Bab 4 Haba Naskah Guru.pdf

BAB 4 HABA 4.1 Keseimbangan Terma (Thermal equilibrium) Suhu Temperature

   

Haba Heat

    

Sentuhan terma Thermal contact Keseimbangan terma Thermal equilibrium



Suhu ialah darjah kepanasan suatu objek. Unit SI ialah Kelvin, K. Suatu objek panas mempunyai suhu yang lebih tinggi daripada objek sejuk. Suhu suatu objek bergantung kepada purata tenaga kinetik molekul-molekul dalam objek itu. Semakin tinggi tenaga kinetik molekul-molekul dalam suatu objek, semakin tinggi suhunya. Haba ialah satu bentuk tenaga. Unit ukurannya ialah Joule, J Haba dipindahkan dari objek yang lebih panas kepada objek yang lebih sejuk. Apabila satu objek dipanaskan, ia akan menyerap tenaga haba dan suhu objek akan meningkat. Apabila objek disejukkan, ia akan membebaskan tenaga haba dan suhu objek akan berkurang. Dua objek berada dalam keadaan sentuhan terma apabila tenaga haba boleh dipindahkan di antara mereka. Sebelum keseimbangan terma dicapai Objek A

Objek B

Haba

Apabila dua objek A dan B diletakkan berhampiran, tenaga haba akan mengalir daripada jasad A yang lebih tinggi suhunya ke objek B yang lebih rendah suhunya sehingga objek A dan B mencapai suhu yang sama. Apabila keseimbangan terma tercapai Objek A

Objek B Haba Haba

Apabila objek A dan B mencapai suhu yang sama, kadar pemindahan tenaga haba dari objek A ke objek B dan dari objek B ke objek A adalah sama. Apabila keadaan ini berlaku, objek A dan B dikatakan berada dalam keadaan keseimbangan terma antara satu sama lain. Apabila keseimbangan terma dicapai pada dua objek, maka tiada haba bersih (0 J) yang mengalir antara keduanya iaitu kadar penyerapan tenaga haba adalah sama dengan kadar pembebasan tenaga haba pada suhu yang sama. 112

Contoh situasi yang melibatkan keseimbangan terma Meletakkan tuala basah di atas dahi pesakit demam panas. Pada permulaan suhu tuala basah lebih rendah berbanding suhu badan pesakit demam panas. Tenaga haba dipindahkan dari dahi pesakit ke tuala basah sehingga keseimbangan terma dicapai. Dengan cara ini, tenaga haba mampu disingkirkan daripada pesakit dan dapat menurunkan suhu badan pesakit demam panas.

Minuman sejuk Minuman yang panas boleh disejukkan dengan menambahkan beberapa ketul ais ke dalam minuman tersebut. Haba dari minuman panas akan dipindahkan kepada ais sehingga keseimbangan terma antara ais dan air dicapai. Suhu minuman dan ais adalah sama apabila keseimbangan terma dicapai. Mengukur suhu badan pesakit Apabila termometer klinik digunakan untuk menyukat suhu badan pesakit, tenaga haba dipindahkan dari badan ke cecair alkohol dalam termometer menyebabkan pengembangan alkohol dalam tiub kapilari. Apabila alkohol dan badan pesakit mencapai keseimbangan terma, pengembangan cecair alkohol dalam tiub kapilari terhenti dan termometer memberikan bacaan suhu badan.

Termometer Cecair-Dalam-Kaca Ciri-ciri cecair yang digunakan dalam termometer cecair-dalam-kaca

1. Mudah dilihat atau cecair berwarna legap 2. Mengembang dengan seragam apabila dipanaskan 3. Tidak melekat pada dinding kaca 4. Konduktor haba yang baik 5. Takat didih tinggi dan takat beku rendah.

Bagaimana termometer cecair-dalam-kaca berfungsi?



Bebuli termometer mengandungi cecair merkuri dengan jisim tetap. Isipadu merkuri bertambah apabila ia menyerap haba.



Cecair merkuri mengembang dan meningkat naik di dalam tiub kapilari. Panjang turus merkuri dalam tiub kapilari dapat menunjukkan nilai suhu sesuatu objek.

cecair

Bebuli

Tiub kapilari 113

Bagaimana termometer ditentuukur?

Takat didih

100 C

Termometer makmal  Skala suhu dan unit suhu diperoleh denga memilih dua suhu yang dikenali sebagai takat tetap atas dan takat tetap bawah.  Takat tetap bawah adalah suhu ais yang melebur dan diambil sebagai 0C.  Takat tetap atas adalah suhu stim di atas air yang mendidih pada tekanan atmosfera 76 cm Hg dan diambil sebagai 100C.

L100 Tiub kapilari

L0

Merkuri

Takat didih Bebuli



0C

Ais melebur

Air mendidih

Untuk menentukan suhu sesuatu objek lain dengan menggunakan termometer tanpa sesenggat, rumus berikut digunakan: =

Lθ  L0  100  C L100  L0

Di mana L adalah panjang turus merkuri pada suhu,  tertentu yang belum diketahui.

Prinsip kerja termometer berdasarkan prinsip keseimbangan terma  Apabila termometer dimasukkan dalam air panas,  haba mengalir daripada air panas ke termometer.  Apabila berlaku keseimbangan terma kadar pemindahan haba bersih adalah sifar.  Suhu termometer adalah sama dengan suhu air panas.  Oleh iu bacaan termometer ketika itu adalah merupakan suhu air panas. Ciri-ciri merkuri yang sesuai digunakan sebagai cecair dalam termometer:  Konduktor haba yang baik.  Takat didih tinggi iaitu 357 C.  Mengembang secara seragam bila dipanaskan dan mengecut secara seragam bila disejukkan.  Warna legap (Tidak boleh ditembusi cahaya) dan mudah dilihat.  5. Takat beku rendah iaitu -39 C, oleh itu ia tidak sesuai digunakan di kawasan bersuhu kurang daripada ini seperti di kutub selatan. Kepekaan termometer merkuri dapat ditingkatkan dengan cara:  Menggunakan tiub kapilari yang lebih kecil/halus.  Menggunakan bebuli kaca yang berdinding nipis  Menggunakan bebuli kaca yang lebih besar daripada tiub kapilarinya. 114

Latihan 4.1 Keseimbangan terma (Thermal equilibrium) (1) Rajah menunjukkan sebuah termometer merkuri. (a) Nyatakan ciri P dan Q yang membantu meningkatkan kepekaan termometer itu. Diameter P kecil P :.............................................................

