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.

Tegangan Permukaan dan Gejala Kapilaritas Zat Cair

Pengertian Tegangan Permukaan. Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang. Jika pada suatu permukaan sepanjang l bekerja gaya sebesar F yang arahnya tegak lurus pada l, dan γ menyatakan tegangan permukaan, maka besarnya tegangan yang bekerja pada permukaan zat cair dapat diformulasikan dengan persamaan sebagai berikut.

γ =F/l

Keterangan:

F = gaya (N)

l=  panjang permukaan (m)

γ = tegangan permukaan (N/m)

Besarnya tegangan permukaan yang bekerja pada zat cair dapat ditentukan dengan menggunakan sebuah kawat yang dibentuk seperti hurup U. Selanjutnya, seutas kawat lurus dipasang sehingga dapat bergerak pada kaki kaki kawat U tersebut.

Prinsip Penentuan Tegangan Permukaan Zat Cair.
Prinsip Penentuan Tegangan Permukaan Zat Cair.

Selanjutnya kawat dicelupkan ke dalam air mengandung sabun dan ditarik keluar, kawat lurus akan cenderung tertarik ke atas.

Jika berat w1 tidak terlalu besar, maka keadaan tersebut dapat diseimbangkan dengan menambah beban w2. Dalam keadaan setimbang dan temperature tetap, kawat lurus dapat digeser tanpa mengubah keseimbangannya. Pada keadaan setimbang ini, gaya permukaan air sabun sama dengan gaya berat kawat lurus ditambah dengan berat beban.

F = w1 + w2

Karena lapisan air sabun memiliki dua permukaan, maka gaya permukaan berkerja sepanjang 2l, sehingga tegangan permukaan zat cair dapat diformulasikan dengan rumus berikut.

g =F/2l

Tegangan permukaan suatu zat cair berhubungan dengan garis gaya tegang yang dimiliki permukaan zat cair tersebut. Gaya tegang ini berasal dari gaya Tarik antar molekul-molekul zat cair. Gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang sejenis disebut kohesi, sedangkan gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang tidak sejenis disebut adhesi.

Gaya Tarik Menarik Antara Partikek Dalam Zat Cair.
Gaya Tarik Menarik Antara Partikek Dalam Zat Cair.

Molekul A yang berad di dalam zat cair mengalami gaya kohesi dengan molekul- molekul di sekitarnya dari berbagai arah, dengan demikian molekul A tersebut berada pada keseimbangan atau resultan gayanya sama dengan nol.

Sedangkan molekul B yang berada di permukaan zat cair tidak mengalami hal yang berbeda. Molekul B ini mengalami kohesi dari partikel di bawah dan di sampingnya saja. Resultan gaya kohesi pada molekul ini ke arah bawah tidak sama dengan nol. Resultan gaya ke bawah akan membuat permukaan zat cair sekecil-kecilnya. Akibatnya, permukaan zat cair menegang seperti selaput yang tipis. Keadaan ini dinamakan tegangan permukaan.

Contoh Tegangan Permukaan Zat Cair.

Gejala- gejala yang dapat menunjukkan tegangan permukaan zat cair diantaranya adalah, air yang keluar dari pipet berupa tetesan berbentuk bulat- bulat atau pisau silet yang dpat mengpung di atas permukaan air (diletakkan di permukaan air secara hati-hati), serangga air yang dapat berjalan di permukaan air, kenaikan batas air pada pipa kapiler dan terbentuknya buih dan gelembung padad air sabun.

Pengertian Gejala Kapilaritas.

Kapilaritas adalah peristiwa naik turunnya zat cair di dalam pipa kapiler (pipa sempit). Pada zat cair yang mengalami meniskus cekung, tegangan permukaan menarik pipa ke arah bawah karena tidak seimbang oleh gaya tegangan permukaan yang lain.

Sesuai dengan hukum III Newton tentang aksi reaksi, pipa akan melakukan gaya yang sama besar pada zat cair, tetapi dalam arah berlawanan. Gaya inilah yang menyebabkan zat cair naik. Zat cair berhenti naik ketika berat kolom zat cair yang naik sama dengan gaya ke atas yang dikerjakan pada zat cair (w = F).

