IPA 7 Suhu dan Kalor

 

Apa Ya Bedanya Suhu dan Kalor? Yuk Pelajari Disini!

Kalo ngomongin suhu pasti kamu sering nemuin fenomena ini dari kecil mulai dari es yang dingin, terik matahari, api yang panas. Semua fenomena tersebut adalah fenomena yang berhubungan dengan suhu. Tapi gimana soal kalor? Kamu pernah denger nggak? Burhan pada pembahasan kali ini bakalan ngejelasin tentang suhu dan kalor.

 

Pengertian Suhu dan Kalor

Pembahasan yang bakalan Burhan jelasin adalah suhu. Kalo kamu megang es pasti bakalan merasakan dingin atau ketika berada di deket sumber api, kamu bakalan ngerasa lebih panas kalo dibandingkan dengan jarak yang lebih jauh. Fenomena yang kamu rasain barusan adalah fenomena suhu karena ada perbedaan suhu antara tangan dengan es atau antara jarak dekat dengan jauh.

Biasanya sifat termometrik atau termometric property benda yang bakalan diukur menggunakan termometer. Biasanya di dalam termometer terdapat air raksa karena air raksa punya beberapa kelebihan dibandingkan zat cair lain dalam mengukur suhu suatu benda dan ukuran satuan termometer adalah derajat.

Setelah kamu ngerti dengan suhu, Burhan bakalan jelasin tentang kalor. Kalo kamu berada di dekat suatu sumber api, kamu perlahan bakalan ngerasain panas yang dipancarkan oleh api. Nah panas yang dipancarkan oleh api ini termasuk fenomena kalor. Jadi kalor adalah energi yang dikandung oleh suatu benda dan bakalan disalurkan dari satu sistem ke sistem yang lain jika ada perbedaan suhu.

Perbedaan Suhu dan Kalor

Setelah kamu ngerti tentang pengertian dari masing-masing, Burhan bakalan jelasin perbedaan dari kedua kata ini. Seperti yang dijelasin sebelumnya kalo kalor adalah energi yang dikandung oleh benda baik energi potensial atau energi kinetik. Ketika terjadi perbedaan suhu pada suatu benda, maka kalor di dalam benda bakalan bergerak dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Kalor bakalan ngebikin molekul dalam suatu benda bakalan bergerak lebih cepat sehingga terjadi tumbukan lebih banyak pada molekul benda lain. Tumbukan yang banyak ini dijadiin acuan pengukuran untuk suhu. Jadi suhu ngukur berapa banyak tumbukan molekul akibat penambahan kalor baru dari benda lain.

Itulah perbedaan antara kalor dan suhu dari segi pergerakan molekul. Kamu juga bisa ngeliat perbedaan kalor dan suhu pada fenomena kembang api.  Kalo kamu ngidupin kembang api, kamu bakalan ngeliat percikan api yang muncul. Percikan ini akibat suhu pada kembang api bisa mencapai 3000 ^oC tapi kalornya kecil jadi kalo kamu diemin sebentar kembang api langsung dingin.

Pengukuran Suhu

Setelah kamu ngerti perbedaan kalor dan suhu, Burhan bakalan jelasin tentang pengukuran suhu. Untuk mengukur suhu suatu benda, biasanya menggunakan termometer dengan memanfaatkan sifat termometrik suatu benda. Pengukuran suhu suatu benda akan menghasilkan 4 satuan suhu yaitu Celcius, Farenheit, Reamur, dan juga Kelvin.

1. Celcius

Skala pertama hasil pengukuran suhu yang bakalan Burhan jelasin ada celcius. Celcius adalah skala pengukuran suhu yang paling banyak digunakan di seluruh dunia dan nama Celcius diambil dari nama Andreas Celcius dengan lambangnya C.

Skala Celcius ini memiliki rentang yaitu titik beku air sebagai titik paling bawah di nilai 0 ^oC dan titik didih air sebagai titik paling atas di 100 ^oC. Jadi rentang pengukuran suhu pada satuan Celcius adalah 0 – 100 ^oC.

