PENGANTAR ILMU PENGETAHUAN ALAM I OPENCOURSEWARE UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Slide LSE 04 Fisika

Introduction to Physics

(Pengantar Ilmu Fisika)

Semester 1

Sep – Okt

Pertemuan ke-3



_{Heat and Temperatures}

Heat and Temperature

Material:

1.Apakah

Energy, Heat

dan

Temperature

itu?

2.Hukum-hukum Alam tentang Energi Panas

3. Perbandingan Beberapa Skala Temperatur

4. Beberapa Hukum Termodinamika

What is Energy, Heat and

Temperature?

B A

10 kg Iron

(Fe)

5 kg Iron

(Fe)

500

°

C

200

°

C

?

°

C

?

°

C

Sepotong besi A seberat 5 kg dg suhu 500’C di lekatkan dengan erat di atas sepotong besi B seberat 10kg yang bersuhu 200’ C. Dengan asumsi bahwa pengaruh suhu udara bisa diabaikan, apa yang terjadi?

a) A dan B tetap pada suhu semula. b) A naik suhunya, B turun suhunya.

c) A turun suhunya , B naik suhunya akan tetapi suhu akhirnya tidak bisa diprediksi.

d) A turun suhunya, B naik suhunya hingga keduanya memiliki suhu yang sama dan suhu akhir ini bisa diprediksi.

What is Energy, Heat and

Temperature?

B A

10 kg Iron

(Fe)

5 kg Iron

(Fe)

?

°

C

?

°

C

Dengan asumsi pengaruh suhu udara serta munculnya gaya pada batang B karena terjadinya pemuaian diabaikan maka suhu akhir kedua batang besi bisa diprediksi dengan penjelasan berikut ini.

Hukum alamnya adalah:

• Terjadi transfer heat (kalor) dari A ke B

• Jumlah energi heat yang diberikan oleh A = jumlah energi heat yang diterima oleh B

• Ketika sebuah benda melepaskan heat maka suhunya akan turun.

• Ketika sebuah benda menerima heat maka suhunya akan naik.

• Setelah penyesuaian beberapa saat suhu A dan B akan sama. Ini disebut sebagai suhu keseimbangan atau suhu akhir.

Terjadi heat transfer dari A ke B

What is Energy, Heat and

Temperature?

B A

10 kg Iron

(Fe)

5 kg Iron

(Fe)

300

°

C

300

°

C

Prediksi suhu akhir A dan B:

Energi heat yang dilepaskan A = Energi heat yang

diterima B

5 . (500 – x) = 10 . (x – 200)

2500 – 5x = 10x – 2000

2500 + 2000 = 15x .

15 x = 4500

x = 300

What is Energy, Heat and

Temperature?

Kesimpulan:



_{Heat = Kalor = Energi Panas}



_{Temperature = Suhu}



_{Heat mengalir dari benda yang panas ke benda lain yang}

lebih dingin hingga tercapai penyesuaian suhu.

Contoh dalam keseharian:

Apabila udara ber-AC di sebuah ruang kuliah

bersuhu 18’ C maka benda-benda yang berada di dalamnya spt tas, buku tulis, balpen, sepatu, kursi, meja, white board, dinding, lantai dll yang semula suhunya lebih panas akan melepaskan heat ke udara yang dingin tsb dan setelah beberapa saat akan terjadi suhu keseimbangan antara benda-benda tersebut dengan udara AC, misalnya 20’C.

Energi panas (heat) yang dihasilkan oleh reaksi fusi di matahari, terpancar sampai ke planet bumi dalam bentuk gelombang elektromagnetik (cahaya) dan menjadi sumber utama energi untuk semua kehidupan di bumi.

What is Energy, Heat and

Temperature?

Hukum-hukum Alam tentang Energi

Panas

i.

Banyaknya energi yang terkandung di dalam sebuah

benda (biasa disebut sebagai Entalphy H) sebagian

besar terdiri dari energi panas (U) dan energi kinetik

(W)

.

ii. Setiap benda maupun molekul memiliki suhu atau

temperatur. Temperatur biasa dilambangkan dengan T.

iii. Energi panas bersifat vital karena merupakan energi

asal yang menggerakkan roda kehidupan manusia.

iv. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin besar energi

yang terkandung di dalamnya.