Dinding Q nipis Q : ........................................................

(b) Apakah prinsip yang digunakan dalam termometer ini semasa mengukur suhu suatu objek? Prinsip keseimbangan terma .................................................................................................................................................. (c) Semasa menentukurkan termometer ini didapati panjang turus merkuri apabila dimasukkan dalam ais lebur dan stim adalah 12 cm dan 20 cm masing-masing. Hitungkan; (i)

Panjang turus merkuri jika termometer ini dimasukkan ke dalam bahan yang bersuhu 20o C.

L0  12 cm, L100  20 cm,   20  C

(ii) Suhu suatu bahan jika panjang turus merkuri menjadi 10 cm apabila termometer dimasukkan dalam bahan itu. L0  12 cm, L100  20 cm, θ  10 cm



L  L0  100  C L100  L0



Lθ  12  100  C 20  12  20  8  L     12  100  20 



L  L0  100  C L100  L0 10  12  100  C 20  12

 - 25  C

 13.6 cm (2) Sebuah termometer merkuri yang belum ditentukurkan mempunyai panjang merkuri 5 cm dan 25 cm apabila dimasukkan dalam ais lebur dan stim masing-masing. Apabila dimasukkan dalam suatu cecair didapati panjangnya menjadi 12 cm. Berapakah suhu cecair tersebut?

L0  5 cm, L100  25 cm, θ  12 cm

 

L  L0  100  C L100  L0 12  5  100  C 25  5

 35 C

(3) Panjang turus merkuri sebuah termometer adalah 20 cm dan 8 cm masing-masing apabila dimasukkan dalam stim dan ais lebur. Berapakah panjang turus merkuri apabila dimasukkan dalam o suatu bahan bersuhu 50 C?

L0  8 cm, L100  20 cm, θ  50  C



L  L0  100  C L100  L0

L  8  100  C 20  8 L  14 cm

50 

115

4.2 Muatan Haba Tentu (Specific heat capacity) Muatan haba

Muatan haba suatu bahan ditakrifkan sebagai kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu bahan itu sebanyak 1C atau 1 K.

Hubungan antara jenis bahan dengan muatan haba

Unit muatan haba ialah J C-1 atau J K-1. Menjana idea tentang muatan haba Jika kedua-dua bikar itu dipanaskan selama 5 minit dengan Penunu Bunsen yang sama, didapati kenaikan suhu parafin adalah lebih tinggi daripada kenaikan suhu air.

Termometer

1 kg parafin

1 kg air

Kesimpulan: Eksperimen ini menunjukkan bahan-bahan yang berlainan mengalami kenaikan suhu yang berbeza jika kuantiti haba yang sama dibekalkan dan jisim bahan-bahan itu adalah sama.

Hubungan antara jisim Jika air dalam bikar A dan bikar B dipanaskan selama 5 minit bahan dengan muatan dengan menggunakan Penunu Bunsen yang sama, kenaikan haba suhu air dalam bikar A lebih tinggi daripada kenaikan suhu Termometer air dalam bikar B.

Bikar A

Bikar B

Hubungan antara kuantiti haba dengan muatan haba Termometer

Bikar C

Bikar D

Kesimpulan: Eksperimen ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu suatu bahan bergantung kepada jisim bahan itu jika kuantiti haba yang dibekalkan adalah sama. Jika air dalam bikar C dipanaskan selama 1 minit dan air dalam bikar D dipanaskan selama 5 minit dengan menggunakan Penunu Bunsen yang sama, kenaikan suhu air dalam bikar C didapati lebih kecil daripada kenaikan suhu air dalam bikar D. Eksperimen ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu suatu bahan bergantung kepada kuantiti haba yang dibekalkan, jika jisim bahan itu adalah sama.

Kesimpulan:

Muatan haba suatu bahan bergantung kepada jenis bahan, jisim bahan dan kuantiti haba yang dibekalkan.

Muatan Haba Tentu

Muatan Haba Tentu sesuatu bahan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1C.

Simbol: c Unit SI bagi muatan haba tentu, c = J kg-1 C-1

Formula muatan haba tentu: Q c= m Q = Haba diserap atau dibebaskan, unit J m = Jisim bahan, unit kg  = Perbezaan suhu bahan awal dan akhir, unit C.

116

Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan oleh bahan, Q Apakah maksud muatan haba tentu aluminium = 900 J kg-1C-1 Apakah maksud muatan haba tentu air =4200 J kg-1C-1

Q = mc 900 J tenaga haba diperlukan oleh 1 kg aluminium bagi menghasilkan kenaikan suhu sebanyak 1C.

4200 J tenaga haba diperlukan oleh 1 kg air bagi .................................................................................................................. Menghasilkan kenaikan suhu sebanyak 1 C. ..................................................................................................................

Latihan 4.2 Muatan Haba Tentu (1) Hitungkan jumlah tenaga haba yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg keluli dari suhu 30 C kepada suhu 70 C. (muatan haba tentu keluli = -1 500 J kg-1C )

Q = mc = 2 (500) (70 – 30) = 40 000 J

(2) Sebuah pemanas rendam berlabel 2 kW, 240 V digunakan untuk memanaskan 4 kg air. Berapakah suhu air apabila air itu dipanaskan selama 8 minit. Suhu awal air ialah 28 C. (Muatan haba tentu air = 4200 J kg-1 C-1) 8 minit = 8 × 60 s = 480 s

Q = Pt = 2000 × 480 = 960 000 J



Q 960 000   57.14 C mc 4  4200

Suhu air = 28 C + 57.14 C = 85.14 C

(3) 4 kg air membebaskan haba sebanyak 8.4 x 105 J apabila disejukkan daripada suhu 90 C kepada suhu 40 C. Hitung muatan haba tentu air.

Q m 8.4  10 5  4 (90  40)

c

 4 200 J kg -1 C -1 (4) 420 kJ haba dibebaskan apabila 2 kg air disejukkan dari suhu 70 C. Berapakah suhu akhir air? (muatan haba tentu air = -1 4.2 x 103 J kg-1 C ) (5) Hitung jumlah tenaga haba yang dibebaskan apabila suatu logam X berjisim 5.0 kg disejukkan dari suhu 30 C ke 20 C. (muatan haba tentu logam X = -1 500 J kg C-1) 117



Q 420 000   50 C mc 2  4.2  10 3

Suhu akhir air = 70 C – 50 C = 20 C

Q = mc = 5 (500) (30 – 20) = 25 000 J

(6) 0.2 kg air panas pada suhu 100 C dicampurkan dengan 0.25 kg air sejuk pada suhu 10 C. Berapakah suhu akhir campuran?

