5. DAN KALOR

SUHU DAN KALOR

Suhu
A. Konversi Satuan Suhu

Tdit − Tb = Tdik − Tb
Ta − Tb Ta − Tb

ContohSoal 1
Pada saat air membeku termometer X menunjukkan angka –100X, pada saat air mendidih
menunjukkan angka 1400X. Jika termometer Celcius menunjukkan angka 300C maka
termometer X akan menunjukkan ...0X.
Pembahasan

B. Pemuaian ∆ Ket.: ∆l = pertambahan panjang (m)
1. Pemuaian Panjang
lo = panjang awal (m)

lt = panjang akhir (m)
α = koefisien muai panjang (/0C atau /K)
∆T = kenaikan suhu (0C atau /K)
∆l = lo. α. ∆T
lt = lo + ∆l

2. Pemuaian Luas Ket.: ∆A = pertambahan luas (m2)

∆A = Ao. β. ∆T dengan β = 2α Ao = lua sawal (m2)
At = Ao + ∆A
At = luas akhir (m2)
β = koefisien muai luas (/0C atau /K)
∆T = kenaikan suhu (0C atau /K)

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 1

3. Pemuaian Volume

a. Pada Zat Padat dan Zat Cair Ket.: ∆A = pertambahan luas (m2)

∆V = Vo. γ. ∆T dengan γ = 3α Ao = luas awal (m2)
Vt = Vo + ∆V
At = luas akhir (m2)
β = koefisien muai luas (/0C atau /K)
∆T = kenaikan suhu (0C atau /K)

b. Pada Gas

P1V1 = P2V2 Ket.: P = tekanan
T1 T2 V = volume
T = suhu (K)

ContohSoal 2

Pada suhu 0 0C luas pelat baja tipis (α = 1,1 x10-5/oC) adalah 4 m2. Setelah dipanaskan
sampai suhu 105 oC makaluasnya akanbertambahmenjadi… .
Pembahasan

ContohSoal 3

Gelas bervolume 2 Liter diisi raksa hingga penuh.Gelas dan raksa dipanaskan dari suhu
0˚C hingga suhu 100 ˚C.Jika koefisien muai panjang gelas adalah9 .10-6/ ˚C dan
koefisien muai raksa adalah 182 .10-5 /˚C maka berapakah banyak raksa yang tumpah?
Pembahasan

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 2

Kalor

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari zat/benda yang bersuhu

tinggi ke zat/benda bersuhu rendah. Ada dua peranan dari kalor, yakni untuk menaikkan suhu

dan untuk mengubah wujud zat.

A. Kalor untuk Menaikkan Suhu Ket.: Q = kalor (J)

Q = m. c. ∆T m = massa (kg)
Q = C. ∆T c = kalor jenis (J/kg.0C atau J/kg.K)
C = kapasitas kalor (J/0C atau J/K)
ΔT = perubahan suhu (0C atau K)

B. Kalor untuk Mengubah Wujud Zat (Kalor Laten)

Ket.: Q = kalor (J)
m = massa (kg)
Q = m. L Q = m. U L = kalor lebur (J/kg atau J/K)
U = kalor uap (J/kg atau J/K)
*Konversisatuanuntukkalor
1 kal = 4,2 J atau 1 J = 41,2kal = 0,24 kal

Contoh Soal 4

Tentukan kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 100 gram es bersuhu -3 ℃ menjadi air
bersuhu 25 ℃ dalam sebuah bejana yang turut menyerap kalor dengan kapasitas kalor 90 J/℃.
(Les = 336 000J.kg-1;ces = 2100J. kg-1.℃-1; cair = 4200J. kg-1.℃-1)
Pembahasan

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 3

C. Asas Black

Qlepas = Qterima

ContohSoal 5
Hari ini cuaca sangat panas. Reza membuat es the dengan cara mencampurkan es batu bersuhu
0℃ dan bermassa M gram ke dalam air teh bermassa 340 gram bersuhu 70℃. Anggap gelas
tidak menyerap/melepaskan kalor.Jika semua es mencair dan kesetimbangan termal adalah
5℃, maka massa es (M) yang dicampurkan Reza adalah… .
(Les = 80 kal g-1; cair = 1 kal . g-1.℃-1)
Pembahasan
Air teh suhunya lebih tinggi sehingga memiliki kalor yang lebih banyak dan akan melepas kalor.
Selanjutnya es akan menerima kalor yang dilepas oleh air teh tersebut.

