Hukum Radiasi Planck

Pengertian Hukum radiasi Planck. Hukum radiasi benda hitam Planck menunjukkan distribusi atau penyebaran energi yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Hukum ini memperkenalkan ide gagasan baru dalam ilmu fisika, yaitu bahwa energi merupakan suatu besaran yang dipancarkan oleh sebuah benda dalam bentuk paket paket kecil yang terputus-putus, bukan dalam bentuk pancaran molar.

Paket- paket kecil ini kemudian disebut dengan istilah kuanta dan hukum ini kemudian menjadi dasar teori kuantum. Rumus Planck menyatakan energi per satuan waktu pada frekuensi f per satuan selang frekuensi per satuan sudut tiga dimensi yang dipancarkan pada sebuah kerucut tak terhingga kecilnya dari sebuah elemen permukaan benda hitam, dengan satuan luas dalam proyeksi tegak lurus terhadap sumbu kerucut.

Max Planck menyatakan dua anggapan atau postulat mengenai energi radiasi sebuah benda hitam.

1. Energi radiasi yang dipancarkan oleh getaran molekul molekul (osilator) benda merupakan paket – paket (kuanta) energi. Besarnya energi dalam setiap paket merupakan kelipatan bilangan bulat suatu besaran E yang diformulasikan dengan rumus berikut:

E = n.h.f

dengan

f = frekuensi,

h = sebuah konstanta Planck yang nilainya 6,626 × 10-34 Js, dan

n = 1, 2, 3 bilangan bulat yang menyatakan bilangan kuantum.

Karen energi radiasi bersifat diskrit, dikatakan energinya terkuantisasi dan energi yang diperoleh dengan n = 1, 2, 3, … disebut tingkat energi.

2. Energi radiasi diserap dan dipancarkan oleh molekul molekul secara diskret yang disebut kuanta atau foton. Energi radiasi ini terkuantisasi, di mana energi untuk satu foton adalah:

E = h.f

Dengan h = konstanta perbandingan yang dikenal sebagai konstanta Planck. Nilai h ditentukan oleh Planck dengan menyesuaikan fungsinya dengan data yang diperoleh secara percobaan. Nilai yang diterima untuk konstanta ini adalah:

h = 6,626× 10-34 Js = 4,136× 10-34 eVs.

Planck belum dapat menyesuaikan konstanta h ini ke dalam fisika klasik, hingga Einstein menggunakan gagasan serupa untuk menjelaskan efek fotolistrik.

Jika molekul molekul menyerap atau memancarkan 1 foton, tingkat energinya bertambah atau berkurang sebesar hf. Gagasan Planck ini berlaku untuk benda hitam.

Contoh Soal Perhitugan  Hukum Radiasi Benda Hitam Planck

Hitung besarnya energi foton dari cahaya merah yang memiliki frekuensinya 3 x 1014 Hz

Penyelesaian

Diketahui

f = 3 x 1014 Hz

Jawab

E = h f

E = ( 6,63 x 10-34 ) x ( 3 x1014)

E = 1,989 x 10-19 J

Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Radiasi Planck

Berapakah panjang gelombang sebuah radiasi foton yang memiliki energi 3,05 × 10-19 Js ?

Jika Diketahui konstanta Planck h = 6,626× 10-34 Js dan cepat rambat cahaya c = 3× 108 m/s)

Penyelesaian:

Diketahui:

E = 3,05 × 10-19 Js

h = 6,626 × 10-34 Js

c = 3× 108 m/s

Ditanya: λ = … ?

Jawab:

E = h.f

E = h (c/λ)

λ = (h c)/E

λ = [(6,626 x10-34 )(3 x 108 )]/(3,05 10-19)

λ = 6,52 × 10-7 m

λ = 652 nm

Daftar Pustaka

Hukum Radiasi Planck dan Pengertian Hukum radiasi Planck dengan Hukum radiasi benda hitam Planck. Kuanta radiasi benda hitam serta Rumus Radiasi Planck atau Energi radiasi Planck dan tingkat energi radiasi dengan Nilai konstanta Planck. Bilangan Kuantum radiasi Planck dengan Energi radiasi diskrit dan Energi terkuantisasi serta energi kuanta atau foton.

Rumus energi terkuantisasi Planck dengan Pengaruh Panjang gelombang terhadap energi radiasi. Energi Foton dan cara Menghitung energi yang dipanarkan atau diserap benda hitam. Contoh Soal Perhitugan  Hukum Radiasi Benda Hitam Planck. Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Radiasi Planck.

Radiasi Benda Hitam

Pengertian Benda Hitam. Benda hitam adalah benda yang akan menyerap semua energi yang datang dan akan memancarkan energi dengan baik. Benda yang mempunyai sifat menyerap semua energi yang mengenainya disebut benda hitam.

Benda hitam jika dipanaskan akan memancarkan energi radiasi. Energi radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam. Ketika benda tersebut dipanaskan, energi radiasi yang dipancarkannya dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan Panjang gelombang berbeda beda.

Cahaya matahari merupakan contoh radiasi benda hitam yang dapat memunculkan energi sampai bumi.

Hukum Stefan – Boltzmann

Josef Stefan (1835-1873) seorang ahli fisika Austria, dapat menunjukkan gejala radiasi benda hitam melalui eksperimen. Hubungannya adalah daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh benda hitam sebanding dengan pangkat empat temperature mutlaknya.

Setiap benda memiliki kemampuan meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang berbeda beda. Kemampuan meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik disebut emisivitas. Nilai emisivitas dinotasikan dengan huruf e.

Nilai emisivitas mulai dari nol sampai dengan satu. Nilai ini bergangtung pada karakteristik bahan atau benda. Permukaan benda yang sangat hitam memiliki emisivitas mendekati 1. Sebaliknya benda yang permukaannya mengkilap memiliki emisivitas mendekati nol.

Kemampuan meradiasikan energi sama dengan kemampuan untuk menyerap radiasi energi. Benda hitam memiliki kemampuan meradiasikan dan menyerap energi sangat baik.

Sebalikya, benda mengkilap memiliki kemampuan meradiasikan dan menyerap radiasi energi sangat rendah. Jadi, dapat dikatakan bahwa pemancar energi yang baik juga merupakan penyerap energi yang baik.

Penemuan Stefan diperkuat oleh Boltzmann, kemudian dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann. Dan konstanta pembanding universal σ dinamakan konstanta Stefan-Boltzmann. Persamaannya dapat dituliskan seperti di bawah.

I = e σ T4

P = I . A = e σ AT4

E = P . t = e σ t AT4

dengan :

I = intensitas radiasi ( watt/m2)

P = daya radiasi (watt)

E = energi radiasi (joule)

T = suhu mutlak benda (K)

A = luas penampang (m2)

t = waktu radiasi (s)

σ = konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 Wm-2 K-4)

Contoh Soal Perhitungan Radiasi Benda Hitam

Tentukan daya radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda yang memiliki luas 400 cm2 yang temperaturnya 127oC, jika diketahui emisivitas benda itu 0,5.