Qdibebaskan  Q diserap m air panas c  m air sejuk c m air panas (100   akhir )  m air sejuk (  akhir  10)

Air panas membebaskan haba

0.2 (100   akhir )  0.25 (  akhir  10) 20  0.2 akhir  0.25 akhir  2.5

Air sejuk menyerap haba

0.25  akhir  0.2 akhir  20  2.5

Campuran kedua-dua air mencapai keseimbangan terma dan mencapai suhu akhir yang sama.

0.45  akhir  22.5

 akhir  50 C

(7) (7) 600 g air sejuk berada pada suhu 40C. Apabila air panas berjisim 400 g pada suhu 90 C dicampurkan kepada air sejuk, tentukan suhu akhir campuran.

Qdibebaskan  Q diserap m air panas c  m air sejuk c m air panas (90   akhir )  m air sejuk (  akhir  40)

Jisim Air sejuk = 600 g = 0.6 kg Jisim Air panas = 400 g = 0.4 kg

0.4 (90   akhir )  0.6 (  akhir  40) 36  0.4 akhir  0.6 akhir  24 0.6 akhir  0.4 akhir  36  24

 akhir  60 C

(8) Cecair M berjisim 0.5 kg berada pada suhu 40 C dimasukkan dalam sebuah bikar yang mengandungi 2 kg cecair N yang berada pada suhu 25 C. Hitung suhu akhir campuran cecair M dan cecair N. 3 -1 ( muatan haba tentu cecair, M = 8.4 x 10 J kg-1C ) -1 ( muatan haba tentu cecair, N = 4.2 x 103 J kg-1C ) QM  Q N

Qdibebaskan  Q diserap QM  QN QM  m M c M  M QN  m N c N  N

mM c M  M  mN cN  N 0.5(8.4  10 3 )(40   akhir )  2(4.2  10 3 )(  akhir  25) 4200 (40   akhir )  8400(  akhir  25) 168000  4200 akhir  8400 akhir  210 000 8400 akhir  4200 akhir  168000  210000 378 000 12 600  30 C

 akhir 

118

Eksperimen: Menentukan muatan haba tentu suatu pepejal (Bongkah Aluminium) Termometer Bongkah Aluminium

Kapas 12 V bekalan kuasa a.u

Minyak

Pemanas rendam 25W

Asbestos

Kuasa Pemanas, P = .................. Watt

 Catatkan kuasa pemanas rendam yang digunakan = P Watt

Jisim bongkah Al, m = ................. kg

 Timbang jisim bongkah aluminium = m

Suhu awal bongkah Al, 1 = ............ C  Catatkan suhu awal bongkah aluminium = 1. Suhu akhir bongkah Al, 2 = ............ C  Hidupkan pemanas rendam dan serentak Masa pemanasan, t = ................ s dengan itu mulakan jam randik. Tenaga yang dibebaskan oleh pemanas, Q = Pt Q = ............................ J Muatan haba tentu bongkah Aluminium = Pt c = m(θ 2  θ1 )

 Selepas masa, t, matikan pemanas rendam dan catatkan suhu maksimum bongkah aluminium = 2  Hitung tenaga haba yang dibebaskan oleh pemanas, Q = Pt.  Tenaga haba, Q yang diserap oleh bongkah Q = mc(2-1)  Dengan menganggap tiada kehilangan haba ke persekitaran, tenaga haba yang dibebaskan oleh pemanas = tenaga haba yang diserap oleh bongkap aluminium. Pt = mc(2-1) Pt c = m(θ 2  θ1 )

Langkah berjaga-jaga: Balutkan bongkah aluminium dengan kapas/tisu untuk mengurangkan kehilangan haba ke sekeliling. 119

Eksperimen: Menentukan muatan haba tentu suatu cecair (air) Termometer

Penutup plastik 12 V bekalan kuasa a.u Air Cawan polisterin

Pemanas rendam 25 W Kuasa Pemanas = .................. Watt

 Catatkan kuasa pemanas rendam yang digunakan = P Watt

Jisim cawan kosong, m1 = ................. kg

 Timbang jisim cawan kosong = m1

Jisim cawan + air, m2 = ................ kg

 Masukkan air dalam cawan polisterin dan timbang jisimnya = m2

Jisim air, mair = m2 – m1 = ................... kg Suhu awal air, 1 = ............... C Suhu akhir air, 2 = ............... C Masa pemanasan, t = ..................s Tenaga yang dibebaskan oleh pemanas, Q = Pt

 Catatkan suhu awal air = 1  Hidupkan pemanas rendam dan serentak dengan itu mulakan jam randik.  Selepas masa, t, matikan pemanas dan catatkan suhu maksimum air = 2

Q = ............................ J

 Hitung tenaga yang dibebaskan oleh pemanas, Q = Pt

Muatan haba tentu air, cair = Pt c = m air (θ 2  θ1 )

 Tenaga haba yang diserap oleh air, Q = mair c (2 – 1)  Dengan menganggap tiada kehilangan haba ke persekitaran, tenaga haba yang dibebaskan oleh pemanas = tenaga haba yang diserap oleh air. Pt = mairc(2 –1) Pt c = m air (θ 2  θ1 )

Langkah berjaga-jaga: Kacau air setiap masa supaya suhu air sentiasa seragam pada semua bahagian.

120

Perbandingan nilai muatan haba tentu, c yang didapati eksperimen dan nilai teori  Nilai muatan haba tentu, c yang diperolehi daripada eksperimen adalah lebih besar daripada nilai teori.  Ini disebabkan kehilangan haba ke persekitaran menyebabkan kenaikan suhu menjadi lebih kecil.

Aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan seharian Perbezaan sifat fizikal bahan-bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang berbeza.

Muatan haba tentu

Apabila dipanaskan

Apabila disejukkan

Kecil

Suhu meningkat dengan cepat

Suhu menurun dengan cepat

Besar

Suhu meningkat dengan perlahan

Suhu menurun dengan perlahan

Sifat bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang kecil

baik. 1. Bahan ini merupakan penyerap haba yang ........................ meningkat dalam masa yang ...................... singkat Suhu bahan ......................... apabila dipanaskan menurun singkat dan ........................... dalam masa yang ........................ apabila disejukkan. aloi piuter tembaga aluminium Contoh logam seperti ......................, ......................... dan ...................... digunakan dipanaskan sebagai periuk dan kuali. Ini kerana logam ini boleh ............................ dengan cepat. peka 2. Bahan ini ............................. terhadap perubahan suhu. merkuri dalam termometer mempunyai muatan haba tentu Contoh: Logam ....................... kecil yang ....................... yang membolehkannya menyerap dan membebaskan haba dengan cepat.

