Rpp Ct Revisi.docx

RPP SMA KALOR DAN PERPINDAHANNYA

Dibuat Oleh Virgyen Nia Saputri (16030184013) Jiehan Nadya Iqliya (16030184019) Cayo Wibowo (16030184070)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2017/2018

SILABUS MATA PELAJARAN: FISIKA Satuan Pendidikan

: SMA

Kelas /Semester

: XI

Materi

: Kalor dan perpindahannya

Kompetensi Inti KI.1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI.2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI. 3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI. 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

Kompetensi Dasar 1.1 Menyadari

kebesaran yang

Materi Pokok

Pembelajaran

Suhu, Kalor dan Mengamati 

Tuhan Perpindahan

menciptakan Kalor

dan mengatur alam jagad



raya

melaluipengamatan

-

dan

pemuaian 

kalor dengan

dan pengukurannya

suhu

-

benda

wujudnya

perilaku

ilmiah



dan

Observasi

Azas Black



Peripindahan

untuk mencari informasi

kalor secara

mengenai pengaruh kalor terhadap perubahan suhu

Melakukan studi pustaka

tahu;

objektif;

jujur;

konveksi,

benda,

teliti;

cermat;

tekun;

dan radiasi

perubahan

jawab; terbuka; kritis;

suhu

es perpindahan kalor



ingin

bertanggung

berkaitan

Konduktivitas logam Ceklist lembar (almunium, besi, pengamatan kegiatan tembaga, dan timah) eksperimen

rasa

hati-hati;

dengan

Pemanasan

konduksi,

(memiliki

sehari-

Simulasi pemuaian rel sehari

menjadi air

dan

Menunjukkan

masalah

kereta api

Hubungan

fenomena alam fisis

2.1

peragaan Memecahkan

Menyimak

pengaruh

Portofolio Laporan

tertulis

kelompok Tes

benda Tes tertulis bentuk tentang terhadap ukuran benda uraian (pemuaian), dan pemuaian, dan asas suhu

Sumber Belajar

waktu

Tugas

tentang:

Suhu

Alokasi

Penilaian

12 JP

Sumber

(4 x 3 JP)



Hand

out

kalor

materi dan

perpindahannya. 

Internet

Alat    

Tongkat kayu kecil Penggaris besi Lilin Korek api

kreatif;

inovatif

peduli

dan

perpindahan kalor secara Black

lingkungan)

konduksi, konveksi dan pilihan

dalam aktivitas seharihari

sebagai

wujud

implementasi dalam

sikap

radiasi



konduksi

suhu, wujud, dan ukuran benda 

pengaruh kalor dan perpindahan

meliputi

suatu

bahan,

kapasitas,

dan

konduktivitas

kalor

kehidupan

sehari-hari.

Mempertanyakan tentang azas

kalor

karakteristik termal

pada

Mempertanyakan tentang pengaruh kalor terhadap

dan berdiskusi

yang

tentang perpindahan kalor dengan cara

melakukan

Menganalisis

ganda

Mempertanyakan

percobaan , melaporkan,

3.5

dan/atau

Black

dan

perpindahan kalor Eksperimen/explorasi 

Melakukan

percobaan

untuk menentukan kalor jenis logam Asosiasi

konveksi

dan

4.5

Merancang

melakukan tentang termal

dan



Mengolah data percobaan

percobaan

kalor jenis logam dengan

karakteristik

menggnakan kalorimeter

suatu

bahan,

dalam bentuk penyajian

terutama terkait dengan

data,

kapasitas

menginterpretasi dan dan

konduktivitas

dan kalor,

grafik,

beserta presentasi hasil percobaan pemanfaatannya.

dan

membuat

dan

grafik,

menyusun

kesimpulan. Komunikasi 

Membuat laporan hasil eksperimen



Menhkomunikasikan hasil

percobaan

bentuk grafik

dalam

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP) Kalor dan Perpindahannya Satuan Pendidikan

: SMA/Sederajat

Mata Pelajaran

: FISIKA

Kelas/Semester

: XI/Dua

Materi Pokok

: Kalor dan Perpindahannya

Sub Materi Pokok

:

1. Konsep Kalor dan perpindahannya 2. Karakteristik termal suatu bahan 3. Kapasitas kalor suatu bahan 4. Konduktivitas kalor suatu bahan

Alokasi Waktu

: 3 JP ( 3 x 45 menit )

A. Kompetensi Inti KI. 1: Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI. 2: Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI. 3: Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah KI. 4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu metoda sesuai kaidah keilmuan.

dengan

menggunakan

B. Kompetensi Dasar Dan Indikator  Kompetensi Dasar : 

1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya



2.1

Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur;

teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi 

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari.



4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal suatu bahan, terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya.

 Indikator Pencapaian Kompetensi :  3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari. 

Menganalisis konsep kalor dan perpindahannya.



Menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda.



Menemukan kapasitas kalor suatu bahan.



Mengkelompokkan Konduktivitas kalor suatu bahan.

 4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal suatu bahan,

terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya.  Melakukan percobaan perpidahan kalor secara konduksi,konveksi dan radiasi. C. Tujuan pembelajaran :  Siswa dapat menganalisis konsep kalor dan perpindahannya melalui sebuah ilustrasi peristiwa kehidupan sehari-hari secara tepat dan akurat.  Siswa dapat menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda. melalui tabel data perubahan kalor suatu bahan dengan baik dan benar.

 Siswa dapat menemukan kapasitas kalor suatu bahan melalui hasil data percobaan perubahan wujud sebuah zat secara tepat dan akurat.  Siswa dapat mengkelompokkan konduktivitas kalor suatu bahan dalam beberapa contoh peristiwa kehidupan sehari-hari secara tepat. D. Materi Pembelajaran : I. Fakta:  Es akan mencair jika dibiarkan dalam ruang terbuka.  Kaca dipasang agak renggang dari bingkainya agar kaca tidak pecah saat memuai.  Panas matahari sampai ke bumi melalui proses radiasi.  Pada saat air dicampurkan dengan es maka campuran es dan air akan mencapai kesetimbangan suhu(termal). II.

Konsep :  Suhu : Suhu merupakan ukuran panas atau dinginnya suatu benda  Kalor : Energi yang dapat berpindah karena adanya perbedaan suhu atau temperatur.  Kalor jenis: Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar 1℃ atau 1K pada benda bermassa 1 kg.  Kapasitas kalor: Banyak energi yang harus diberikan dalam bentuk kalor untuk menaikkan suhu suatu benda sebesarsatu derajat.

