4 3 Haba Pendam Tentu

PELAJARAN 3 – HABA PENDAM TENTU (a)Takrif Haba Pendam Tentu dan Unit S.I.nya Haba pendam tentu suatu bahan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah bentuk 1 kg bahan tanpa perubahan suhu. Unit S.I.nya ialah J kg-1. (b)Jenis-jenis haba pendam tentu dan kaitannya dengan proses perubahan rupa bentuk Haba pendam tentu pelakuran:kuantiti haba yang diperlukanuntuk mengubah bentuk 1 kg bahan dari keadaan pepejal menjadi cecair tanpa perubahan suhu. Haba pendam tentu pengewapan:kuantiti haba yang diperlukan untuk mengubah bentuk 1 kg bahan dari keadaan cecair menjadi wap tanpa perubahan suhu.

Contoh 1 Berapakah jumlah tenaga haba yang diperlukan untuk menukarkan 0.1 kg ais menjadi air pada takat leburnya.(Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x 105 J kg-1) Penyelesaian Contoh 2 Berapa banyak haba yang terbebas apabila 0.5 kg stim terkondensasi menjadi air pada 100o C? (Haba pendam pengewapan air = 2.26 x 106 J kg-1) Penyelesaian

Contoh 3 Berapa banyak habakah yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg ais hingga menjadi air pada suhu 80o C?(Muatan haba tentu air = 4.2 x 103J kg-1oC-1, Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x 105 J kg-1) Penyelesaian

(c)Hubungan m,Ldan Q Q = mL di mana Q = Haba , m = jisim L = Haba pendam tentu

(d)Eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pelakuran ais.

L = Pt m Sebagai langkah berjaga-jaga: Pastikan air dilap supaya kering,supaya tenaga pemanas digunakan untuk meleburkan ais sahaja Pastikan unsur pemanas diliputi sepenuhnya oleh ais supaya tiada berlaku kehilangan haba ke persekitaran. (e)Eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pengewapan air.

Catatkan kuasa pemanas rendam yang diguna = P Timbang jisim bikar A dan bikar B Jisim bikar A = m1 Jisim bikar B = m2 Apabila air menitis pada kadar yang tetap pada kedua-dua corong turas,hidupkan pemanas rendam, mulakan jam randik,dan letakkan bikarA dan bikar B serentak di bawah corong turas masing-masing. Selepas masa t,alihkan kedua-dua bikar. Timbang semula jisim bikar A dan bikar B. Jisim bikar A = m3 Jisim bikar B = m4 Kirakan jisim ais yang lebur disebabkan oleh pemanas rendam, m = (m3 - m1) (m4 - m2) Kirakan tenaga haba dari pemanas = Pt Dengan itu dengan meanggap tiada kehilangan haba ke sekeiling maka Pt = mL

Catatkan kuasa pemanas yang digunakan = P Panaskan air sehingga mendidih dengan mantap. Hidupkan jam randik dan serentak dengan itu catatkan bacaan penimbang = m1 Selepas masa t,catatkan semula bacaan neraca = m2 Kirakan jisim air yang menjadi wap = m1 - m2 Kirakan jumlah tenaga daripada pemanas = Pt Dengan menganggap tiada kehilangan haba ke sekeliling maka Pt = mL L = Pt m Sebagai langkah berjaga-jaga pastikan gegelung pemanas berada di bawah

permukaan air tetapi tidak menyentuh dasar bikar supaya pergerakan neraca tidak terhalang. (f)Perbandingan nilai L yang didapati eksperimen dan nilai teori Nilai L yang didapati daripada eksperimen > daripada nilai L teori. Disebabkan kehilangan haba ke sekeliing,maka Jisim ais yang melebur @ menjadi wap kurang daripada yang sepatutnya. Maka L menjadi tinggi kerana L = Pt m