Sifat bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang besar

lemah. 1. Bahan ini merupakan penyerap haba yang ........................ meningkat panjang Suhu bahan ............................... dalam masa yang ....................... apabila panjang menurun dipanaskan dan ............................ dalam masa yang ............................. apabila disejukkan. menyerap besar 2. Bahan ini .............................. tenaga haba dalam kuantiti yang ....................... tanpa tinggi. mengalami peningkatan suhu yang .......................... Air Contoh:....................... digunakan sebagai ajen penyejuk dalam radiator kenderaan. 121

Contoh aplikasi dan situasi melibatkan muatan haba tentu dalam kehidupan harian 1. Periuk dan kuali diperbuat daripada logam seperti tembaga dan aluminium yang mempunyai muatan rendah. haba tentu yang ................... 2. Ini membolehkan periuk dan kuali dipanaskan dengan cepat bagi mengurangkan penggunaan bahan api. 3. Pemegang periuk dan kuali diperbuat daripada bahan bukan logam seperti plastik dan kayu yang tinggi. mempunyai muatan haba tentu yang ...................... 4. Ini memastikan pemegang periuk dan kuali tidak mudah menjadi panas dan mudah dikendalikan. Fenomena bayu laut

1. Daratan mempunyai muatan haba tentu yang lebih rendah ....................... berbanding lautan. Maka suhu daratan cepat meningkat dengan lebih ................ berbanding suhu lautan di waktu siang. panas dan naik ke 2. Udara di daratan menjadi .................. atas. sejuk 3. Udara yang lebih ................ daripada lautan bergerak laut. menuju ke arah daratan sebagai bayu bayu ..............

Fenomena bayu darat

1. Lautan mempunyai muatan haba tentu yang lebih tinggi berbanding daratan. Maka, suhu lautan ............... lambat berbanding suhu daratan menurun lebih .................... di waktu malam. panas akan 2. Udara di atas permukaan lautan yang .............. naik ke atas. sejuk daripada daratan akan 3. Udara yang lebih .............. darat. bergerak ke arah lautan sebagai bayu ................

Air sebagai agen penyejuk dalam radiator kenderaan

tinggi. 1. Air mempunyai muatan haba tentu yang .............. Oleh itu, ia digunakan sebagai agen penyejuk dalam radiator kenderaan. diserap oleh air 2. Haba yang terhasil daripada enjin ................. yang mengalir di sepanjang ruang luar enjin. Air tinggi boleh menyerap tenaga haba yang ................. kecil. dengan peningkatan suhu yang ...................... 3. Air yang telah dipanaskan dialirkan melalui sirip penyejuk dan dibantu oleh kipas untuk menurunkan kembali suhu air. Air yang telah disejukkan dialirkan semula ke ruang dinding enjin. 122

4.3 Haba Pendam Tentu (Specific latent heat) Haba pendam

Pendidihan air

Peleburan ais

Haba yang diserap atau haba yang dibebaskan pada suhu tetap semasa perubahan keadaan jirim suatu bahan tertentu. Menjana idea tentang haba pendam  Apabila air dipanaskan, suhunya akan meningkat sehingga ia mencapai takat didih.



Semasa pendidihan, suhu air sentiasa tetap pada suhu 100 C walaupun air itu terus dipanaskan.



Semasa pendidihan, air (cecair) bertukar kepada wap air (gas).



Ais melebur pada takat lebur 0 C. Apabila ais melebur, tenaga haba diserap daripada persekitaran.



Semasa ais melebur, suhu ais sentiasa tetap pada suhu 0 C walaupun ais itu masih menyerap haba daripada persekitaran.



Semasa proses peleburan, ais (pepejal) bertukar kepada air (cecair). Perbincangan:



Semua proses perubahan keadaan jirim berlaku tanpa sebarang perubahan suhu.



Oleh kerana proses perubahan keadaan jirim berlaku tanpa perubahan suhu, haba yang diserap atau yang dibebaskan oleh bahan itu seolah-olah terpendam atau tersembunyi.



Haba yang diserap atau dibebaskan semasa proses perubahan jirim tanpa sebarang perubahan suhu disebut haba pendam.

Haba pendam

Diserap apabila

Dibebaskan apabila

(a) Ais bertukar menjadi air pada takat leburnya.

(a) Stim bertukar menjadi air pada takat kondensasi.

(b) Air bertukar stim pada takat didihnya

(b) Air bertukar menjadi ais pada takat bekunya

123

Perubahan keadaan jirim dan haba pendam Peleburan

Pengewapan

Pepejal

   

Gas (stim) Cecair Pembekuan Kondensasi Apabila suatu pepejal melebur, haba pendam pelakuran diserap pada suhu tetap yang dikenali sebagai takat lebur. Apabila suatu cecair membeku, haba pendam pelakuran dibebaskan pada suhu tetap yang dikenali sebagai takat beku. Apabila cecair mendidih, haba pendam pengewapan diserap pada suhu tetap yang dikenali sebagai takat didih. Apbila gas terkondensasi, haba pendam pengewapan dibebaskan pada suhu tetap yang dikenali sebagai takat kondensasi. Lengkung pemanasan (Tenaga haba diserap) Suhu/ C

Takat didih

Takat lebur

Peleburan cecair Pepejal

Pendidihan Cecair Gas

Cecair

Pepejal Masa/ t Lengkung penyejukan (Tenaga haba dibebaskan) Suhu/ C

Gas

Kondensasi Gas cecair

Takat kondensasi

Cecair

Pemejalan pepejal Cecair

Takat beku

Pepejal Masa/ t

124

Ciri-ciri sepunya keempat-empat perubahan keadaan jirim



Hubungan suhu suatu bahan dengan tenaga kinetik zarah dalam bahan



 

 

Kenapa suhu  bahan tetap semasa perubahan keadaan jirim  berlaku?

