Materi, Soal dan Pembahasan Suhu dan Kalor KSN IPA SMP 2022

Fisika Fisika SMP Sains

khaikalramadhan.xyz- Semangat pagi sobat ambis sekalian. Pada postingan kali ini kita akan membahas materi Suhu dan kalor. Materi persiapan KSN IPA SMP 2022, Soal dan solusi KSN IPA SMP 2022. Materi persiapan Kompetisi sains Nasional bidang IPA 2022. dilengkapi dengan soal-soal dan pembahasan.

Definisi Suhu

Suhu didefinisikan sebagai besaran fisika yang dibagi antara dua atau lebih benda yang berada dalam kesetimbangan termal. Suatu benda yang panas dikatakan bersuhu tinggi, dan sebaliknya, benda yang dingin dikatakan bersuhu Yang rendah. Perubahan suhu benda, baik menjadi lebih panas atau lebih dingin biasanya diikuti oleh perubahan bentuk atau bentuknya. Misalnya, perubahan wujud air menjadi es batu atau uap air karena pengaruh panas atau dingin.

Sejumlah es batu yang dipanaskan akan berubah wujud menjadi air (1). Bila terus-menerus
dipanaskan, maka pada suatu ketika (ketika telah mencapai titik didih) air akan mendidih dan berubah wujud menjadi uap air atau gas (2). Proses sebaliknya terjadi manakala air yang berada dalam bentuk gas atau uap air didinginkan, maka akan kembali ke bentuk cair (3), dan ketika terus 4 didinginkan, maka pada saat tertentu (ketika telah mencapai titik beku) air akan membeku dan kembali berwujud padat yaitu es batu (4).

Termometer dan Jenis-jenis Termometer

Ketika suatu benda atau zat dipanaskan atau didinginkan hingga mencapai suhu tertentu, maka beberapa sifat fisis benda tersebut akan mengalami perubahan. Sifat fisika yang mengalami perubahan karena suhu benda berubah dinamakan sifat termometrik (thermometric property). Beberapa contoh sifat termometrik benda diantaranya volume (dalam hal ini kaitannya dengan pemuaian zat, baik itu zat padat, zat cair, atau gas), tekanan (zat cair dan gas), hambatan listrik, gaya gerak listrik, dan intensitas cahaya.

Sifat-sifat termometrik inilah yang dijadikan prinsip kerja sebuah termometer. Termometer bekerja dengan memanfaatkan perubahan sifat termometrik suatu benda ketika benda tersebut mengalami perubahan suhu. Perubahan sifat termometrik suatu benda menunjukkan adanya perubahan suhu benda, dan dengan melakukan kalibrasi atau peneraan tertentu terhadap sifat termometrik yang teramati dan terukur, maka nilai suhu benda dapat dinyatakan secara kuantitatif.

Dari beberapa jenis termometer tersebut, yang sering kita jumpai dalam kehidupan seharihari adalah termometer zat cair dan termometer digital sederhana. Kedua jenis termometer ini biasanya ada yang digunakan untuk mengukur suhu badan kita dan ada pula yang digunakan untuk
mengukur suhu ruang

Jenis termometer Sifat termometrik Jangkauan Ukur (°C)
Air raksa dalam pipa Volume zat atau panjang kolom -39 s/d 500
Gas volume konstan Tekanan gas -270 s/d 1500
Hambatan platina Hambatan listrik -200 s/d 1200
Termokopel Gaya gerak listrik -250 s/d 1500
Pirometer Intensitas cahaya > 1000

Ilustrasi Skal Suhu temperature

Contoh Soal

  1. Suatu benda diukur dengan menggunakan termometer yang berskala Fahrenheit dan hasil
    pengukurannya menunjukkan nilai 86 °F. Tentukan suhu benda tersebut dalam skala:
    a. Celcius b. Reamur c. Kelvin
  1. Pada suhu berapakah termometer skala Celcius dan termometer skala Fahrenheit menunjukkan
    nilai yang sama?