Analisis Gejala Kapiler pada Pipa.
Analisis Gejala Kapiler pada Pipa.

Jika massa jenis zat cair adalah ρ, tegangan permukaan γ, sudut kontak θ, kenaikan zat cair setinggi h, dan jari-jari pipa kapiler adalah R, maka berat zat cair yang naik adalah:

w = m g = ρ V g = ρ π R2 h g.

Komponen gaya vertikal yang menarik zat cair sehingga naik setinggi h adalah

F = (γ cos θ)(2πR) = 2πR g cosθ.

Jika nilai F disubstitusi oleh w = ρ π R2 h g, maka persamaannya menjadi seperti berikut.

Jadi jika w = F, maka

ρ π R2 h g =  2πR g cosθ

Tinggi h dapat dihitung dengan formulasi persamaan berikut

h =  (2 γ cosθ)/( ρ g R)

Keterangan:

h = kenaikan/penurunan zat cair dalam pipa (m)

γ = tegangan permukaan N/m

θ = sudut kontak (derajat)

ρ = massa jenis zat cair (hg/m3)

R = jari-jari pipa (m)

Contoh Soal Perhitungan Pipa Kapiler.

Sebuah pipa kapiler dengan jari jari 1mm dimasukan ke dalam air secara vertical. Air memiliki massa jenis 1 g/cm2 dan tegangan permukaan 1 N/m. Jika sudut kontaknya 60o  dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2, maka hitunglah besarnya kenaikan permukaan air pada diding pipa kapiler tersebut.

Diketahui:

R = 1mm = 1 x 10-3 m

ρ = 1 g/cm3 = 100 kg/m3

γ = 1 N/m

θ= 600

g = 10 m/s2

ditanyakan h = …?

Jawab.

h =  (2 γ cosθ)/( ρ g R)

h =  (2 x cos 60)/(1000 x-10 x 10-3)

h = 1/10= 0,1 m = 10 cm

Jadi, permukaan air pada pipa kapiler naik setinggi 10 cm.

Pengertian Tegangan Permukaan dan Gaya persatuan Panjang serta rumus tegangan permukaan. Contoh soal perhitungan tegangan permukaan zat cair dan cara menentukan tegangan permukaan zat cair atau satuan tegangan permukaan. Garis gaya tegang permukaan zat cair yang gaya Tarik antar molekul partikel dengan pengertian gaya kohesi, pengertian gaya adhesi.

Gaya Tarik partikel sejenis dan gaya Tarik partikel tidak sejenis beserta contoh gaya kohesi. Contoh gaya adhesi dan Contoh Tegangan Permukaan Zat Cair dengan Contoh gejala yang menunjukkan tegangan permukaan. Pegertian Gejala Kapilaritas dan Contoh Gejala kapilaritas dengan Rumus kapilaritas zat cair. Contoh soal perhitungan kapilaritas dan pengaruh diameter pipa pada kapilaritas zat cair. Contoh pipa kapiler degan cara menentukan tinggi pada pipa kapiler.

Hukum Archimedes, Pengertian dan Contohnya

Pengertian Hukum Archimedes, dan Contohnya. Hukum Archimedes menyatakan “bahwa Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya ataupun sebagian dalam suatu fluida, benda itu akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan”.

Hukum Archimedes mempelajari tentang gaya dorong ke atas (biasa disebut gaya apung) yang dialami oleh benda apabila berada dalam fluida. Benda- benda yang dimasukkan ke dalam fluida seakan akan mempunyai berat yang lebih kecil dibandingkan saat berada di luar fluida.

Efek yang terasa ketika memindahkan benda di dalam air akan terasa lebih ringan jika dibandingkan dengan memindahkan benda yang sama namun tidak di dalam air (di udara atau darat). Hal ini disebabkan karena adanya tekanan air yang mendorong benda.

Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gaya ke atas yang bekerja pada benda tersebut adalah gaya apung atau gaya angkat atau gaya buonyant force atau gaya Archimedes.

Secara matematis Hukum Archimedes dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut.

FA = ρc Vc g dengan:

FA = gaya ke atas (N),

ρc= massa jenis fluida (kg/m3),

Vc = volume fluida yang dipindahkan (m3), Volume Benda yang tercelup/ terendam,

g = percepatan gravitasi (m/s3).