Penyelesaian :

Diketahui :

A = 400 cm2 = 4 . 10-2 m2

T = 127oC = 273 + 127 K = 400 K

e = 0,5

σ = konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 Wm-2 K-4)

Ditanyakan : P = ….?

Jawab :

P= e σ AT4

P = (0,5) . (5,67 . 10-8) . (4. 10-2) . (400)4

P = 29,0304 Watt

Jadi besarnya daya radiasi yang dipancarkan oleh benda adalah 29,0304 watt.

Contoh Soal Perhitungan Hukum Stefan – Boltzmann

Suatu benda hitam memiliki temperatur 27OC dan mengalami radiasi dengan intensitas 4.102 watt/m2. Luas penampang benda itu 5.10-4 m2 Tentukan :

  1. daya radiasinya,
  2. energi radiasi selama 5 sekon,
  3. intensitas radiasinya jika benda tersebut dipanasi hingga temperaturnya mencapai 327OC

Penyelesaian

A = 5.10-4 m2

T1 = 27O C + 273 = 300 K

I1 = 4.102 watt/m2

T2 = 327OC + 273 = 600 K

1. daya radiasi memenuhi :

P = I.A = e σ T4 A

P = 4.102 . 5.10-4 = 0,2 watt

2. energi radiasi selama t = 5 detik adalah :

E = P. t

E = 0,2 . 5 = 1,0 joule

3. intensitas radiasi sebanding dengan temperature mutlak pangkat empat maka dapat diperoleh:

I ≈ T4

(I2/I1) = (T2/T1)4

I2 = I1 x (T2/T1)4

I2 = 4.102 watt/m2 x (600K/300K )4

I2=4.102 x (2)4 watt/m2

I2= 64.102 watt/m2

Daftar Pustaka

Radiasi Benda Hitam dengan Pengertian Benda Hitam dan  benda menyerap dan memancarkan semua energi. Cahaya matahari contoh radiasi benda hitam dengan Energi radiasi gelombang elektromagnetik benda hitam serta Hukum Stefan – Boltzmann. Kemampuan meradiasikan benda hitam dan Nilai emisivitas benda hitam adalah Emisivitas e = 0 dan e = 1.

Contoh soal perhitunan rumus hukum Stefan- Boltzmann dengan Rumus hukum Stefan-Boltzmann atau Nilai konstanta Stefan-Boltzmann. Contoh Soal Perhitungan Radiasi Benda Hitam dan Pengaruh suhu terhadap energi radiasi serta Pengaruh suhu pada intensitas radiasi benda hitam.

Hukum Pergeseran Wien.

Pengertian Hukum Pergeseran Wien. Wilhelm Wien melakukan penelitian secara empiris dengan menghubungkan antara tempertur dan Panjang gelombang radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam.

Percobaannya direpresentasikan dalam bentuk grafik intensitas terhadap Panjang gelombang, seperti ditunjukkan pada gambar. Grafik ini dikenal juga sebagai grafik distribusi spektrum gelombang.

Pada gambar dapat dilihat bahwa posisi kurva dengan temperature yang lebih tinggi berada di atas dari kurva dengan temperature lebih rendah. Dengan kata lain, kurva dengan Temperature lebih tinggi memiliki puncak intensitas yang lebih tinggi.

Selain itu, kurva dengan temperature yang lebih tinggi berada pada sebelah kiri, atau berada pada Panjang gelombang yang lebih pendek.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Pergeseran Wien
Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Pergeseran Wien

Dari Hasil penelitiannya teramati bahwa puncak intensitas radiasi bergeser ke arah Panjang gelombang yang lebih pendek ketika temperature mutlak bendanya semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa Panjang gelombang radiasi saat intensitasnya maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlak bendanya.

Gejala pergeseran puncak intensitas maksimum dari hasil percobaan tersebut dapat diformulasikan dengan Hukum Pergeseran Wien persamaan berikut

λm T = C

Dengan keterangan:

λm = Panjang gelombang pada intensitas maksimum (m)

T = temperature mutlak (K)

C = 2,9 x 10-3 mK

Dari Persamaan tersebut dapat diketahui bahwa hasil kali antara Panjang gelombang dengan temperature mutlak benda yang memancaran radiasi adalah sebuah bilangan konstan yang nilainya 2,9 x 10-3mK. Artinya, setiap kenaikan temperature, maka Panjang geleombang akan menjadi lebih rendah. Sebaliknya, jika temperature benda hitam turun selama memancarkan radiasi, maka Panjang gelombangnya menjadi lebih pendek.

Hukum Pergeseran Wien juga digunakan untuk memperkirakan temperature sebuah bintang dengan melihat cahaya sebuah bintang, temperature bintang tersebut dapat diprediksi dengan cara dihitung.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Pergeseran Wien

Sebuah benda hitam memiliki temperature 2.000 K. Tentukan Panjang gelombang radiasinya pada saat intensitasnya maksumum.

Jawab:

Diketahui:

T = 2.000 K

T =2 x 103K

Panjang gelombang radiasi saat intensitas maksimum adalah:

λm T = 2,9 x 10-3 mK

λm =(2,9 x 10-3 mK)/(T)

λm = (2,9 x 10-3 mK)/(2 x 103K)

λm = 1,45 x 10-6m

λm = 1,45 mm

Contoh Soal Perhitungan Hukum Pergeseran Wien.

Intensitas pancaram masimum sebuah benda pijar terletak pada sinar kuning dengan Panjang gelombang 6.000 A. hitung temperature benda pijar tersebut. Dan jika Temperature pemancaran turun separuhnya, hitung Panjang gelombangnya yang menyertainya.

Penyelesaian:

Diketahui:

λm = 6.000 A

λm = 6 x 10-7 m

Ditanya T = ? K

Jawab:

T = C/λm

T = (2,9 x 10-3 mK)/(6 x10-7 m)

T = 4.830 K

Jika T2 = 0,5 T1

Maka Panjang gelombang radiasinya adalah

Rumus untuk Hukum pergeseran Wien pada temperature T1

 λm1 T1 = C

Dan rumus untuk Hukum pergesran Wien Pada temperature T2 = 0,5 T1

λm2 T2 = C

Karena Perkalian Panjang gelombang radiasi dengan Temperatur pada Hukum pergeseran Wien adalah selalu konstan (yaitu bilangan yang constant dan notasi C) maka

λm1 T1 = λm2 T2

λm2 = λm1 (T1/ T2)

λm2 = λm1 (T1/ 0,5T1)

λm2 = (6 x 10-7 m) (0,5)

λm2 = 3 x 10-7 m

Dari dua contoh soal terebut dapat diketahui bahwa setiap terjadi kenaikan temperature pada benda yang memancarkan radiasi, maka akan menyebabkan penurunan Panjang gelombangnya.

Daftar Pustaka

Hukum Pergesaran Wien dengan Pengertian Hukum Pergeseran Wien dan grafik kurva distribusi spektrum gelombang. Pengaruh temperature terhadap Panjang gelombang radiasi dengan Contoh Grafik Hukum Pergeseran Wien dan Rumus Hukum Pergeseran Wien.

Contoh Soal Perhitungan Hukum Pergeseran Wien dan Contoh Soal Rumus Hukum Pergeseran Wien.  Pengaruh temperature terhadap intensitas maksimum gelombang radiasi benda hitam.