Pembahasan

Pemuaian

Pernahkah Anda memperhatikan kaca jendela sebuah rumah yang tiba-tiba retak ketika terkena cahaya matahari? Pernahkah Anda memperhatikan rel kereta api yang merenggang (ada celah kecil) diantara sambungan rel kereta api ketika pagi hari, tetapi ketika siang hari celah tersebut nampak merapat? Atau pernahkah Anda mengalami kesulitan membuka tutup botol ketika
tutup tersebut dalam keadaan dingin? Fenomena-fenomena tersebut menunjukkan kepada kita bahwa pada dasarnya setiap benda atau zat, baik itu zat padat, zat cair, ataupun gas akan memuai (mengalami pertambahan panjang, luas, atau volume) ketika dipanaskan, dan sebaliknya, ketika
benda atau zat tersebut didinginkan akan menyusut (mengalami pengurangan panjang, luas, atau volume). Pengecualian pada air, karena air memiliki sifat anomali sehingga perilaku pemuaian dan penyusutannya berbeda pada rentang suhu 0 °C hingga 4 °C.

Pemuaian Panjang

Sebuah benda atau zat padat yang berbentuk batang tipis (seperti kawat logam yang berdiameter kecil) ketika dipanaskan akan mengalami perubahan panjang ke arah panjangnya, sehingga benda-benda seperti ini dikatakan mengalami pemuaian panjang. Oleh karena bentuknya yang dominan ke arah panjangnya, sehingga aspek pemuaian luas dan volumenya relatif sangat kecil dibandingkan pemuaian panjangnya, sehingga pemuaian luas dan volumenya dapat diabaikan.

Perubahan panjang benda atau pemuaian benda karena benda tersebut dipanaskan bergantung pada beberapa faktor, diantaranya panjang benda tersebut mula-mula, jenis bahan yang digunakan, dan besarnya perubahan suhu yang dialami benda tersebut. Secara matematis
dinyatakan sebagai berikut.

Pemuaian Luas

Bila zat padat yang dipanaskan tidak berbentuk batang tipis, melainkan berbentuk pelat atau kepingan, maka pemuaian tidak hanya terjadi ke arah panjangnya saja, tetapi juga ke arah lebarnya. Atau dengan kata lain, zat padat tersebut mengalami pemuaian luas.

Pemuaian Volume

Idealnya, suatu zat padat tidak hanya akan mengalami pemuaian panjang atau pemuaian luas, tetapi mengalami pemuaian volume atau pemuaian ruang. Hal ini dikarenakan pada dasarnya bagaimanapun bentuk suatu benda padat atau zat padat, selalu memiliki dimensi ruang (panjang, lebar, dan tinggi) sehingga pemuaian zat padat ketika zat padat itu dipanaskan adalah memuai ke segala arah atau mengalami pemuaian volume.
Pemuaian volume pun dipengaruhi beberapa faktor, diantaranya volume zat padat mulamula sebelum dipanaskan, jenis zat padat yang digunakan, serta besarnya perubahan suhu yang dialami zat padat tersebut. Secara matematis dinyatakan sebagai berikut.

Soal dan Pembahasan

  1. Sebuah batang kuningan memiliki panjang mula-mula 0,5 m pada suhu 15 °C. Berapa panjang
    batang kuningan itu pada suhu 165 °C jika koefisien muai panjangnya 0,000019 / °C?
  2. Sebuah tangki yang terbuat dari tembaga dapat memuat 42 liter pada suhu 30 °C. Koefisien
    muai panjang tembaga adalah 0,000017 / °C. Berapakah volumenya pada suhu 100 °C?
  3. Sebatang perunggu dengan panjang 160 cm dan suhu mula-mula 10 °C. Setelah dipanaskan,
    panjangnya bertambah menjadi 160,36 cm. Jika koefisien muai panjang perunggu tersebut
    adalah 1,9 x 10-5 / K, sampai suhu berapakah batang tersebut dipanaskan?

Pembahasan

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *