Secara matematis dapat di tulis seperti berikut:
Keterangan: Q = Kalor yang diserapdilepas benda J.
m = Massa benda kg. c = Kalor jenis benda Jkg°C.
∆T = Perubahan suhu °C.
2.1.4.2 Pengaruh perubahan suhu benda terhadap ukuran benda
Pemuaian merupakan gerakan atom penyusun benda karena mengalami pemanasan. Semakin panas suhu suatu benda, makin cepat getaran antar atom
yang menyebar kesegala arah. Karena adanya getaran atom inilah yang menjadikan benda tersebut memuai kesegala arah.
1. Pemuaian pada Zat Padat a. Pemuaian Panjang
Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula , koefisien muai panjang , suhu mula-mula , lalu dipanaskan sehingga panjangnya
menjadi , dan suhunya menjadi .
Gambar 2.1 Pemuaian panjang
Panjang batang setelah pemuaian adalah:
Keterangan: = Pertambahan panjang batang = m.
= Panjang mula-mula batang . = Panjang akhir batang .
= Selisih suhu = . = Koefisien muai panjang .
b. Pemuaian Luas Jika suatu benda berbentuk bujur sangkar tipis dengan sisi dipanaskan
sehingga suhunya berubah sebesar , maka bujur sangkar akan memuai pada kedua sisinya seperti Gambar 2.2. Luas benda mula-mula adalah
Gambar 2.2 Pemuaian Luas
Karena setiap sisi memuai sebesar , maka akan membentuk bujur sangkar baru dengan sisi l
o
+ . Jadi luas akhir benda adalah:
Karena cukup kecil, maka nilai
2
mendekati nol sehingga dapat diabaikan. Dengan anggapan ini diperoleh luas benda saat dipanaskan
seperti berikut ini.
Dengan memasukkan l
o
, , dengan perubahan luas akibat pemuaian maka luas akhir benda setelah pemuaian menjadi
Nilai kemudian dikenal sebagai koefisien muai luas , sehingga diperoleh
Dengan = Pertambahan luas benda = m
2
. A = Luas akhir m
2
. A
o
= Luas mula-mula m
2
. = , koefisien muai luas
o
C
-1
atau K
-1
. = Selisih suhu
o
C atau K.
c. Pemuaian Volume Jika suatu benda berbentuk kubus dengan sisi l
o
dipanaskan sehinnga suhunya berubah menjadi , maka kubus akan memuai pada ketiga sisinya
seperti Gambar 2.3. Volume benda awal adalah .
l
o
Gambar 2.3 Pemuaian volume Karena setiap sisi memuai sebesar
,
maka akan terbentuk kubus baru dengan sisi l
o
+ . Jadi volume akhir benda adalah
Mengingat cukup kecil, maka nilai
2
dan
3
mendekati nol sehingga dapat diabaikan. Menggunakan anggapan ini, kita peroleh volume
akhir benda setelah pemuaian menjadi
Dengan memasukkan l
o
, , maka volume akhir benda setelah pemuaian menjadi
Nilai kemudian dikenal sebagai koefisien muai volume , sehingga diperoleh
Perubahan volume akibat pemuaian adalah
Dengan, V = Volume akhir m
3
. V
o
= Volume mula-mula m
2
. = 3 , koefisien muai volume
o
C
-1
atau K
-1
. = Perbedaan suhu
o
C atau K.
2.1.4.3 Pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda
Kalor yang diserap benda digunakan untuk dua kemungkinan, yaitu untuk menaikkan suhu atau untuk mengubah wujud benda. Kalor yang dibutuhkan 1 kg
zat untuk berubah wujud pada suhu tetap disebut kalor laten. Terdapat dua jenis kalor laten yaitu kalor laten lebur kalor lebur dan kalor laten didih kalor didih.
Kalor lebur merupakan kalor yang dibutuhkan 1 kg zat untuk melebur. Kalor didih merupakan kalor yang dibutuhkan 1 kg zat untuk mendidih. Kalor yang
dibutuhkan untuk melebur sejumlah zat yang massanya m dan kalor leburnya dirumuskan sebagai berikut
Sementara itu, Kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan sejumlah zat yang massanya m dan kalor didihnya dirumuskan sebagai berikut
Keterangan = Kalor lebur = Kalor beku Jkg.
= Kalor didih = Kalor embun Jkg. = Massa zat kg.
= Kalor J.
2.1.4.4 Asas Black
Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Kalor merupakan energi yang dapat berpindah, prinsip ini merupakan
prinsip hukum kekekalan energi. Hukum kekekalan energi pertama kali diajukan oleh Joseph Black 1728-1899 yaitu
“pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepaskan oleh zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya
kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah ”.
2.1.4.5 Perpindahan Kalor
1. Perpindahan Kalor secara Konduksi Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai
perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Pada perpindahan kalor secara konduksi, energi termal dipindahkan melalui interaksi antara atom-atom atau
molekul walaupun atom-atom atau molekul tersebut tidak berpindah.