Dengan adanya gaya ke atas yaitu gaya apung atau gaya Archimedes pada suatu benda yang masuk ke dalam zat cair, akan menyebabkan benda tersebut dapat mengapung, melayang atau tenggelam.

Terapung adalah keadaan seluruh benda tepat berada si atas permukaan zat cair atau hanya sebagian kecil berada di bawah permukaan zar cair. Benda akan terapung ketika massa jenis benda lebiih kecil dari pada massa jenis zat cair ( ρb < ρc), Dengan demikian berat benda juga lebih kecil daripada gaya Archimedes (wb < FA). Contoh peristiwa terapaung adalah ketika gabus datau kaya diletakan ditaruh dalam air.

Terapung terjadi jika wb < FA

Sedangkan Wb = ρb  g Vb

Dan FA = ρc g Vc  sehingga

wb < FA

 ρb  g Vb < ρc g Vc

Karena   Vb < Vc, maka

 ρb < ρc 

Melayang adalah keadaan benda yang berada di antara permukaan dan dasar dari zat cair. Benda dapat melayang ketika benda tersebut memiki massa jenis sama dengan massa jenis zat cair (ρb  = ρc). Hal ini menyebabkan berat benda sama dengan gaya Archimedes (wb =FA). Ini artinya berat benda dalam zat cair sama dengan Nol. Contoh peristiwa banda melayang adalah ikan di dalam air.

Melayang terjadi jika wb = FA

Sedangkan Wb = ρb  g Vb

Dan FA = ρc g Vc  sehingga

wb =FA

 ρb  g Vb = ρg V

Karena   Vb = Vc, maka

ρb  = ρ

Tenggelam adalah peristiwa dimana benda jika berada dalam zat cair akan turun sampai pada dasar zat cair. Benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari pada massa jenis zat cair (ρb > ρc), Dengan demikian berat benda lebih besar dari gaya Archimedes atau wb > FA. Contoh peristiwa benda tenggelam adalah batu yang dimasukan ke dalam air.

Tenggelam terjadi jika wb > FA

Sedangkan Wb =  ρb  g Vb

Dan FAc  g Vc  sehingga

wb > FA

ρb g Vb > ρc  g Vc

Karena   Vb = Vc, maka

ρb > ρc

Conton Soal Perhitungan Hukum Archimedes.

Sebuah benda memiliki berat 30 N Jika ditimbang di udara. Jika benda tersebut ditimbang di dalam air beratnya = 21 N. Jika massa jenis air adalah 1 g/cm3, tentukanlah:

  1. gaya ke atas yang diterima benda,
  2. volume benda, dan
  3. massa jenis benda tersebut.

Jawab

Prinsip Archimedes, Gaya Apung Gaya Archimedes, Buoyant Force
Prinsip Archimedes, Gaya Apung Gaya Archimedes, Buoyant Force

Diketahui:

Wb = 30 N, berat benda dalam air wbf = 21 N, dan ρc = 1 g/cm3 = 1000kg/m3

m = w g = (30 N)/(10m/s2) = 3kg massa benda ditimbang di udara.

wbf = wb – FA

21N = 30 N – FA

 FA = 9 N

FA = ρc Vb g

9N = (1000 kg/m3) (Vb ) (10 m/s2)

Vb = 9 x 10-4 m3

ρb = m/V = (3kg)/(9 x 10-4 m3)

 ρb  = 3,333 kg/m3

Contoh Penerapan Penggunaan atau Aplikasi Hukum Archimedes

Hidrometer.

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis cairan. Nilai massa jenis dapat dilihat pada skala yang terdapat pada hidrometer. Hidrometer akan mengapung bila dimasukkan pada suatu cairan. Banyaknya bagian yang mengapung tergantung pada massa jenis cairan.

Kapal Laut

Kapal laut terbuat dari besi dan baja yang memiliki massa jenis yang tinggi, lebih tinggi dari massa jenis air laut, namun demikian kapal laut tidak tenggelam. Kapal dibuat berbentuk sedemikan sehingga memiliki volume yang besar. Bagian dalam kapal memiliki rongga sehingga tidak menyumbang massa tetapi memperbesar volume. Jadi, kerapatan kapal lebih kecil daripada kerapatan air laut. Disini seakan – akan massa jenis kapal laut lebih rendah dari massa air laut.

