E-LKPD 5

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

3 Menyublim dan Deposisi

Menyublim adalah perubahan wujud dari padat langsung menjadi
gas (tanpa melalui wujud cair). Deposisi adalah kebalikan dari menyublim,
yakni langsung dari wujud gas ke wujud padat.

4 Hubungan Antara Perubahan Suhu dan Perubahan Wujud

Jika anda membuat grafik hubungan antara penyarapan kalor (Q) dan
perubahan suhu yang dialami oleh air, mulai dari wujud es pada suhu –T1
hingga seluruhnya menjadi uap pada pada suhu 100℃, akan didapatkan
grafik seperti pada Gambar 4.4.

T(℃) DE
100

B
0

-T1 A C Q (kalor)

Gambar 4.4 Grafik perubahan suhu dan perubahan wujud terhadap
penyerapan kalor oleh air.

Berikut proses yang terjadi pada pemanasan air hingga menjadi air mendidih.

a. Proses A-B
Suhu es –T1 ℃ menyerap kalor sebesar Q1 sehingga suhunya menjadi 0℃
dan tetap berwujud es.

Q1 = mes ces ∆ es = mes ces (0o – (-T1)) = mes ces 1

40

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

b. Proses B-C
Terjadi perubahan wujud dari es (0 ℃) menjadi air (0 ℃), pada
suhu tetap.

c. Proses C-D
Suhu air 0o naik hingga mencapai suhu 100℃, tetapi masih dalam
wujud cair.

d. Proses D-E
Terjadi perubahan wujud dari air (100℃) menjadi uap (100℃),
pada suhu tetap.
Q4 = mair L (kalor uap)

5 Aplikasi Dalam Kehidupan

Lemari es merupakan aplikasi dalam bidang teknologi yang
menggunakan prinsip bahwa pada waktu menguap diperlukan kalor
adalah pada lemari es dan pendingin udara. Prinsip kerja mesin
pendingin (lemari es) mirip seperti penguapan eter. Zat pendingin pada
lemari es yangtelah menguap tidak dibuang, tetapi dimampatkan oleh
sebuah pompa hingga mencair kembali.

41

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Orientasi Peserta
Didik Untuk Belajar.

(Latihan menguji pemahaman materi)
Isilah titik-titik dibawah ini dengan benar!

1. Titik didih atau titik uap adalah suhu dimana zat .......... berubah wujud
menjadi .......... nilai titik didih dari suatu zat sama dengan nilai titik
.................

2. Titik embun adalah suhu saat saat gas berubah wujud menjadi ..............
3. Titik leleh (titik lebur) adalah suhu saat zat ........... melebur menjadi zat

...................................
4. Persamaan kalor lebur adalah ....................................
5. Persamaan kalor uap adalah ……………….

42

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

P

R
A Melakukan Penyelidikan.

K
T KALOR MENGUBAH WUJUD BENDA

I A. Nama Kegiatan
K Merancang dan melakukan percobaan tentang perubahan wujud benda.

B. Tujuan

U Mendemonstrasikan pembekuan air dengan cara penguapan.

C. Alat dan Bahan

M 1. Kaleng bekas
S 2. Balok kayu sebagai alas

3. Pompa udara

E 4. Sejumlah eter.

D. Langkah Kerja

D 1. Masukan eter (zat cair yang mudah menguap) kedalam kaleng,
E kemudian letakan kaleng tersebut di atas balok rata yang berfungsi

sebagai isolator.

R 2. Diantara kaleng dan balok kayu, tuangkan air sebanyak mungkin.

3. Hembuskan udara kedalam eter dengan menggunakan pompa

H

( sebaiknya pompa yang dijalankan denagn mesin).

A 4. Amati air yang terdapat diantara kaleng dan balok kayu. Apakah air

membeku? Jelaskan pengamatan anda.

N

A

43

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Mempresentasikan Hasil
Diskusi.

E. Pertanyaan dan Diskusi
1. Sebutkan pengertian dari zat padat, cair gas yang anda ketahui!

DISKUSI
_______________________________________________
_______________________________________________
_______________________________________________
_______________________________________________

Kesimpulan

Berikan kesimpulan dari pembelajaran perubahan wujud zat!

