FLUIDA

smart FISIKA

fisikaku

Selasa, 07 Agustus 2012


1.       S U H U


Suhu disebut juga temperatur, yaitu derajat panas dinginnya suatu benda. Jika suatu benda dipanasi akan mengalami perubahan baik warna, volume daya hantar listriknya dan lain-lain. Benda yang mengalami perubahan karena panas disebut memiliki sifat termometrik.
Alat untuk mengukur suhu atau temperatur dinamakan termometer. Cara pembuatan termometer sebagian besar jenis termometer pada prinsipnya sama, yakni dengan menentukan titik tetap sebagai pedoman, yaitu titik tetap bawah dan titik tetap atas ( pelajari kembali cara menentukan titik tetap bawah dan titik tetap atas pada buku SMP kelas VIII ).
Berdasarkan titik tetap bawah dan titik tetap atas, termometer bermacam – macam, yaitu:

         C                    R                    F                            K






Keterangan      :
C    : termometer skala celcius
R    : termometer skala reamur
F    : termometer skala fahrenheit
K   : termometer skala kelvin


 


 
                 100                 80                    212                  373





 
                 0                    0                   32                    273


Ø Jumlah Skala :
þ  Termometer Celcius (C)
Titik tetap bawah 00 sedangkan titik tetap atasnya 1000, maka jumlah skala 100
þ  Termometer reamur (R)
Titik tetap bawah 00 sedangkan titik tetap atasnya 800, maka jumlah skala 80
þ  Termometer Fahrenheit (F)
Titik tetap bawah 320 sedangkan titik tetap atasnya 2120, maka jumlah skala 180
þ  Termometer Kelvin (C)
Titik tetap bawah 2730 sedangkan titik tetap atasnya 3730, maka jumlah skala 100

Derajat termometer Kelvin merupakan termometer yang ditetapkan sebagai suhu mutlak. Selanjutnya perhatikan perbandingan jumlah skala dari berbagai termometer sebagai berikut.
               Term. Celcius        :   Term. Reamur         :   Term. Fahrenheit     :   Term. Kelvin
                          C                   :           R                    :             F                    :             K                   
                        100                  :           80                    :           180                  :           100                  
                          5                    :           4                     :             9                    :             5                    

Konversi skala termometer satu ke termometer yang lain dapat digunakan persamaan sebagai berikut.

1.  t 0C              =  . t  0R                                        
2.  t 0R              =  . t  0C                                        
3.  t 0C   = ( . t  +  32 ) 0F                           
4.  t 0F   =  ( t  -  32 ) 0C                             
5.  t 0R  = (    . t  +  32 ) 0F                         
6.  t 0F   =  ( t  -  32 ) 0R                             
7.  t 0C              = ( t  +  273 ) 0K                                           
8.  t 0K              = ( t – 273 ) 0

Contoh Soal :
1.       Suatu ruang suhunya 30 0C. Berapa derajatkah suhu tersebut jika diukur menggunakan termometer :
a). Reamur ?                                        c). Kelvin ?
b). Fahrenheit ?                                  

Penyelesaian :
Diket      :           C = 30 0C
ditanya   :           a). 0R   = ?                   c). K    = ?
b). 0F   =?                   
jawab     :












b).  (F – 32 )   =  . C 
                =  . 30  +  32
                = 9 . 6 + 32
                = 54 + 32
                = 860
 

a). R  =  . C
             =  . 30  =
             = 24 0
 



c). t 0C = t  +  273
            = 30  +  273
            = 303 oK

 







 









2.       Pada suhu berapa skala termometer Fahrenheit dan skala termometer Celcius menunjukkan angka yang sama ?

Penyelesaian :
Diket      : t 0C    =  ( . t  +  32 ) 0
  t 0F    =   ( t  -  32 ) 0C
ditanya   : t 0C    =  t 0F ?


jawab     :
t 0C          =      t 0F
 . t  +  32          =      ( t  -  32 )
 . t  +  32          =      . t  -  160/9
 . t  -   . t       =      -    -  32
     (    -    ) . t       =      -    -   
                        . t       =      -  
                                t       =      -   X  
                                        =      - 40 0
Jadi termometer celcius dan termometer fahrenheit menunjukkan angka yang sama pada angka minus 40 0.