Hukum-hukum Alam tentang Energi

Panas

v. Ketika sebuah benda melepaskan energi panas ke

lingkungannya benda tersebut akan turun suhunya. Apabila terus melepaskan energi panas, maka energi di dalam benda itu bisa habis, yaitu saat suhu benda tersebut menjadi sangat dingin yaitu -273,16’ C. Suhu nol mutlak (absolute zero) ini disebut sbg 0’ K. Dengan kata lain -273’C = 0’K.

vi. -273’ C ini merupakan suhu nol mutlak, di mana pada suhu ini tidak ada pergerakan molekul sama sekali, dengan kata lain tidak ada kehidupan..

vii. Suhu benda-benda yang berdekatan akan saling menyesuaikan. Sebuah benda tidak bisa memiliki suhu yang lebih dingin

daripada udara di sekitarnya, kecuali

dengan campur tangan manusia, misalnya dengan mesin pendingin (AC, Kulkas,

Hukum-hukum Alam tentang Energi

Panas

viii.Dalam keadaan normal setiap benda di bumi memiliki energi sehingga tidak mungkin bersuhu -273’ C.

ix. Namun demikian untuk keperluan penelitian dengan bantuan lab khusus suhu sebuah benda bisa didinginkan hingga

mendekati suhu nol mutlak.

x. Ditemukan bahwa pada suhu yang sangat dingin (mendekati nol mutlak) terdapat fenomena menarik seperti

Perbandingan Beberapa Skala

Temperatur

Perbandingan beberapa skala temperatur

Sumber:

http://philosophyofscienceportal.blogspot.com/2008_12_01_archive.h tml

Perbandingan Beberapa Skala

Temperatur

_Perbandingan

antara Skala Celcius dan Skala Fahrenheit

Rasio rentangnya 9 : 5 (=1,8) Koreksi titik startnya 32’

Contoh

0’ C = 32’F

10’C = (10.1,8) + 32 F = 40’ F

-273’C = (-273.1,8) + 32 F = -459,4’ F

Perbandingan Beberapa Skala

Temperatur

_Perbandingan

antara Skala Celcius dan Skala Kelvin

Rasio rentangnya 1 : 1 Beda titik startnya 273’ Contoh

0’ C = 0 + 273’ K = 273’ K

-273’ C = -273’ + 273 K = 0’ K

10’ C = 10’ + 273’ K = 283’ K

-10’ C = -10 + 273 K = 263’ K

Perbandingan Beberapa Skala

Temperatur

Sejarah Standar Skala

Fahrenheit diusulkan pada 1724oleh penemunya, seorang

fisikawan dari Jerman, Daniel Gabriel Fahrenheit. Patokan yang dipakai adalah suhu es mencair pada 32’F dan suhu air mendidih pada 212’ F. Skala ini digunakan secara meluas di dunia pada masa itu.

Mulai abad ke-20 Skala Celcius lebih banyak dipakai secara meluas di

seluruh dunia, menggantikan skala Fahrenheit. Patokan yang dipakai adalah es mencair pada sushu 0’C dan air mendidih pada 100’C.

Namun demikian beberapa negara seperti US, Cayman Islands, Belize dan Canada tetap menggunakan skala Fahrenheit.

Skala Kelvin dipakai pada sebagian penelitian di bidang Fisika.

First Law of

Thermodynamics

Beberapa Rumus Termodinamika

Equations in Thermodynamics

Second Law of Thermodynamics

Q: Energi dari luar yang masuk ke benda yang dibahas

U: Internal Energy, yaitu energi yang terserap ke dalam benda tersebut dalam bentuk panas.

W: Work (Usaha) yang dihasilkan oleh benda tsb akibat dari masuknya energi dari luar benda.

T: Temperature benda ybs

H: Enthalpy, yaitu total energi internal benda baik yang berupa panas maupun Usaha.

S: Entrophy, didefinisikan sebagai Q/T

H = U + W

Q

1. ¼ gelas air dingin (5’C) dicampur dengan ¾ gelas air hangat (60’C). Berapakah suhu air tersebut sesudah saling menyesuaikan?