III.

Prinsip :

 Pemuaian : Jika suhu suatu benda dengan koefisien muai tertentu dinaikkan maka benda tersebut akan mengalamipemuaian panjang, luas, atau volume.  Kalor :Jika dua benda yang berbeda suhu saling berinteraksi maka kalor akan mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.  Asas Black : Jika sejumlah kalor diberikan pada suatu benda maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang jumlahnya sama kepada benda yang berinteraksi dengannya . E. MODEL PEMBELAJARAN Pertemuan Pendekatan

I

Concept attainment

Model

Concept teaching

Metode  Presentasi  Tanya jawab  eksperimen  Penugasan

F. Media, Alat, dan Sumber pelajaran Pertemuan Media I 1. Cetak dan

Alat dan Bahan  Tongkat kayu kecil  Penggaris besi  Lilin  Korek api

Elektronik (Laptop dan LCD) 2. Power point materi

Sumber belajar 

Hand

materi

out

kalor

dan

perpindahannya. 

Internet

kalor dan perpindahannya 3. LKS kalor dan perpindahannya

G. Kegiatan Pembelajaran ( 3 X 45 menit ) Kegiatan

Pendahuluan

Langkah-langkah Model Concept Attainment

Deskripsi Kegiatan

Fase 1 mengklarifikasi Pemusatan perhatian : tujuan pembelajaran dan  Guru menyapa serta memeriksa menyiapkan media kehadiran siswa pembelajaran yang akan digunakan dan  Guru menyampaikan tujuan dari menyampaikan prosedur mempelajari materi kalor dan pembelajaran. perpindahannya 

Guru secara singkat menyampaikan informasi dan latar belakang pembelajaran serta menjelaskan mengapa materi pembelajaran ini penting.



Selanjutnya sebelum memulai pembelajaran guru secara singkat prosedur/pendekatan yang akan digunakan dalam pembelajaran.

AlokasiWaktu

10 menit

Kegiatan Inti



Fase 2 mengambil contoh dan non-contoh tentang konsep yang akan disampaikan. Hipotesis yang dituju adanya perpindahan kalor dan tidak adanya perpindahan kalor

Guru menyajikan contoh dan 70 menit non-contoh tentang konsep yang akan disampaikan melalui tabel gambar berikut : Contoh



Non-contoh

Guru menunjukkan gambargambar diatas sepasang demi sepasang serta menunjukkan gambar mana yang mewakili konsep kalor dan perpindahnnya dan yang tidak mewakili, selanjutnya guru meminta siswa untuk mencoba



Fase 3 mengetes pencapaian atas konsep yang telah dimiliki oleh siswa.





menidentifikasiciri-ciri khusus yang akan mendefinisikan konsep itu sendiri melalui sebuah hipotesis. Guru juga memberi petunjuk untuk mengeliminasi hipotesis yang sudah tidak sesuai pada setiap penampilan sepasang gambar. Setelah semua pasangan gambar disajikan siswa diharapkan memiliki sebuah hipotesis yang mendekati pengertian konsep kalor dan perpidahannya. Pada fase ini guru memulai 20 menit dengan menyajikan konsep dari kalor, lalu selanjutnya menyajikan uraian peristiwa dalam kehidupan sehari-hari dan meminta siswa apakah hal tersebut termasuk dalam konsep kalor atau tidak. (Dilakukan dengan mengisi kegiatan LKPD) Langkah berikutnya guru meminta siswa untuk mencoba mencari contoh dan non-contoh dari konsep kalor secara mandiri. Selanjutnya guru membimbing peserta didik untuk melengkapi tabel attribute perpindahan kalor dalam LKPD 1, dengan harapan jawaban peserta didik akan mendekati seperti dibawah ini :

 Label : kalor  Definition : salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya karena adanya perbedaan suhu.  Critical attributes : kalor akan mengalir (berpindah) dari benda yang bersuhu tinggi ke benda

yang bersuhu rendah, dapat berakibat pada perubahan suhu atau wujud suatu zat.  Examples : mencampurkan air dingin dan panas, nyala api, mendidihkan air, memanaskan minyak.  Non-examples : massa benda, volume benda, luas benda.  Superordinate : bentuk energy.  Ordinate : energy bunyi, energy listrik, energy kimia, energy nuklir.  Subordinate : kalor lebur es, kalor uap, kalor beku, kalor jenis.

Penutup

Fase 4 menganalisa proses berfikir siswa dan mengitegrasikan hasil proses pembelajaran.



Guru membantu siswa untuk 25 menit menelaah kembali proses berfikir mereka hingga mendapatkan konsep yang di inginkan serta membimbing untuk mengitegrasikan konsep yang tealh diperoleh dengan konsep-konsep lain seperti pada peta konsep berikut :

Pemberian latihan soal dan tugas.



Guru memberikan soal latihan 10 menit kepada para siswa yang telah tersedia pada “hand out” yang diberikan untuk dikerjakan secara individu.



Guru meminta siswa melakukan eksperimen sederhana secara individu untuk mencoba perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

H. PENILAIAN a. Penilaian Sikap 1. Teknik Penilaian

: Pengamatan Perilaku Ilmiah

2. Bentuk Instrumen

: Lembar Penilaian Perilaku

3. Lembar Penilaian Perilaku : No

Aspek yang dinilai

1

Rasa ingin tahu (curiosity).

2

Ketelitian dan

kehati-hatian

3

2

1

Keterangan

dalam

Memahami materi. 3

Ketekunan dan tanggungjawab dalam belajar dan bekerja baik secara individu maupun berkelompok.

4

Keterampilan berkomunikasi pada saatbelajar

4. Pedoman Penilaian Perilaku Ilmiah Nilai = (jumlah skor x 100) : 15 No

Aspek yang dinilai

1.

Menunjukkan rasa ingin tahu

2.