Reaksi Inti Nuklir, Reaksi Fisi dan Reaksi Fusi.

Pengertian Reaksi Inti Atom atau Reaksi Nuklir. Reaksi inti merupakan perubahan suatu inti atom menjadi inti atom lainnya dengan disertai muncunya energi yang sangat besar. Supaya terjadi reaksi inti diperlukan partikel lain yang dapat menggangu kesetimbangan inti atom sehingga inti akan terpecah menjadi dua inti baru. Partikel yang digunakan untuk mengganggu kesetimbangan ini adalah partikel proton dan neutron.

Reaksi inti terjadi ketika inti atom ditembak atau ditumbuk dengan partikel yang memiliki energi tinggi.  Tumbukan antara inti atom dengan partikel penembak akan mengakibatkan terbentuknya inti baru yang berbeda dengan inti asal. Inti baru ini disebut sebagai inti transmutasi.

Pengertian Reaksi Fisi.

Reaksi Fisi adalah reaksi pembelahan inti berat menjadi inti – inti yang lebih ringan dengan disertai pelepasan energi. Inti – inti baru hasil reaksi ini disebut sebagai fragmen fisi. Fisi dapat terjadi spontan atau sebagai akibat irradiasi neutron.

Reaksi fisi melepaskan sejumlah energi yang setara dengan selisih antara massa diam neutron dan hasil fisi dengan jumlah massa diam inti awal.

Contoh Reaksi Fisi

Contoh reaksi fisi yang sering digunakan adalah reaksi pembelahn unsur uranium-235 seperti ditunjukkan pada reaksi berikut.

92U235 + 0n1 –> 54Xe236 + 38Sr94 + 0n1  + 0n1

Pada proses reaksi tersebut, uranium tereksitasi setelah menyerap neutron, dan kemudian membelah.

Neutron yang dihasilkan dari pemelahan reaksi fisi dapat menginduksi fisi, sehingga reaksi fisi dapat berjalan dengan sendirinya. Reaksi fisi melepaskan energi yang sangat besar yaitu sekitar 200 MeV untuk setiap reaksi fisi yang terjadi.

Dan jika reaksi fisi berlangsung tanpa dikendalikan, maka akan terjadi reaksi berantai yang disertai pembentukan atau pelepasan energi yang sangat besar dan mampu mengakibatkan kerusakan yang luar biasa, seperti pada ledakan bom atom.

Pegertian Reaksi Fusi

Reaksi Fusi adalah reaksi penggabungan inti – inti ringan menjadi inti yang lebih berat disertai pelepasan energi. Reaksi fui melepaskan energi sekitar 1 MeV per nucleon. Reaksi fusi atau reakasi penggabungan inti ini merupakan reaksi nuklir.  Reaksi yang melibatkan penggabungan inti- inti atom dengan nomor atom kecil untuk membentuk inti yang lebih berat dengan melepaskan sejumlah besar energi.

Contoh Reaksi Fusi

Berikut beberapa contoh yang menunjukkan reaksi fusi.

1H1 + 1H2 –> 2He3

1H1 + 6C12 –> 7N13 + γ

 1H2 + 2He3 –> 2He4 + 0n1

Pengertian Reaksi Fusi Termonuklir

Reaki fusi secara alamiah terjadi pada matahari. Energi dari hasil reaksi fusi menjadi sumber energi matahari dan bintang bintang. Reaksi fusi pada matahari dan bintang ini disebut sebagai reaksi fusi termonuklir.

Reaksi fusi termonuklir membutuhkan temperature yang sangat tinggi yaitu sekitar 15.000.000 Celsius. Energi yang dimiliki oleh matahari berasal dari penggabungan inti – inti hydrogen menjadi inti helium, adapun beberapa contoh reaksinya adalah sebagai berikut:

1H1 + 1H1 –> 2H2 + 1e0 + 0,42 MeV

1H2 + 1H1 –>2He3 + 0γ0 + 5,49 MeV

2He3 + 2He3 –> 2He4 + 2 1H1 + 12,86 MeV

Daftar Pustaka

Reaksi Inti Nuklir, Reaksi Fisi dan Reaksi Fusi beserta Pengertian Reaksi Inti Atom dan Jenis reaksi inti atom.  Contoh reaksi Fisi dengan Partikel yang digunakan dalam reaksi inti sebagai Fungsi Proton dan neutron pada reaksi inti nuklir. Pengertian Inti Transmutasi dan Pengertian Reaksi Fisi sebagai Reaksi Pembelahan inti.

Reaksi pelepasan energi tinggi dengan fragmen fisi beserta reaksi pembelahn unsur uranium-235. Energi yang dilepaskan reaksi Fisi sebagai Pegertian Reaksi Fusi dan Reaksi Penggabungan inti atom. Contoh Reaksi Fusi dengan Pengertian Reaksi Fusi Termonuklir serta Reaksi fusi matahari. temparatur reaksi fusi termonuklir.

Waktu Paruh Peluruhan Radiaktif Inti Atom.

Pengertian Waktu Paruh Peluruhan Radiaktif  Inti Atom.Proses peluruhan radioaktif akan terus berlangsung hingga dihasilkan inti atom yang stabil. Jumlah inti dan aktivitas pancaran zat radioaktif berkurang setiap saat. Walaupun terus berkurang, namun selalu bersisa. Aktivitas pancaran zat radioaktof adalah banyaknya inti atom zat radioaktif yang meluruh setiap satuan waktu.

Laju peluruhan inti radioaktif ini  disebut sebagai aktivitas radioaktif yang besarnya dapat dirumuskan seperti berikut.

dN/dt= – λ N

Keterangan

dN/dt = laju pengurangan inti (peluruhan/detik)

λ = konstatnta peluruhan

Besaran λN diketahui sebagai aktivitas radioaktif dan disimbolkan dengan R. Satuan untuk R dalam SI dinyatakan dalam becquerel (Bq). Dimana 1Bq = 1 peluruhan/detik. Pada kenyataannya aktivitas radioaktif adalah sangat tinggi. Sehingga digunakan satuan lain, yaitu curie (Ci) dimana 1 Ci = 2,70 x 1010 Bq.

Aktivitas radioaktif menyebabkan terjadinya perbedaan jumlah partikel sebelum dan sesudah terjadinya peluruhan. Hubungan antara jumlah partikel sebelum dan sesudah terjadi peluruhan dapat ditentukan dengan mengintegralkan persamaan di atas. Dengan demikian diperoleh suatu hubungan seperti berikut.

N = N0 eλt N

Keterangan:

N = jumlah partikel sisa yang belum meluruh

N0 =jumlah partikel awal atau mula mula

t = selang waktu peluruhan.

Setiap selang waktu t yang menghasilkan sisa partikel yang belum meluruh jumlahnya separuh dari sebelumya dinyatakan dengan notasi T1/2  atau dapat ditulis T saja.  Atau dengan kata lain,  Selang waktu yang diperlukan sehingga aktivitas radioaktif tinggal separuh aktivitas awal disebut waktu paruh dengan notasi T atau T1/2.

