Bahan Ajar Digital

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Dengan mengucap syukur Alhamdulilah kepada Allah swt yang telah memberikan rahmat
serta hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan bahan ajar materi Suhu dan Kalor.
Bahan ajar ini dirancang guna memenuhi tugas Mata Kuliah Pengembangan Bahan Ajar
Digital.

Bahan ajar ini diharapkan juga dapat memberikan sumber pengetahuan bagi siswa-siswi
SMA/MA sederajat pada materi Suhu dan Kalor. Dalam menyelesaikan bahan ajar ini tentunya
saya tidak lepas dari bimbingan dan arahan dari berbagai pihak. Saya mengucapkan banyak
terimakasih kepada Dr. Sunyoto Eko Nugroho, M. Si. selaku dosen pengampu Mata Kuliah
Pengembangan Bahan Ajar Digital, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Universitas Negeri Semarang. Serta terimakasih kepada seluruh pihak yang telah
bersedia berbagi pengetahuan dan pengalaman dalam menyusunan bahan ajar.

Saya menyadari bahwa bahan ajar ini jauh dari kata sempurna. Untuk itu, masukan, saran,
dan kritikan yang positif dari pembaca sangat saya harapkan. Semoga keberhasilan selalu
berpihak kepada kita semua.

Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL
KATA PENGANTAR..............................................................................................................2
DAFTAR ISI.............................................................................................................................3

Kompetensi Inti

KI-1 : Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya
KI-2 : Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, percaya diri dalam
berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam
jangkauan pergaulan dan keberadaannya.
KI-3 : Memahami pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural)
berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan,
teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata.
KI-4 : Mencoba, mengolah, dan menyaji dalam ranah konkret
(menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan
membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung,
menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di
sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori

Kompetensi Dasar

3.5 Menganalis pengaruh kalor dan perpindahan kalor pada kehidupan
sehari – hari.

4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal
suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas
kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya.

Indikator

• Menjelaskan pengertian suhu
• Menjelaskan jenis-jenis skala termometer
• Menganalisis pengaruh perubahan kalor terhadap ukuran zat

(pemuaian)
• Menjelaskan jenis-jenis pemuaian

Petunjuk Penggunaan Bahan
Ajar

1. Pelajari kompetensi inti, kompetensi dasar, indikator, dan tujuan

pembelajaran suhu, kalor dan perpindahan kalor yang akan dipelajari.

2. Bahan ajar ini disusun menggunakan strategi pembelajaran inkuiri

terbimbing.

3. Catatlah semua kesulitan yang anda alami dalam mempelajari modul

ini, dan tanyakan kepada guru pada saat kegiatan pembelajaran. Bila
perlu bacalah referensi lain yang dapat membantu anda dalam
penggunaan materi yang disajikan dalam bahan ajar ini.

SUHU DAN PEMUAIAN

Kabel listrik merupakan kawat yang terbuat dari tembaga. Pada saat siang hari dimana
suhu udara tinggi kabel akan tempak kendor. Ketika malam hari saat suhu udara rendah kabel
tersebut akan terlihat kencang. Mengapa terjadi hal seperti itu dengan kabel listrik? Pada jedela
di rumah aminah terdapat sebuah kaca. Ketika malam hari jika ditiup angin, kaca tersebut akan
berbunyi dan jika diperhatikannya ternyata kaca tersebut terpasang longgar pada jendela.
Namun ketika siang hari walau ditiup angin jendela tersebut tidak berbunyi dan terpasang kuat
pada jendela. Apa yang menyebabkan bisa terjadi hal demikian?

Perhatikanlah konstruksi jembatan! Jembatan dibuat dengan cara menyambungkan besi-
besi sebagai komponen utamanya. Diantara sambungan-sambungan itu terdapat celah yang
memisahkan komponen besi yang satu dengan yang laiannya. Mengapa harus dibuat seperi itu?
Pada sinag bolong, Anton disuruh ibunya memperbaiki kawat jemuran pakaian mereka karena
kawat tersebut kendur. Padahal sore kemarin anton sengaja memasang kawat jemuran yang
terbuat dari aluminium supaya kencang dan kuat. Tetapi mengapa sekarang di siang hari kawat
tersebut malah kendur?