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 4

D. Perpindahan Kalor.
1. Konduksi

Merupakan perpindahan kalor melalui zat perantara/medium tanpa disertai perpindahan
partikel-partikel zat perantara. Konduksi disebut juga sebagai hantaran dan terjadi pada zat
padat. Contoh:

Ujung sendok yang tidak tercelup ke Ujung batang logam yang tidak terkena
dalam air panas juga terasa hangat saat api lama-lama akan terasa panas saat
dipegang.
dipegang.

Banyaknya kalor yang dapat berpindah secara konduksi selama selang waktu t(disebut juga

sebagai laju konduksi) dinyatakan sebagai berikut. Keterangan:

H = Q = k.A.∆T H = laju konduksi (J/s)
k = koefisien konduksi termal ( J/m.s.K )
tl A = luas penampang (m2)

∆T= perubahan suhu (℃ atau K )

l = panjang batang (m)

2. Konveksi
Merupakan perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel zat perantara/medium.
Disebut juga sebagai aliran karena hanya zat yang bisa mengalir yang mengalami konveksi,
yakni zat cair dan gas. Contoh:

Merebus air Peristiwa angin darat dan angin laut

Banyaknya kalor yang dapat berpindah secara konveksi selama selang waktu t (disebut juga

sebagai laju konveksi) dinyatakan sebagai berikut. Keterangan:

H = Q = h. A. ∆T H = laju konduksi (J/s)
h = koefisien konveksi termal ( J/m2.s.K )
t A = luas penampang (m2)

∆T= perubahan suhu (℃ atau K )

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 5

3. Radiasi
Merupakan perpindahan kalor tanpa memerlukan zat perantara/medium yang disebut juga
sebagai pancaran. Contoh:

Pancaran panas matahari yang sampai ke bumi Pancaran panas api unggun

Banyaknya kalor yang dapat berpindah secara radiasi selama selang waktu t (disebut juga

sebagai laju radiasi) dinyatakan sebagai berikut.

P = Q = e. σ. A. T4 Keterangan:

t P = laju atau daya radiasi (J/s)
e = emisivitas permukaan (0 ≤ e ≤ 1)→ e = 1 untuk benda hitam sempurna
σ = konstanta Stefan-Boltzman ( watt/ m2K4 )
A = luas permukaan (m2)

T = suhu (K )

Latihan Soal

1. Suatu termometer A mempunyai titik beku air 200A dan titik didih air 2200A. Bila suatu
benda diukur dengan termometer Celcius suhunya 450C, Berapa suhu yang ditunjukkan oleh
termometer A.

2. Ketika suhunya dinaikan sebesar 600C, sebuah batang logam yang mula-mula panjangnya 3
meter berubah menjadi 3,00091 meter. Hitung koefisien muai panjang batang tersebut.

3. Suatu gas berada pada suhu 500C. Berapa suhunya agar volume gas menjadi dua kali semula
jika tekanan dijaga konstan.

4. Jika kalor jenis es 2100 J/kg.0C, kalor lebur es 336000 J/kg, dan kalor jenis air 4200 J/kg.0C
maka tentukan kalor yang diperlukan untuk menaikan 50 gram es dari -450C untuk menjadi
air bersuhu 10 0C.

5. Sepotong tembaga yang massanya 80 gram dipanaskan hingga 110 oC. Selanjutnya tembaga
dimasukkan ke dalam bejana yang berisi 150 gram es bersuhu-2 oC. Jika diketahui kalor jenis
tembaga 400 J/kg.K; kalor jenis es 2100 J/kg.K; kalor lebur es 336 000 J/kg; kalor jenis air
4200 J/g.K maka hitung suhu akhir campuran.

6. Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya dan pada ujung-ujung
yang lain diberi suhu yang berbeda (lihat gambar).

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 6

Bila panjang dan luas penampang kedua logam sama tapi konduktivitas logam P adalah dua
kali konduktivitas logam Q maka suhu pada sambungan di B adalah ... .

7. Sebuah benda hitam sempurna mempunyai luas permukaan 1000 cm2dansuhu 7270C. Jika
tetapan Stefan Boltzman 5,67 . 10-8 Wm-2 K-4, maka jumlah energi yang dipancarkan dalam 1
menit adalah… .

Suhu dan Kalor | FatmaliahAgustina Page 7