Suhu, Kalor dan Pemuaian

Materi IPA SMP

A. Suhu

Suhu adalah ukuran yang menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Sebaliknya, semakin rendah suhu suatu benda, semakin dingin benda tersebut.

Contoh dalam Kehidupan Sehari-hari

Air es memiliki suhu rendah.
Air mendidih memiliki suhu tinggi.
Tubuh manusia normal memiliki suhu sekitar 37°C.

Alat Ukur Suhu

Suhu diukur menggunakan termometer.

Jenis-Jenis Termometer

1. Termometer Raksa

Kelebihan:

Mudah diamati.
Mengkilap.
Pemuaian teratur.

Kekurangan:

Beracun jika pecah.

2. Termometer Alkohol

Kelebihan:

Dapat mengukur suhu sangat rendah.
Lebih aman.

Kekurangan:

Tidak dapat digunakan pada suhu sangat tinggi.

3. Termometer Digital

Menggunakan sensor elektronik.
Banyak digunakan di rumah sakit dan rumah.

Penerapan

Mengukur suhu tubuh saat demam.
Mengukur suhu ruangan.
Mengukur suhu makanan.

Skala Suhu

Terdapat beberapa skala suhu yang digunakan di dunia.

1. Celsius (°C)

Titik beku air = 0°C

Titik didih air = 100°C

2. Fahrenheit (°F)

Titik beku air = 32°F

Titik didih air = 212°F

3. Reamur (°R)

Titik beku air = 0°R

Titik didih air = 80°R

4. Kelvin (K)

Titik beku air = 273 K

Titik didih air = 373 K

Kelvin merupakan satuan suhu internasional (SI).

Konversi Suhu

Celsius ke Kelvin

K = °C + 273

Celsius ke Reamur

R = 4/5 × C

Celsius ke Fahrenheit

F = (9/5 × C) + 32

Contoh

Suhu 30°C diubah ke Kelvin:

K = 30 + 273

K = 303 K

B. Kalor

Kalor adalah energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Kalor selalu berpindah dari benda yang lebih panas menuju benda yang lebih dingin.

Pengaruh Kalor

Kalor dapat menyebabkan:

1. Perubahan Suhu

Contoh:

Air dipanaskan menjadi lebih panas.
Teh panas menjadi dingin karena melepaskan kalor.

2. Perubahan Wujud

Contoh:

Es mencair menjadi air.
Air menguap menjadi uap air.

3. Pemuaian

Contoh:

Tutup botol logam lebih mudah dibuka setelah direndam air panas.
Kabel listrik menjadi lebih kendur saat siang hari.

Satuan Kalor

Satuan SI kalor adalah Joule (J). Selain itu digunakan juga satuan kalori (kal).

Hubungan:

1 kalori = 4,2 joule

Menghitung Kalor

Rumus:

Q = m × c × ΔT

Keterangan:

Q = kalor (J)
m = massa benda (kg atau g)
c = kalor jenis
ΔT = perubahan suhu

Contoh

Massa air = 100 gram

Kalor jenis air = 1 kal/g°C

Perubahan suhu = 10°C

Q = 100 × 1 × 10

Q = 1000 kalori

Jadi kalor yang diperlukan adalah 1000 kalori.

C. Perpindahan Kalor

Kalor dapat berpindah melalui tiga cara.

1. Konduksi

Perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan zat.

Contoh

Sendok logam menjadi panas saat digunakan mengaduk teh panas.
Setrika menghantarkan panas ke pakaian.

Penerapan

Pembuatan panci menggunakan logam karena penghantar panas yang baik.

2. Konveksi

Perpindahan kalor yang disertai perpindahan zat.

Contoh

Air mendidih.
Angin darat dan angin laut.

Penerapan

Sirkulasi udara pada ventilasi rumah.

3. Radiasi

Perpindahan kalor tanpa memerlukan medium.

Contoh

Panas Matahari sampai ke Bumi.
Rasa hangat saat berada dekat api unggun.

Penerapan

Panel surya memanfaatkan energi Matahari.

D. Pemuaian

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu. Sebaliknya, penyusutan adalah berkurangnya ukuran benda akibat penurunan suhu.

Jenis-Jenis Pemuaian

1. Pemuaian Panjang

Terjadi pada benda yang panjangnya jauh lebih besar daripada ukuran lainnya.

Contoh

Kabel listrik memanjang saat cuaca panas.
Rel kereta api bertambah panjang pada siang hari.

2. Pemuaian Luas

Terjadi pada benda berbentuk lempengan.

Contoh

Plat logam yang dipanaskan.
Atap seng yang terkena sinar Matahari.

3. Pemuaian Volume

Terjadi pada benda yang memiliki panjang, lebar, dan tinggi.

Contoh

Udara dalam balon mengembang saat dipanaskan.
Cairan termometer naik saat suhu meningkat.

Penerapan Pemuaian dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Celah pada Rel Kereta Api

https://images.openai.com/static-rsc-4/GtwtL_EvgtBp-8ZI79SzYAEn54tsNM_CL0Q8rQVL_2J2Lr8Eip3e9fOgPkftuGNUDGmM5HCAwLr8Yrq32rgiQC-HdBinkb7uHJS8J69gxE4G2UJe59BS0bWqoqLEDBV3wrmjozxoUy7rboh9V68LUuH1SIk6Enm6YVQDoAP6Qk-WliYeS3ZGbFWgBw-ZI4TZ?purpose=fullsize

Rel kereta dibuat memiliki celah agar tidak melengkung saat memuai akibat panas.