Ketelitian dan hati-hati

Rubrik

3: Menunjukkan rasa ingin tahu yang besar,antusias,aktifdalam dalamkegiatan diskusi 2: menunjukkan rasa ingin tahu,namun tidakterlalu antusias, dan baru terlibataktif dalamkegiatan diskusiketika disuruh 1: tidakmenunjukkan antusiasdalampengamatan,sulit terlibataktif dalamkegiatan diskusiwalaupun telah didorong untukterlibat 3:Mengamati penjelasan materi dengan baik,teliti dalam menyelesaikan permasalahan yang diberikan. 2: mengamati penjelasan materi dengan baik, kurang teliti dalamMenyelesaikan permasalahan yang diberikan. 1: kurang mengamati penjelasan materi dengan baik, kurang teliti dalammenyelesaikan permasalahan yang diberikan.

3

4

Ketekunan dan tanggungjawab dalambelajar dan bekerja baik secara individu maupun Berkomunikasi berkelompok

3: Tekun dalammenyelesaikan tugasdengan hasil terbaik yangbisa dilakukan,berupaya tepatwaktu. 2: Berupaya tepatwaktu dalammenyelesaikan tugas,namun belummenunjukkan upayaterbaiknya 1:Tidakberupayasungguh-sungguh dalammenyelesaikan tugas,dan tugasnyatidakselesai 3: Aktif dalamtanya jawab,dapatmengemukaan gagasan atau ide,menghargai pendapatsiswalain 2: Aktif dalamtanya jawab,tidakikutmengemukaan gagasan atau ide,menghargai pendapatsiswalain 1: Aktif dalamtanya jawab, tidakikutmengemukaangagasan atau ide, kurangmenghargai pendapatsiswa lain.

b. Penilaian Pengetahuan 1. Teknik Penilaian : Tes tertulis 2. Bentuk Instrumen : Soal pilihan ganda dan uraian 3. Kisi-Kisi : No.

Indikator

Butir Instrumen

1.

Menganalisis konsep kalor dan perpindahannya.



2.

Menganalisis pengaruh kalor terhadap perubahan wujud benda. Menemukan kapasitas kalor suatu bahan.



Mengkelompokkan Konduktivitas kalor suatu bahan.



3. 4.



HANDOUT MATERI KALOR DAN PERPINDAHANNYA

A. Suhu dan Pemuaiannya

1. Suhu Kata suhu sering diartikan sebagai suatu besaran yang menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Seperti besaran lainnya, kita dapat mengukur besaran suhu ini dengan menggunakan alat ukur yang bernama termometer, suatu alat yang dinyatakan dengan angka tertentu yang berfungsi sebagai skala pengukuran suhu. Dewasa ini, telah dikenal berbagai jenis ragam skala untuk pengukuran suhu, yaitu: 1. Skala Celcius. Ditemukan pertama kali oleh Anders Celcius pada tahun 1742. Titik lebur: 0 derajat Titik didih: 100 derajat Jumlah skala: 100 2. Skala Reaumur Ditemukan pertama kali oleh Rene Antoine Ferchault de Reaumur pada tahun 1731. Titik lebur: 0 derajat Titik didih: 80 derajat Jumlah skala: 80 3. Skala Fahrenheit Ditemukan pertama kali oleh Daniel Gabriel Fahrenheit pada tahun 1744 Titik lebur: 32 derajat Titik didih: 212 derajat

Jumlah skala: 180 4. Skala Kelvin Ditemukan pertama kali oleh Lord Kelvin pada tahun 1848. Titik lebur: 273 derajat Titik didih: 373 derajat Jumlah skala: 100 Perbandingan skala antara termometer Celcius, Reaumur, dan Fahrenheit adalah:

C:R:F=5:4:9 Dengan memperhatikan titik tetap bawah dari masing-masing skala diatas, maka hubungan dari skala-skala tersebut adalah:

Konversi Skala Celcius dan skala Kelvin adalah:

2. Pemuaian Pada umumnya, Sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas. Besarnya pemuaian zat sangat tergantung ukuran benda semula, kenaikan suhu dan jenis zat. Efek pemuaian zat sangat bermanfaat dalam pengembangan berbagai teknologi. Berikut ini jenisjenis pemuaian:

1. Pemuaian Panjang Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang berbagai jenis zat padat adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

Gambar 1. Muschenbroek Hubungan antara panjang benda, suhu, dan koefisien muai panjang dinyatakan dengan persamaan:

2. Pemuaian Luas Jika yang dipanaskan adalah suatu lempeng atau plat tipis maka plat tersebut akan mengalami pemuaian pada panjang dan lebarnya. Dengan demikian lempeng akan mengalami pemuaian luas atau pemuaian bidang.

Gambar 2. muai luas Hubungan antara luas benda, pertambahan luas suhu, dan koefisien muai luas suatu zat adalah:

Pemuaian luas dapat kita amati pada jendela kaca rumah. Pada saat udara dingin kaca menyusut karena koefisien muai kaca lebih besar daripada koefisien muai kayu. Jika suhu memanas maka kaca akan memuai lebih besar daripada kayu kusen sehingga kaca akan terlihat terpasang dengan sangat rapat pada kusen kayu. 3. Pemuaian Volume Jika suatu balok mula-mula memiliki panjang P, lebar L, dan tinggi h dipanaskan hingga suhunya bertambah Δt, maka berdasarkan pada pemikiran muai panjang dan luas diperoleh harga volume balok tersebut sebesar

B. Hubungan Kalor Dengan Suhu Benda Dan Wujudnya 1. Kalor Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor 1. massa zat 2. jenis zat (kalor jenis) 3. perubahan suhu Kalor merupakan bentuk lain dari energi. Adapun sifat dari kalor diantaranya sebagai berikut: a. Berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah b. Benda pada saat menerima kalor suhunya mungkin naik atau tetap (pada saat perubahan fase) c. Benda pada saat memberi kalor, suhunya turun atau mungkin tetap (pada saat perubahan fase) Kalor jenis zat merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan massa zat sebanyak 1°C. Adapun secara matematis dituliskan sebagai berikut:

𝑐=

𝑄 𝑚. ∆𝑡

𝑸 = 𝒎. 𝒄. ∆𝒕 Q = m.c.(T2 – T1)

Keterangan: 𝑄 = jumlah kalor yang dikandung zat (kalori atau Joule) 𝑡 = massa zat (gram atau kg) 𝑐 = kalor jenis zat (kal/g°C atau J/kg°C) ∆T = kenaikan suhu (°C) T2-T1adalah perubahan suhu (0C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu : 1) Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu; 2) Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten). Persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m. U dan Q = m. L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg). Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c).

