyataan berikut, yang manakah betul?
A rintangan geseran antara silinder dan omboh.
the frictional resistance between the cylinder and the Which of the following statements is correct?

piston A Muatan haba air laut lebih tinggi daripada
B molekul udara dalam silinder berlanggar dengan muatan haba darat.

omboh pada kadar yang lebih tinggi. The heat capacity of the sea water is higher than the
the air molecules in the cylinder collide with the heat capacity of the land.

piston at higher rate. B Tekanan laut adalah lebih tinggi daripada di atas
C daya tolakan antara molekul-molekul. darat.
of the forces of repulsion between the molecules.
D bilangan molekul-molekul di dalam silinder The pressure of the sea is higher than that on the
land.
bertambah.
the number of air molecules in the cylinder increases. C Suhu darat menjadi lebih tinggi daripada suhu
air laut.

The temperature of the land becomes higher than the
temperature of the sea water.

D Ketumpatan darat kurang daripada air laut.
The density of the land is less than that of sea water.

U 7 Rajah 6 menunjukkan satu turus udara terperangkap 9 Berapakah haba yang diperlukan untuk menukarkan
N
I 0.2 kg air mendidih kepada wap?
T di dalam tiub kapilari oleh benang merkuri. Tiub
How much heat is needed to change 0.2 kg of boiling water
4 rerambut diletakkan di dalam tiga keadaan yang
berbeza K, L dan M. to vapour?

Diagram 6 shows an air column trapped inside a capillary (Haba pendam tentu pengewapan air ialah / Specific

tube by a thread of mercury. The capillary tube is placed latent heat of vaporisation of steam is 2.26 × 106 J kg–1)

in three different situations K, L and M. A 452 kJ C 113 kJ

B 500 kJ D 1.33 kJ

L

K M 10 Sebuah pemanas berkuasa 1 200 W sedang
memanaskan suatu cecair pada takat didihnya. Jika
Rajah 6 / Diagram 6 haba pendam tentu pengewapan cecair itu ialah
2.0 × 106 J kg–1, berapakah jisim cecair itu yang telah
Tekanan udara di K, L dan M masing-masing P1, P2 ditukarkan kepada wap setelah dipanaskan selama
dan P3. Antara perbandingan berikut, yang manakah 10 minit?
adalah betul? An electric heater with a power of 1 200 W is heating
a liquid at its boiling point. If the specific latent heat of
The air pressure in K, L and M are P1, P2 and P3 respectively. vaporisation of the liquid is 2.0 × 106 J kg–1, what is the
Which of the following comparison is correct? mass of the liquid that has changed into vapour after
10 minutes?
A P1 = P2 = P3
B P1 > P2 > P3 A 0.18 kg
C P1 < P2 < P3 B 0.36 kg
D P1 = P2 > P3 C 3.0 kg
D 5.6 kg

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 180

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

Soalan Struktur / Structure Questions

1 Gelembung udara yang terhasil di dasar akuarium naik dari kedudukan X ke kedudukan Y. Didapati saiz gelembung
udara tersebut menjadi lebih besar apabila ia semakin menghampiri permukaan air. / The air bubbles produces at the
base of aquarium rising up from position X to position Y. It is noticed that the size of the air bubbles becomes bigger as it
approaches the surface of water.

Bekalan oksigen
Oxygen supply

Y Gelembang udara
Air bubbles

X

Akuarium ikan / Fish aquarium

(a) Banding: / Compare: U
(i) Kedalaman gelembung udara di kedudukan X dan kedudukan Y N
The depth of air bubble at position X and position Y I
Kedalaman gelembung udara di kedudukan X > Kedalaman gelembung udara di kedudukan Y T
The depth of air bubble at position X > The depth of air bubble at position Y
4


(ii) Tekanan yang dialami oleh gelembung udara di kedudukan X dan kedudukan Y
The pressure acting on the air bubble at positon X and position Y
Tekanan yang dialami oleh gelembung udara di kedudukan X > Tekanan yang dialami oleh
gelembung udara di kedudukan Y
The pressure acting on the air bubble at position X > The pressure acting on the air bubble at position Y

(iii) Isi padu gelembung udara di kedudukan X dan kedudukan Y
The volume of the air bubble at position X and position Y
Isi padu gelembung udara di kedudukan X < Isi padu gelembung udara di kedudukan Y
The volume of the air bubble at position X < The volume of the air bubble at position Y



(iv) Suhu udara gelembung udara di kedudukan X dan kedudukan Y
The temperature of the air bubble at position X and position Y
Suhu udara gelembung udara di kedudukan X = Suhu udara gelembung udara di kedudukan Y
The temperature of the air bubble at position X = The temperature of the air bubble at position Y



(b) Hubung kaitkan: / Relate:
(i) kedalaman gelembung udara dengan tekanan udara di dalam gelembung
the depth of the air bubble and air pressure in the air bubble
Semakin bertambah kedalaman gelembung udara, semakin bertambah tekanan udara di dalam
gelembung
As the depth of the air bubble increases, the pressure inside the air bubble increases

181 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 4

(ii) tekanan udara di dalam gelembung dengan isi padu gelembung udara
the air pressure inside the air bubble and the volume of air bubble

Semakin bertambah tekanan udara di dalam gelembung, semakin berkurang isi padu gelembung

udara ATAU sebaliknya

As the pressure inside the air bubble increases, the volume of air bubble decreases or vice versa

(c) Berdasarkan jawapan di (b)(ii), deduksikan hukum fizik.
Based on your answer in (b)(ii) , deduce the physics law.

Hukum Boyle / Boyle's law

KEFAHAMAN SECARA TEORI: / THEORETICALLY UNDERSTANDING:

PV = pemalar / contant

V = pemalar / contant
P

• Untuk suhu gas malar, isi padu gas bergantung pada tekanan gas

As the temperature of gas is constant, the volume of gas depends on pressure

• Semakin bertambah tekanan gas, semakin berkurang isi padu gas ATAU sebaliknya

As the gas pressure increases, the volume of gas decreases or vice versa
1
• V berkadar songsang dengan P (V α p )
V is inversely proportional to P

• Kedalaman, h, bertambah, tekanan ke atas gelembung udara, P, bertambah

As the depth, h increases, pressure on the air bubble, P increases

• P berkadar langsung dengan h (P α h)

P is directly proportional to h

Pemboleh ubah: / Variables:

Dimanipulasikan / Manipulated : Tekanan gas / Gas pressure

Bergerak balas / Responding : Isi padu gas / Volume of gas

U Dimalarkan / Constant : Suhu gas / Temperature of gas

N • Dari X ke Y: / From X to Y:
I
T (Terangkan mengapa saiz gelembung udara tersebut menjadi lebih besar apabila ia semakin menghampiri permukaan air)

4 (Explain why the size of air bubble becomes bigger as it approaches the surface of water)
• Kedalaman air semakin berkurang
The depth of water decreases

• P α h
1
• Vα p

• Hukum Boyle / Boyle’s law

Maklumat tambahan:
Additional information:

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 182