Kapal Selam

Kapal selam dapat mengapung tetapi juga dapat tenggelam. Kapal selam memiliki tangki-tangki pemberat di antara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah luar. Kapal selam dapat mengubah kerapatannya dengan cara mengisi atau membuang air dalam tangki pemberat.

Saat kapal akan terapung ketika tangki dikosongkan. Agar kapal dapat tenggelam maka kapal diperberat dengan cara memasukkan air laut ke dalam tangki pemberat. Agar kapal dapat melayang dalam air maka berat kapal harus sama dengan gaya apung pada kapal. Apabila kapal diinginkan terapung kembali maka air laut yang berada ditangki pemberat dikeluarkan sehingga kapal menjadi lebih ringan dan dapat naik ke atas.

Daftar Pustaka

Hukum Archimedes dan Pengertian Hukum Archimedes serta Pengertian dan Contoh Soal Hukum Archimedes. Rumus Gaya Archimedes dan gaya apung angkat Archimedes dengan Contoh Soal Cara Perhitungan Berat Benda dalam zat Cair. Rumus Berat Benda dalam Zat Cair dan Gaya Dorong Ke atas Archimedes. Hukum Archimedes benda tenggelam dengan Gaya Archimedes Benda Melayang dalam Air dan Hukum Archimedes benda terapung.

Persamaan Hukum Achimedes dan gaya buonyant Archimedes yang pengaruh massa jenis terhadap gaya apung Archimedes. Menghitung Volume Benda yang tercelup/ terendam hukum Archimedes. Menghitung Benda terapung dalam zat dan Menghitung berat Benda dalam Air. Menghitung Benda Melayang tenggelam dalam air Archimedes.

Contoh Soal Perhitungan Hukum Archimedes dengan Contoh Penerapan Penggunaan atau Aplikasi Hukum Archimedes dan Alat Ukur massa jenis Hidrometer. Prinsip kerja Hidrometer dan Penerapan Hukum Archimedes Kapal Laut. Penerapan Hukum Archimedes Kapal Selam dan cara kerja kapal selam, prinsip kerja kapal selam.

Proses Termodinamika Isobaric Isothermal Isokorik dan Adiabatic

Pengertian Proses Isobaric, Isothermal, Isokorik dan Adiabatic. Proses Termodinamika adalah perubahan keadaan gas, yaitu tekanan, volume dan suhunya. Perubahan ini diiringi dengan perubahan kalor, usaha dan energi dalamnya. Proses- proses yang memiliki sifat- sifat khusus yaitu isobaric, isothermal, isokorik dan adiabatic.

Proses Isobarik

Proses isobarik adalah proses perubahan yang dialami gas pada tekanan system selalu dipertahankan tetap atau ΔP=0. Pada garis P – V proses isobarik dapat digambarkan seperti ditunjukkan pada Gambar. Usaha proses isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah grafik P – V. Usaha atau energi yang dilakukan oleh gas selama proses isobaric dapat diformulasikan dengan rumus persamaan berikut:

W = P (V2 – V1) = P (ΔV)

Proses Isobarik, Proses Perubahan Gas pada Tekanan System Tetap.png
Proses Isobarik, Proses Perubahan Gas pada Tekanan System Tetap.png

Contoh Soal Perhitungan Proses Isobarik.

Suatu gas dengan volume 1,2 liter secara perlahan dipanaskan pada tekanan konstan 1,5 x 105 N/m2  sampai volumenya menjadi 2 liter. Hitung besarnya usaha yang dilakukan oleh gas tersebut.

Jawab

Diketahui:

V1 = 1,2 L,

V2 = 2 L, dan

P = 1,5 × 105 N/m2.

1 liter = 1 dm3 = 10–3 m3

Usaha yang dilakukan gas pada tekanan tetap (isobarik) adalah

W = P (V2V1) = (1,5 × 105 N/m2) (2 – 1,2) × 10–3 m3 = 120 joule

Proses Isotermis / Isotermal

Proses isotermis adalah proses perubahan yang dialami gas pada suhu system selalu dipertahankan konstan atau ΔT=0. Pada proses isotermis /Isotermal ini berlaku hukum Boyle. Secara grafis, Perilaku Proses isotermis/ isotermal  ditunjukkan  oleh grafik seperti pada Gambar.

