MODUL VI SMK

SUHU DAN KALOR
SK : Menerapkan Konsep Suhu dan Kalor
KD :
1. Menguasai konsep suhu dan kalor
2. menguasai pengaruh kalor terhadap zat
3. mengukur suhu dan kalor
4. menghitung kalor

A. DESKRIPSI

Modul siswa tentang Suhu dan Kalor ini terbagi menjadi 4 kegiatan belajar. Adapun materi yang dipelajari adalah sebagai berikut :
1. Pengertian suhu membahas tentag skala dan beberapa termometer dan perubahan skala antar termometer
2. Pengertian kalor membahas mengenai kalor jenis, kapasitas kalor, asas black dan pemuaian zat padat, cair dan gas
3. perubahan eujud membahas tentang perubahan wujud antar zat padat, cair dan gas serta kalor laten
4. perpindahan kalor membahas tentang konduksi, konveksi dan radiasi

B. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

Petunjuk bagi siswa
1. bacalah modul ini secara berurutan dan pahami benar isi dari setiap subkompetensinya
2. setelah anda mengisi cek kemampuan, apakah anda termasuk kategori orang yang perlu membaca modul ini
3. agar kompetensi anda dapat bekembang sesuai dengan standar, lakukanlah semua tugas-tugas yang terdapat di dalam modul ini
4. buatlah rencana belajar anda sesuai dengan format yang ada didalam modul ini
5. lakukan kegiatan belajar untuk mendapatkan kompetensi sesuai dengan kegiatan belajar yang sudah anda susun
6. pada saat mengerjakan lembar latihan, jangan menanyakan pada orang lain sebelum anda menyelesaikan
7. kerjakan lembar latihan untuk pembentukan psikomotorik skills
8. anda dapat melanjutkan kemodul berikutnya setelah menunjukan kemampuan yang diisyaratkan dalam modul ini

Peran Guru
1. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar
2. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar
3. Membimbing siswa melalui tugas-tugas pelatihan yang dijelaskan dalam tahap pelatihan
4. Membantu siswa dalam memahami konsep, contoh soal dan pertanyaan siswa
5. membantu siswa dalam menentukan dan mengakses sumber tambahan lain
6. mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok
7. melasanakan penilaian
8. menjelaskan kepada siswa mengenai bagian yang perlu untuk dibenahi
9. mencatat pencapain kemajuan siswa

C. Tujuan Akhir
Spesifikasi kinerja yang diharapkan dpat dikuasai oleh siswa setelah mengikuti seluruh kegiatan belajar adalah :

a. Menghitung suhu dengan skala derajat C, R, F dan K
b. Menghitung kalor jenis dan kapasitas kalor
c. Menghitung pemuaian zat padat, cair dan gas
d. Menghitung perpindahan kalor cara konduksi, konveksi dan radiasi

berdasarkan spesifikasi diatas, kemungkinan aplikasi konsep suhu dan kalor dalam dunia kerja, diantaranya menerapkan prinsip-prinsip tegangan dan regangan pada pegas yang banyak digunakan pada pirand printer dan instalasi sistem jaringan.

D. Cek Kemampuan

Berilah tanda cek (√) pada kolom ya atau tidak yang tersedia sesuai dengan apa yang anda pahami

No Pertanyaan Ya Tidak
1. Tahukah anda pengertian suhu ?
2. Tahukah anda mengapa zat cair yang biasanya digunakan untuk mengisi termometer adalah air raksa ?
3. Tahukah anda pembagian skala termometer Celcius, reamur, Fahrenheit dan kelvin ?
4. Dapatkah anda melakukan konversi skala antara termometer Celcius, reamur, Fahrenheit dan kelvin ?
5. Tahukah anda pengertian kalor ?
6. Thukn anda pengertian kalor jenis dan kapasitas kalor ?
7. Tahukah anda mengenai asas black ?
8. Dapatkah anda melkukan perhitungan-perhitungan yang menggunakan persamaan-persmaan kalor jenis, kapasitas kalor dan asas black ?
9. Dapatkah anda menjelaskan mengenai fenomena anomali air ?
10. Dapatkah anda melakukan perhitungan yang menggunakan persamaan pemuaian panjang zat padat ?
11. Dapatkah anda melakukan perhitungan yang menggunakan persamaan pemuaian luas zat padat.

Apabila anda menjawab TIDAK pada salah satu pertanyaan diatas, pelajarilah materi tersebut pada modul ini. Apabila anda menjawab YA pada semua pertanyaan, maka lanjutkanlah dengan mengerjakan tugas, tes formatif dan evaluasi yang ada pada modul ini.