2. Farenheit

Skala kedua hasil pengukuran suhu yang Burhan jelasin adalah Farenheit. Skala ini digunain di beberapa negara seperti Inggris, Kanada, Amerika, dan beberapa negara Eropa. Berbeda dengan Celcius yang memiliki titik terendah yaitu 0, kalo Fareinhet menentukan titik beku air pada 32 ^oF.

Titik didik air kalo di Celcius berada pada nilai 100, kalo Farenheit berbeda karena nilai titik didih air berada pada 212 ^oF. Jadi rentang pengukuran suhu pada Farenheit antara 32 – 212 ^oF dengan skalanya sebesar 180.

3. Reamur

Skala ketiga yang bakalan Burhan bahas adalah Reamur. Reamur berbeda dengan dua satuan sebelumnya karena pengukuran suhu pada Reamur memiliki rentang yang lebih pendek. Titik beku air pada pengukuran suhu Reamur adalah 0 ^oR dan titik didih air pada suhu 80 ^oR. Jadi rentang pengukuran suhu Reamur adalah 0 – 80 ^oR dengan skala sebesar 80.

4. Kelvin

Skala keempat yang bakalan Burhan bahas adalah Kelvin. Kelvin menjadi satuan resmi dari hasil pengukuran suhu pada satuan internasional. Kelvin menjadi standar acuan dari pengukuran suhu yang lainnya dikarenakan ketiga hasil pengukuran suhu lainnya memiliki nilai negatif sedangkan kelvin tidak memiliki nilai negatif.

Untuk titik beku air pada pengukuran kelvin sebesar 0 K atau dikenal sebagai suhu nol mutlak karena nggak ada pergerakan molekul sama sekali. Titik didih air pada pengukuran kelvin adalah 273 K. Jadi rentang pengukuran suhu pada Kelvin adalah 0 – 273 K.

Perpindahan Kalor

Setelah mengerti tentang pengukuran suhu, Burhan bakalan jelasin tentang perpindahan kalor. Perpindahan kalor ini pasti udah pernah kamu alami setiap harinya seperti ketika memegang sendok besi dan didekatkan ke sumber panas, sendok yang semula dingin tiba-tiba menjadi panas atau kamu berjemur di pagi hari terkena sinar matahari.

Fenomena perpindahan kalor ini dalam fisika dijelasin menjadi 3 jenis yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Burhan bakalan jelasin ketiga jenis perpindahan kalor di bawah ini.

1. Konduksi

Pembahasan pertama yang bakalan Burhan bahas adalah konduksi. Salah satu fenomena konduksi adalah ketika kamu lagi megang sendok di dekat sumber panas, kamu bakalan ngerasain panas pada sendok kamu. Proses perpindahan panas dari sumber panas ke sendok ini disebut konduksi karena zat pada sumber panas nggak ngikut.

Dalam konduksi terdapat 2 kata kunci yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang gampang banget untuk mengalirkan panas dari sumber panas seperti besi, alumunium, dan baja. Kalo isolator keterbalikan dari konduktor karena isolator nggak bisa ngalirin panas dari sumber panas ke benda seperti kartas, kaca, air, kayu, dan plastik.

2. Konveksi

Pembahasan perpindahan kalor kedua adalah konveksi. Fenomena konveksi yang bakalan kamu temuin adalah ketika kamu lagi manasin air. Kalo tanganmu berada di atas air yang kamu sedang panasin, kamu bakalan ngerasain panas dan basah. Fenomena perpindahan kalor beserta dengan zatnya (air) disebut konveksi.

3. Radiasi

Pembahasan perpindahan kalor ketiga adalah radiasi. Setiap hari pasti kamu disinari oleh matahari dan fenomena tersebut adalah radiasi. Jadi radiasi ngejelasin tentang perpindahan kalor tanpa ada zat perantara, jadi mau di ruang angkasa, di ruang vakum, di dalam air, kalor tetap terpindahkan.