Untuk menghitung waktu paruh peluruhan inti atom dapat menggunakan formulasi dari rumus peramaan berikut.

T1/2=T= (ln2)/λ = 0,693/λN

Dengan substitusi atau menggabung kedua persamaan di atas akan diperoleh hubungan antara partikel sisa dengan waktu peluruhan dan waktu paruh sesuai dengan formulasi rumus persamaan berikut:

N = N0(1/2)t/T 

Rumus persamaan tersebut dikenal dengan Hukum Peluruhan Radioaktif. Dari persamaannya diketahui bahwa partikel zat tersisa dari peluruhannya dipengaruhi secara eksponensial oleh waktu peluruhan dan waktu paruhnya.

Ketika zat atau partikel radioktif meluruh selama waktu paruhnya atau t sama dengan T, maka sisa zat partikel radioaktifnya adalah separuh atau setengah dari awalnya.

Jadi ketika t = T

Maka

N = N0(1/2)T/T  atau

N = N0 (1/2)1  atau

N = (1/2)N0

Jika zat partikel radioaktif meluruh selama dua kali waktu paruhnya, maka t=2T

Sehingga partikel sisa peluruhannya adalah.

N = N0 (1/2)2T/T  atau

N = N0 (1/2)2  atau

N = (1/4) N0 atau

Dengan dimikian setiap satu kali meluruh akan menjadi separuhnya dan dua kali meluruh akan menjadi ¼ nya.

Contoh Soal Perhitung Partikel Sisa Peluruhan Zat Radioaktif.

Missal 100 gram unsur X yang memiliki waktu paruh 10 hari. Unsur X meluruh menjadi unsur Y. Ketika X meluruh selama satu bulan, tentukan jumlah unsur X yang tersisa, hitung jumlah unsur Y dan tentukan konstanta peluruhannya.

Jawab.

Diketahui

N0 = 100 gram

t = 1 bulan=30 hari

T= 10 hari

N=100 (1/2)30/10 atau N=100(1/2)3

N= 100 x (1/8)

N=12,5 gram. (ini adalah Jumlah sisa peluruhan unsur X)

Jumlah Unsur Y yang terbentuk  adalah = 100 -12,5

Jumlah Unsur Y=87,5 gram, Ini merupakan jumlah unsur yang berkurang dari unsur X. sedangkan konstanta atau tetapan dari peluruhannya adalah

T= (0,693/λ atau

λ= 0,693/T atau

λ= 0,693/10

λ= 0,0693 per hari

Aktivitas Zat Radioaktif.

Sedangkan untuk menghitung aktivitas zat radioaktif setelah meluruh dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan berikut

R = R0(1/2)t/T 

Keterangan

R = aktivitas zat radioaktif setelah meluruh (kejadian/s)

R0 = aktivitas zat radioaktif awal atau mula mula

T = T1/2  waktu paruh (s)

Contoh Soal Perhitungan Waktu Paruh Zat Radioaktif Inti Atom.

Jika Tetapan atau konstanta peluruhan zat radioaktif adalah 6,93 x10-5 Bq. Setelah 200 detik aktivitas pancarannya menjadi 4 x 106 Bq. Hitunglah aktivitasa wal atau mula mula zat radioaktif tersebut.

Jawab:

Diketahui

λ = 6,93 x10-3

T = 200 s

R = 4 x 106 Bq

Ditanyakan R0 = …?

T1/2=T= (ln2)/λ = 0,693/λ

T = (0,693)/( 6,93 x 10-3) =100 detik

R = R0 (1/2)t/T 

4 x 106 = R0 (1/2)(200/100)

R0=16×106 Bq

Daftar Pustaka

Waktu Paruh Peluruhan Radiaktif  Inti Atom  dengan Proses peluruhan radioaktif dan Pengertian Waktu Paruh. Pengertian Radio Aktif serta Aktivitas Zat Radioaktif dan Laju Peluruhan Inti Radioaktif atau aktivitas radioaktif dengan Rumus Laju Peluruhan dengan Rumus Menghitung Aktivitas Radioaktif.

Rumus Menghitung Laju Peluruhan Inti Radioaktif dengan  Konstanta peluruhan Inti atom dab Satuan Laju Peluruhan Inti radioaktif. Simbol laju peluruhan inti radioaktif dengan Rumus menghitung partikel sisa peluruhan inti atom dan Rumus menghitung waktu paruh Peluruhan. Rumus Waktu Peluruhan Radioaktif dengan Satuan Waktu Paruh Peluruhan radioaktif dan Hukum Peluruhan Radioaktif.

Rumus Hukum Peluruhan radioaktif dengan Contoh Soal Perhitung Partikel Sisa Peluruhan Zat Radioaktif dan Contoh soal perhitungan waktu paruh zat radioaktif. Contoh Soal Aktivitas Zat Radioaktif dengan Contoh Soal Perhitungan Waktu Paruh Inti Atom.

Zat Radioaktif dan Peluruhan Inti Atom,

Pengertian Zat Radioaktif. Inti atom radioaktif adalah inti yang tidak stabil yang secara spontan memancarkan sinar radioaktif (yaitu sinar α, β, dan γ). Pemancaran sinar ini menyebabkan jumlah inti makin lama makin berkurang (meluruh). Inti radioaktif ini mengalami peluruhan (disintegrasi) untuk mencapai kondisi yang lebih stabil.

Peristiwa pemancaran partikel – partikel radioaktif secara spontan ini disebut radiokativitas atau peluruhan radioaktif. Sinar-sinar yang dipancarkannya disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif.

Dua pertiga inti atom unsur yang ada di alam dalam kondisi yang tidak stabil. Inti atom dengan Z>83 merupakan inti yang tidak stabil. Agar menjadi stabil inti atom ini akan memancarkan partikel radioaktifnya.

Kestabilan Inti Atom

Beberapa inti atom dapat bertransformasi secara spontan menjadi inti atom lain. Hal ini disebabkan oleh sifat stabilitas inti tersebut. Stabilitas suatu inti ditentukan atau dipengaruhi oleh perbandingan antara jumlah neutron dengan jumlah proton ((atau N/Z).

Inti-inti dengan nomor atom 20 ke bawah (Z ≤ 20) akan stabil jika jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya (N = Z) atau N/Z=1. Contohnya adalah 8O16, 11Na22, 2He4 dan 6C12. Hal ini Berarti inti dari 2He3 dan 6C14 relatif tidak stabil atau termasuk radioisotop yang dapat memancarkan zat-zat radioaktif.

Sedangkan pada inti dengan Z > 20 relatif lebih stabil jika nilai N lebih besar dari Z atau rasio atau perbadingan N terhadap Z lebih dari 1 (N/Z > 1). Ini  artinya jumlah netronnya harus lebih banyak dari jumlah proton dalam inti.

Peleruhan Inti dan Sinar Radioaktif

Inti atom yang mengalami peluruhan disebut inti induk. Sedangkan inti yang dihasilkan dari peluruhan disebut inti anak. Inti anak ini meluruh lagi membentuk inti anak baru. Begitu seterusnya sampai terbentuk deret radioaktif yang memiliki inti stabil.