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t2-t1) Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.(t2-t1) Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

H = m.c

Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Grafik Perubahan Wujud Es

Keterangan : Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)

2. Kapasitas Termal Kapasitas termal merupakan jumlah kalor untuk menaikkan suhu 1°C dari sejumlah zat yang besarnya sama dengan massa air. Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

𝑄

𝐶 = 𝑚. 𝑐 atau 𝐶 = ∆𝑇 Keterangan: 𝐶 = kapasitas termal (kal/°C)

3. Perubahan Wujud Zat pada saat menerima atau melepas kalor dapat berubah wujud. Selama perubahan wujud hanya massa dari zat yang tidak mengalamiperubahan.

Keterangan: A. Perubahan wujud zat padat menjadi zat cair → mencair B. Perubahan wujud zat cair menjadi padat → membeku C. Perubahan wujud zat gas menjadi cair → mengembun D. Perubahan wujud zat cair menjadi gas → menguap E. Perubahan wujud zat gas menjadi padat → menyublin/mengkristal F. Perubahan wujud zat padat menjadi gas → menyublin Kalor laten merupakan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud zat bukan untuk menaikan suhu. Contohnya pada proses B-C dan proses D-E. Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

𝐐 = 𝐦. 𝐋

Keterangan: = kalor lebur (kal/gram atau J/kg) C. Azas Black Kekekalan energi pada pertukaran kalor, pertama kali diukur oleh Joseph Black (1728-1799). Azas Black menyatakan bahwa “kalor yang dilepaskan benda panas (𝑄lepas) sama dengan kalor yang diterima benda dingin (Qterima).

𝑸𝒍𝒆𝒑𝒂𝒔 = 𝑸𝒕𝒆𝒓𝒊𝒎𝒂 Berdasarkan deskripsi di atas, maka jika dua buah benda berbeda suhu didekatkan hingga terjadi kontak termis, maka suhu kedua benda akan setimbang. D. Perpindahan Kalor secara Konduksi, Konveksi dan Radiasi

Gambar 3.

Mengapa fenomena tersebut dapat terjadi ? Hal ini dikarenakan suhu telapak tanganmu lebih tinggi dibandingkan suhu bongkahan es, sehingga kalor berpindah dari telapak tanganmu ke bongkahan es tersebut. Proses ini berlangsung sampai telapak tanganmu dan es mencair ( suhu keduanya sama atau seimbang). Jadi, dapat disimpulkan bahwa kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah. Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu: 1. Konduksi 2. Konveksi 3. Radiasi Dalam modul ini kita akan mempelajari perpindahan kalor konduksi, konveksi dan radiasi secara rinci dan terpisah, walaupun dalam kejadian sehari-hari, perpindahan kalor ini dapat terjadi secara bersamaan dalam satu kondisi.



Rangkuman

-

Kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.

-

Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu: 1. Konduksi 2. Konveksi 3. Radiasi

A. Pengertian Konduksi Saat kamu memasak, apa yang kamu rasakan saat memegang bagian ujung spatula? Bukankah kamu merasakan panas ? Padahal ujung spatula yang kamu pegang tidak bersentuhan langsung dengan minyak yang mendidih, melainkan ujung spatula yang lain.

Gambar 4. Peristiwa konduksi saat memasak dengan menggunakan spatula. Sumber: www.google.co.id/gambar

Mengapa hal ini bisa terjadi? Hal ini karena kalor yang berada pada ujung spatula yang dekat dengan minyak mendidih berpindah ke ujung spatula yang kamu pegang. Perpindahan kalor seperti ini disebut perpindahan kalor konduksi. Dari contoh peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Pada perpindahan kalor konduksi yang berpindah hanyalah energi kalor , tanpa melibatkan partikel perantaranya. Perpindahan kalor secara konduksi dapat terjadi dalam dua proses berikut: 1. Jika suatu benda mendapat energi panas maka energi panas tersebut digunakan untuk menggetarkan partikel-partikel benda tersebut. Pemanasan pada satu ujung

benda menyebabkan partikel-partikel pada ujung itu bergetar lebih cepat dan suhunya naik. Partikel-partikel yang bergetar mempunyai energi kinetik lebih besar ini, memberikan sebagian energi kinetiknya kepada partikel tetangganya melalui tumbukan sehingga partikel tetangga bergetar dengan energi kinetik lebih besar pula. Setelah itu partikel tetangga ini memindahkan energi ke partikel tetangga berikutnya. Begitu seterusnya sampaiproses pemindahan energi ke bagian ujung benda yang suhunya rendah. Proses perpindahan kalor seperti ini berlangsung lambat karena untuk memindahkan lebih banyak kalor diperlukan beda suhu yang tinggi di antara kedua ujung. 2. Pada logam, perpindahan kalor terjadi

melalalui

gerakan-

gerakan elektron bebas yang terdapat dalam struktur atom logam.

Gambar 5. Pemanasan pada salah satu ujung logam. Sumber: www.google.co.id/gambar

Elektron bebas ialah elektron yang dengan mudah dapat berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Di ujung logam yang terkena panas, energi kalor pada elektron bertambah besar. Oleh karena elektron bebas mudah berpindah, pertambahan energi kalor ini dengan cepat dapat diberikan ke elektron-elektron lain letaknya lebih jauh melalui tumbukan. Dengan proses ini kalor pada logam dapat berpindah dengan cepat. Oleh karena itu, logam tergolong konduktor yang sangat baik.

Dari penjelasan proses konduksi di atas, kita dapat mengetahui bahwa logam adalah konduktor yang sangat baik. Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dibagi atas dua golongan besar, yaitu konduktor dan isolator.

B. Konduktor dan Isolator a. Konduktor Apa yang dimaksud dengan konduktor? Konduktor ialah zat atau bahan yang mudah menghantarkan kalor. Konduktor dapat mudah menghantarkan kalor karena gerakan-gerakan elektron bebas pada atomnya dapat dengan mudah menghantarkan energi kalor ke elektron atom yang letaknya jauh. Contoh zat yang tergolong konduktor: logam, seperti alumunium, baja, dan tembaga. b. Isolator Apa yang dimaksud dengan isolator? Isolator ialah zat atau bahan yang sukar menghantarkan kalor. Contoh zat yang tergolong isolator: kayu, plastik, busa, wol, kain, dan lain-lain.