Rumus Suhu dan Kalor

• Rumus Pengukuran Suhu

Untuk menentukan pengukuran suhu, kamu bisa gunakan karakteristik dari masing masing alat ukur yang kamu punya untuk mengukur suhu, misal jika suhu awalnya diukur dengan termometer Reamur, dan kamu ingin tau besar suhu jika diukur dengan termometer celcius, kamu tinggal masukin aja nilai suhu yang diketahui dengan titik atas dan titik bawah dari termometer yang ditanyakan dengan rumus :

Keterangan :

Xa = titik tetap atas termometer X

Xb = titik tetap bawah termometer X

Tx = Suhu pada termometer X

Ya = titik tetap atas termometer Y

Yb = titik tetap bawah termometer Y

Ty = Suhu pada termometer Y

Kalo kamu make termometer yang gunain satuan Celcius, kamu bisa ngubah nilai tersebut menjadi Reamur, Farenheit, dan Kelvin menggunakan rumus di bawah ini. Kamu tinggal masukin nilai derajat celcius ke dalam rumus.

• Kalor

Kamu bisa gunain rumus di bawah ini untuk nyari nilai kalor yang ada pada suatu zat.

Q = mcΔT

Keterangan:

Q adalah kalor suatu zat (Joule)

m adalah massa suatu zat (Kg)

c adalah kalor jenis suatu zat (J/kgK)

ΔT adalah perpindahan suhu atau perubahan suhu (K)

• Konduksi

Keterangan:

Q adalah kalor suatu zat (Joule)

t adalah waktu perpindahan kalor

k adalah konduktivitas termal suatu zat (W/mK)

A adalah luas penampang suatu konduktor (m²)

ΔT adalah perpindahan suhu atau perubahan suhu (K)

L adalah panjang suatu konduktor

• Konveksi

Keterangan:

Q adalah kalor suatu zat (Joule)

t adalah waktu perpindahan kalor

h adalah koefisien konveksi zat (W/m²K)

A adalah luas penampang suatu konduktor (m²)

ΔT adalah perpindahan suhu atau perubahan suhu (K)

• Radiasi

Keterangan:

Q adalah kalor suatu zat (Joule)

t adalah waktu perpindahan kalor

adalah konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10^-8 (W/m²K⁴)

e adalah emisivitas suatu benda (benda hitam e = 1)

T adalah perpindahan suhu atau perubahan suhu (K)

Kamu bisa memperdalam pengetahuan tentang materi ini dengan berlatih soal-soal karena materi ini banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.

Contoh Soal Suhu dan Kalor

Leonardo d’caprio sedang melakukan tour ke beberapa negara dengan menggunakan perjalanan kapal laut yang berkapasitas 1000 ton. Pada saat kapal bermuara di pesisir laut Cannes, Prancis.

Cuaca sangat terik dan menunjukan bahwa suhu disekitar adalah  jika Leonardo memiliki termometer dengan titik bawah  , dan titik atas sebesar , berapakah suhu disekitar jika diukur dengan termometer yang dimiliki oleh Leonardo?

PEMBAHASAN

Pada kasus ini, kita dapat mengkonversikan suhu dengan menggunakan persamaan :

Nah, kita ingin mengetahui suhu yang terukur oleh termometer yang dimiliki Leonardo yakni termometer X dengan titik atas (Ya)  dan titik bawah (Yb)

Pada termometer celcius, kita tahu bahwa titik atas adalah  dan titik bawahnya adalah , jika suhu disekitar pesisir Cannes adalah  maka kita dapat memasukan ke persamaan :

Maka suhu yang terukur pada termometer yang dimiliki oleh Leonardo (Ty) adalah :

Jawaban : C

Jawaban A salah karena perbandingan antara selisih titik atas dan titik bawah termometer terbalik

Jawaban B salah karena kesalahan perhitungan pembagian antara suhu pada termometer dengan selisih titik atas dan titik bawah termometer

Jawaban D salah karena terdapat kesalahan perhitungan

Jawaban E salah karena kesalahan titik bawah pada termometer X