P1 V1 = P2 V2

Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis / isotermal ini tidak terjadi perubahan energi dala m atau ΔU=0. Sedangkan usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva,

W = n R T ln (V2 / V1)

Proses Isotermal, Proses Perubahan Gas pada Temperatur System Tetap
Proses Isotermal, Proses Perubahan Gas pada Temperatur System Tetap

Contoh Soal Perhitungan Proses Isotermal.

Sepuluh mol gas helium memuai secara isotermal pada suhu 47°C sehingga volumenya menjadi dua kali volume semula. Berapa usaha yang telah dilakukan oleh gas helium tersebut.

Jawab

Diketahui: T = 47°C = (47 + 273) K = 320 K dan V2 = 2V1.

Usaha yang dilakukan gas pada proses isotermal dapat dihitung dengan menggunakan formulasi rumus persamaan berikut:

W = nRT ln (V2 / V1)

W = (10 mol) ( 8,31 J/mol)(320 K) ln(2V1 / V1)

W = 26.592 ln 2 = 18.428 joule

Proses Isokorik

Proses isokorik adalah proses perubahan yang dialami oleh gas di mana gas tidak mengalami perubahan volume atau volume tetap atau ΔV=0. Oleh karena itu, usaha yang dilakukan gas pada proses isokorik adalah nol.

W = P (V2 – V1) = P (0) = 0

Proses Isokorik, Proses Perubahan Gas pada Volume System Tetap
Proses Isokorik, Proses Perubahan Gas pada Volume System Tetap

Contoh Soal Perhitungan Pada Proses Isokorik

Sepuluh mol gas helium disimpan dalam tabung tertutup, volume 2 lt tetap memiliki tekanan 1,2 x 106Pa. Jika gas menyerap kalor sehingga tekanan menjadi 2 x 106Pa maka tentukan perubahan energi dalam dan kalor yang diserapnya.

Penyelesaian

V = 2 lt = 2 x 10-3 m3

P1 = 1,2 x 106Pa

P2 = 2 x 106Pa

Perubahan energi dalam dapat dihitung dengan menggunakan rumus  persamaan berikut:

ΔU= (3/2) n R T

ΔU = (3/2) (n R T2 – n R T1)

ΔU = (3/2) (P2V2 – P1V1)

ΔU = (3/2) (2×106) (2×10-3) – (1,2x 106) (2×10-3))

ΔU = 3/2 (400 – 240) = 240 joule

Jumlah kalor yang diserap gas adalah

Q = W + ΔU

Q = 0 + 240 = 240 joule

Proses Adiabatik

Proses adiabatik merupakan proses yang tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem (gas) ke lingkungan atau DQ=0. Hal ini dapat terjadi jika terdapat sekat yang tidak menghantarkan kalor atau prosesnya berlangsung cepat.

Q = 0 = ΔU + P ΔV = W = -ΔU

Proses Adiabatik, Proses Tanpa Melibatkan Perubahan Kalor,
Proses Adiabatik, Proses Tanpa Melibatkan Perubahan Kalor,

Contoh Soal Perhitungan Pada Proses Adiabatis

Dua mol gas ideal memiliki suhu 37 Celcius ternyata tanpa ada perubahan kalor pada sistem gas suhunya naik menjadi 62 Celcius. R = 8,314 J/K. Berapakah perubahan energi dalamnya,

Penyelesaian

n = 2 mol

T1 = 37OC

T2 = 62OC

R = 8,314 J/K

Perubahan energi dalamnya dapat dihitung dengan mengunakan rumus atau persamaan berikut:

ΔU = (3/2) n R DT

ΔU =  (3/2) x ( 2) x (8,314) x  (62OC – 37OC)

ΔU = 623,7 Joule

Daftar Pustaka.

Proses Termodinamika isobaric isothermal isokorik dan adiabatic adalah Proses Isobarik dan Proses isobaric tekanan tetap. Pengertian Proses Isobarik dengan Contoh soal Perhitungan Proses Isobarik dan Rumus Persamaan Proses Isobarik. Contoh Gambar Proses Isobarik dan Menentukan Kalor Energi pada Proses Isobarik dengan pengaruh volume terhadap Proses Isobarik. Proses Isotermis / Isotermal.