Apakah air termasuk Konduktor atau Isolator? Zat bukan logam umumnya bukan penghantar kalor yang baik (termasuk isolator). Untuk mencari tahu apakah air adalah isolator atau bukan dan contoh penerapan air sebagai isolator, lakukanlah kegiatan berikut ini:

Apakah Udara termasuk Konduktor atau Isolator? Udara termasuk penghantar kalor yang buruk(isolator). Udara sebagai penghantar kalor yang buruk telah sering kita manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Apa contohnya? Saat musim hujan atau di ruangan yang ber-AC kalian biasa menggunakan selimut bukan? Udara yang terperangkap di anatara tubuh kalian dan selimut berfunsi sebagai isolator kalor, yang akan menghambat perpindahan

kalor dari tubuh Anda ke udara dingin di luar selimut. Sebagai akibatnya tubuh kalian tetap hangat. C. Besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konduksi Pada bagian ini, kita akan mencermati besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konduksi melalui sebuah gambar. Gambar 6. Laju kalor yang melalui sebuah benda Sumber: Praktis

BSE

Belajar

Kalor konduksi akan mengalir melalui suatu medium / benda. Perlu diketahui bahwa setiap benda (khususnya benda padat) yang dilewati kalor pasti mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda. Ada benda padat yang panjang, ada juga benda padat yang pendek. Ada yang gemuk (luas penampangnya besar), ada juga yang kurus (luas penampangnya kecil). Ketika mengalir, kalor juga membutuhkan selang waktu tertentu. Aliran kalor ini bermula dari sisi benda yang memiliki suhu yang lebih tinggi (T1) ke sisi (yang memiliki suhu yang lebih rendah (T2). Karena adanya perbedaan suhu (T1 - T2), kalor mengalir dari sisi benda yang bersuhu tinggi menuju sisi benda yang bersuhu rendah (arah aliran kalor ke kanan). Benda yang dilewati kalor memiliki luas penampang (A) dan panjang (∆𝑥). Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan oleh ilmuwan, jumlah kalor yang mengalir selama selang waktu tertentu (Q/t) berbanding lurus dengan perbedaan suhu (T1 – T2), luas penampang (A), sifat suatu benda (k = konduktivitas termal) dan berbanding terbalik dengan panjang benda. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut : 𝑄 𝑡

=

𝑘𝐴(𝑇1− 𝑇2 ) ∆𝑥

(1.1)

Keterangan : Q

= Kalor (kilokalori (k) atau Joule (J) )

t

= Waktu (s)

Q/t

= Laju aliran kalor ( kilokalori per sekon (kkal/s) atau Joule/sekon (J/s). 1 J/s = 1 watt )

A

= Luas penampang benda (m2)

T1 – T2

= Perbedaan suhu (K atau oC)

T1

= Temperatur tinggi (K atau oC)

T2

= Temperatur rendah (K atau oC)

∆𝑥

= Jarak perpindahan panas / ketebalan benda(m)

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan, laju kalor konduksi yang melalui sebuah dinding bergantung pada empat besaran: 1. Beda suhu di antara kedua permukaan (∆𝑇 = 𝑇1 − 𝑇2 ); makin besar

beda suhu, makin cepat perpindahan kalor. 2.

Ketebalan benda (∆𝑥); makin tebal dinding, makin lambat perpindahan kalor.

3.

Luas permukaan benda

4.

Konduktivitas termal zat (𝑘), merupakan ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor; makin besar nilai 𝑘, makin cepat perpindahan kalor. 5. Selang waktu

Tabel 1. konduktivitas termal zat (W/mK) Zat

𝑘(

𝑊 ) 𝑚𝐾

Logam:

Zat

𝑘(

Bahan Isolator:

Alumunium

205

Gabus

0,04

Perunggu

109

Serat kaca (fiberglass)

0,04

Tembaga

385

Bulu halus

0,02

Besi dan baja

50

Kapuk

0,03

Perak

406

Zat padat lain:

Gas:

Lemak tubuh

0,17

Hidrogen

0,13

Batu bata

0,6

Udara

0,024

Beton

0,8

Kaca

0,8

Es

1,6

Air

0,60

Kayu (pinus)

0,13

D. Suhu pada sambungan dua batang logam yang berbeda jenis

𝑊 ) 𝑚𝐾

Misalkan dua batang logam berbeda jenis dengan luas penampang sama, yang salah satu ujungnya dihubungkan. Suhu ujung bebas batang pertama T1, sedang suhu ujung bebas batang kedua T2 di mana T1> T2, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Bagaimana caranya menghitung suhu pada titik sambungan kedua logam?

T1

T2

k1

L1

Arah aliran kalor

K2

L2

Gambar 7. Aliran kalor pada sambungan dua batang logam Secara matematis, Prinsip sambungan dua batang logam adalah: 𝑄1 𝑄2 = 𝑡 𝑡

𝑘1 𝐴 ∆𝑇1 𝐿1

=

𝑘2 𝐴 ∆𝑇2 𝐿2

Keterangan : Q1

= Kalor pada batang logam 1 (kilokalori (k) atau Joule (J) )

Q2

= Kalor pada batang logam 1 (kilokalori (k) atau Joule (J) )

t

= Waktu (s)

Q/t

= Laju aliran kalor ( kilokalori per sekon (kkal/s) atau Joule/sekon (J/s). 1 J/s = 1 watt )

A

= Luas permukaan benda (m2)

∆T1

= Suhu/Temperatur pada batang logam 1 (K atau oC)

∆T2

= Suhu/Temperatur pada batang logam 1 (K atau oC)

L1

= Panjang batang logam 1 (m)

L2

= Panjang batang logam 2 (m)

E. Aplikasi Pepindahan Kalor Konduksi Setrika Listrik Prinsip kerja setrika listrik adalah mengubah energi listik menjadi energi panas. Bila seterika dihubungkan ke sumber tegangan listrik dan dihidupkan (ON), maka arus listrik mengalir melalui elemen pemanas, yaitu alas besi tebal. Dengan adanya arus listrik yang mengalir ini, alas besi tebal akan membangkitkan panas. Panas ini kemudian disalurkan secara konduksi pada permukaan dasar setrika.