44

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

5 PERPINDAHAN KALOR

Ayo
Perhatikan!

Sumber: fisikazone.com Sumber: Dokumentasi Penulis
Gambar 5.1 Api unggun. Gambar 5.1 Konveksi alamiah.

Perhatikan Gambar 5.1! Perhatikan Gambar 5.1!
Ketika anda berdiri dekat api unggun, Cobalah menaruh tangan anda di atas
seketika tubuh anda akan terasa panas. nyala lilin sejauh kira-kira 10 cm. Apa
Bagaimana anda dapat menerangkan hal yang anda rasakan? Tuliskan gambaran
tersebut? fisikanya dalam bentuk definisi!

JAWABAN
1. _____________________________________________________________________
2. _____________________________________________________________________

45

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Suatu pagi di musim dingin, ibu Ana bangun lebih awal. Dia
menjalankan rutinitasnya sebagai ibu rumah tangga yaitu
menyiapkan sarapan dan memasak air untuk mandi anaknya dan
untuk keperluan lainnya. Pekerjaan tersebut dilakukan hampir
setiap harinya. Saat ibu Ana merebus air dia mengamati dengan
saksama hal yang terjadi dan berpikir bagaimana proses
perpindahan kalor dari sumber api ke air? Untuk menjawab
permasalahan tersebut mari kita saksikan video penjelasan berikut!

AYO PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!

LINK VIDEO KLIK DISINI
https://youtu.be/H-EJIRQOusE

46

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

E PERPINDAHAN KALOR

Kalor adalah salah satu bentuk energi. Pada umumnya, sifat-sifat
kalor serupa dengan sifat-sifat energi. Kalor merambat dari suhu tinggi ke
suhu yang lebih rendah. Perambatan atau perpindahan kalor dapat
dikelompokan kedalam tiga macam, yaitu kalor merambat secara
konduksi, konveksi, dan radiasi.

1 Perpindahan Kalor Cecara Konduksi.

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu perantara
zat tanpa disertai perpindahan zat tersebut. Contohnya sebuah
sendok logam diletakan di atas lilin yang menyala.

Sumber: Dokumentasi penulis.
Gambar 5.3 Perpindahan kalor secara konduksi.
Pegang ujung sendok, apakah yang anda rasakan? Ujung sendok
tersebut terasa panas walaupun ujung sendok tersebut tidak
bersentuhan langsung dengan kalor (nyala lilin). Pada proses
perpindahan kalor dari bagian kalor yang panas ke ujung sendok
yang dingin tidak terjadi perpindahan partikel-partikel dalam
sendok.proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel
dinamakan konduksi.

47

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Laju konduksi kalor dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut ini:

H =kA 2− 1 =kA ∆



keterangan:
H = kalor yang merambat persatuan waktu (Js-1)
k = koefisien konduksi termal logam (Jm-1 s-1 ℃ -1)
A = luas permukaan (m2 )
∆T = selisih suhu (℃)
l = tebal lapisan (m)
T2 = suhu ujung batang logam bersuhu tinggi (℃)
T1 = suhu ujung batang logam bersuhu rendah (℃)
Faktor-faktor yang mempengharui laju perpindahan secara konduksi, laju
konduksi kalor bergantung pada empat besaran, yaitu :

1. Beda suhu, makin besar beda suhu, maka makin cepat perpindahan kalor.
2. Ketebalan dinding, makin tebal dnding, maka lambat perpindahan kalor.
3. Luas permukaan, makin besar luas permukaan, maka makin cepat

perpindahan kalor.
4. Konduktivitas termal zat, ukuran kemampuan zat mengantarkan kalor.

2 Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor dengan disertai oleh perpindahan
zat tersebut. Perpindahan kalor konveksi hanya terjadi pada zat cair dan zat
gas (fluida). Contoh konveksi meliputi proses pemanasan air, sistem
pendingin pada mesin mobil, dan aliran darah dalam tubuh.