 

Haba pendam tentu, L

unit Q Unit L  unit m J  kg  J kg -1

Suatu bahan mengalami perubahan keadaan jirim apabila mencapai suhu tertentu (takat). Tenaga haba dipindahkan semasa perubahan keadaan jirim. Semasa perubahan keadaan jirim, suhu adalah tetap walaupun pemindahan haba masih berlaku. Suhu bahan bertambah apabila tenaga kinetik purata zarah dalam bahan bertambah. Suhu bahan berkurang apabila tenaga kinetik purata zarah dalam bahan berkurang. Suhu bahan tetap apabila tenaga kinetik purata zarah dalam bahan tidak berubah. Semasa perubahan keadaan jirim, pemindahan tenaga haba tidak menyebabkan perubahan kepada tenaga kinetik zarah dalam bahan. Semasa proses peleburan, tenaga haba yang diserap digunakan untuk memutuskan ikatan antara zarah-zarah dalam pepejal. Zarah-zarah terbebas daripada kedudukan tetapnya dan bergerak lebih bebas. Dalam keadaan ini bahan pepejal bertukar kepada cecair. Semasa pendidihan, tenaga haba yang diserap digunakan untuk memutuskan ikatan antara zarah-zarah dalam cecair dengan sempurna bagi membentuk gas (wap).

Haba pendam tentu suatu bahan ialah jumlah tenaga haba yang diperlukan untuk mengubah keadaan jirim 1 kg bahan pada suhu tetap. Q = mL Q L= m Q ialah tenaga haba yang diserap atau dibebaskan m ialah jisim bahan L ialah haba pendam tentu -1 Unit S.I bagi Haba pendam tentu ialah J kg .

Haba pendam tentu pelakuran

Haba pendam tentu pelakuran, Lf: Tenaga haba yang diperlukan untuk mengubah 1 kg bahan daripada keadaan pepejal kepada cecair (atau sebaliknya) pada suhu tetap.

Haba pendam tentu pengewapan

Haba pendam tentu pengewapan, Lv: Tenaga haba yang diperlukan untuk mengubah 1 kg bahan daripada keadaan cecair kepada wap (atau sebaliknya) pada suhu tetap.

125

Pengiraan jumlah tenaga haba yang diserap dalam lengkung pemanasan

/ C 3

Pendidihan

Peleburan

2

1 Q1 = mc(2-1)

Q2 = mLf

Q3 = mc(3-2)

Q4 = mLv

t/ s

Jumlah tenaga haba yang diserap, Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Pengiraan jumlah tenaga haba yang dibebaskan dalam lengkung penyejukan

/ C 3 Kondensasi

2

Pembekuan

1

Q1 = mc(3-2)

Q2 = mLv

Q3 = mc(2-1)

Q4 = mLf

Jumlah tenaga haba yang dibebaskan, Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Latihan 4.3 Haba pendam tentu (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)

Q  mLf  0.1(3.34  10 5 )  33 400 J

126

t/s

(2) Berapa banyak haba yang terbebas apabila 0.5 kg stim terkondensasi menjadi air pada 100 C? (Haba pendam pengewapan air = 2.26 x 106 J kg-1)

Q  mLv  0.5(2.26  10 6 )  1130 000 J

(3) 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 dalam unit kJ kg-1. Q = Pt

Pt m 10 000 (5  60)  4  7500 000 J kg -1

Lv 

 7500 kJ kg -1

(4) 400 g air dalam bikar berada pada suhu 100 C. Berapakah tenaga haba yang diperlukan untuk menukarkan keseluruhan air ini kepada stim? (Haba pendam tentu pengewapan air =2.3 x 106 J kg-1 )

Q  mLv  0.4(2.3  10 6 )  920 000 J

(5) Jika haba pendam tentu pelakuran ais ialah 3.3 x 105 J kg-1, hitungkan jumlah tenaga haba yang dibebaskan semasa 300 g air pada suhu 0 C membeku?

Q  mL f  0.4(3.3  10 5 )  990 000 J

(6) Berapakah jumlah tenaga haba yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg ais hingga menjadi air pada suhu 80 C? -1 (Muatan haba tentu air = 4.2 x 103Jkg-1C , Haba pendam tentu pelakuran ais = -1 3.34 x 105 J kg )

Q  mL f  2(3.34  10 5 )  668 000 J

Q  mc  2(4.2  10 3 )(80)  672 000 J

Jumlah tenaga haba = 668 000 + 672 000 = 1340 000 J (7) Berapakah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukarkan 20 g ais pada 0C kepada air pada suhu 40 C? (Muatan haba tentu air = 4.2 x 103 J kg-1C-1 Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 x105 Jkg-1)

Q  mL f  0.02(3.34  10 5 )  6 680 J

Q  mc  0.02(4.2  10 3 )(40)  3 360 J

Jumlah tenaga haba = 6 680 + 3 360 = 10 040 J

127

Aplikasi Haba Pendam Tentu Ketulan ais ditambah ke dalam air minuman untuk menurunkan suhu air minuman. Ais melebur dengan menyerap tenaga haba daripada air minuman. Apabila tenaga diserap oleh ais untuk melebur, maka suhu minuman dapat dikurangkan. Ais diletakkan di atas permukaan ikan atau makanan laut bagi memastikan kesegarannya dapat dikekalkan. Ais melebur dengan menyerap tenaga haba daripada ikan menyebabkan suhu ikan menurun. Suhu ikan yang rendah iaitu menghampiri suhu takat lebur ais mengakibatkan aktiviti bakteria dapat diberhentikan atau diperlahankan. Air mempunyai haba pendam tentu pengewapan yang tinggi. Apabila wap air terkena pada makanan yang lebih sejuk suhunya, maka wap air akan terkondensasi. Makanan yang dimasak akan menyerap haba yang dikeluarkan oleh wap air semasa proses kondensasi. Ini menyebabkan makanan akan masak dengan lebih cepat kerana menyerap tenaga haba dengan banyak dalam keadaan tertutup.

Eksperimen: Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais Kaki retort

Pemanas rendam Ais Corong turas

Kaki retort

Pemanas rendam ditutup Ais Corong turas

Bekalan elektrik

(a) Radas (a) digunakan untuk menentukan haba pendam tentu ais Prosedur: 1. Timbang jisim bikar (a). 2. Pemanas berkuasa 25 W digunakan untuk mencairkan ais selama 5 minit. 3. Timbang jisim bikar (a) + air. 4. Ukur jisim ais yang dileburkan oleh pemanas. 5. Ukur nilai haba pendam Lpelakuran ais =

Q Pt = = m m

(b) Radas (b) ialah radas kawal Prosedur: 1. Timbang jisim bikar (b). 2. Ais dibiarkan melebur dengan menggunakan haba persekitaran selama 5 minit. 3. Timbang jisim bikar (b) + air. 4. Ukur jisim ais yang dileburkan oleh haba persekitaran. Q ialah haba yang dibekalkan oleh pemanas rendam. m ialah jisim ais yang dileburkan oleh pemanas sahaja. t ialah masa pemanasan.