Pengertian Proses Isotermis / Isotermal dengan Contoh soal perhitungan Proses Isotermis / Isotermal dan proses isoterma temperature tetap. Rumus persamaan Proses Isotermis / Isotermal dengan contoh gambar grafik Proses Isotermis / Isotermal dan menentukan kalor energi Proses Isotermis / Isotermal. Pengaruh volume tekanan pada Proses Isotermis / Isotermal dan Proses Isokorik.

Pengertian Proses Isokorik dan Contoh soal perhitungan Proses Isokorik dengan rumus Proses Isokorik. Contoh gambar grafik Proses Isokorik dan pengaruh tekanan volume  pada usaha kalor energi Proses Isokorik. Proses isokorik volume tetap dengan Proses Adiabatik dan pengertian Proses Adiabatik. Contoh soal perhitungan Proses Adiabatik dengan gambar grafik Proses Adiabatik dan rumus persamaan Proses Adiabatik. Pengaruh volume tekanan temperature pada Proses Adiabatik dan proses adiabatic tanpa kalor.

Mesin Kalor Siklus Carnot

Pengertian Mesin Kalor Siklus Carnot . Siklus Carnot merupakan dasar dari mesin ideal yaitu mesin yang memiliki efisiensi tinggi yang selanjutnya disebut mesin Carnot. Usaha total yang dilakukan oleh sistem untuk satu siklus sama dengan luas daerah di dalam siklus pada diagram P – V (diagram hubungan tekanan P dan Volume V).

Siklus Carnot terdiri atas empat proses yaitu dua proses adiabatis dan dua proses isotermis lihat Gambar. Kurva AB dan CD adalah proses isotermis. Sedangkan BC dan DA adalah proses adiabatis.

Kurva Diagram Hubungan Tekanan dengan Volume, Grafik Siklus Carnot
Kurva Diagram Hubungan Tekanan dengan Volume, Grafik Siklus Carnot

Pada proses AB proses menyerap kalor Q1 dan saat proses CD melepas kalor sisa Q2. Selama siklus terjadi dapat menghasilkan usaha. Dan berlaku hubungan seperti persamaan berikut.

Q = ΔU + W

Q1 – Q2 = 0 + W

W = Q1 – Q2

Q = Kalor dimiliki sistem

W = Usaha Yang Dilakukan Sistem

ΔU = energi dalam sistem

Mesin Kalor Siklus Carnot

Dari siklus Carnot diatas untuk kemudian dapat dibuat suatu mesin yang dapat memanfaatkan suatu aliran kalor secara spontan sehingga dinamakan mesin kalor. Perhatikan mesin kalor pada Gambar.

Prinsip Kerja Mesin Kalor Siklus Carnot,
Prinsip Kerja Mesin Kalor Siklus Carnot,

Sesuai dengan siklus carnot maka dapat dijelaskan prinsip kerja mesin kalor. Mesin kalor menyerap kalor dari reservois bersuhu tinggi T1 sebesar Q1. Mesin menghasilkan kerja sebesar W dan membuang sisa kalornya ke reservois bersuhu rendah T2 sebesar Q2.

Dari penjelasan gambar terlihat bahwa tidak ada sebuah mesin yang memanfaatkan semua kalor yang diserap Q1 untuk melakukan kerja W. Pasti selalu ada kalor yang terbuang. Artinya setiap mesin kalor selalu memiliki efisiensi. Efisiensi mesin kalor ini didefinisikan sebagai berikut.

η= W/Q1 x 100%

W = Q1 – Q2 substitusikan, sehingga persamaan efisiensi menjadi

η = [(Q1 – Q2)/Q1] x 100%

η = [1 – (Q2/ Q1)] x 100%

Untuk siklus Carnot berlaku hubungan Q2 /Q1 = T2/ T1 sehingga efisiensi mesin Carnot dapat diformulasikan dengan rumus persamaan berikut;

η = [1 – (T2/ T1)] x 100%

Keterangan:

η  = efisiensi mesin Carnot

T1  = suhu reservoir bersuhu tinggi (K)

T2  = Suhu Reservoir bersuhu rendah (K)

Efisiensi Maksimum Siklus Mesin Kalor Carnot.