Jika bahan dipanaskan dipaksa bergerak dengan alat peniup atau
pompa, prosesnya disebut konveksi paksa. Jika bahan mengalir karena
perbedaan massa jenis akibat pemuaian volume, seperti udara panas yang
bergerak naik, maka prosesnya disebut konveksi alamiah atau konveksi
bebas. Dalam hal ini perpindahan panas secara konveksi merupakan proses
yang sangat kompleks dan melibatkan perhitungan matematis yang sangat
rumit.

48

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor konveksi
Laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluida



sekitarnya secara konveksi adalah sebanding dengan luas permukaan benda
A yang bersentuhan dengan fluida dan beda suhu ∆ di antara benda dan
fluida. Secara matematis, ditulis

= ℎ ∆



keterangan:
Q : Laju perpindahan panas
ℎ : Koefisien perpindahan panas konveksi
A : Area permukaan terbuka
∆ : Perbedaan suhu.

3 Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa perpindahan zat perantara.
Contohnya kalor yang dari matahari dapat sampai ke bumi melalui ruang
hampa tanpa zat perantara (medium).

Sumber: Marthen Kanginan
Gambar 5.4 Permukaan berkilap (putih) adalah pemantul yang baik (atas).

Permukaan yang gelap (hitam) adalah penyerap radiasi yang
baik (bawah).
Perpindahan kalor dapat melalui ruang hampa karena nergi kalor dibawa
dalam bentuk gelombang elektromagnet. Jadi, Radiasi atau pancaran adalah
perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnet.

49

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

a. Penyerap Kalor Radiasi yang Baik dan Buruk
(1) Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap kalor radiasi
yang baik dan pemancar kalor radiasi yang baik pula.
(2) Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap kalor radiasi
yang buruk dan pemancar kalor yang buruk pula.
(3) Jika diinginkan agar kalor yang merambat secara radiasi berkurang,
maka dinding permukaan benda tersebut harus dilapisi suatu bahan
yang mengkilap.

b. Hukum Stefan Boltzmann
“Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam

bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas
permukaan dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak
permukaan itu”

= 4



Tetapan dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmann dan dalam satuan
SI nilai = 5,67 × 10-8 tetapan W/m2K4.
Daya radiasi

= 4



dengan e adalah koefisien yang disebut emisivitas. Emisivitas adalah
suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu benda
dibandingkan benda hitam sempurna. Emisivitas tidak memiliki satuann,
nilainya antara 0 dan 1 (0 ≤ ≤ 1) dan bergantung pada jenis zat dan
keadaan permukaan. Permukaan mengilap memiliki nilai e yang lebih
kecil daripada permukaan kasar. Pemantul sempurna (penyerap paling
buruk) memiliki = 0, sedangkan penyerap sempurna sekaligus
pemancar sempurna, yaitu benda hitam sempurna memiliki = 1.
Emisivitas tubuh manusia beragantung pada warna kulit, tetapi nilai
hampirannya adalah e = 0,98.

50

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Orientasi Peserta
Didik Untuk Belajar.

(Latihan menguji pemahaman materi)
Isilah titik-titik dibawah ini dengan benar!
1. Jelaskan pengertian dari konduksi yang kalian ketahui ……………
2. Jelaskan pengertian konveksi yang kalian ketahui ……………
3. Jelaskan pengertian radiasi yang kalian ketahui ………..
4. Terdapat 2 jenis konveksi yaitu ……………… dan ………

51

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

P

R

A Melakukan penyelidikan

K

PEMANCAR RADIASI

T A. Nama Kegiatan
I Pemancar radiasi yang baik.

B. Tujuan

K Menunjukkan bahwa permukaan hitam memancarkan radiasi lebih baik

dari pada permukaan mengkilap.

U C. Alat dan Bahan
M 1. Kaleng timah bekas

2. Cat hitam kusam

S 3. Kuas

4. Air mendidih

E

D. Langkah Kerja

D 1. Siapkan sebuah kaleng timah. Cat setengah bagian dinding luarnya

dengan cat warna hitam kusam dan biarkan setengah bagian lainnya

E tetap mengkilap.

R

H

A

N

A Sumber: Dokumen penulis

Gambar 5.5 Mengecat setengah bagain kaleng dengan warna hitam.

52

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

P

2. Tuangkan air mendidih ke dalam kaleng tersebut (lihat Gambar 5.5)

R 3. Letakkkan kedua telapak tangan pada jarak yang sama dari
A masing- masing sisi kaleng. Kemudian rasakaan mana yang lebih

panas?