128

4.4 Hukum-hukum Gas

 

  

   

Kuantiti-kuantiti fizik gas Terdapat empat kuantiti fizik yang melibatkan gas iaitu tekanan, isi padu, suhu dan jisim gas. Bagi gas yang berjisim tetap, perubahan pada satu kuantiti fizik akan menyebabkan perubahan pada kuantiti-kuantiti fizik yang lain. Tekanan gas Tekanan gas adalah disebabkan oleh daya per unit luas dihasilkan oleh molekul-molekul gas apabila ia berlanggar dengan dinding bekas yang mengandunginya. Menurut teori kinetik jirim, molekul-molekul gas sentiasa bergerak secara rawak dan sentiasa berlanggar antara satu sama lain dan dengan dinding bekas. Apabila molekul-molekul gas berlanggar dengan dinding bekas, ia akan terpantul balik dengan laju yang sama tetapi dalam arah yang bertentangan. Perubahan momentum yang berlaku semasa perlanggaran menyebabkan satu daya impuls dikenakan ke atas dinding bekas. Daya yang bertindak pada satu luas dinding bekas menghasilkan tekanan gas. Semakin besar kadar perlanggaran (kekerapan) molekul-molekul gas per unit luas permukaan dinding bekas, semakin besar tekanan gas dihasilkan. Kekerapan perlanggaran molekul-molekul gas pula bergantung kepada ketumpatan gas dan suhu gas. Apabila ketumpatan gas bertambah, bilangan molekul gas seunit isi padu bertambah, dan dengan itu kekerapan perlanggaran antara molekul-molekul gas dengan dinding bekas bertambah.

Tekanan gas tinggi

Ketumpatan tinggi



Tekanan gas rendah

Ketumpatan rendah

Apabila suhu gas bertambah, halaju molekul-molekul gas bertambah dan dengan itu kekerapan perlanggaran molekul-molekul gas dengan dinding bekas bertambah. Maka, tekanan gas bertambah.

Molekul gas bersuhu rendah

Molekul gas bersuhu tinggi

129



Hukum Boyle Hukum Boyle menyatakan bahawa bagi suatu gas yang jisimnya tetap, tekanan gas, P berkadar songsang dengan isi padunya, V jika suhu gas, T adalah malar.

P 

1 , V

P = pemalar 

1 , V

PV = pemalar

Menurut hukum Boyle, jika tekanan dan isi padu awal suatu gas yang jisimnya tetap ialah P1 dan V1, dan nilai akhirnya bertukar menjadi P2 dan V2 dengan syarat suhu gas itu adalah malar. P1 V1 = P2V2

Tekanan, P1 Tekanan, P2

Isi padu, V1

    

Isi padu, V2

Hukum Boyle berdasarkan Teori kinetik jirim Pada suhu malar, tenaga kinetik purata molekul-molekul gas adalah malar. Jika isi padu suatu gas berjisim tetap dikurangkan, bilangan molekul seunit isi padu akan bertambah (ketumpatan gas bertambah). Peningkatan bilangan molekul seunit isi padu akan meninggikan kadar perlanggaran antara molekul dengan dinding bekas dan dengan itu meningkatkan daya yang dikenakan ke atas dinding bekas. Apabila daya yang bertindak ke atas dinding bekas bertambah, tekanan gas akan turut bertambah. Oleh itu, tekanan suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah, apabila isi padunya berkurang dengan syarat suhu gas itu adalah malar. Tekanan gas tinggi, Isi padu gas rendah

Tekanan gas rendah, Isi padu gas tinggi

130

Latihan: Hukum Boyle P1 V1 = P2V2 (1) Suatu gas mempunyai tekanan 3 × 104 Pa dan berisipadu 0.4 m3. Gas itu mengalami pengembangan sehingga tekanannya menjadi 6 × 104 Pa. Berapakah isipadu gas itu sekarang?

P2 V 2  P1V1 V2  

P1V1 P2

(2) Suatu gelembung udara terbentuk di dasar sebuah laut yang dalamnya 40 m. Isipadu gelembung ketika itu ialah 2.0 cm3. Berapakah isipadu gelembung itu apabila tiba di permukaan? (Tekanan atmosfera = 10 m air laut) P1 = Patm + h = 10 m + 40 m = 50 m V1 = 2 cm3 P2 = Patm =10 m

(3  10 4 )(0.4)

V2 

6  10 4  0.2 m 3

(3) Sebiji belon berisipadu 5 cm3 diisikan dengan udara pada tekanan 1 × 105 Pa. Apabila belon ditiup sehingga isipadu 20 cm3, berapakah tekanan gas dalam belon itu dalam bentuk piawai? P1 = 1 × 105 Pa, V1 = 5 cm3, V2 = 20 cm3 P2  

P1V1 V2

P1V1 P2

(50 m )(2 cm 3 ) 10 m  10 cm 3 

(4) Satu gelembung udara berisipadu 0.1 cm3 berada di dasar sebuah tasik. Jika kedalaman tasik adalah 20 m dan tekanan atmosfera ialah 10 m air, hitungkan isipadu gelembung udara apabila tiba di permukaan air? P1 = Patm + h = 10 m + 20 m = 30 m V1 = 0.1 cm3 P2 = Patm = 10 m air

(1  10 5 )(5 cm 3 )

20 cm 3  25 000 Pa

V2 

 2.5  10 4 Pa

(5) Sebuah bikar 500 cm3 ditelangkupkan di permukaan air dan ditenggelamkan sedalam 2.5 m. Berapakah isipadu air yang masuk pada kedalaman tersebut. (Tekanan atmosfera= 10 m air) P1 = Patm = 10 air, V1 = 500 cm3 P2 = Patm + h = 10 m + 2.5 m = 12.5 m V2 