Water Solutions

1. Penyebab Kekurangan Air

2. Apa yang harus kita lakukan untuk

mengatasinya?

Water Solutions

1. Penyebab Kekurangan Air

2. Apa yang harus kita lakukan untuk

mengatasinya?

Penyebab Kekurangan Air



_{Jumlah air di planet bumi relatif}

tetap.



_{Tapi mengapa bisa terjadi}

kekurangan air?

•

_{Karena distribusi air yang tidak}

merata.

•

_{Konsumsi air yang terus bertambah}

•

_{Karena air terlalu cepat mengalir ke}

laut sehubungan dengan semakin

berkurangnya resapan.

Penyebab Kekurangan Air

Distribusi air yang tidak merata

berkaitan dengan keadaan alam:

•

_{Curah hujan yang berbeda-beda di}

setiap daerah.

•

_{Keberadaan sungai-sungai yang}

Penyebab Kekurangan Air

Mengapa konsumsi air bertambah

dari waktu ke waktu?

•

Konsumsi air minum untuk manusia dan hewan ternak

bertambah.

•

_{Konsumsi air untuk kebutuhan kebersihan manusia dan}

ternak bertambah.

•

_{Kebutuhan manusia di luar kebutuhan pokok yang selalu}

bertambah dan semakin bervariasi mendorong

penggunaan air dalam jumlah besar-pada industri

manufaktur.

Water Solutions

1. Penyebab Kekurangan Air

2. Apa yang harus kita lakukan untuk

mengatasinya?

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Untuk mengatasi kekurangan air, apa yang harus

kita lakukan?

Pada Ranah Industri

_{Menghemat konsumsi air, misalnya mencampur air dengan udara}

bertekanan tinggi pada proses ‘cleaning’, dll

_{Menggunakan air daur ulang sepanjang memungkinakan..}

Pada Ranah Kesadaran Kolektif

_{Setiap orang di planet bumi harus berhemat air, artinya menggunakan}

air seperlunya, tidak membuang-buang air.

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

_{Selalu berhemat air di mana pun berada.}

_{Mendesain rumah berkonsep “Eco Solutions” termasuk penerapan}

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

_{Selalu berhemat air di mana pun berada:}

o Biasakan tidak membuka keran air sepenuhnya namun secukupnya.

o Jangan biarkan keran terbuka saat kita sedang melakukan aktifitas, misalnya saat kita sedang menggosok gigi,

sedang membasuhkan sabun ke piring cucian, sedang membasuhkan sampo ke mobil, dll.

o Untuk kebiasaan mandi menggunakan gayung, pakailah gayung berukuran kecil atau sedang, bukan gayung besar.

o Ketika menyiram tanaman cukup arahkan kucuran air ke akar tanaman serta jangan membuang-buang air karena kelebihan air hanya akan terbuang.

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

_{Mendesain rumah berkonsep “Eco Solutions” termasuk}

penerapan “Energy Solutions” dan “Water Solutions” Penerapan Energy Solutions:

o Buat ventilasi sebanyak dan seluas mungkin. Misalnya ventilasi selebar 18cm dengan panjang 2m atau 3m bisa diterapkan dan dibuat sebanyak mungkin.

o Minimal harus ada 2 ventilasi pada setiap ruangan, satu ventilasi akan berfungsi sebagai jalan masuk angin dan ventilasi lain akan berfungsi sebagai jalan keluar angin.

o Gunakan solar cell dan solar water heater

o Gunakan wind power generator

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

Penerapan / Desain Water Solutions:

o

Pisahkan antara jalur limbah kloset dan limbah bersih.

Yang dimaksud dengan limbah bersih adalah limbah

kamar mandi, limbah sink dapur dan limbah westafel.

o

Limbah kloset dialirkan ke septictank. Septictank dibuat

dengan ukuran misalnya 2m x 2m x 2m dengan catatan

sbb:

•

_{Dindingnya dilapisi susunan bata merah yang disemen}

tanpa diplester

•

_{Dasar septictank tidak boleh dilapisi semen, biarkan}

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

Penerapan / Desain Water Solutions:

oLimbah bersih dialirkan ke lubang resapan. Lubang atau kotak resapan dibuat dengan cara sbb.:

• Ukurannya bisa sangat bervariasi tergantung ketersediaan lahan misalnya 2m x 2m, 0,5m x 4m, dll dengan kedalaman 1 sampai 2m.