Gambar8. Proses penghantaran konduksi pada setrika Sumber: BSE Fisika Kelas X B. Pengertian Konveksi Cobalah dekatkan tangan kalian diatas bara api sejauh kira-kira 10 cm. Apa yang kalian rasakan? Tentunya tangan kalian ankan panas bukan? Bagaimana, hal ini dapat terjadi ? Gambar 7. Telapak tangan yang di dekatkan ke bara api.Sumber: www.google.co.id/gambar

Ketika udara yang dekat nyala bara api dipanasi, udara itu memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil. Udara hangat yang massa jenisnya lebih kecil akan naik, dan tempatnya

digantikan oleh udara dingin yang massa jenisnya lebih besar. Proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri dinamakan konveksi. Sesuai contoh di atas dapat disimpulkan bahwa konveksi adalah hantaran kalor yang disertai dengan perpindahan partikel perantaranya. Umumnya konveksi terjadi pada gas dan zat cair. Contoh dari peristiwa konveksi adalah seperti perpindahan kalor pada zat cair yang dipanaskan, ventilasi kamar, cerobong asap, pengaturan katub udara pada kompor, dan kipas angin. B. Jenis-jenis Konveksi Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. 1. Konveksi alamiah Konveksi alamiah merupakan pergerakan fluida yang terjadi akibat perbedaan massa jenis. Bagian fluida yang menerima kalor/dipanasi memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil, sehingga bergerak ke atas. Kemudian tempatnya akan digantikan oleh bagian fluida dingin yang jatuh ke bawah karena massa jenisnya lebih besar. Contoh peristiwa konveksi alamiah: Memasak air:

V2 V1

Gambar

8.

konveksi

pada

memasak air

Proses saat

Saat memasak air, ketika panci dipanaskan, volume molekul air bagian bawah yang terkena panas akan mengembang (V1>V2) dan mengakibat massa jenisnya mengecil (𝜌1 > 𝜌2 ). Hal tersebut mengakibatkan molekul air bagian bawah menjadi lebih ringan dan bergerak naik ke atas, sedangkan molekul air yang berada di bagian atas (massa jenisnya lebih besar) akan bergerak turun ke bawah menggantikan posisi molekul air sebelumnya. 2. Konveksi paksa Konveksi paksa adalah suatu proses pergerakan fluida yang langsung diarahkan tujuannya oleh sebuah pompa atau blower. Contoh peristiwa konveksi paksa: 1. Pertukaran udara pada Lemari es Udara dingin pada kompartemen pendingin bergerak ke bawah dan tempatnya digantikan oleh udara hangat yang naik dari bagian bawah dan didinginkan oleh pipa-pipa pendingin. Pergerakan udara ini dapat terjadi dengan adanya kompresor sebagai tenaga penggerak. Pergerakan udara ini menghasilkan suatu aliran konveksi udara yang akan mendinginkan semua makanan yang disimpan di lemari es.

Gambar 8. Sistem konveksi udara pada lemari es (Sumber: www.google.co.id/gambar)

2. Radiator mobil

Gambar 9. Radiator mobil Sumber: http://www.blogberbagi.com/2012/03/aplikasi-konduksi-konveks dan-radiasi.html

Pada sistem pendingin mesin mobil (radiator), air di paksa mengalir melalui pipa-pipa dengan batuan pompa air (water pump). Panas mesin yang tidak di kehendaki dibawa oleh sirkulasi air tersebut menuju radiator. Di dalam radiator, air di dinginkan dengan bantuan udara. Air yang telah mendingin ini kemudian di pompa untuk mengulang kembali proses transfer panas dari mesin mobil ke radiator. Jadi, dalam hal ini terjadi konveksi paksa. Ingat bahwa proses konveksi melibatkan fluida (dalam kasus ini di wakili oleh air) sebagai penghantar panas. Air yang di gunakan dalam radiator lama-lama akan berkurang akibat penguapan dan akhirnya akan habis. Oleh karena itu, radiator perlu di isi air kembali untuk memastikan lancarnya proses pendinginan mesin selama mobil berjalan. C. Besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor konveksi

Gambar 10. Rambatan Kalor di dalam fluida Apabila ada sebuah silinder yang diisi suatu fluida dan dua sisi yang berhadapan dari silinder suhunya berbeda, akan terjadi aliran kalor dari dinding yang bersuhu Ta ke dinding yang bersuhu Tb. Besarnya kalor yang merambat tiap satuan waktu, dapat dituliskan sebagai berikut. 𝑄 𝑡

= ℎ 𝐴 ∆𝑇

(2.1)

Q

= kalor yang dipancarkan benda ( J)

t

= selang waktu yang diperlukan (s)

h

= koefisien konveksi termal (J. m−2 .s −1 . K −1 )

A

= luas penampang aliran (m2 )

ΔT

= perbedaan temperatur antara kedua tempatfluida mengalir (K)

Besarnya koefisien konveksi termal dari suatu fluida bergantung pada bentuk dan kedudukan geometrik permukaan-permukaan bidang aliran serta bergantung pula pada sifat fluida perantaranya. D.

Peristiwa konveksi dalam keseharian

Peristiwa angin darat dan angin laut (Konveksi alami) Tahukah anda apakah yang menyebabkan perahu nelayan hanya dapat berlayar ketika malam hari dan kembali ke daratan pada siang hari? Bukankah akan lebih mudah apabila kita mencari sesuatu ketika siang hari? Pertanyaan-pertanyaan tersebut merupakan pertanyaan yang sering terlupakan jawabannya. Padahal hal itu sudah umum dan terjadi setiap hari di kehidupan kita. Apabila pertanyaan itu kita tanyakan kepada nelayan, ia akan menjawab bahwa angin daratlah yang menyebabkan ia dapat pergi melaut dan angin lautlah yang menghantarkannya kembali ke daratan. Namun tahukah nelayan tersebut bahwa pada peristiwa angina darat dan

angina laut tersebut telah terjadi konveksi yang menyebabkan perpindahan kalor? Tentu kebanyakan nelayan atau bahkan anda sekalipun tidak mengetahui hal tersebut. Untuk itu perhatikanlah gambar dan penjelasan berikut ini:

(a)

(b)