K E. Analisis data :
T 1. Setelah melakukan prosedur percobaan sesuai dengan panduan

praktikum hal kalian amati dan buat kesimpulan dalam laporan

I singkat!
K
U JAWABAN
M
S
E
D
E
R
H
A
N
A

53

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Mempresentasikan Hasil
Diskusi

F. Pertanyaan dan Diskusi
1. Jelaskan pengertian dari konduksi, konveksi dan radiasi yang anda
ketahui?

DISKUSI
_______________________________________________
_______________________________________________
_______________________________________________
_______________________________________________

Kesimpulan.

Buatlah kesimpulan dari pembelajaran perpindahan kalor!
KESIMPULAN

________________________________________
________________________________________
________________________________________

54

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

1. Suhu adalah besaran pokok yang menyatakan derajat panas atau dingin suatu benda.
Suhu dapat dinyatakan dengan berbagai skala sesuai dengan termometer yang
digunakan, namun satuan internasional untuk suhu adalah kelvin. Suhu suatu zat
menggambarkan energi yang terkandung dalam zat tersebut. Semakin tinggi zat,
maka makin besar pula energi yang terkandung dalam zat tersebut.

2. Pemuaian zat adalah peristiwa memuainya zat ketika dipanaskan. Ketika suatu zat
dipanaskan, partikel-partikel zat akan bergetar lebih cepat dan saling menjauh
sehingga ukurannya bertambah dan benda pun memuai. Sebaliknya, ketika zat
didinginkan, maka benda akan menyusut karena getaran partikel lebih lemah dan
saling mendekat.

3. Volume air akan menyusut jika suhunya di naikan dari 0oC sampai 4oC. Peristiwa
tersebut dinamakan anomali air.

4. Kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda
yang suhunya lebih rendah. Dengan kata lain, kalor merupakan perpindahan
sebagian energi dalam dari suatu zat ke zat yang lain yang saling bersentuhan karena
adanya brpedaan suhu.

5. Kesetaraan kalor mekanik menyatakan bahwa 1 kalori = 4,186 Joule.
6. Perubahan wujud zat secara garis besar, wujud zat dibedakan menjadi tiga jenis,

yaitu gas, cair, dan padat. Ketiga wujud tersebut memiliki karakteristik masing-
masing yang membedakannya baik secara makroskopik maupun secara
mikroskopik. Suatu zat dapat berubah wujud dari satu wujud ke wujud lainnya.
7. Perpindahan kalor adalah energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda
bersuhu rendah. Perpindahan kalor merupakan peristiwa yang umum terjadi dalam
kehidupan sehari-hari. Berdasarkan medium dan cara berpindahan kalor dapat
dibedakan menjadi tiga cara, yaitu secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

55

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

A. PILIHAN GANDA

Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar !
1. Dalam sistem satuan internasional, besaran suhu mempunyai satuan…

a. Fahrenheit
b. Reamur
c. Kelvin
d. Carnot
e. Celsius
2. Ketika es sedang mencair, besaran yang tidak berubah di antaranya:
(1) Masa totalnya
(2) Volume totalnya
(3) Suhunya
(4) Massa jenisnya
Peryataan yang benar adalah ............
a. (1), (2), dan (3)
b. (1) dan (3)
c. (2) dan (4)
d. (4) saja
e. (1), (2), dan (4)
3. Batang logam harus bertambah panjang 0,4% jika mengalami kenaikan suhu 20℃.
Supaya pertambahan panjangnya menjadi 1%, besar suhunya harus dinaikan
menjadi…
a. 10℃
b. 30℃
c. 40℃
d. 50℃
e. 60℃
4. Pernyataan berikut yang tidak tepat adalah….
a. Peleburan es merupakan contoh proses penyerapan kalor tanpa perubahan

suhu.
b. Pembekuan air merupakan proses pelepasan kalor tanpa perubahan suhu.
c. Penguapan air merupakan contoh proses pelepasan kalor tanpa perubahan

suhu.
d. Pengembunan uap air merupakan contoh proses pelepasan kalor tanpa

perubahan suhu.
e. Penguapan air merupakan contoh proses penyerapan kalor tanpa perubahan

suhu.