2. Kabel Listrik

https://images.openai.com/static-rsc-4/nshRznPiFX4kKTsPjdKf1-U1xDsRD6R3AVvhhEwMVROKFC2nWJ5IrdGy8ktve976eWVXF1-mcnIuaaLYhGiugcMsoqPyHt3kXLwAr8FHDMCn_pqxwldD7Y-Klcgphc1xg6FTX-2UIfEd9PL-qIW0KAb6XcPZ0FZV54r908kTFKJDq5cQR3pLPuJM3dcftyGu?purpose=fullsize

Kabel listrik dipasang agak kendur karena akan memuai saat suhu meningkat.

3. Tutup Botol Logam

Saat tutup botol logam sulit dibuka, tutup dapat direndam dalam air panas. Logam memuai sehingga tutup lebih mudah dibuka.

4. Termometer

Raksa atau alkohol memuai ketika menerima kalor sehingga dapat menunjukkan perubahan suhu.

5. Sambungan Jembatan

Jembatan besar memiliki sambungan khusus agar tidak rusak akibat pemuaian dan penyusutan.

Hubungan Suhu, Kalor, dan Pemuaian

Ketiga konsep ini saling berkaitan:

Suhu menunjukkan tingkat panas suatu benda.
Kalor merupakan energi yang berpindah karena perbedaan suhu.
Kalor yang diterima benda dapat meningkatkan suhu dan menyebabkan pemuaian.

Contoh:

Matahari memanaskan kabel listrik → kabel menerima kalor → suhu kabel naik → kabel memuai.

Berikut adalah ringkasan materi “Suhu, Kalor dan Pemuaian”

1. Apa yang dimaksud dengan suhu?

Jawaban

Suhu adalah ukuran yang menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu benda.

Pembahasan

Suhu digunakan untuk membandingkan tingkat panas suatu benda dengan benda lainnya.

2. Suhu air adalah 25°C. Berapa suhu tersebut dalam Kelvin?

Jawaban

K = °C + 273

K = 25 + 273

K = 298 K

Pembahasan

Konversi dari Celsius ke Kelvin dilakukan dengan menambahkan angka 273.

3. Mengapa gagang panci umumnya dibuat dari kayu atau plastik?

Jawaban

Karena kayu dan plastik merupakan penghantar panas yang buruk (isolator).

Pembahasan

Bahan isolator menghambat perpindahan kalor sehingga tangan tidak mudah panas saat memegang panci.

Yuk, Kita lanjut kerjakan soal dibawah ini dengan seksama:

Jelaskan perbedaan antara suhu dan kalor serta berikan masing-masing dua contoh dalam kehidupan sehari-hari!
Mengapa perpindahan kalor secara radiasi dapat terjadi di ruang hampa? Jelaskan!
Uraikan proses terjadinya angin laut dan angin darat berdasarkan konsep konveksi!
Jelaskan manfaat pemuaian dan kerugian pemuaian dalam kehidupan sehari-hari!
Sebuah benda menerima kalor sehingga suhunya naik dari 20°C menjadi 80°C. Jelaskan hubungan antara kalor yang diterima dengan perubahan suhu benda tersebut!

Next Level Challange:

1. Perhatikan pernyataan berikut!

Kalor merupakan bentuk energi.
Suhu menunjukkan derajat panas suatu benda.
Kalor dapat berpindah dari benda dingin ke benda panas secara spontan.
Kalor dapat menyebabkan perubahan wujud zat.

Pernyataan yang benar ditunjukkan oleh ….

A. 1, 2, dan 4

B. 1, 2, dan 3

C. 1 dan 3

D. 2 dan 4

2. Sebuah termometer menunjukkan suhu 40°C. Nilai suhu tersebut dalam skala Reamur adalah ….

A. 24°R

B. 30°R

C. 32°R

D. 36°R

3. Perhatikan peristiwa berikut!

Air mendidih di panci.
Panas Matahari sampai ke Bumi.
Sendok logam menjadi panas saat dicelupkan ke air panas.
Terjadinya angin laut.

Pasangan yang menunjukkan konduksi dan konveksi secara berurutan adalah ….

A. 2 dan 4

B. 3 dan 1

C. 1 dan 2

D. 2 dan 3

4. Pada siang hari kabel listrik terlihat lebih kendur dibandingkan pagi hari. Peristiwa tersebut terjadi karena ….

A. Kabel menyusut akibat menerima kalor.

B. Kabel memuai akibat kenaikan suhu.

C. Massa kabel bertambah.

D. Massa jenis kabel meningkat.

5. Sebuah logam dipanaskan terus-menerus. Pernyataan yang paling tepat adalah ….

A. Partikel-partikelnya semakin rapat.

B. Logam kehilangan energi kalor.

C. Jarak antarpartikel logam bertambah sehingga terjadi pemuaian.

D. Massa logam bertambah secara signifikan.

Worksheet

Book a Call

Materi IPA SMP