Gambar 11. Peristiwa angin laut pada siang hari. Sumber: BSE Fisika SMA Kelas X – Joko Sumarsono Gambar a. Gambar tersebut adalah proses peristiwa angin laut. Kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Akibatnya ketika dipanaskan oleh cahaya matahari pada siang hari, kenaikan suhu daratan lebih besar daripada kenaikan suhu air laut. Hal ini menyebabkan daratan yang telah panas, memanaskan udara yang berada di atasnya sehingga suhu udara pun meningkat, sehingga massa jenis udara berkurang dan membuat udara tersebut bergerak ke atas. Posisi udara yang bergerak ke atas digantikan oleh udara yang berada di atas permukaan laut. Hal ini disebabkan karena massa jenis udara yang berada di atas permukaan laut lebih besar. Ketika bergerak ke darat, posisi udara tadi digantikan oleh udara lainnya yang berada tepat di atasnya. Sampai pada ketinggian tertentu, udara panas yang bergerak ke atas mengalami penurunan suhu. Diketahui bahwa ketika suhu udara menurun, volume udara juga berkurang. Berkurangnya volume udara menyebabkan massa jenis udara bertambah. Akibatnya, udara yang sudah mendingin tadi meluncur ke bawah untuk menggantikan posisi udara yang telah pergi dari permukaan laut .

Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara, inilah yang diketahui oleh para nelayan sebagai angin laut. Di sebut angin laut karena udara yang berada di atas permukaan air laut melakukan pengungsian massal menuju daratan.

Gambar b. Gambar tersebut adalah proses peristiwa angina darat. Ketika malam tiba, daratan lebih cepat dingin daripada air laut. Dengan kata lain, pada malam hari, suhu daratan lebih rendah daripada suhu air laut. Hal ini disebabkan karena kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Walaupun jumlah kalor yang dilepaskan oleh daratan dan air laut sama, tetapi karena kalor jenis daratan lebih kecil daripada kalor jenis air laut, maka penurunan suhu yang dialami oleh daratan lebih besar daripada air laut. Air laut yang memiliki suhu lebih tinggi menghangatkan udara yang berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas permukaan laut meningkat. Peningkatan suhu udara menyebabkan massa jenis udara berkurang sehingga udara bergerak ke atas. Daratan yang memiliki suhu lebih rendah mendinginkan udara yang berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas daratan menurun. Penurunan suhu udara menyebabkan massa jenis udara bertambah. Hal ini menyebabkan udara yang berada di atas daratan meluncur ke laut. Sampai pada ketinggian tertentu, udara yang bergerak ke atas mendingin (suhunya menurun). Penurunan suhu menyebabkan massa jenis udara bertambah. hal ini menyebabkan udara tersebut meluncur ke bawah menggantikan posisi udara yang meluncur ke laut tadi. Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara. Hal ini lebih dikenal sebagai angin darat. Di sebut angin darat karena udara yang berada di daratan melakukan pengungsian massal menuju laut.

C.

Pengertian Radiasi

Gambar 12. Sinar Matahari sampai ke Bumi merupakan perpindahan kalor radiasi. Sumber: BSE SMA Kelas X – Joko Sumarsono

Bagaimanakah energi kalor dari Matahari dapat masuk melalui atmosfer Bumi dan menghangatkan Bumi? Kalor dari Matahari tidak dapat melalui atmosfer secara konduksi karena udara yang terdapat di atmosfer tergolong konduktor paling buruk. Kalor dari Matahari juga tidak dapat sampai masuk ke Bumi melalui konveksi karena konveksi selalu diawali dengan pemanasan Bumi terlebih dahulu. Selain itu, perpindahan kalor secara konduksi atau konveksi tidak mungkin melalui ruang hampa yang terdapat di antara atmosfer Bumi dan Matahari. Bagaimanakah proses perpindahan kalor dalam peristiwa ini? Kalor dari Matahari dapat sampai ke Bumi melalui ruang hampa tanpa zat perantara (medium). Perpindahan kalors eperti ini disebut radiasi. Perpindahan kalor dapat melalui ruang hampa Karena energi kalor dibawa dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Jadi, radiasi atu pancaran adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

D. Penyerap Kalor Radiasi yang Baik dan Buruk

Gambar 13. Pakaian hitam adalah penyerap kalor radiasi yang baik. Sumber: BSE SMA Kelas X – Joko Sumarsono Apa yang kamu rasakan ketika memakai baju hitam pada siang hari Dan apa yang

kamu rasakan saat memakai baju berwarna putih dan berwarna terang? Tentunya kamu akan merasa lebih panas memakai baju hitam

pada

siang

hari,

bukan?

Hal ini karena di siang hari, baju hitam menyerap kalor radiasi lebih baik daripada baju putih dan berwarna terang. Di malam hari, baju hitam terasa lebih dingin daripada baju putih atau berwarna terang. Ini terjadi karena di malam hari, baju hitam memancarkan kalor radiasi lebih baik daripada baju putih dan berwarna terang. Berdasarkan uraian di atas dapatlah kita simpulkan bahwa: 1. Permukaan yang hitam kusam adalah penyerap kalor radiasi yang baik sekaligus pemancar kalor radiasi yang baik pula; 2. Permukaan yang putih dan berwarna terang adalah penyerap kalor radiasi yang buruk sekaligus pemancar kalor yang buruk pula; 3. Jika diinginkan agar kalor yang merambat secara radiasi berkurang, permukaan (dinding) harus dilapisi suatu bahan agar mengkilap (missal dilapisi dengan perak).

E. Besaran-besaran fisis pada perpindahan kalor radiasi

Pada tahun 1879, Stefan-Boltzman mengungkapkan suatu hukum yang mengenai radiasi yang disebut sebagai Hukum Stefan-Boltzman, yang berbunyi: “Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu (Q/t) sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu (T4).

Secara matematis ditulis: 𝑄 = 𝜎𝐴 𝑇 4 𝑡 Tidak semua benda dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna. Terdapat suatu besaran yang disebut emisivitas, yaitu suatu ukuran seberapa besar pemancaran radaisi kalor suatu benda dibandingkan dengan benda hitam sempurna. Nilai emisivitas terletak di antara 0 dan 1, 𝑒 = 0 untuk penyerap paling buruk, dan 𝑒 = 1 untuk penyerap paling baik.