Efisiensi mesin Carnot merupakan efisiensi yang paling tinggi, hal ini karena mesin merupakan mesin ideal yang hanya ada di dalam teori. Artinya, tidak ada mesin yang mempunyai efisien melebihi efisiensi mesin kalor Carnot.

Berdasarkan persamaan di atas terlihat bahwa  mesin kalor Carnot hanya tergantung pada suhu kedua tandon atau reservoir. Untuk mendapatkan efisiensi sebesar 100%, suhu tandon T2 harus = 0 K. Hal ini dalam praktik tidak mungkin terjadi. Oleh karena itu, mesin kalor Carnot adalah mesin yang sangat ideal. Hal ini disebabkan proses kalor Carnot merupakan proses reversibel. Sedangkan kebanyakan mesin biasanya mengalami proses irreversibel (tak terbalikkan).

Contoh Soal Perhitungan Efisiensi Mesin Kalor Siklus Carnot

Sebuah mesin Carnot menyerap kalor sebesar 500 kJ. Mesin ini bekerja pada reservoir bersuhu 600 K dan 400 K. Berapa kalor yang terbuang oleh mesin?

Diketahui :

T1 = 600 K

T2 = 400 K

Q1 = 500 kJ

Ditanyakan : Q2 = …?

Jawab:

Untuk menghitung Q2, dapat digunakan persamaan efisiensi:

η = [1 – (T2/ T1)] x 100%

η = [1 – (400/ 600)] x 100%

η = 33,33%

Untuk menghitung Q2 dapat digunakan persamaan efisiensi berikut:

η = [1 – (Q2/ Q1)] x 100%

η = [1 – (Q2/ 500)] x 100%

33,33 % = [1 – (Q2/ 500)] x 100%

Q2 = 333,3 kJ

Jadi pada mesin ada kalor yang dibuang yaitu sebesar 333,3 joule dengan temperature 400 Celcius,

Pengertian Siklus Carnot dan dasar mesin ideal siklus Carnot dengan mesin Carnot atau diagram hubungan tekanan P dan Volume V Siklus Carnot. Proses adiabatis dengan proses isotermis dan Contoh gambar kurva siklus Carnot. Kalor sisa siklus Carnot dan energi dalam system siklus Carnot serta aliran kalor spontan siklus Carnot. Contoh Gambar Mesin Carnot dan Prinsip Kerja Mesin Carnot.

Reservois bersuhu tinggi mesin Carnot dan reservois bersuhu rendah mesin Carnot dengan efisiensi mesin Carnot. Rumus efisiensi Mesin Carnot dan Contoh Soal Cara Pehintungan Efisiensi Mesin Carnot. Rumus Efisiensi Mesin Kalor dan Efisiensi Maksimum Siklus Mesin Kalor Carnot. Proses proses reversible mesin kalor Carnot dengan  Contoh Perhitungan Efisiensi Mesin Kalor Siklus Carnot.

Induksi Elektromagnetik

Pengertian Induksi elektromagnetik. Induksi elektromagnetik adalah gejala timbulnya gaya gerak listrik di dalam suatu kumparan atau konduktor bila terdapat perubahan fluks magnetik pada konduktor tersebut atau bila konduktor bergerak relatif melintasi medan magnetik.

Hukum Induksi Faraday menyatakan:

“gaya gerak listrik (ggl) induksi yang timbul antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebut”.

GGL, Gaya gerak listrik induksi adalah timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan yang mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya itu divariasi. Dengan kata lain, akan timbul gaya gerak listrik di dalam kumparan apabila kumparan itu berada di dalam medan magnetik yang kuat medannya berubah-ubah terhadap waktu.

Hukum Faraday,

Konsep gaya gerak listrik pertama kali dikemukakan oleh Michael, yang melakukan penelitian untuk menentukan faktor yang memengaruhi besarnya ggl yang diinduksi. Faraday menemukan bahwa induksi sangat bergantung pada waktu, yaitu semakin cepat terjadinya perubahan medan magnetik, ggl yang diinduksi semakin besar.