(g)Graf Penyejukan Dan Pemanasan (Naftalena) (i) Graf Pemanasan

Contoh 4 Cecair X yang mendidih kehilangan jisimnya sebanyak 4 kg apabila dipanaskan dengan sebuah pemanas rendam 240 V, 10 kW selama 5 minit.Tentukan haba pendam pengewapan cecair itu. Penyelesaian

Contoh 0.2 kg ais pada suhu -10o C dipanaskan sehingga menjadi air pada suhu 30o C dengan menggunakan pemanas rendam yang berkuasa 1 kW.Tentukan masa yang telah diambil untuk pemanasan itu. (Muatan haba tentu ais = 2.1 x 103 J kg-1 o C-1, Muatan haba tentu air = 4.2x 103 J kg-1 o C-1, Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.36 x 105 J kg-1) Penyelesaian

Takat lebur = 80o C Takat didih = 218o C AB= pepejal BC = pepejal + cecair CD = cecair DE = cecair + gas EF = gas Pada AB,CD dan EF : Suhu didapati meningkat. Berdasarkan teori kinetik jirim, suhu bergantung pada tenaga kinetik jirim.Pada ketika ini haba yang diserap untuk menambah tenaga kinetik molekul.Oleh itu suhu bertambah. Pada BC,DE : Suhu didapati tetap (pada t1 dan t2. Pada masa ini perubahan bentuk berlaku.Suhu digunakan untuk memecahkan ikatan-ikatan molekul tetapi tidak digunakan untuk menambah tenaga kinetik molekul.Oleh itu suhu adalah tetap.

(ii) Graf Penyejukan

Takat beku = 80o C Kondensasi = 218o C

Takat

AB= Gas BC = Gasl + Cecair CD = cecair DE = cecair + pepejal EF = pepejal Pada AB,CD dan EF : Suhu didapati menurun.Berdasarkan teori kinetik jirim, suhu bergantung pada tenaga kinetik jirim.Pada ketika ini haba dibebaskan menyebabkan tenaga kinetik molekul berkurang Oleh itu suhu berkurang. Pada BC,DE : Suhu didapati tetap (pada t1 dan t2.) Pada masa ini perubahan bentuk berlaku.Haba dibebas untuk merapatkan jarak antara molekul tetapi tidak digunakan untuk mengurangkan tenaga kinetik molekul.Oleh itu suhu adalah tetap

TUTORIAL 1

Haba pendam pelakuran ialah tenaga haba yang diperlukan untuk A B C D

2

menukar 1kg ais kepada air dengan kenaikan suhu sebanyak 10 C menukar 1 kg air menjadi stim tanpa perubahan suhu menukar 1 kg air menjadi stim dengan kenaikan suhu sebanyak 10 C menukar 1 kg ais kepada air tanpa perubahan suhu

Semasa stim terkondensasi menjadi air tanpa perubahan suhu, A

jarak pemisahan di antara molekul bertambah

B

haba pendam diserap daripada suhu sekeliling C Ketumpatan berkuramg D daya tarikan antara molekul bertambah.

Berapakah haba yang diperlukan untuk menukarkan keseluruhan air ini kepada stim? (Haba pendam tentu pengewapan air =2.3x106 Jkg-1 )

3 Apabila naftalena cair sedang membeku,yangmanakah antara berikut akan berlaku? A Suhu turun C Haba diserap dibebas 4

Suhu naik D Haba

Menyejukkan air oren pada suhu bilik adalah lebih berkesan dengan mecampurkan ais pada suhu 0o C berbanding dengan mencampurkan air pada 0o C.Ini disebabkan A B

C oren D 5

B

Ais melebur dan membebaskan haba ke sekeliling Ais melebur dan menyerap haba daripada air oren Air sejuk menurunkan suhu air Air sejuk mengalami keseimbangan terma

Apabila seseorang yang sedang berpeluh berada di bawah kipas angin yang dipasang,peluh akan menjadi kering dan badan menjadi sejuk.Ini disebabkan

