Secara matematik dapat dinyatakan: V ~ T atau
b. Pemuaian tekanan gas pada volum tetap Isokhorik
Gambar 4.9: gas dalam ruang tertutup rapat yang sedang dipanasi. Jika pemanasan terus dilakukan maka
dapat terjadi ledakan. Hal tersebut dapat terjadi karena selama proses pemanasan, tekanan gas di dalam ruang
tertutup tersebut memuai. Pemuaian tekanan gas terse- but sebanding dengan kenaikan suhu gas.
Jadi, pada volum tetap tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Pernyataan itu disebut juga
dengan hukum Gay-Lussac. Secara matematik dapat di- nyatakan: P ~ T atau
atau
c. Pemuaian volum gas pada suhu tetap Isotermis
Gambar 4.10 a: Gas di dalam ruang tertut- up dengan tutup yang dapat digerakkan dengan
bebas. Gambar 4.10 b: Pada saat tutup tabung
digerakkan secara perlahan-lahan, agar suhu gas di dalam tabung tetap maka pada saat
volum gas diperkecil ternyata tekanan gas dalam tabung bertambah besar dan bila volum
gas diperbesar ternyata tekanan gas dalam tabung mengecil. Jadi, pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volum gas.
Pernyataan itu disebut hukum Boyle. Salah satu penerapan hukum Boyle yaitu pada pompa sepeda. Dari hukum Boyle tersebut diperoleh:
atau Jika pada proses pemuaian gas terjadi dengan tekanan berubah, volum
berubah dan suhu berubah maka dapat diselesaikan dengan persamaan hukum Boyle - Gay Lussac, dimana:
atau P
P
1 2
. V T
. V T
1 1
2 2
= P
tetap . V
T =
P
1
. V
1
= P
2
. V
2
P . V = tetap P
P
1 2
T T
1 2
= P
tetap T
= V
tetap V
V T
atau T
T
1 2
= =
1 2
P
2
V
2
T P
1
V
1
T a
b
V
1
T
1
V
2
T
2
a b
Gambar 4.10 Proses isotermis
Fisika SMAMA Kelas X
111
Gambar 4.8 Proses isobarik
Gambar 4.9 Proses isokhorik
Di unduh dari : Bukupaket.com
Contoh soal 4.3 1. Sebatang besi yang panjangnya 80 cm, jika dipanasi sampai 50
o
C ternyata bertambah panjang 5 mm, maka berapa pertambahan panjang besi tersebut
jika panjangnya 50 cm dipanasi sampai 60
o
C? Penyelesaian:
Diketahui: Lo
1
= 80 cm ; Lo
2
= 50 cm Δ
t
1
= 50
o
C ; Δt
2
= 60
o
C Δ
L
1
= 5 mm Ditanya: ΔL
2
Jawab: Karena jenis bahan sama besi, maka:
α
1
= α
2
2. Sebuah bejana tembaga dengan volum 100 cm
3
diisi penuh dengan air pada suhu 30
o
C. Kemudian keduanya dipanasi hingga suhunya 100
o
C. Jika α tembaga = 1,8 . 10
-5 o
C dan γ air = 4,4 .10
-4 o
C, berapa volum air yang tumpah saat itu?
Penyelesaian: Diketahui: Vo tembaga = Vo air = 100 cm
3
Δ t = 10
o
C - 30
o
C = 70
o
C α
tembaga = 1,8 . 10
-5 o
C γ tembaga = 5,4 . 10
-5 o
C γ
air = 4,4 .10
-4 o
C Ditanya: V air yang tumpah = ...?
Jawab: Untuk tembaga
Vt = Vo 1 + γ . Δt Vt = 100 1 + 5,4 . 10
-5
. 70 Vt = 100,378 cm
3
Δ Δ
Δ Δ
Δ Δ
Δ L
L L
L L
1 1
2 2
2 2
2
Lo . t Lo . t
80 . 0 50 . 0
mm =
= =
= 5
5 6
4000 15000
3 75 ,
Suhu dan Kalor
112
Di unduh dari : Bukupaket.com
Untuk air Vt = Vo 1 + γ . Δt
Vt = 100 1 + 4,4 . 10
-5
. 70 Vt = 103,08 cm
3
Jadi V air yang tumpah = Vt air – Vt tembaga = 103,08 – 100,378
= 2,702 cm
3
3. Gas dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1 cmHg. Jika kemudian gas tersebut ditekan pada suhu tetap sehingga volum gas menjadi
1
⁄
4
volum mula-mula, berapa tekanan gas yang terjadi?