Persamaan Stefan-Boltzman untuk setiap benda dapat ditulis sebagai: 𝑄 = 𝑒𝜎𝐴 𝑇 4 𝑡 Intensitas radiasi sebesar, R = e  T4 Keterangan: Q

= kalor yang dialirkan (J) t = waktu (s) A

= luas permukaan benda (m2)

T= suhu (K) e = emisivitas benda (tanpa satuan) R = intensitas radiasi ( W/m2)

F. Pemanfaatan Radiasi 1. Pendiangan rumah

Gambar 14. Kalor yang menghangatkan tubuh dan berasal dari pendiangan merupakan kalor radiasi. Sumber: www.google.co.id/gambar

Sebagian besar kalor pada pendiangan rumah akan naik ke atas cerobong asap karena dibawa oleh konveksi udara. Tubuh kita merasa hangat karena

penjalaran kalor ke samping dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Dengan kata lain, tubuh kita merasa hangat karena penghantaran kalor secara radiasi (Gambar 14). 2. Rumah kaca Pernahkah kalian melihat tumbuhan yang berada pada sebuah rumah kaca? Bagaimana tumbuhan di dalamnya dapat tetap tumbuh dengan subur?

Gambar 15. Kalor radiasi pada rumah kaca Sumber: www.google.co.id/gambar

Ketika sinar Matahari mengenai kaca sebuah rumah kaca, cahaya tampak dapat menembus kaca, sedang ultraviolet dan inframerah dipantulkan kembali oleh kaca. Kalor radiasi cahaya tampak diserap oleh tanah dan tumbuhan di dalam rumah kaca sehingga tanah dan tumbuhan menjadi hangat. Tanah dan tumbuhan yang hangat dapat digolongkan sebagai sumber yang lebih dingin dibandingkan dengan Matahari yang suhunya sangat tinggi. Tanah dan tumbuhan sebagai sumber kalor yang lebih dingin akan memancarkan kembali kalor yang diterimanya dalam bentuk radiasi inframerah. Energi kalor radiasi inframerah yang dipancarkan kembali ini tidak mampu menembus kaca. Sebagai hasilnya, energi kalor ini terperangkap di dalam rumah kaca, dan rumah kaca menjadi hangat. Suhu di dalam rumah kaca dapat tetap tinggi dibandingkan dengan suhu di luarnya. Keadaan ini membuat tumbuhan dapat tumbuh dengan subur.

LKPD I (PendalamanMateri) A. Analisa Fenomena Analisa fenoma sehari-hari berikut ini, tentukan apakah fenomena tersebut telah sesuai dengan deskripsinya berdasarkan konsep perpindahan kalor yang telah diperoleh beserta alasannya : No.

Fenomena kejadian

1

Apakah fenomena ini termasuk peristiwa perpindahan kalor secara konduksi ? 2

Apakah fenomena ini termasuk peristiwa perpindahan kalor secara radiasi ?

Benar

Salah

Alasan

3

Apakah fenomena ini termasuk peristiwa perpindahan kalor secara konduksi ? 4

Apakah fenomena ini termasuk peristiwa perpindahan kalor secara konduksi ? 5

Apakah fenomena ini termasuk peristiwa perpindahan kalor secara radiasi ?

6

Apakah fenomena ini termasuk peristiwa perpindahan kalor secara konduksi ? B. Analisa Konsep Jawablah pertanyaan berikut secara urut agar dapat menemukan konsep yang materi pembelajaran ! 1. Setelah kegiatan sebelumnya telah diketahui bersama bahwa kalor merupakan salah satu bentuk energy, jelaskan apa yang dimaksud dari energy ! Jawab :

2. Sebutkan contoh-contoh bentuk energy lain, selain kalor! Jawab :

3. Berdasarkan dari pengertian, contoh dan non-contoh kalor sebutkan syarat-syarat yang harus dipenuhi agar kalor tersebut dapat merambat atau berpindah! Jawab :

4. Setelah selesai mendapatkan pengertian konsep-konsep yang berkaitan dengan kalor, selanjutnya lengkapi tabel yang masih berhubungan dengan pendalaman konsep materi kalor dan perpindahannya dibawah ini sesuai dengan bimbingan guru! Label: Definition: Critical attribut: Examples: Non-examples: Super-ordinate: Ordinate: Sub-ordinate:

5. Setelah mendapatkan konsep kalor lebih dalam dan konsep-konsep yang berhubungan dengannya, mari kita buat sebuah peta konsep yang mampu menggambarkan apa yang telah kita pelajari.

LKPD II

KALOR

LKPD II (EksperimenSiswa) 

Nama Kelompok

:

Kelas

:

   

 

Kegiatan : mengamati perpindahan kalor dari satu benda ke benda lain



Tujuan Kegiatan :  Menentukan jenis perpindahan kalor yang dialami suatu beda



Alat dan Bahan :



Percobaan pertama :

 Balon  Air  Pemanas (korekapi) 

Percobaan kedua :

 Dua kaleng bekas minuman  Cat hitam  Cat putih  Air  Lampu belajar  Dua buah thermometer 

Langkah percobaan :



Percobaan pertama :

1.

Isi balon dengan air.

2. Bakar balon berisi air dengan pemanas. 3. Amati yang terjadi. Apakah balon akan meletus? 4. Ulangi percobaan tetapi isi balon hanya menggunakan udara, kemudian bakar dengan pemanas.

5. Amati yang terjadi. Apakah balon meletus? 6. Bandingkan hasil dari kedua percobaan? Mengapa demikian?



Percobaan kedua :

1. Cat dua buah kaleng bekas minuman masing-masing dengan cat warna hitam dan warna putih 2. Isi kedua kaleng dengan air yang sama banyak kemudian beri thermometer pada masing-masing kaleng tersebut. 3. Panaskan dengan lampu sorot (lampu belajar) 4. Amati kenaikan suhu yang terjadi pada temometer. Mengapa demikian?

Catatan : Sertakan foto bukti percobaan pada setiap langkah percobaan dan masukkan fototer sebut dalam tabel data bukti percobaan dengan format sebagai berikut :

Langkah percobaan

Fotobukti percoban

Langkah percobaan

Fotobukti percobaan

Percobaan ke-1

Percobaan ke-2

http://www.dunia-mulyadi.com/2016/02/ringkasan-materi-kalor-dan-perpindahannya.html diakses tgl 24 Maret 2018 pukul 19.04 https://www.pdfcoke.com/doc/255921722/Hubungan-Kalor-Dengan-Suhu-Benda-DanWujudnya diakses tgl 24 Maret 2018 pukul 19. 07