Rumusan Masalah

Tuliskan rumusan masalah kalian pada di bawah ini!
https://forms.gle/Q8fK9cPPefbLirkx5

Hipotesis

Berdasarkan rumusan masalah yang muncul, tulislah hipotesis (jawaban
sementara) kalian pada link berikut!
https://forms.gle/Q8fK9cPPefbLirkx5

A. SUHU

1. Pengertian Suhu

Di SMP kalian pasti sudah mempelajari tentang Gambar 1. Contoh Wujud Zat
jenis-jenis zat, padat, cair, dan gas kan? Setiap zat
memiliki susunan partikel yang berbeda-beda.
Setiap partikel penyusun zat mengalami getaran.
Getaran partikel-partikel zat menghasilkan energi
kinetik yang sebanding dengan panas zat. Bila suatu
zat bertambah panas, maka energi kinetik rata-rata
partikel zat tersebut juga bertambah besar.

Sangatlah mudah untuk menambah energi kinetik rata-rata partikel dalam
zat. Misalnya, pukullah sekeping uang logam dengan palu, kemudian segera
sentuh. Uang logam akan terasa hangat. Hal ini disebabkan pukulan palu yang
menyebabkan partikel-partikel dalam uang bergerak lebih cepat dan bertabrakan.
Jadi, suatu zat baik padat, cair maupun gas akan menjadi lebih hangat karena
partikel-partikelnya bergerak lebih cepat, sehingga menghasilkan energi kinetik
rata-rata partikel lebih besar. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa suhu
adalah ukuran kelajuan gerak partikel-partikel dalam suatu zat atau ukuran energi
kinetik rata-rata partikel dalam suatu zat.

2. Pengertian Suhu

Ketika kalian menyetuh dua zat cair dengan tangan. Misalnya, air hangat dan
es. Ketika tangan kalian dimasukkan ke dalam air hangat, kalian akan merasakan
hangat. Sebaliknya, ketika tangan kalian menyentuh es, kalian akan merasa
dingin. Akan tetapi, dapatkah kalian menentukkan suhu zat dengan sentuhan atau
perasaan? Perasaan tidak dapat digunakan sebagai alat ukur suhu yang baik
karena tidak dapat menyatakan tingkat derajat suhu suatu benda. Untuk mengukur
suhu suatu benda dengan tepat, kita menggunakan alat ukur yang disebut
termometer.

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Termometer dibuat
berdasarkan sifat termometrik suatu zat. Sifat termometrik adalah sifat-sifat

benda yang dapat berubah akibat terjadinya perubahan suhu pada benda tersebut.
Beberapa sifat termometrik suatu zat, antara lain dalam pemuaian zat cair dalam
pipa kapiler, perubahan hambatan listrik kawat platina, pemuaian keping bimetal,
dan perubahan tekanan gas pada volume tetap. Ide pertama penggunaan
termometer adalah Galileo, yang menggunakan pemuaian gas seperti gambar 2.

Termometer yang sering digunakan
dalam kehidupan sehari-hari adalah
Termometer yang terbuat dari tabung kaca
berisi zat cair (seperti Gambar 3). Salah satu
sifat termometrik dari zat cair adalah adanya
Gambar 2. Termometer Galileo perubahan volume, yaitu memuai apabila
dipanaskan dan menyusut apabila
didinginkan. Zat cair yang paling banyak
digunakan sebagai pengisi termometer
Gambar 3. Termometer Zat Cair
adalah alkohol dan raksa. Alkohol dan raksa
dipilih karena memiliki kelebihan jika dibandingkan dengan zat lainnya.