2.   PEMUAIAN


Suatu zat jika diberi kalor akan mengalami perubahan suhu. Akibatnya pada sebuah benda akan mengalami pemuaian, baik muai panjang, muai luas, muai volume dan juga mengalami perubahan wujud.

a.  Pemuaian Panjang
Sebenarnya suatu benda jika dikenai panas mengalami pemuaian secara bersama-sama, yaitu muai panjang, luas maupun volume secara bersama-sama. Namun untuk mempermudah pembahasan, akan diuraikan secara berurutan.
Benda yang mula-mula panjangnya o dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar ∆t dan terjadi penambahan panjang sebesar ∆.  Sedangkan koefisien muai panjang (a)  = , maka panjang
 
Perhatikan gambar !


 




 o                  

benda setelah dipanaskan ( t) dirumuskan :                t  = o ( 1 + a . ∆t )


Keterangan        :
  t     = panjang benda setelah dipanaskan, m
  o    = panjang benda mula-mula, m
a          = koefisien muai panjang benda, /0C
     = pertambahan panjang benda,  m
   ∆t    = pertambahan suhu, 0C



b.      Pemuaian Luas
Benda yang mula-mula luasnya Ao dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar ∆t dan terjadi penambahan luas sebesar ∆A, perhatikan gambar.






Sedangkan koefisien mua luas dirumuskan : b     = , maka luas benda setelah suhu dinaikkan (dipanasi) dirumuskan :
 


 





                              Ao                   ∆A
    
                                                                                    At  =  Ao ( 1  +  b . ∆t )

Keterangan      :
At        = luas benda setelah dipanaskan, m2
Ao       = luas benda mula-mula, m2
b          = koefisien muai luas benda, /0C
∆A       = pertambahan luas benda,  m2
∆t        = pertambahan suhu, 0C

Benda yang mula-mula volumenya Vo dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar ∆t dan terjadi penambahan volume sebesar ∆V.
Sedangkan koefisien muai volume dirumuskan: g    =  ,  maka  volume  benda setelah suhu naikkan
 
c.  Pemuaian Volume
 Perhatikan  gambar .



 




atau dipanasi dirumuskan :          Vt  =  Vo ( 1  +  g . ∆t )

Keterangan      :
    Vt    = Volume benda setelah dipanaskan, m3
    Vo    = volume benda mula-mula, m3
    g      = koefisien muai volume benda, /0C
   ∆V    = pertambahan volume benda,  m3
   ∆t     = pertambahan suhu, 0C

Sedangkan hubungan koefisien muai panjang ( a ), koefisien muai luas (  b ) dan koefisien muai volume (  g ), dirumuskan :

                        b  =  2 a          dan                  g  =  3 a


Ø  Pemuaian pada Zat Cair
Pemuaian pada zat cair tidak berlaku pada suhu 00C sampai dengan 40C, berlakunya pada suhu di atas 40C. Pemuaian yang terjadi pada zat cair langsung pada volumenya, yang dirumuskan seperti halnya pada pemuaian volume pada zat padat yaitu:

                                    Vt  =  Vo ( 1  +  g . ∆t )

Sedangkan pemuaian pada zat gas akan dibahas secara khusus pada bab teori kinetik zat dan termodinamika.



Ø  Anomali Air
Bila kita mulai memanaskan es pada suhu -100C, es akan memuai seperti zat padat lainnya sampai es mencapai suhu 00C. Diantara suhu 00C – 40C air menyusut  dan mencapai volume minimum  pada suhu 40C. Perhatikan gambar berikut.


Pada saat menyusut, massa air tetap. Ini berarti massa jenis air ( ρ = m/V ) mencapai maksimum pada suhu 40C. Di atas 40C air akan memuai jika dipanaskan. Jadi pada suhu diantara 00C sampai 40C air menyusut dan diatas 40C air memuai.
Sifat pemuaian air yang tidak teratur inilah yang disebut “anomali air” ( anomali berarti ketidakteraturan ). Zat lain yang mempunyai sifat anomali seperti air adalah paraffin dan bismuth.
 
 
                                                                                                           Volume
                                                                                                                         (10-3 . m3)                           
            