Pemancaran Sinar Alfa α

Inti atom radioaktif yang memancarkan sinar alfa α akan menyebabkan nomor atom inti induk berkurang dua dan nomor massa induk berkurang empat sehingga berubah menjadi inti atom yang lain. Sinar alfa α merupakan pemancaran partikel yang terdiri atas dua proton dan dua neutron yang merupakan partikel yang bermuatan positif yang memiliki massa 4 kali massa proton yang diberi lambang 2α4 atau 2He4.

Contoh Peluruhan Sinar α yaitu :

92U235 –>90Th231 + 2He4

88Ra224 –> 84Rn220 + 2He4

Pancaran sinar alfa α menyebabkan ukuran inti menjadi lebih kecil. Partikel alfa α adalah inti atom helium yang memiliki energi tinggi dan bermuatan positif yaitu 2+. Partikel Sinar alfa α akan membelok ketika berada dalam medan magnet maupun medan listrik. Partikel sinar alfa α memiliki daya tembus lebih kecil dibandingkan dengan sinar beta β dan gamma γ.

Pemancaran Sinar Beta β

Ketika Isotop radioaktif memancarkan sinar beta β, maka akan menyebabkan nomor massa inti induk tetap sedangkan nomor atomnya bertambah satu sehingga berubah menjadi inti atom yang lain. Sinar beta β merupakan pancaran elektron dari inti atom karena perubahan neutron menjadi proton dan diberi lambang -1e0

Contoh Peluruhan Sinar Beta βyaitu :

91Pa233 –> 92U233 + -1e0

89Ac227 –> 90Th227 + -1e0

Ketika Pancaran sinar beta β berlangsung, secara bersamaan terjadi perubahan neutron menjadi proton. Dengan kata lain, Partikel sinar beta β merupakan electron yang bergerak cepat. Partikel sinar beta β memiliki muatan negative yaitu (1-). Sinar beta akan membelok ketika berada dalam medan magnet dan medan listrik. Partikel sinar beta β memiliki daya tembus lebih kecil dari pada sinar gamma γnamun lebih besar dari pada sinar alfa α.

Pemancaran Sinar Gamma γ

Inti  atom dapat memiliki energi ikat nukleon yang lebih tinggi dari energi ikat dasarnya (ground state). Dalam keadaan ini dapat dikatakan bahwa inti atom dalam keadaan tereksitasi dan dapat kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan sinar gamma γatau foton yang besarnya energi tergantung pada keadaaan energi tereksitasi dengan energi dasarnya.

Pemancaran sinar gamma γ tidak menyebabkan perubahan massa maupun muatan pada inti atom. Inti atom yang dalam keadaan tereksitasi diberi notasi atau tanda bintang setelah lambang seperti yang dipakai pada 38Sr*87.

Contoh Peluruhan Sinar γyaitu:

6C*12 –> 6C12 + γ

28Ni*61 –> 28Ni61 + γ

Pancaran sinar gamma γ tidak mengubah inti induk atom. Sinar gamma γ memancarkan energi yang berupa gelombang elektromagnetik. Sinar gamma γ ini memiliki frekuensi yang tinggi. Partikel sinar gamma γ tidak bermuatan listrik. Partikel sinar gamma γ memiliki daya tembus lebih besar dibandingkan sinar alfa α maupun sinar beta β . Partikel sinar gamma tidak dibelokan oleh medan magnet maupun medan listrik.

Pemancaran Positron

Pancaran positron merubah proton menjadi neutron. Secara umum Pancaran positron dapat ditulis dengan persamaan reaksi seperti berikut:

ZXA  –>  Z-1YA  +  1e0

Contoh Pancaran Positron adalah

29Cu64  –>  28Ni64  +  1e0

Pancaran positron terjadi karena inti memiliki rasio neutron terhadap proton (N/Z) yang relative rendah. Untuk contoh di atas dapat diketahui bahwa jumlah proton dan jumlah neutron sebelum terjadi pemancaran adalah

Jumlah Proton = Z = 29

Jumlah Neutron N= A – Z = 64 – 29 = 35

Sehingga Rasio Neutron terhadap Proton (N/Z) = 35/29 = 1,207

Setelah terjadi pemancaran jumlah proton dan jumlah neutron adalah:

Jumlah Proton = Z= 28

Jumlah Neutron N = A – Z = 64 – 28 = 36

Terjadi pengurangan jumlah proton dari 29 menjadi 28. Dan rasio Neutron terhadap Proton (N/Z) menjadi:

Rasio Neutron terhadap Proton (N/Z) = 36/28 = 1,285

Setelah peluruhan, rasio neutron terhadap proton (N/Z) meningkat dari 1,207 menjadi 1,285. Dengan demikian pemancaran positron akan menghasilkan jumlah proton (Z) menjadi lebih sedikit dan menghasilkan jumlah Neutron menjadi lebih banyak. Hal ini mengakibatkan rasio N/Z menjadi lebih tinggi, sehingga inti atom menjadi lebih stabil.

Daftar Pustaka

Pengertian Radioaktivitas dengan Peluruhan Inti Atom dan Pengertian Sinar Radioaktif. Contoh sinar radioaktif dan Inti atom radioaktif atau Inti yang memancarkan sinar alfa. Jenis sinar radioaktif dan Inti Atom yang Memancarkan sianr beta. Inti atom yang memancarkan sinar gamma dengan Pengertian zat Radioaktif dan Contoh Unsur atom yang stabil yang Kestabilan inti atom. Faktor Penyebab inti atom memancarkan sinar radioaktif dan Penyebeb inti atom meluruh.

Pengaruh nomor atom terhadap kestabilan inti atom dan pengaruh Proton dan neutron terhadap kestabilan inti atom dengan Peleruhan Inti dan Sinar Radioaktif. Pengetian Inti Induk dan Pengertian Inti Anak dengan Deret radioaktif dan Contoh Pemancaran Sinar Alfa α. Jumlah proton dan Neutro pada sinar alfa dengan Contoh unsur yang memancarkan sinar alfa. Contoh unsur yang memanarkan sinar alfa Beta dan gamma dengan contoh reaksi peluruhan sinar alfa.

Contoh peluruhan sinar beta dengan contoh  peluruhan sinar gamma dan jumlah proton dan neutron pada sinar alfa beta dan gamma. Inti atom yang memancarkan sinar alfa dan inti atom yang memancarkan sinar beta dan gamma dengan zat radioktif yang memancarkan sinar alfa beta dan gamma. Contoh soal sinar radioaktif dan peluruhan serta sinar alfa helium atau ciri sifat sinar alfa. Ciri sifat sinar beta dan gamma yang muatan sinar alfa beta dan gamma.

Pengaruh medan listrik dan magnet pada sinar alfa beta dan gamma kepada Pengertian Pemancaran Positron maupun contoh reaksi pancaran dan peluruhan Positron. Jumlah protondan neutron pada positron.

Pemuaian Panjang Luas dan Volume.

PengertianPemuaian. Pemuaian merupakan gerakan atom penyusun benda akibat adanya peningkatan temperature. Makin tinggi temperatur suatu benda, maka semakin cepat getaran antar atomnya. Getaran atom ini menyebar ke segala arah. Karena adanya getaran atom inilah yang menyebabkan benda memuai ke segala arah.

