Fisika Panas 2 SKS
Adhi Harmoko S
Apa yang dapat diterangkan dari gambar ini?
Apa yang dapat diterangkan dari gambar ini?
Diperlukan suatu metode yang sistematis untuk menerangkan peristiwa perubahan fasa !!!
Perubahan Fasa
Adhi Harmoko S
Diagram Fasa Beridekan dari persamaan keadaan gas Ideal ⇒ Diagram Fasa
P
T
Uap: keadaan gas dengan temperatur di bawah titik kritis (Tc) Gas: keadaan gas dengan T>Tc
Arah Kejadian Perubahan Fasa
critical point
Diagram Fasa & Perubahan Fasa Garis A → B : Sublimasi
I
Garis I → J : Mencair → Menguap
P
B
A J
T
GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Dengan merubah Temperatur atau Tekanan suatu substansi dapat dirubah wujudnya menjadi Gas, Cairan atau Padatan
Gas
Cairan
Padatan
GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Pemodelan fasa Gas, Cairan dan Padatan untuk Air Gas (uap air)
Cairan (air)
Padatan (es)
GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Kristal NaCl
GAS, CAIRAN & PADATAN Pemodelan Mikroskopis Struktur Karbon Grafit
Bunga kapas-kapasan
Intan
Masih Ingat? Bongkahan es menjadi mengecil dan kemudian bertahan pada ukurannya ?
ES BATU
dicelupkan teh panas es Bagaimana mengukur ukuran es yang tercelup dalam air
PERUBAHAN FASA & PANAS Kasus AIR Panas yang diperlukan untuk berubah fase berbeda-beda Saat berubah fase kadang memerlukan atau melepaskan panas
Bagaimana cara mengetahui atau mengukur panas ? Bagaimana tanggapan panas dari suatu substan ?
Kapasitas Panas & Panas Jenis
Adhi Harmoko S
Kapasitas Panas & Panas Jenis Secara eksperimen :
panas yang ditransfer ke sebuah obyek ΔQ berbanding lurus dengan perubahan temperatur dari obyek tersebut ΔT
ΔQ = C ΔT C (J/K) : Kapasitas panas. bernilai positip dan tergantung dengan massa obyek
Kapasitas Panas & Panas Jenis ΔQ = m c ΔT c (J/(kg.K)) : Panas jenis
C = m c = n c' c’ (J/(mol.K)) : Kapasitas panas molar
c' = A c c’ = Ac A : berat molekular (massa dari 1 mol, dalam gram)
Perbedaan konsep C & c
Panas jenis
Panas jenis
Kalorimetri
Adhi Harmoko S
Problem? Bagaimana cara mengukur energi panas yang ditransfer dari suatu obyek ke obyek lainnya ?
T2 T1
T1 > T2 Panas akan mengalir dari benda 1 ke benda 2
Hukum kekekalan energi Jika tidak ada energi yang hilang, maka
Panas yang dilepas = Panas yang diserap
Kalorimeter Instrumen untuk mengukur pertukaran panas secara kuantitatif
Kalorimeter Air Panas yang Panas yang Panas yang dilepas sampel = diterima air + diterima kalorimeter mkal c kal ΔTkal ma c a ΔTa ms c s ΔTs
Panas Laten Jumlah energi yang diperlukan untuk perubahan fasa persatuan massa disebut panas transformasi. Selama perubahan fasa tidak terjadi perubahan temperatur, walaupun terjadi aliran panas
ΔQ = m L Panas laten fusi ( Lf ) : padatan ⇒ cairan
Panas laten uap ( Lv ): cairan ⇒ gas
Perubahan Fasa Air Es ⇒ Air ⇒ Uap
ΔQ = muapcuapΔT ΔQ = mairLv
ΔQ = maircairΔT
ΔQ = mescesΔT
ΔQ = mesLf
Latihan – 1 Teh 200 cm3 dengan temperatur 95°C dituang ke dalam 150 gram cangkir kaca yang pada awalnya mempunyai temperatur 25°C. Apabila diasumsikan tidak ada aliran kalor selain ke gelas dan keseimbangan telah telah terjadi, berapakah temperatur campuran? cair = 4186 J/kg.C° dan ckaca = 840 J/kg.C°
Solusi Latihan – 1 Karena komponen terbesar teh adalah air maka kalor jenis teh adalah 4186 J/kg.C° dan massanya dapat dihitung dengan m = ρV = 103 kg/m3 . 200 × 10-6 m3 = 0,2 kg kalor hilang teh = kalor serah cangkir mteh cteh (95° - T) = mcangkir ccangkir (T - 25°C) T = 89°C
Latihan – 2 Pada sebuah pesta, 0,5 kg potongan es -10°C dicampurkan ke dalam 3 kg teh pada 20°C. Jelaskan berapa banyak es yang melebur dan temperatur campuran yang dicapai? cair = 4186 J/kg.C° ces = 2100 J/kg.C° LF = 333 kJ/kg
Solusi Latihan – 2 Solusi: Periksa dulu dengan mengasumsikan campuran es dan teh berada pada temperatur 0°C dan campuran akhir berupa air Sehingga, energi yang dilepaskan untuk membuat air teh yang mula-mula 20°C menjadi 0°C adalah mteh cteh (20° - 0°) = 250 kJ Energi yang diperlukan mengubah es -10°C menjadi 0°C mes ces (0° - (-10°)) = 10,5 kJ Energi yang diperlukan mengubah es menjadi air mes Lf = 167 kJ
Solusi Latihan – 2 Sehingga untuk 10,5 kJ + 167 kJ = 177 kJ tidak cukup untuk membuat suhu teh turun dari 20°C menjadi 0°C. Maka suhu campuran akan berada antara 20°C dan 0°C. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi akan diperoleh ⎛ kalor untuk ⎞ ⎛ kalor untuk ⎞ ⎛ kalor untuk ⎞ ⎛ kalor yang dile - ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ menaikkan 0,5 kg ⎟ ⎜ merubah ⎟ ⎜ menaikkan ⎟ ⎜ paskan oleh 3 kg ⎟ ⎜ es dari - 10°C ⎟ + ⎜ 0,5 kg es ⎟ + ⎜ 0.5 kg air ⎟ = ⎜ air dari 20°C ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ sampai 0°C ⎟ ⎜ menjadi air ⎟ ⎜ dari 0°C ke T ⎟ ⎜ sampai 0°C ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
T = 5,1°C