A Peluh akan terkodensasi dan menyejukkan tubuh B Peluh akan tersejat dan haba pendam badan diserap C Kipas yang dipasang meniupkan angin mengeingkan peluh dan menyejukkan tubuh D Kipas angin menyerap haba daripada peluh 6 400 g air dalam bikar berada pada suhu 100o C

A 9.2 x102 J B 9.2 J C 9.2 x106 J D 9.2 x108 J E 9.2 x1010 J 7 Jika haba pendam tentu pelakuran ais ialah 3.3 x105 J kg-1 ,hitungkan jumlah haba yang dibebaskan semasa 300 g air pada suhu 0o C membeku? x105

A C D

9.9 x102 J 9.9 x106 J 9.9 x1010 J

B D

9.9 x104 J 9.9 x108 J

8

Berapakah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukarkan 20 g ais pada 0o C kepada air pada suhu 40o C ? (Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1 o C-1 (Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x10 5 J kg-1 ) A C E

820 J 8090 J 70160J

B D

5020 J 10040 J

9 301600 J haba diperlukan untuk menukarkan m g ais pada suhu 00 C kepada air pada suhu 1000 C.Berapakah nilai m? (Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1 oC-1 (Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x10 5 J kg-1 ) A C E

0.2 kg 0.8 kg 1.2 kg

B D

0.4 kg 1.0 kg

10 0.01 kg naftalena lebur di dalam sebuah tabung didih pada suhu 90o C dibiarkan sejuk sehingga semua naftalena membeku pada suhu 80o C. Jumlah haba yang dibebaskan adalah, (Muatan haba tentu naftalena = 2.1 x 103 J kg-1 o C-1 , Haba pendam tentu pelakuran naftalena = 1.7 x106 J kg-1 ) A C E

210 J 1700 J 2400 J

B D

1200 J 1910 J

11 Sebuah pemanas rendam 240 V , 2 kW digunakan untuk menukarkan 2 kg air yang sedang mendidih menjadi stim.Berapa lamakah pemanas rendam itu dihidupkan?(Haba pendam tentu pengewapan air = 2.26 x106J kg-1) A C E 12

590 s 2260 s 4070 s

B D

1540 s 3280 s

0.1 kg suatu cecair dipanaskan sehingga mendidih dengan menggunakan pemanas 500W.Cecair itu kemudiannya dipanaskan lagi selama 3 minit sehingga 0.06 kg cecair itu tinggal.Haba pendam tentu pengewapan cecair itu adalah A

4.75 x106J kg-1 kg-1 C 2.25 x106J kg-1 6 x10 J kg-1 E 1.45 x106J kg-1

B

3.85

D

1.15

x106J

13 Satu bekas yang mengandungi 100g air pada suhu 25o C disejukkan supaya menjadi ais pada 0o C.Jika masa yang diambil adalah ialah 20 minit,berapakah kadar haba yang dibebaskan. Muatan haba tentu air = 4.2 x 103

J kg-1 o C-1 , Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x105 J kg-1 ) A C E

37 W 128 W 275 W

D

B 89 W 206 W

14

Sebuah tabung uji yang berjisim 20 g air panas dimasukkan dalam sebuah bikar besar yang mengandungi 1200 g eter dan didapati suhu air jatuh sebanyak 5 o C.Haba pendam tentu pengewapan eter adalah (muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1 o C-1 ) A

200 J kg-1

B

350 J

C

500 J kg-1 E 900 J kg-1

D

700 J

kg-1 kg-1

15 Melecur akibat terkena stim lebih parah berbanding dengan melecur terkena air mendidih kerana A B C

air yang mendidih menghilangkan haba ke persekitaran air yang mendidih membebaskan haba kepada mangsa itu stim mempunyai suhu yang lebih tinggi dari suhu air mendidih

16 Haba pendam akan dibebaskan apabila A

cecair bertukar menjadi wap

B pepejal bertukar menjadi cecair C wap bertukar menjadi cecair 17

18 Radas yang ditunjukkan pada rajah (a) di atas telah disediakan untuk untuk menentukan haba pendam tentu pelakuran ais.Di permulaan eksperimen ,bikar A mengandungi 0.24 kg ais.Ais itu dipanaskan dengan menggunakan pemanas rendam.Jumlah masa yang diambil untuk meleburkan semua ais dicatatkan. (a) (i) Apakah tujuan utama menggunakan bikar B dalam eksperimen ini? ……………………………………… ………… (ii) Mengapakah reostat digunakan?