• Untuk mengantisipasi tumpahan air, bagian atas kotak

resapan ini diberi saluran pembuangan menuju got di luar pagar rumah.

• Bila memungkinkan posisi kotak resapan adalah di bagian lahan yang paling tinggi, misalnya di depan rumah, sehingga luapan airnya bisa mengairi taman dan seluruh tanah yang tersisa.

Soal

1. Solusi untuk kamar mandi bau

Tentang Dropbox

Merupakan aplikasi Cloud Computing Tiap akun mendapat 2GB free

Folder yg tidak di-share Folder yg di-shared

Contoh penamaan File: Indosat_Prepaid_V1_0

Yang mengalami kesulitan dg Dropbox, silahkan temui saya, dengan menghubungi saya dahulu di 0813 18235786 atau di 297A24C3

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

_{Selalu berhemat air di mana pun berada:}

o Biasakan tidak membuka keran air sepenuhnya namun secukupnya.

o Jangan biarkan keran terbuka saat kita sedang melakukan aktifitas, misalnya saat kita sedang menggosok gigi,

sedang membasuhkan sabun ke piring cucian, sedang membasuhkan sampo ke mobil, dll.

o Untuk kebiasaan mandi menggunakan gayung, pakailah gayung berukuran kecil atau sedang, bukan gayung besar.

o Ketika menyiram tanaman cukup arahkan kucuran air ke akar tanaman serta jangan membuang-buang air karena kelebihan air hanya akan terbuang.

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

_{Mendesain rumah berkonsep “Eco Solutions” termasuk}

penerapan “Energy Solutions” dan “Water Solutions” Penerapan Energy Solutions:

o Buat ventilasi sebanyak dan seluas mungkin. Misalnya ventilasi selebar 18cm dengan panjang 2m atau 3m bisa diterapkan dan dibuat sebanyak mungkin.

o Minimal harus ada 2 ventilasi pada setiap ruangan, satu ventilasi akan berfungsi sebagai jalan masuk angin dan ventilasi lain akan berfungsi sebagai jalan keluar angin.

o Gunakan solar cell dan solar water heater

o Gunakan wind power generator

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

Penerapan / Desain Water Solutions:

o

Pisahkan antara jalur limbah kloset dan limbah bersih.

Yang dimaksud dengan limbah bersih adalah limbah

kamar mandi, limbah sink dapur dan limbah westafel.

o

Limbah kloset dialirkan ke septictank. Septictank dibuat

dengan ukuran misalnya 2m x 2m x 2m dengan catatan

sbb:

•

_{Dindingnya dilapisi susunan bata merah yang disemen}

tanpa diplester

•

_{Dasar septictank tidak boleh dilapisi semen, biarkan}

Apa yang Harus Kita Lakukan?

Pada Ranah Pribadi dan Keluarga

Penerapan / Desain Water Solutions:

oLimbah bersih dialirkan ke lubang resapan. Lubang atau kotak resapan dibuat dengan cara sbb.:

• Ukurannya bisa sangat bervariasi tergantung ketersediaan lahan misalnya 2m x 2m, 0,5m x 4m, dll dengan kedalaman 1 sampai 2m.

• Untuk mengantisipasi tumpahan air, bagian atas kotak

resapan ini diberi saluran pembuangan menuju got di luar pagar rumah.

• Bila memungkinkan posisi kotak resapan adalah di bagian lahan yang paling tinggi, misalnya di depan rumah, sehingga luapan airnya bisa mengairi taman dan seluruh tanah yang tersisa.

Soal

1. Solusi untuk kamar mandi bau

Tentang Dropbox

Merupakan aplikasi Cloud Computing Tiap akun mendapat 2GB free

Folder yg tidak di-share Folder yg di-shared

Contoh penamaan File: Indosat_Prepaid_V1_0

Yang mengalami kesulitan dg Dropbox, silahkan temui saya, dengan menghubungi saya dahulu di 0813 18235786 atau di 297A24C3