Penyelesaian: Diketahui: P
1
= 1 atm V
2
=
1
⁄
4
V
1
Ditanya: P
2
= ...? Jawab:
P
1
. V
1
= P
2
. V
2
1 . V
1
= P
2
.
1
⁄
4
V
1
P
2
= 4 atm
Uji Pemahaman 4.3
1. Jelaskan dengan singkat a. Prinsip kerja alat pemberitahuan pada kebakaran yang menggu-
nakan konsep bimetal. b. Prinsip kerja Termostat yang menggunakan konsep bimetal.
2. Pada sambungan rel kereta api perlu diberi celah antarrel. Mengapa? 3. Sebatang logam dengan panjang 1 meter dipanaskan dari 25
o
C sampai 50
o
C sehingga bertambah panjang 2 mm. Berapa pertambahan panjang batang logam tersebut jika panjangnya 80 cm dipanaskan dari 30
o
C sampai 80
o
C. 4. Sebuah kubus aluminium dengan panjang rusuk 2 meter pada suhu
30
o
C. Bila koefisien muai panjang aluminium 2,6 x 10
-5
K
-1
dan alu- minium tersebut dipanaskan sampai 50
o
C, maka hitunglah: a. pertambahan panjang masing-masing rusuk kubus aluminium.
b. pertambahan luas masing-masing bidang sisinya. c. pertambahan volum kubus.
Fisika SMAMA Kelas X
113
Di unduh dari : Bukupaket.com
5. Sejumlah gas dalam ruang tertutup pada saat volumnya 40 dm
3
, tekanannya 2 atm. Jika gas ditekan secara perlahan-lahan sehingga
volumnya menjadi 25 dm
3
tanpa mengalami perubahan suhu, maka berapakah tekanan gas yang terjadi?
6. Ke dalam sebuah gelas yang bervolum 50 cm
3
dimasukkan air sebanyak 49 cm
3
pada suhu 25
o
C, kemudian bersama-sama air dipanaskan. Pada suhu berapakah air akan mulai tumpah jika α
gelas
= 4.10
-6 o
C dan γ
air
= 5.10
-4 o
C. 7. Sebuah pita yang terbuat dari kuningan panjangnya 2 meter ditera
pada suhu 20
o
C. Pita digunakan untuk mengukur panjang suatu benda pada suhu 30
o
C dan menunjukkan hasil ukur 1,025 m. Berapakah sesungguhnya panjang benda yang diukur itu?
D. PERPINDAHAN KALOR
Pada penjelasan sebelumnya telah dibahas bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi yang dapat berpindah karena ada perbedaan suhu. Perpindahan
kalor dapat terjadi dengan 3 cara, yaitu secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Untuk lebih jelasnya perhatikan uraian berikut.
1. Konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi hantaran adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dimana partikel-partikel zat perantara tersebut tidak
berpindah. Perhatikan gambar 4.11 berikut. Dari gambar 4.11 tersebut jika ujung batang
logam dipanaskan dengan api, ternyata ujung logam yang kita pegang akhirnya menjadi
panas. Hal tersebut membuktikan adanya per- pindahan kalor dari ujung batang logam yang
dipanaskan ke ujung batang yang kita pegang. Ada zat yang daya hantar panasnya baik,
ada pula zat yang daya hantar panasnya buruk. Berdasarkan daya hantar panasnya maka zat dikelompokkan menjadi dua yaitu konduktor dan isolator.
a. Konduktor zat yang dapat menghantarkan panas dengan baik antara
lain: tembaga, aluminium, besi, dan baja. b. Isolator zat yang kurang baik menghantarkan panas, antara lain: kaca,
karet, kayu, dan plastik.
Suhu dan Kalor
114
Gambar 4.11 Perpindahan kalor secara konduksi
Di unduh dari : Bukupaket.com
Kategori