Graf suhu-masa di atas menunjukkan proses penyejukkan suatu bahan. Pernyataan yang manakah adalah benar? A Pada bahagian WX tenaga kinetik purata molekul berkurangan B Pada bahagian XY haba tidak dibebas C Pada YZ bahan adalah bentuk pepejal dan cecair

Rajah (a)

……………………………………… ………… (b) Dalam eksperimen ini bacaan voltmeter ialah 12.0 V ,bacaan ammeter ialah 4.0 A dan jumlah masa yang diambil untuk meleburkan semua ais ialah 30 minit. Daripada keputusan ini hitungkan nilai haba pendam tentu pelakuran ais.

……………………………………………. …………………………………………….

Rajah (b) (c) Rajah (b) menunjukkan satu set lain yang boleh digunakan untuk eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pelakuran ais. (i) Nyatakan satu kebaikan menggunakan radas pada rajah(b) dibandingkan dengan radas pada rajah(a). ……………………………………………. ……………………………………………. ……………………………………………. ii

(ii) Dalam satu eksperimen dengan iii menggunakan radas pada rajah(b) nilai haba pendam tentu pelakuran ais yang diperolehi lebih tinggi dari nilai piawai kerana terdapat sumber haba lain yang meleburkan ais itu.Apakah sumber haba yang lain itu dan cadangkan satu kaedah untuk mempertingkatkan kejituan. …………………………………………….

19 Satu bahan pepejal M berjisim 0.1 kg dipanaskan dengan kadar seragam oleh suatu pemanas elektrik berkuasa 70 W,Suhu awal pepejal adalah - 20o C.Tidak ada haba yang hilang atau diserap daripada persekitaran.Garis lengkung pemanasan yang diperolehi bagi bahan itu adalah seperti yang ditunjukkan pada rajah di atas. (a) Kaji garis lengkung pemanasan di atas dan nyatakan keadan fizikal bahan M itu dibahagian (i) WX……………………………… ……… (ii) XY……………………………… ………. (iii) XZ……………………………… ………. (b) (i) Dengan menggunakan teori kinetik jirim terangkan mengapa pada bahagian XY garis lengkung itu suhu bahan itu tidak naik walaupun haba masih dibekalkan dengan seragam. ……………………………………… …………

……………………………………… ………… (ii) Di bahagian YZ garis lengkung itu suhu naik dengan seragam. Mengapa? ……………………………………… ………… ……………………………………… ………… (c) (i) Berapakah takat lebur bahan itu? (ii) Daripada garis lengkung itu , hitungkan haba pendam tentu pelakuran bagi bahan M itu. 20 (a) Nyatakan takrif haba pendam tentu pelakuran ais dan nyatakan unit S.I.nya. (b) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pelakuran ais. (c) Berdasarkan teori kinetik jirim terangkan mengapa apabila ais melebur suhu adalah tetap. 21 (a) (i) Haba pendam tentu pengewapan air ialah 2.26 x 106 J kg-1. Jelaskan maksud nilai ini.Seterusnya huraikan eksperimen untuk menentukan haba pendam tentu pengewapan air. (ii) Mengapakah nilai haba pendam tentu pengewapan air lebih besar daripada haba pendam tentu pelakuran ais?

(b) Mengapakah kecederaan apabila terkena stim pada suhu o 100 C lebih teruk daripada terkena air panas pada suhu 100o C?