P1V1 P2

(10 )(500) 12.5  400 cm 3

P1V1 P2

(30 )(0.1) 10  0.3 cm 3 

(6) Berapa dalamkah sebiji belon perlu ditenggelamkan dalam air supaya isi 2 padunya menjadi isipadu asalnya. 5 (Tekanan atmosfera= 10 m air) 5 V1 = , P1 = Patm = 10 m air 5 2 , P2 = Patm + h V2 = 5 P2 V2  P1V1

2 )  10 ( 1) 5 2 4  h  10 5 h  15 m



(10  h)(

Vair = V1 – V2 = 500 – 400 = 100 cm3 131

merkuri

4 cm

udara

udara

30 cm

h cm

10 cm

merkuri (7) Rajah menunjukkan satu tiub kaca yang diisi 4 cm merkuri untuk memerangkap 10 cm udara. Merkuri ditambah sehingga panjang turus udara terperangkap menjadi 8 cm. Berapakah panjang merkuri, h2 ketika itu? (Tekanan atomosfera = 76 cm Hg) P1 = h1 + Patm = 4 + 76 = 80 cm, V1 = 10 cm P2 = h2 + Patm = h2 + 76 cm, V2 = 8 cm

P2 V 2  P1V1 (h2  76)(8)  80 (10)

h cm udara

24 cm

(a) (b) (8) Rajah (a) di atas menunjukkan turus udara terperangkap sepanjang 30 cm oleh h cm merkuri dalam sebuah tiub kapilari. Tiub kapilari kemudiannya diufukkan sehingga panjang udara terperangkap menjadi 24 cm seperti rajah (b). Tentukan panjang merkuri, h dalam unit S.I. (Tekanan atomosfera = 76 cm Hg) Rajah (a) : P1 = Patm – h P1 = 76 cm – h cm Rajah (b) :P2 = Patm = 76 cm Hg

8h2  608  800

P1V1  P2 V 2

8h2  800 - 608

(76 - h) (30)  76(24) 2280 - 30h  1824 30h  2280 - 1824 30h  456 456 h 30 h  15.2 cm  0.152 m

192 h2  8 h2  24 cm

(9) Terangkan mengapa isi padu gelembung udara semakin bertambah semasa ia bergerak dari bawah ke permukaan air. Gelembung Air laut udara Pam udara

Akuarium

Tekanan yang bertindak ke atas gelembung udara adalah hasil tambah tekanan .................................................................................................................................................. atmosfera dan tekanan air yang disebabkan oleh kedalamannya. Semasa gelembung .................................................................................................................................................. udara naik ke atas, kedalamannya berkurang menyebabkan tekanan yang bertindak .................................................................................................................................................. ke atasnya berkurang. Maka isi padu udara dalam gelembung udara bertambah. .................................................................................................................................................. 132

Eksperimen Hukum Boyle

Graf Hukum Boyle Graf P melawan V P

Hubungan graf P melawan V:

Tekanan udara, P berkadar songsang ....................................................................... dengan isi padu udara, V. ....................................................................... 1 P V ....................................................................... V

0 Graf P melawan

1 V

Hubungan graf P melawan

P

0

.......................................................................

1 : V

Tekanan udara, P berkadar terus ....................................................................... 1 dengan . V ....................................................................... 1 P V .......................................................................

1 V

.......................................................................

133





Hukum Charles Hukum Charles menyatakan bahawa bagi suatu gas yang berjisim tetap, isi padu gas, V berkadar terus dengan suhu mutlaknya, T jika tekanan gas itu adalah malar. V VT V = pemalar  T = pemalar T Menurut hukum Charles, jika isi padu dan suhu awal suatu gas yang jisimnya tetap ialah V1 dan T1 dan nilai akhirnya bertukar menjadi V2 dan T2 , maka V1 V2  T1 T2 dengan syarat tekanan gas itu adalah malar. Isi padu gas (V1)

Suhu gas (T2)

Suhu gas (T1)



Isi padu gas (V2)

Hukum Charles berdasarkan Teori kinetik jirim Apabila suhu suatu gas ditambah, molekul-molekul gas akan bergerak dengan halaju yang lebih tinggi oleh kerana tenaga kinetik purata molekul bertambah.



Jika isi padu gas kekal malar, tekanan gas akan bertambah kerana molekul-molekul gas dengan halaju yang lebih tinggi akan berlanggar dengan dinding bekas dengan lebih kerap dan lebih kuat.



Jika tekanan gas perlu dikekalkan, isi padu gas terpaksa bertambah supaya bilangan molekul seunit isi padu dikurangkan dan dengan itu mengekalkan kekerapan perlanggaran antara molekul-molekul gas dengan dinding bekas.



Oleh yang demikian, isi padu suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah apabila suhunya bertambah dengan syarat tekanan gas itu adalah malar.

Suhu gas rendah, isi padu gas rendah

Suhu gas tinggi, isi padu gas tinggi

134

Skala Suhu Mutlak



Menurut hukum Charles, graf isi padu melawan suhu (dalam unit C) ialah satu garis lurus yang tidak melalui asalan. Jika graf ini diekstrapolasikan graf ini akan memotong paksi suhu pada suhu -273 C.



Suhu -273 C merupakan suhu terendah yang mungkin dicapai oleh suatu gas.



Pada suhu ini, tenaga molekul gas adalah minimum.



Suhu -273 C dikenali sebagai suhu sifar mutlak.



Skala Kelvin atau Skala mutlak digunakan dalam penyelesaian masalah melibatkan hukum-hukum gas. Suhu-suhu yang dicatatkan dalam unit Kelvin disebut suhu mutlak. Sifar mutlak ialah titik sifar pada skala Kelvin, iaitu bersamaan dengan -273 C. 0 K = -273 C Maka, skala mutlak dan skala Celsius boleh dihubungkan mengikut persamaan:  C = ( + 273) K

Isi padu,V

 / C

-273C

Isi padu, V

  T/K

0



Penukaran unit C kepada Kelvin (K)

 C = ( + 273) K

Contoh penukaran unit daripada C kepada K: -273 C = (-273 + 273) K = 0 K 0 C = (0 + 273) K = 273 K 100 C = (100 + 273) K = 373 K Penukaran unit ini penting dalam menyelesaikan masalah melibatkan hukum Charles dan hukum tekanan.