Ada 3 jenis pemuaian pada zat atau benda, yaitu pemuaian zat padat, pemuaian zat cair, dan pemuaian zat gas. Namun yang akan dibahas hanya untuk pemuaian zat padat.

Besar pemuaian yang dialami suatu benda tergantung pada ukuran awal benda, karakteristik benda, dan besar perubahan temperatur benda. Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut dengan koefisien muai panjang.

Pengertian Pemuaian Panjang

Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan pertambahan panjang zat apabila temperaturnya dinaikkan satu Celcius. Makin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka semakin besar pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, semakin kecil koefisien muai panjang suatu zat, maka makin kecil pula pertambahan panjangnya.

Sebuah benda berbentuk batang atau kawat yang memiliki panjang awal L1 dan koefisien muai panjangnya adalah (α). Batang ini mempunyai temperatur awal T1, kemudian dipanaskan sehingga panjangnya menjadi L2 dan temperaturnya menjadi T2. Kondisi ini dapat diformulasikan dengan rumus persamaan sebagi berikut.

Sebuah benda yang memiliki panjang L1 pada temperatur T1 akan mengalami pemuaian panjang sebesar ΔL jika temperatur dinaikan sebesar ΔT. Secara matematis, pemuaian panjang benda ini dapat diformulasikan dengan rumus persamaan berikut.

L2 = L1+ ΔL

Karena ΔL=L1 x α x ΔT

maka persamaannya menjadi seperti berikut.

L2 = L1 (1 + α  xΔT)

Keterangan:

L1 = panjang batangmula-mula (m)

L2 = panjang batang setelah dipanaskan (m)

ΔL= selisih panjangbatang L2 L1

α = koefisien muai panjang (/°C)

T1 = temperatur batang mula-mula (° C)

T2 = temperatur batang setelah dipanaskan (° C)

ΔT = selisih temperatur(° C) = T2T1

Pengertian Pemuaian Luas

Untuk benda yang memiliki bentuk lempengan atau lembaran atau plat (atau dua dimensi), akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar secara bersmaan. Ini artinya, lempengan tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Seperti dengan pertambahan panjang pada kawat, pertambahan luas pada benda dapat dirumuskan sebagai berikut.

A2= A1 (1 + β x ΔT)

Diketahui β = 2α sehingga persamaannya menjadi seperti berikut

A2 = A1 (1 + 2α x ΔT)

Keterangan:

A1 =luas bidang awal (m2)

A2 = luas bidang setelah dipanaskan (m2)

β =koefisien muailuas (/°C)

ΔT= selisihtemperatur (°C)

Pengertian Pemuaian volume.

Zat padat yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami muai volume, yakni bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut. Koefisien pemuaian pada pemuaian volum ini disebut dengan koefisien muai volumatau koefisien muai ruang yang diberi lambang γ.

Jika volume bendamula-mula V1, suhu mula-mula T1, koefisien muai Ruang γ, maka setelah dipanaskan volumenya menjadi V2,dan suhunya menjadi T2 sehingga akan berlaku persamaan, sebagai berikut.

V2 = V1 (1 + γ x ΔT)

Karena γ = 3α , maka persamaannya menjadi sepertiberikut.

V2 = V1 (1 + 3α x ΔT)

Keterangan:

V1 = volume benda mula-mula (m3)

V2 = volume benda setelah dipanaskan (m3)

γ = koefisien muairuang (L/°C)

ΔT = selisih suhu (°C)

Contoh Soal Perhitungan Muai Panjang Suatu Batang Kawat.

Sebuah kawat yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang kawat baja tersebut, jika terjadi perubahan temperature  sebesar 50 Celcius.

Diketahui :

L1 = 1000 cm

ΔT = 50 °C

α = 12 × 10-6 °C-1

Ditanyakan: ΔL = …?

ΔL = L1 x α  x ΔT

ΔL = 1000  x 12 × 10-6 x 50

ΔL = 60 cm

Jadi pertambahan panjang kawat baja akibat perubahan temperature 50 Celcius adalah 60 cm.

Daftar Pustaka

Pemuaian Panjang Luas dan Volume dan Pengertian Pemuaian dengan Pengaruh Suhu Pada Pemuaian Panjang dan Volume. Jenis Pemuaian zat benda dan Penyebab terjadinya pemuaian pada zat benda atau Pemuaian Kesemua Arah. Koefisien muai Panjang dengan satuan pemuaian Panjang dan volume dan Rumus pemuaian Panjang.

Contoh soal perhitungan pemuaian Panjang dengan pengertian pemuaian Panjang dan Pengertian Pemuaian Luas. Contoh pemuaian Panjang dengan contoh pemuaian luas atau rumus pemuaian luas dan contoh soal perhitungan pemuaian luas. koefisien muai luas dengan Pengertian Pemuaian volume dan contoh pemuaian volume.

Contoh soal perhitungan pemuaian volume dengan koefisien muai volume dan hubungan koefisien muai Panjang luas dan volume,.Contoh Soal Perhitungan Muai Panjang Batang Kawat atau contoh soal ujian nasional pemuaian Panjangluas volume.

Massa Defek dan Energi Ikat Inti Atom,

Inti atom tersusun oleh dua partikel yaitu proton dan neutron, proton bermuatan positif sedangkan neutron tidak bermuatan atau netral. Kemudian proton dan neutron ini disebut dengan nukleon atau nuklida. Dengan kata lain, nucleon merupakan inti atom.

Inti atom dilambangkan dengan ZXA dan X menyatakan nama inti atom, Z menyatakan nomor atom, dan A menyatakan nomor massa atom. Misalnya inti atom karbon memiliki nomor atom 6 sedangkan nomor massanya 12, dengan demikian lambang atom karbon tersebut dapat dituliskan 6C12.

Nomor atom Z menyatakan jumlah proton (P) dalam inti atom atau jumlah electron (E) yang mengelilingi inti dan nomor massa A menyatakan jumlah proton (P) dan neutron (N) yang terdapat pada inti atom atau jumlah nukleon.

Jadi A = P + N dan Z = P atau E (electron).

(Z=P/E)X(P+N=A)

Pengertian Massa Defek Inti Atom

Dari penjelasan di atas, diketahui bahwa inti adalah tersusun dari proton dan neutron, sehingga massa inti adalah jumlah massa proton dan massa neutron (yaitu massa nucleon). Namun  demikian, kenyataannya, massa inti selalu lebih kecil dari pada massa nucleon (atau lebih kecil dari pada massa proton + neutron). Jadi ada selisih antara massa nucleon dengan massa inti. Selisih ini disebut dengan massa defek. Massa defek ini berubah menjadi energi yang mengikat inti.  Energi ini disebut energi ikat inti.

Inti atom dengan lambang ZXA memiliki sejumlah Z proton dan sejumlah (A – Z) neutron. Jika massa proton mp dan massa neutron mn maka jumlah total massa proton dan massa neutron (atau massa nucleon) adalah:

Z . mp + (A – Z) . mn.