56

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

5. Gelas berisi 200 gram air bersuhu 20℃ dimasukkan 50 gram es bersuhu -2℃. Jika
hanya terjadi pertukaran kalor antara air dan es saja, setelah terjadi kesetimbangan
akan diperoleh..............
a. Seluruh es mencair dan suhunya diatas 0℃
b. Seluruh es mencair dan suhunya 0℃
c. Tidak seluruh es mencair dan suhunya 0℃
d. Suhu seluruh sistem di bawah 0℃
e. Sebagian air membeku dan suhu sistem 0℃

6. Lima puluh gram es pada suhu 0℃ di masukkan ke dalam 200 gram air yang
bersuhu 20℃. Jika kalor lebur es= 80 kal g-1 dan kalor jenis air= 1 kal g-1 o C-1,
suhu akhir campuran adalah........
a. 0℃
b. 1,8℃
c. 2℃
d. 3,3℃
e. 5℃

7. Suhu tiga jenis cairan A, B, dan C yang bermassa sama berturut-turut adalah
10℃, 20℃, dan 30℃. Suhu campuran A dan B adalah 16℃, sedangkan suhu
campuran B dan C adalah 24℃. Suhu campuran A dan C adalah….
a. 14℃
b. 17℃
c. 20℃
d. 23℃
e. 26℃

8. Benda hitam pada suhu 227℃ memancarkan radiasi dengan intensitas 5 × 104
W/m2. Pada suhu 727℃ intensitas radiasi benda hitam tersebut dalam 104 W/m2
adalah….
a. 20
b. 40
c. 80
d. 500
e. 800

9. Jika kita berada di dekat api unggun, kalor akan merambat dari api unggun ke
tubuh kita melalui proses….
a. Radiasi dan konveksi
b. Radiasi dan konduksi
c. Konduksi dan konveksi
d. Radiasi
e. Konveksi.

57

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

10. Jika api kompor diperbesar pada saat air yang ditumpahkan diatasnya sedang
mendidih, maka................
a. Suhu air tetap
b. Kecepatan air mendidih bertambah
c. Suhu air bertambah
d. Kecepatan air mendidih tetap
e. Air terbakar

B. Esai

Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat!
1. Sebutkan jenis-jenis termometer yang anda ketahui?
2. Sebuah lempengan aluminium berbentuk persegi dengan panjang sisi-sisinya 50

cm dan suhunya 30℃. Jika koefisien muai panjang dari aluminium 25 × 10-6/℃,
tentukan luas persegi aluminium tersebut jika suhunya dinaikan hingga 150℃.
3. Tentukan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 0,2 kg es dari
-10℃ hingga seluruhnya menjadi air bersuhu 50℃. Diketahui kalor lebur es 3,36
× 105 J/kg, kalor jenis es 2.100 J/kg/℃, dan kalor jenis air 4.200 J/kg/℃.
4. Berikan satu contoh dalam keseharian yang membuktikan bahwa zat cair memuai
lebih besar dari zat padat!
5. Jelaskan yang anda ketahui tentang konduksi, konveksi dan radiasi?
6. Mengapa memakai selimut dapat menghangatkan tubuh anda di malam yang
dingin?

58

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

DAFTAR PUSTAKA

Kanginan, Marthen. 2017. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.
Drajat. 2007. Fisika Untuk SMA/MA Kelas X. Pekanbaru: Sutra Benta Perkasa.
Kamajaya, Ketut, dan Wawan Purnama. 2016. Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika

Untuk SMA/MA Kelas XI Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Bandung:
Grafindo Media Pratama.

59

E-LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

BIODATA PENULIS

Nama : Rosina Dewi

Prodi : Pendidikan Fisika

Fakultas : Keguruan Dan Ilmu Pendidikan

Universitas : Sarjanawiyata Tamansiswa Yogyakarta

Email : [email protected]

Riwayat Pendidikan

SDI Nampar Macing (2006-2012)

SMPN 4 Sano Nggoang (2012-2015)

SMAN 1 Sano Nggoang (2015-2018)

60