BAB II
RENCANA BELAJAR SISWA

A. Rencana Belajar Siswa
Butlah rencana belajar anda berdsarkan rancangan pembelajaran yang telah disusun oleh guru. Untuk menguasai materi Suhu dan kalor ini dengn menggunakan format sebagai berikut :

No. Materi Kegiatan Pencapaian Alasan perubahan
Bila diperlukan Paraf
Tanggal Jam Tempat Siswa Guru
1 Mengetahui pengertian suhu, skala beberapa termometer dan perubahan skala antar termometer
2 Mengetahui pengertian kalor dan mampu melakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan kalor jenis, kapasitas kalor, asa black dan pemuaian pada zat padat
3 Megetahui perubahan wujud dan kalor laten
4 Melakukan perhitungan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi


Jakarta, Juli 2008
Mengetahui, Siswa Peserta Diklat
Guru Pembimbing





Yuli Sofiyati, S.Pd. .....................................

B. URAIAN MATERI
















A. PENGERTIAN SUHU
Suhu dan temperatur adfalah besaran yang menunjukan derajat panas atau dingin suatu benda. Sebagai contoh es bersuhu rendah dan air mendidih bersuhu tinggi. Alat Bantu untuk mengukur suhu dinamakan thermometer dan zat cair yang digunakan untuk mengisi thermometer adalah air raksa bukan air biasa.
Keistimewaan air raksa dibandingkan zat cair yang lain adalah :
• segera dapa mengambil panas benda yang akan diukur, sehingga suhu air raksa dengan segera dapat sama dengan suhu benda yang sedang diukur
• Mempunyai titik beku -390C dan titik didih 3570C
• Pemuaiannya teratur
• Mudah dilihat karena air raksa mengkilat

Skala dan Beberapa Termometer

Ada banyak macam termometer diantaranya yang cukup kita kenal adalah termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Masing-masing termometer tersebut mempunyai jangkauan skala tertentu
• Termometer Celcius Memiliki titik didih air 1000 C dan titik bekunya 00 C dibagi dalam 100 skala
• Termometer Reamur memiliki titik didih air 800 R dan titik bekunya 00 R dibagi dalam 80 skala
• Termometer Fahrenheit memiliki titik didih air 2120 F dan titik bekunya 320 F dibagi dalam 180 skala
• Termometer Kelvin memiliki titik didih air 3730 K dan titik bekunya 2730 K dibagi dalam 100 skala

B. PENGERTIAN KALOR

Kalor adalah salah satu energi yang cepat berpindah dari benda yang satu kebenda yang lain karena perbedaan suhu. Istilah kalor berasal dari kata kaloric yang diperkenalkan oleh Lavoiser ahli kimia dari prancis. Oleh para ahli kimia dan fisika kalor dianggap zat alir yang tidak dapat dilihat oleh manusia. Berdasarkan itulah satuan kalor ditetapkan dengan nama kalori. Satuan kalor yang lain yaitu Joule.
Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air sebesar 10 C.

1. Kalor Jenis
Kalor jenis suatu zat didefinisikans ebagai banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 10C. Secara matematika dapat ditulis Q = m c ∆t
Dengan :
Q = Banyaknya kalor yang diberikan (kalori atau jaoule)
m = Massa zat Gr atau Kg)
c = Kalor jenis (kal/gr0C atau Joule/kg0C)
∆t = Perubahan suhu (0C)



2. Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor yaitu bilangan yang menunjukan jumlah kalor yang diserap oleh suatu zat untuk menaikkan suhu zat terbesar 10C. secara matematika ditulis dengan C = dimana :
C = Kapasitas kalor (kal/0C atau Joule/0C)
Q = Kalor yang diterima (kalori atau joule)
∆t = Perubahan Suhu (0C)

3. Asas Black
Menurut pengamatan Black, jika dua macam zat yang berbeda suhunya dicampurkan, maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepaskan panas yang sama banyaknya dengan panas yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Jika ditulis dengan matematika sebagai berikut :

QLepas = QSerap
(m2 c2 ∆t)Lepas = (m1 c1 ∆t)Serap
(m2 c2 ∆t) (t2 . tk) = m1 c1 (tk . t1)

Dengan :
m1 : Masa benda 1 Kg
m2 : massa benda 2 Kg
c1 : kalor jenis benda 1 (J/Kg0C)
c2 : kalor jenis benda 2 (J/Kg0C)
t1 : Suhu Benda 1 (0C)
t2 : Suhu Benda 2 (0C)
tk : Suhu keseimbangan (0C)