Dan jika massa inti atom adalah m, maka massa defeknya dapat dihitung berdasarkan formulasi rumus berikut.

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Pengertian Gaya Ikat Inti Atom

Gaya ikat inti adalah Gaya yang menyebabkan nulkeon bisa bersatu (mengikat) di dalam inti. Gaya inti atau gaya nuklir ini menyebabkan proton dan neutron tetap berada dalam inti. Gaya gravitasi menyebabkan gaya Tarik -menarik antarmassa nukleon, yaitu proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron. Sedangkan gaya elektrostatis menyebabkan gaya tolak -menolak antara muatan proton dan proton. Gaya ikat inti lebih besar dibandingkan gaya gravitasi dan gaya elektrostatis.

Gaya ikat inti bekerja antara proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron. Gaya ikat inti bekerja pada jarak yang sangat dekat sampai dengan jarak pada diameter inti atom (10-15 m).

Pengertian Energi Ikat Inti Atom

Energi ikat inti inti (atau binding energy) merupakan jumlah energi yang harus diberikan untuk memecahkan inti menjadi proton dan neutron. Dengan kata lain, Energi inti menggambarkan energi yang diperlukan untuk melepas ikatan proton dan neutron menjadi terpisah. Besarnya Energi ikat inti dapat dihitung dengan rumus persamaan berikut:

E =Δm c2

Dengan keterangan

Δm = massa defek, kg

c = 3.0 x 108 m/s merupakan cepat rambat gelombang cahaya,

E = energi ikat inti, joule

Jika massa defek dinytakan dalam satuan sma, maka energi ikat inti menjadi seperti berikut:

E = Δm 931,5 MeV

Dalam hal ini, energi ikat inti ini merupakan energi yang harus diberikan untuk memecah inti menjadi proton dan neutron pembentuknya.

Jika Energi ikat inti dibagi dengan nomor massa atom A, maka energi ini menjadi energi ikat rata- rata setiap nucleon dan dinyatakan dengan persamaan berikut

Eo = E/A

E0 = energi ikat rata – rata setiap nukleon.

Contoh Soal Perhitungan Massa Defek dan Energi Ikat Inti Atom.

Hitung besarnya Energi rata – rata setiap nucleon untuk inti 7N14 jika diketahui massa 7N14 = 14,003074 sma, dan massa proton = 1,007825 sma, dengan massa neutron adalah 1,008665 sma.

Jawab

Inti 7N14 terdiri dari Z=7 proton, dan (A – Z)=14-7=7 neutron, sehingga massa defeknya adalah:

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Δm = (7)(1,007825)+(7)(1,008665)-(14,003074)

Δm = 0,112356 sma

Energi ikat inti atomnya adalah:

E = Δm 931,5 MeV

E = (0,112356 sma)( 931,5)

E = 104,7 MeV

Sedangkan Energi rata – rata setiap nucleon dihitung dengan persamaan berikut

E0 =E/A =104,7 MeV/(14)

E0= 7,43 MeV

Daftar Pustaka

Pengertian Massa Defek Inti Atom dan Pengertian Massa Defek dan Energi Ikat Inti Atom atau Pengertian Gaya Ikat Inti Atom. Pengertian Energi Ikat Inti Atom dan Penyusun Inti atom dengan pengertian proton neutron dan Pengertian Nukleon. Pengertian Nuklida dan Pengertian Nukleon dan Nuklida dengan Muatan Proton dan Neutron. Contoh Proton dan Neutron dan lambang inti atom dengan Pengertian nomor atom.

Pengertian Nomor Massa Atom dan Jumlah Proton dan Neutron dalam inti atom atau Fungsi energi ikat inti atom. Rumus persmaan Perhitungan Energi Ikat Inti Atom dengan Rumus Persamaan Gaya Ikat Inti Atom atau Contoh Soal perhitungan Energi Ikat Inti Atom. Contoh soal perhitungan Gaya ikat inti atom dengan Rumus Persamaan Perhitungan Massa Defek. Contoh soal perhitungan massa defek inti atom dan Menghitung jumlah Massa inti atom serta Menghitung massa proton dan massa neutron.

Gaya Gravitasi Inti Atom dan Gaya elektrostatis inti atom dengan Pengertian Binding Energi. Energi pemecahan inti atom dan Satuan Massa Defek dengan Satuan Massa Proton Neutron atau Satuan Energi dan gaya ikat inti atom. Cara Menghitung Energi ikat inti rata rata nukleon.

Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor,  Asas Black

Pengertian Kalor. Kalor adalah energi yang dipindahkan dari benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berhubungan dengan perpindahan energi.

Energi adalah kekal sehingga benda yang memiliki temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang memiliki temperature lebih rendah akan menerima energi sebesar QT dengan besar yang sama. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

QLepas = QTerima 

Azas Black, Kekekalan Energi.

Persamaan di atas menyatakan hukum kekekalan energi untuk pertukaran kalor yang disebut sebagai Asas Black. Nama hukum ini diambil dari nama seorang ilmuwan Inggris sebagai penghargaan atas sumbangsihnya, yaitu Joseph Black (1728–1799).

Jadi Asas Black menyatakan Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku hukum kekekalan energi.

Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, kalor yang diserap atau dilepaskan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan temperature zat tersebut.

Pengukuran Kalori, Kalorimeter.

Kalorimeter merupakan alat yang umum digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam dengan kalor jenisnya telah diketahui. Bejana ini ditempatkan dalam bejana lain yang relative lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat, seperti gabus atau wol.

Kegunaan bejana luar adalah sebagai pelindung agar pertukaran kalor dengan lingkungan di sekitar kalorimeter dapat dikurangi. Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan, air di dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh temperatur yang homogen dari percampuran dua zat yang suhunya berbeda.

Batang pengaduk terbuat dan bahan yang sama dengan bahan bejana kalorimeter. Zat yang diketahui kalor jenisnya dipanaskan sampai temperatur tertentu. Kemudian, zat tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air dengan temperatur dan massanya yang telah diketahui. Selanjutnya, kalorimeter diaduk sampai suhunya tetap. Dengan menggunakan hokum kekekalan energi, kalor jenis zat yang dimasukan dapat dihitung.

Kalorimeter dan Bagian Alat Ukur Kalor
Kalorimeter dan Bagian Alat Ukur Kalor

Pada sistem tertutup, kekekalan energi panas (kalor) ini dapat dituliskan sebagai berikut:

Q = m c ΔT

Dari persamaannya diketahui bahwa kalor yang diserap benda sangat bergantung massa dan kalor jenis bendanya. Persamaan tersebut menyatakan besarnya kalor Q yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu zat yang besarnya  ΔT sebanding dengan massa m zat tersebut.

Keterangan:

Q = kalor yang diserap/dilepas benda (J)

m = massa benda (kg)

c = kalor jenis benda (J/kg°C)

ΔT = perubahan suhu (°C)

Persamaan tersebut dapat menjelaskan pengaruh perubahan temperature terhadap kalor yang dimiliki benda. Ketika temperatur naik, artinya benda menerima atau menyerap kalor , dan ketika temperature turun artinya benda melepaskan kalor.