Garis Medan Mangetik Yang Menembus Luas Bidang Permukaan A
Garis Medan Mangetik Yang Menembus Luas Bidang Permukaan A

Di sisi lain, ggl tidak sebanding dengan laju perubahan medan magnetik B, tetapi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik, ΦB, yang bergerak melintasi loop seluas A, yang secara matematis fluks magnetik tersebut dinyatakan sebagai berikut:

ΦB = B.A cos θ …(1)

Dengan B sama dengan rapat fluks magnetik, yaitu banyaknya fluks garis gaya magnetik per satuan luas penampang yang ditembus garis gaya fluks magnetik tegak lurus, dan θ adalah sudut antara B dengan garis yang tegak lurus permukaan kumparan. Jika permukaan kumparan tegak lurus B, θ = 90o dan ΦB = 0, tetapi jika B sejajar terhadap kumparan, θ = 0o, sehingga:

ΦB = B.A

Hal ini terlihat pada Gambar  di mana kumparan berupa bujur sangkar bersisi i seluas A = i2. Garis B dapat digambarkan sedemikian rupa sehingga jumlah garis per satuan luas sebanding dengan kuat medan. Jadi, fluks ΦB dapat dianggap sebanding dengan jumlah garis yang melewati kumparan. Besarnya fluks magnetik dinyatakan dalam satuan weber (Wb) yang setara dengan tesla.meter2 (1Wb = 1 T.m2).

Dari definisi fluks tersebut, dapat dinyatakan bahwa jika fluks yang melalui loop kawat penghantar dengan N lilitan berubah sebesar ΔΦB dalam waktu Δt, maka besarnya ggl induksi adalah:

ε = –N (ΔΦBt) …. (2)

Tanda negatif pada persamaan (2) menunjukkan arah ggl induksi. Apabila perubahan fluks ΔΦ terjadi dalam waktu singkat Δt →0, maka ggl induksi menjadi:

ε = N lim (ΔΦBt)

       Δ t→0

ε = N (dΦB /dt)(6.4)

dengan:

ε  = ggl induksi (volt)

N = banyaknya lilitan kumparan

ΔΦB = perubahan fluks magnetik (weber)

Δt = selang waktu (s)

Contoh Soal Perhitungan Gaya Gerak Listrik

Fluks magnetik yang dilingkupi oleh suatu kumparan berkurang dari 0,5 Wb menjadi 0,1 Wb dalam waktu 5 sekon. Kumparan terdiri atas 200 lilitan dengan hambatan 4 Ω . Berapakah kuat arus listrik yang mengalir melalui kumparan?

Penyelesaian:

Diketahui:

Φ1 =0,5 Wb

Φ2 =0,1 Wb

N = 200 lilitan

R = 4Ω

Δt = 5 sekon

Ditanya: I … ?

Jawab:

Besarnya Gaya Gerak Listrik induksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan berikut:

ε = –N (ΔΦBt)

ε = -200 [(0,5-0,1)]/5

ε = -200(0,4/5)

ε = -16 volt)

tanda negative (-) pada nilai ggl (ε) menyatakan reaksi atas perubahan fluks, yaitu fluks induksi berlawanan arah dengan fluks magnetik utama. Besarnya Arus yang mengalir melalui kumparan dapat dihitung dengan rumus persamaan berikut:

I = ε /R

I = 16/4 = 4 A

Daftar Pustaka:

Pengertian Induksi elektromagnetik dan Contoh Induksi elektromagnetik dengan menyebabkan gaya gerak listrik. Perubahan fluks magnetic dengan Bunyi Hukum Induksi Faraday menyatakan. Gaya gerak listrik induksi dan fluks garis gaya medan magnetik. Hukum Faraday dan rumus fluks magnetic dengan Rumus Perhitungan Gaya Gerak Listrik GGL.

Satuan Gaya Gerak Listrik dan Contoh soal gaya gerak listrik dan contoh soal induksi elektromagnetik. Pengertian rapat fluks magnet dengan gambar garis medan magnetic dan satuan weber (Wb) fluks magnetic. Pengaruh jumlah lilitan pada gaya gerak listrik dan Contoh Soal Perhitungan Gaya Gerak Listrik. Arus yang dibutuhkan Gaya gerak lsitrik atau Jumlah Lilita ynang dibutuhkan gaya gerak listrik.