4. Pemuaian zat
Pada umumnya bila suatu zat diberikan kalor maka zat itu akan memuai atau bertambah besar. Besarnya ukuran pertambahan benda ditentukan oleh jenis benda, ukuran benda mula-mula dan besarnya kalor yang diberikan.

a. Anomali Air
Kondisi zat oleh pemuaian tidak berlaku sepenuhnya pada air. Pada air terjadi perkecualian yaitu volume air akan berkurang bila suhunya dinaikkan dari 00C sampai 400C. Peristiwa ini disebut dengan anomali air.

b. Pemuaian Zat Padat
Pada sebuah zat terdapat beberapa pemuaian, yaitu sebagai berikut :
1. Pemuaian Panjang
2. Pemuaian Luas
3. Pemuaian Volume
4. dan Pemuaian Zat Cair dan Gas

C. PERUBAHAN WUJUD
Pemberian kalor pada zat ataupun pelepasan kalor dari suatu zat padat menyebabkan zat tersebut berubah wujudnya. Misalkan dari wujud zat padat menjadi cair, dari wujud cair menjadi gas atau sebaliknya. Perubahn wujud tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :








Kalor Laten
Selama perubahan wujud, suhu zat tidak berubah kalor yang digunakan untuk mengubah wujud ini seolah-olah tersembunyi karenanya kalor ini disebut kalor laten (laten artinya tersembunyi). Kalor laten adalah kalor yang dipeelukan oleh 1 kg zat untuk merubah wujud daru satu wujud ke wujud lainnya.

Hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut :

L = Q = L m
Dengan :
Q = Kalor (joule atau kalori)
m = Massa Zat (Kg atau gr)
L = Kalor Laten (J/kg atau kal/gr)


D. PERPINDAHAN KALOR

Jenis perpindahan kalor yang terjadi pada suatu zat dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu :
a. Konduksi (Hantaran)
Konduksi yaitu perpindahan kalor tanpa disertai dengan perpindahan partikel zat
b. Konveksi (Aliran)
Istilah konveksi bisa digunakan pada perpindahan kalor melalui fluida (zat cair dan gas).
c. Radiasi (Pancaran)
Radiasi yaitu perpindahan kalor tanpa memerlukan medium (zat perantara)

E. TES FORMATIF
Kerjakanlah Soal berikut ini pada tempat jawaban yang tersedia !

1. Ubahlah kedalam skala fahrenheit skala beikut ini : 1200 C, 170R, -400C dan 4760K
2. Sebuah pipa tembaga panjangnya 3 m pada suhu 200C. Jika koefisien mulai panjang tembaga 0,00002/0C hitunglah panjangnya pada suhu :
a. 400 C dan
b. 1000 C
3. Sebuah lubang kecil sebuah perapian dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna dengan luas 0,5 cm dan suhu perapian 1.7270 C. berapa kalor yang dipancarkan tiap detiknya?
4. Sebuah keping besi degan tebal 2 cm dan luas penampang 5.000 cm2, salah satu sisinya bersuhu 1500C dan sisi lainnya bersuhu 1400 C. berapakah klor yang berpindah setiap detik ? (Kbesi = 4,6 x 103 kj/ ms0k)
5. sebuah bejana gelas yang massanya 300 gr berisi 540 gr air dengan suhu 900C. Kedalam bejana ditambahkan 600 gr air yang suhunya 300C. Berapa suhu akhir campuran ?
(cair¬ = 4.200 J/kg0K, cgelas = 840 j/ kg0K)
6. secangkir teh bersuhu 650 C dibiarkan terbuka pada ruangan yang bersuhu 250C. Jika luas permukaan cangkir 40 cm2. dan kalor yang hilang selama lima menit adalah 36 J. Hitunglah koefisienkonveksinya !
7. sebuah grafit mempunyai panjang 5 m pada suhu 400C. Tentukan panjang akhir grafit tersebut pada suhu 900C (koefisien muai panjang grafit 7,9 x 10-6/0K)
8. kalor sebesar 500 kkal diberikan pada benda yang massanya 4 kg. Jika kalor jenisnya 1 kkal/kg0C, tentukan kenaikan suhu benda itu !
9. berapa kalori yang diperlukan untuk menaikkan suhu 230 gram tembaga dari 140C menjadi 760C ?
10. berapa daya pancar benda pijar yang suhunya 200 k, jika emisivitasnya 0,8 ) (konstanta Stefan Boltzman 5,6 x 10-8 watt/m2 K4)