Latihan : Hukum Charles V1 V2  T1 T2 T ialah nilai suhu dalam unit Kelvin (1) Suatu jisim gas tertentu pada tekanan tetap mempunyai isipadu 4.0 m3 pada suhu 30 C. Berapakah isipadu gas pada suhu 60 C? V1 = 4 liter, T1 = 30 + 273 = 303 K, T2 = 60 + 273 = 333 K V2 

V1 4  T2   333  4.4 liter T1 303

135

(2) Jadual di sebelah menunjukkan nilainilai isipadu dan suhu suatu gas pada tekanan tetap. Hitungkan nilai X. V1 V 2  T1 T2

150 300  250 T2

V /cm3

150

300

T / oC

-23

X

T1 = -23 + 273 = 250 K

150 T2  300  250 75 000 Suhu dalam unit oC = 500 – 273 oC = 227 oC  500 K 150 (3) Satu salur kaca memerangkap udara sepanjang 29 cm pada suhu 17 C dengan menggunakan merkuri. Berapakah panjang udara yang terperangkap bila salur kaca ini merkuri dipanaskan sehingga suhu 57 C? V1 = 29 cm, T1 = (17 + 273) K = 290 K, 29 cm T2 = (57 + 273) K= 330 K udara V1  T2 V2  T1 T2 

V2 

29  330  33 cm 290

(4) Rajah menunjukkan turus udara terperangkap sepanjang 10 cm oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu 27C. Hitung suhu,  dalam unit C yang perlu dicapai apabila dipanaskan supaya panjangnya menjadi 12 cm? V1 = 10 cm, T1 = (27 + 273) = 300 K V V2 = 12 cm T2  2  T1 V1 T2 

merkuri udara

10 cm

12  300  360 K 10

Suhu,  dalam unit C = (360 – 273)C = 87 C (5) Rajah menunjukkan udara terperangkap oleh merkuri. Panjang turus udara yang terperangkap pada suhu 15 oC ialah 24 cm. Berapakah panjang turus udara yang terperangkap pada suhu 80 oC? merkuri T1 = (15 + 273) K =288 K V1 = 24 cm T2 = (80 + 273) = 353 K udara V2 = ? V2 

V1  T2 T1

V2 

24  353  29.42 cm 288

136

24 cm

Eksperimen Hukum Charles

Panjang turus udara, L

Asid sulfurik pekat Udara terperangkap

Graf Hukum Charles Graf isi padu udara melawan suhu mutlak Hubungan graf V melawan suhu mutlak, T:

Isi padu udara, V

Isi padu udara, V berkadar terus ................................................................ dengan suhu mutlak, T. ................................................................ VT ................................................................ 0

Suhu mutlak, T/K

Graf isi padu udara, V melawan suhu, (C) Isi padu udara, V

................................................................ Hubungan graf V melawan suhu, :

Isi padu udara, V bertambah secara ................................................................ linear dengan suhu dalam unit C. ................................................................ Apabila diekstrapolasi, garis graf ................................................................ -273 C

Suhu, /C

137

memotong paksi suhu pada -273 C. ................................................................



Hukum Tekanan Hukum Tekanan menyatakan bahawa bagi suatu gas yang jisimnya tetap, tekanan gas, P berkadar terus dengan suhu mutlaknya, T jika isi padu gas itu adalah malar. P T



P  pemalar T

P = pemalar  T

Menurut hukum tekanan, jika tekanan dan suhu awal suatu gas yang jisimnya tetap ialah P1 dan T1, dan nilai akhirnya bertukar menjadi P2 dan T2, maka

P1 P2  T1 T2 dengan syarat isi padu gas itu adalah malar. 

Hukum tekanan berdasarkan Teori kinetik jirim Apabila suhu suatu gas dinaikkan, molekul-molekul gas akan bergerak dengan halaju yang lebih tinggi.



Jika isi padu gas kekal malar, molekul-molekul gas dengan halaju yan lebih tinggi akan berlanggar dengan dinding bekas dengan lebih kerap dan lebih kuat.



Dengan itu molekul-molekul gas mengenakan daya yang lebih besar ke atas dinding bekas yang mengandunginya.



Apabila daya yang dikenakan ke atas dinding bekas bertambah, tekanan gas akan turut bertambah.



Oleh yang demikian, tekanan suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah apabila suhunya bertambah dengan syarat isi padu gas itu malar.

Apabila suhu berkurang, maka tekanan udara berkurang

Apabila suhu bertambah, maka tekanan udara bertambah

138

Latihan: Hukum Tekanan P1 P2  T1 T2 T ialah nilai suhu dalam unit Kelvin (2) Tekanan udara dalam sebuah tayar (1) Sebuah bekas kedap udara kereta sebelum memulakan perjalanan mengandungi udara pada tekanan 1 adalah 22 kPa. Pada ketika itu suhu udara atm. Suhu awal udara dalam bekas itu di dalam tayar adalah 30 C. Tekanan udara ialah 27 C. Berapakah tekanan udara dalam bekas itu jika suhu udara di di dalam tayar meningkat menjadi 25 kPa selepas perjalanan jauh. Berapakah suhu dalamnya ditingkatkan menjadi 87 C? udara di dalam kereta pada ketika itu? Anggap isi padu tayar tidak berubah. P1 = 1 atm, T1 = (27 + 273) = 300 K

P2 = ? , P2 

T2 = (87 + 273) = 360 K

P1 = 22 kPa, T1 = (30 + 273) = 303 K P2 = 25 kPa , T2 = ?

P1  T2 T1

T2 

1   360 300  1.2 atm

P2  T1 P1

25  303 22  344.3 K  344.3 - 273  71.3 C 

Eksperimen Hukum tekanan

139

Graf Hukum Tekanan Hubungan graf tekanan, P melawan suhu mutlak, T:

Graf tekanan, P melawan suhu mutlak, T Tekanan, P

Tekanan udara, P berkadar terus ................................................................ dengan suhu mutlak. ................................................................ PK ................................................................ ................................................................

Suhu mutlak/K

0

Graf tekanan, P melawan suhu,  (C) Tekanan, P

Hubungan graf tekanan, P melawan suhu:

Tekanan udara, P bertambah secara ................................................................ linear dengan suhu,  (C). ................................................................ Apabila graf diekstrapolasikan, graf ............................................................... Suhu/C

- 273

memotong paksi suhu pada -273 C. ................................................................

Gambar rajah susunan radas eksperimen Hukum-hukum gas Eksperimen Hukum Boyle Eksperimen Hukum Charles Termometer

Udara terperangkap

Tiub kapikari

Tolok Bourdon Minyak

Injap Getah gelang

Pam angin Eksperimen Hukum Tekanan Termometer

Tiub getah Tolok Bourdon

Air

Udara

140

L

141