KONSEP SUHU KALOR ~ SiChesse

Suhu suatu sistem

menentukan apakah sistem itu dalam keadaan setimbang termal dengan sistem lain atau tidak.

Dua sistem berada dalam kesetimbangan termal jika sistem-sistem tersebut mempunyai suhu yang sama.

SKALA SUHU

^oK = ^oC + 273 ® untuk Ilmu Pengetahuan

^oF = 9/5^oC + 32

^oF = ^oR – 459,67

^oR = 9/5 ^oK ® bidang teknik

^oC ® digunakan untuk Kedokteran

⁰C ⁰K ⁰F ⁰R ⁰Re

100⁰ a 373,15 212 671,67 80

0 b 273,15 32 491,67 0

-273,15 c 0 439,67 0 218,52

a) menunjukkan titik didih

b) menunjukkan titik nol

c) menunjukkan titik mutlak

Contoh

Iitik lebur perak dalam skala Fahrenheit = 1760^oF, nyatakan titik lebur itu dalam ^oC, ^oK & ^oR !

KONSEP KALOR / PANAS

A B

T₁ T₂

Aliran panas

Kuantitas kalor (Q)

Jumlah energi yang berpindah selama waktu t satuannya adalah kalori

Satu Kalori adalah

jumlah kalor diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram air dengan 1^oC .

1 Kal = 4,186 J

Kalor jenis (kapasitas kalor spesifik) c

kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 satuan massa zat sebanyak 1^oC

c =

Air memiliki kalor jenis c = 1

Kapasitas kalor C

kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebanyak 1^oC

y = c m

)

DQ = m c DT

adalah kalor yang diserap benda bermassa m pada peristiwa melebur, meleleh, mendidih, mengembun dan sublimasi

Banyaknya panas persatuan massa benda pada waktu terjadi perubahan fase Þ panas laten (L)

Q = mL

Panas yang diserap / dikeluarkan pada perubahan fase

KALOR LEBUR :

· jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur satu satuan massa pada suhu tetap

· Kalor yang dilepas satu satuan massa lelehan sewaktu membeku pada suhu tetap

· Kalor lebur air pada 0^oC = 80 kal/g

KALOR UAP

Jumlah kalor diperlukan untuk menguapkan satu satuan massa zat pada suhu tetap untuk air 100^oC ® 540 kal/g

KALOR SUBLIMASI :

Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah satu satuan massa padatan menjadi uap pada suhu tetap

PERPINDAHAN KALOR

Kalor akan mengalir dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah melalui :

a. konduksi (hantaran)

b. konveksi (aliran)

c. radiasi (pancaran)

Konduksi adalah peristiwa dimana kalor berpindah dalam zat akibat tumbukan antar molekul-molekul zat tersebut

J_Q

T1 T2

T1 > T2

Perpindahan kalor J_Q (kal/cm²s)

J_Q = - k DT/L

k = koefisien konduktivitas termal

DT = T₂ – T₁

Contoh :

Panas mengalir dari kulit ke udara

· Pada jarak Dx dari dalam kulit sampai permukaan kulit ® T = T₁

· Di udara pada jarak Dx ® T = T₂

· Di antara ke dua permukaan T = T_i

· Hantaran panas melalui kulit harus sama dengan udara sekitarnya :

Di permukaan kulit : J_Q = -

Udara : J_Q = -

J_Q = -

J_Q =

· Kalor berpindah secara konveksi berarti ada fluida panas yang mengalir dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah,

· Fuida bersuhu lebih tinggi mempunyai energi dalam lebih tinggi dari pada fluida bersuhu rendah

· Energi dipindahkan dari daerah bersuhu lebih tinggi ke daerah bersuhu lebih rendah bersama fluida tersebut.

Memasak air hingga mendidih

· Peristiwa serupa terjadi dalam atmosfer bumi.

· Pada tempat-tempat dengan suhu tanah bertambah oleh matahari, suhu udara dekat tanah naik secara konveksi.

· Udara hangat ini kemudian digantikan oleh udara yang lebih dingin, misalnya danau atau samudra yang membuat perputaran udara skala besar.

Jumlah kalor yang dialirkan persatuan waktu dinyatakan dengan persamaan

H = h . A . (T₂ - T₁)

dengan : h = koefisien konveksi

A = luas penampang fluida panas

T₂ = suhu sumber panas (suhu tinggi)

T₁ = suhu sekelilingnya (suhu rendah)

Radiasi

· energi elektromagnetik yang merambat melalui ruang hampa dengan laju (3 x 10⁸m/s).

· Cahaya, infra merah dan ultraungu

· Semua benda memancarkan radiasi, benda-benda pada suhu kamar terutama memancarkan penyinaran infra merah, sedangkan benda-benda bersuhu tinggi misalnya filamen lampu penerangan memancarkan radiasi tampak disamping juga infra merah.

Energi yang dipancarkan oleh sebuah benda persatuan waktu dari sebuah benda seluas A dan bersuhu mutlak T_e adalah :

H_e = e s A T_e⁴ pancaran (emisi)

= tetapan Stefan-Boltzman

e = emisivitas, (benda hitam e = 1, benda putih

e = 0)

Sebuah benda bersuhu T_e diletakkan dalam ruang dengan dinding-dindingnya bersuhu T_a akan menyerap radiasi dari dinding-dinding itu dengan

laju

H = e s A T_a⁴ serapan (absorbsi)

Jadi pada benda yang lebih panas dari pada dinding-dinding (T_e>T_a) maka akan timbul radiasi netto dari benda ke dinding dengan laju

H = H_e - H_a = esA(T_e⁴ -T_a⁴)

Contoh : Suhu kulit seorang bugil yang duduk dalam sebuah kamar pada 22^oC adalah 28^oC. Berapa laju netto kalor radiasi dari badan orang itu jika luas permukaan total dari badan 1,9 m² dan emisivitas kulit manusia terhadap sinar infra merah 0,97.

Jawab : H = e s A (T_e⁴ - T_a⁴)

= (0,97)(5,67 x 10^-8)(1,9)(301⁴ - 295⁴)

= 66,4 watt

Penguapan adalah

perubahan molekul-molekul dari fase cair ke fase gas.

Kalor penguapan molar.

· Jumlah energi yang diperlukan untuk menguapkan satu mol zat cair .

· kalor penguapan molar air pada 37^oc adalah 43,4 KJ dan karena 1 mol zat air adalah 18 gram berarti bahwa 43,4 KJ/18 g = 2,4 KJ/g energi yang di lepaskan untuk setiap gram air yang diuapkan.

Contoh : Dalam keadaan berpeluh, pada manusia tetap ada penguapan air dari kulit dan paru-paru mencapai 600 gram air per hari. Berapa laju kalor yang di lepas karena penguapan dalam keadaan berpeluh di atas ?

Jawab :

Kalor yang di lepaskan karena penguapan 600 gram air adalah Q = 600 x 2,4

= 1,44 x 10³KJ

Dan laju kalor yang di lepas dalam satu hari adalah

About SiChesse

Di blog ini juga Saya membagikan beberapa hasil karya tulis Saya seperti yang bisa sobat baca secara gratis. Harapan Saya yaitu semoga blog ini dapat memberikan kontribusi yang bermanfaat bagi sobat semua.

Salam Sehat dan Harmonis