Untuk benda yang memiliki kalor jenis dan massa tertentu, nilai kalornya hanya tergantung pada tinggi rendahnya perubahan temperature.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Asas Black

Air sebanyak 30 kg bersuhu 10 Celcius dipanaskan hingga bersuhu 35 Celcius. Jika kalor jenis air 4.186 J/kg oC, tentukan kalor yang diserap air tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg,

c = 4.186 J/kg oC,

ΔT = (35 – 10) oC = 25 oC

Ditanyakan

Q = … ?

Jawab: untuk menghitung kalor yang diserap air, gunakan rumus azas Black berikut;

Q = m.c. ΔT

Q = = 30 kg × 4.186 J/kg oC × 25 oC

Q = 3130.9 J

Pengertian Kapasitas Kalor.

Kapasits Kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu suatu benda sebesar satu Celcius. Sacara matematis dapat diformulasikan dengan persamaan berikut:

C = Q/ ΔT

C = kapasitas kalor (kal/oC)

Pada persamaan tersebut C adalah kapasitas kalor dengan satuan kal/oC atau J/K. hubungan dan C dan c dapat dituliskan sebagai berikut:

C = c x m

Keterangan

m = massa zat / benda (kg)

c = kalor jenis (J/kgoC)

Dengan subsitusi C ke dalam persamaan kalor

Q = m.c. ΔT

C = c m, maka persamaan kalor menjadi

Q = C. ΔT

Daftar Pustaka

Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor  Asas Black dengan Pengertian Kalor dan Pengertian Kalor Jenis. Pengertian Kapasitas Kalor dan Rumus Menghitung Kalor Jenis serta Rumus Menghitung Kapasitas Kalor. Bunyi Penyataan Azas Black dan contoh soal perhitungan kalor jenis dengan contoh soal perhitungan kapasitas kalor. Hukum kekekalan energi azas Black dengan  Rumus Azas Black dan Pengukuran Kalor serta alat ukur kalor.

Kalorimeter dan gambar calorimeter serta cara kerja kalorimeter degan prinsip kerja calorimeter. rumus kekekalan energi panas kalor dengan Kekekalan energi system tertutup pada kalor yang dibutuhkan untuk merubah suhu temperature. Pengaruh temperature suhu terhadap kalor yang dilepas diserap dan Contoh Soal Perhitungan Rumus Asas Black. Pengaruh temperature suhu pada kapasitas kalor dan fungsi calorimeter denga bagian bagian calorimeter.

Tekanan Hidrostatis, Pengertian dan Contoh Soal.

Penegertian Tekanan Hidrostatis. Dalam ilmu fisika Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas bidang tersebut. Bidang atau permukaan yang dikenai gaya disebut bidang tekan, sedangkan gaya yang diberikan pada bidang tekan disebut gaya tekan.

Satuan internasional (SI) untuk tekanan adalah pascal (Pa). Nama Satuan ini diambil sesuai dengan nama ilmuwan Prancis, yaitu Blaise Pascal. Sebuah gaya F bekerja secara tegak lurus dan merata pada permukaan sebuah bidang seluas A, maka tekanan pada permukaan itu Secara matematis  dapat dinyatakan dalam rumus atau persamaan berikut.

P = F/A

Keterangan:

P : tekanan (N/m2 atau Pa)

F : gaya tekan (N)

A : luas bidang tekan (m2)

Hukum Pokok Hidrostatik

Tekanan yang berlaku pada zat cair adalah tekanan hidrostatik, yang besarnya dipengaruhi oleh kedalamannya. Sesuai dengan Hukum Pokok Hidrostatika yang menyatakan bahwa “Titik-titik pada kedalaman yang sama akan memiliki tekanan yang sama pula”. Prinsip tekanan hidrostatik dapat dilihat pada gambar berikut.

Hukum Tekanan Hidrostatik
Prinsip Hukum Tekanan Hidrostatik Zat Cair

Gaya berat fluida dalam tabung yang memiliki luas dasar A, dinyatakan dengan w, dan tekanan permukaan zat cair dinyatakan dengan Po sehingga tekanan hidrostatiknya dapat ditulis seperti berikut.

Ph = Po + w/A

Dengan w = m g = ρ V g

Volume fluida V adalah A. h

Sehingga w = m g = ρ A h g

dengan demikian

Ph = Po +  (ρ A h g) /A atau

Ph = Po +  (ρ h g)

Dan jika tekanan permukaan zat cair Po diabaikan atau  Po=0,  maka tekanan hidrostatiknya diformulasikan dengan rumus berikut.

Ph = ρ  h g

Ph = tekanan yang dialami zat cair/tekanan hidrostastis (Pa)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

h = kedalaman/tinggi titik ukur dari permukaan (m)

Dari persamaannya dapat dikatakan bahwa titik-titik yang berada pada kedalaman yang sama mengalami tekanan hidrostatik yang sama pula. Dan semakin jauh posisi titik dari permukaan zat cair (fluida), maka tekanan hidrostatiknya akan semakin tinggi.

Dengan kata lain, tekanan hidrostatik untuk suatu zat cair tertentu hanya tergantung pada kedalamannya. Misalnya Tekanan hydrostatic yang dialami oleh penyelam di dalam air laut, hanya tergantung pada kedalaman si penyelam di dalam air laut. Semakin dalam, maka tekanan yang diterima semakin besar, dan sebaliknya semakin ke permukaan, maka semakin kecil tekanan hidrostatik yang diterimanya.

Contoh Soal Perhitungan Tekanan Hukum Hidrostatik.

Seorang penyelam sampai berada pada kedalaman 40 m di bawah permukaan laut. Jika massa jenis air laut 1,0 g/cm3 dan percepatan gravitasi g=10 m/s², maka hitunglah besar tekanan hidrostatis yang dialami penyelam tersebut.

Diketahui :

h = 50 m

ρ = 1,0 g/cm3 = 1.000 kg/m3

g = 10 m/s²

Ditanyakan: Ph = … ?

Jawaban:

Ph = ρ  g h

Ph = 1.000 x 10 x 50

Ph = 5,0 105 Pa

Jadi, ketika penyelam mencapai kedalaman 50 meter dari permukaan air laut, maka penyelam tersebut mengalami tekanan hidrostatik sebasar 5,0 105Pa.

Daftar Pustaka

Tekanan Hidrostatis atau Pengertian dan Contoh Soal Tekanan hidrostatis dengan Pengertian tekanan. Rumus tekanan dan Rumus tekanan hidrostatis serta gaya tegak lurus pada bidang datar. Gaya persatuan luas bidang datar dengan satuan internasional tekanan hidrostatis. Contoh soal perhitungan hidorstatis dan soal ujian nasional tekanan hidrostatis.

Pengaruh luas bidang terhadap tekanan dengan Hukum Pokok Hidrostatik dan teknan yang berlaku pada zat cair. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatis dan prinsip tekanan hidorstatis. Contoh gambar tekanan hidrostatis dan Bunyi hukum hidrostatis. Penyataan hukum hidrostatis dengan gaya berat fluida hidorstatis. Pengaruh Massa jenis terhadap tekanan hidrostatis serta Contoh Soal Perhitungan Tekanan Hukum Hidrostatik.