                                                                                1,00013

                                                                                            1,00000


 
                                                                                                                       40C  50C                 t



Contoh Soal    :
1.       Baja yang panjangnya 100 cm pada suhu 300C dipanaskan hingga suhunya 1300C. Jika koefisien muai panjang baja = 10 –5/0C, tentukan panjang baja setelah dipanaskan !
Penyelesaian :
      Diket        :   o   = 100 cm
                             a     = 10 –5/0C
                 t1     = 30 0C            ∆t   = t2  -  t1
                             t2     = 130 0C                 = 130  -  30
      ditanya     :   t    = ?                          = 100 0C                                                  
      jawab        :
               t     = o ( 1 + a . ∆t )
                        = 100 ( 1 + 10 –5 . 100 )
                        = 100 ( 1,001 )
                        = 100,1 cm
2.       Plat besi panjangnya 10 cm, lebar 10 cm suhunya 200C. Setelah dipanasi luasnya menjadi 100,6 cm2. Jika koefisien muai panjang 6 . 10 –5/0C, tentukan suhu akhirnya !
Penyelesaian :
      Diket        :    Ao  = p x l  = 10 cm x 10 cm        = 100 cm2
                              t1   = 20 0C
                             At  = 100,6 cm2
                             a    =  6 x 10 –5/0C                     b = 2 a
                                    = 12 . 10 –5/0C
      ditanya     :     t2    = ?
      jawab        :   At    =  Ao ( 1  +  b . ∆t )
                          100,6 = 100 ( 1 + 12 . 10 –5 . ∆t )
                         100,6 = 100 + 12 . 10 –3 . ∆t )
                                        ∆t   = =  
                                    = 50 0C
                             t2    = t1  +  ∆t
                                   = 20  +  50
                                   = 70 0C


3.       Balok besi mula-mula volumenya 100 cm3 pada suhu 200C dipanaskan hingga 700C. Jika koefisien muai panjang 10 –5/0C, tentukan volumenya setelah dipanaskan !

Penyelesaian :
Diket        :     Vo = 100 cm3
                              t1   = 200C             ∆t   = t2  -  t1    = 70  -  20       
                              t2   = 700C                    = 50 0C
                               a   =  10 –5/0C                                 g        = 3 a                                                                                                                                                   = 3 . 10 –5/0C
ditanya     :      Vt = ?
jawab        :      Vt              =  Vo ( 1  +  g . ∆t )
                                     = 100 ( 1  +  3 . 10 –5 . 50 )
                                     = 100 ( 1  +  150 . 10 –5 )
                                     = 100  +  15 . 10 –2
                                     = 100,15 cm 3

4.       sebuah kubus alumunium pejal pada suhu 250C volumenya 2 liter. Berapa volume kubus pada suhu 125 0C jika koefisien muai panjang alumunium adalah 2,4 x 10-5/0C ?

Penyelesaian :
Diket        :     Vo = 2 liter
                              t1   = 250C             ∆t   = t2  -  t1    = 70  -  20       
                              t2   = 1250C                                   = 100 0C
                               a   =  2,4 x 10 –5/0C                                    g        = 3 a                                                                                                                                                   = 7,2 . 10 –5/0C
ditanya     :      Vt = ?
jawab        :      Vt              =  Vo ( 1  +  g . ∆t )
                                     = 2 ( 1  +  7,2 . 10 –5 . 100 )
                                     = 2 ( 1  +  720 . 10 –5 )
                                     = 2 ( 1 +  0,00720 )
                                     = 2,0144 liter

 

B.     Rangkuman Uraian Materi 1

1.            Suhu disebut juga temperatur, yaitu derajat panas dinginnya suatu benda.  
2.            Alat untuk mengukur suhu atau temperatur dinamakan termometer.
3.            Berdasarkan jumlah skala yang ada di berbagai termometer,  maka perbandingannya adalah :
                          C                   :           R                    :             F                    :             K                   
                          5                    :           4                     :             9                    :             5                    
4.            Rumus konversi dari satu termometer ke termometer yang lain dirumuskan :
1.  t 0C   =  . t  0R                                      
2.  t 0R   =  . t  0C                                      
3.  t 0C   = ( . t  +  32 ) 0F                          
4.  t 0F              =  ( t  -  32 ) 0C                             
5.  t 0R  = (    . t  +  32 ) 0F                        
6.  t 0F              =  ( t  -  32 ) 0R                             
7.  t 0C  = ( t  +  273 ) 0K                                          
8.  t 0K  = ( t – 273 ) 0
5.            Sebuah benda yang diberi kalor ( dipanasi ) kecuali mengalami penambahan suhu juga akan mengalami pemuaian, yakni pemuaian panjang, luas dan volume.
6.            Panjang benda setelah suhu dinaikkan dirumuskan : t  = o ( 1 + a . ∆t )
7.            Luas benda setelah suhu dinaikkan dirumuskan :  At  =  Ao ( 1  +  b . ∆t )
8.            Volume benda setelah suhu dinaikkan dirumuskan :  Vt  =  Vo ( 1  +  g . ∆t )



1 komentar:

Poskan Komentar