a. Kelebihan alkohol sebagai zat termometrik, antara lain:
1) Pemuaiannya teratur
2) Memiliki koefisien muai yang besar, dan
3) Memiliki titik beku yang rendah, yaitu -115 °C sehingga dapat digunakan
untuk mengukur suhu yang rendah.

b. Kelemahan alkohol sebagai zat termometrik, antara lain:
1) Membasahi dinding kaca
2) Memiliki titik didih rendah, yaitu 80 °C sehingga tidak dapat digunakan
untuk mengukur suhu tinggi, dan kalor jenisnya tinggi sehingga
membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhu.

c. Kelebihan raksa sebagai zat termometrik, antara lain:
1) Warnanya mengkilap sehingga mudah dilihat,
2) Tidak membasahi dinding kaca,
3) Pemuaiannya teratur,
4) Mudah menyesuaikan dengan suhu sekitarnya, dan

5) Titik didihnya tinggi, yaitu 357 °C sehingga dapat digunakan untuk
mengukur suhu yang tinggi.

d. Kelemahan raksa sebagai zat termometrik, antara lain:
1) Raksa sangat mahal,
2) Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah
karena titik bekunya tinggi, dan
3) Raksa termasuk zat beracun sehingga termometer raksa berbahaya jika
tabungnya pecah.

3. Skala Termometer
Bagaimana skala pada termometer dibuat? Skala pada termometer

berdasarkan dua titik acuan, yaitu titik tetap atas dan titik tetap bawah. Pada
umumnya titik tetap bawah ditentukan berdasarkan titik lebur es murni (suhu es
yang sedang mencair) pada tekanan 1 atmosfer. Sementara itu, titik tetap atas
ditentukan berdasarkan titik didih air murni (suhu air murni yang sedang
mendidih) pada tekanan 1 atmosfer. Rentang antara titik tetap bawah dan titik
tetap atas dibagi menjadi beberapa bagian (skala). Ada 4 macam skala termometer
yaitu sebagai berikut.

Gambar 4. Skala termometer
Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya.
Berikut rentang suhu yang dimiliki setiap skala.
a. Termometer Skala Celcius
Memiliki titik didih air 100°C dan titik bekunya 0°C. Rentang suhunya
berada pada suhu 0°C – 100°C dan dibagi dalam 100 skala.

b. Termometer Skala Reamur
Memiliki titik didih air 80°R dan titik bekunya 0°R. Rentang suhunya berada
pada suhu 0°R – 80°R dan dibagi dalam 80 skala.

c. Termometer Skala Fahrenheit
Memiliki titik didih air 212°F dan titik bekunya 32°F. Rentang suhunya
berada pada suhu 32°F – 212°F dan dibagi dalam 180 skala.

d. Termometer Skala Kelvin
Memiliki titik didih air 373,15 K dan titik bekunya 273,15 K. Rentang suhu
ya berada pada suhu 273,15 K – 373,15 K dan dibagi dalam 100 skala.

Hubungan antara skala termometer di atas dinyatakan dengan persamaan:

1 − 1 = 2 − 2
1 − 1 2 − 2

Keterangan:

1 = suhu termometer 1

2 = suhu termometer 2
= titik atas

= titik bawah

Contoh Soal

Rani mengukur suhu sebuah ruangan dengan menggunakan termometer Reamur.
Termometer menunjukkan nilai 20°R. Jika Elsa juga mengukur suhu ruangan yang
sama dengan Rani dengan menggunakan Termometer Celsius. Berapakah nilai yang
terbaca pada suhu yang terbaca pada termometer yang digunakan Elsa?

Penyelesaian:

Diketahui: T°R = 20°R
Ditanya: T°C = ……?

1 − 1 = 2 − 2
1 − 1 2 − 2

1 − 1 = 2 − 2
1 − 1 2 − 2

80° − 0° 100° − 0°
20° − 0° = ° − 0°

60° 100°
20° = °

° 1 1=−− 2 6 0 1 010°°= = 22−3−,3 3 2 2°

Agar lebih memahami mengenai konversi skala termometer, dapat melihat
video berikut.