Bab 10: Energi Panas dan Termodinamika

Kata kunci: Kalor, Kalor jenis, Kapasitas kalor, Perubahan wujud, Asas Black, Konduksi, Konveksi, Radiasi, Usaha luar, Hukum I Termodinamika, Proses isobarik, Isokhorik, Isotermal, Adiabatik, Mesin Carnot, Efisiensi, Hukum II Termodinamika, Entropi.

Tujuan pembelajaran

• Menjelaskan perubahan energi kalor dalam kehidupan sehari-hari
  • Memberikan contoh nyata peristiwa perubahan kalor di lingkungan sekitar.
  • Menghubungkan konsep kalor dengan fenomena fisika yang dialami sehari-hari.
• Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahannya terhadap sifat termal zat
  • Menguraikan karakteristik zat berdasarkan perubahan suhu dan kalor yang diterimanya.
  • Menjelaskan peran kalor dalam peristiwa konduksi, konveksi, dan radiasi.
• Melakukan percobaan tentang sifat termal zat dan penerapan asas Black
  • Merancang percobaan untuk menentukan kalor jenis zat menggunakan kalorimeter.
  • Menyajikan hasil percobaan dalam bentuk laporan atau presentasi ilmiah.
• Mengkaji proses pertukaran energi dalam sistem gas
  • Menjelaskan hubungan tekanan, volume, dan suhu gas berdasarkan hukum termodinamika.
  • Menafsirkan grafik hubungan tekanan–volume untuk memahami usaha luar.
• Memformulasikan hukum I termodinamika dalam sistem energi
  • Mengaitkan hukum kekekalan energi dengan hukum I termodinamika.
  • Menghitung energi dalam, kalor, dan usaha dalam suatu sistem sederhana.
• Menentukan besar usaha luar sistem termodinamika menggunakan diagram
  • Membaca dan menafsirkan diagram P–V (tekanan–volume).
  • Menghitung usaha luar dari perubahan volume gas pada berbagai proses (isobarik, isokhorik, isothermal, adiabatik).
• Mengevaluasi cara kerja mesin kalor dan mesin pendingin
  • Menjelaskan prinsip kerja mesin Carnot dan mesin pendingin.
  • Menganalisis efisiensi mesin kalor serta koefisien performansi mesin pendingin.

Isi bab ini

Rangkuman

• Pengertian Kalor dan Perubahan Wujud Zat
  • Kalor adalah energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan dapat menyebabkan perubahan suhu atau wujud zat.
• Perpindahan Kalor
  • Kalor berpindah melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi melibatkan hantaran partikel, konveksi melibatkan aliran zat, dan radiasi berupa gelombang elektromagnetik.
• Usaha Luar dan Kapasitas Kalor
  • Gas dapat melakukan usaha luar saat mengalami perubahan volume, dan kapasitas kalor menunjukkan banyaknya kalor untuk menaikkan suhu 1 K.
• Hukum I Termodinamika
  • Jumlah kalor yang diterima sistem sama dengan perubahan energi dalam dan usaha luar yang dilakukan sistem.
  • Isotermal: Q = W
  • Adiabatik: Q = 0
• Mesin Carnot
  • Mesin Carnot adalah mesin kalor ideal dengan efisiensi maksimum, bekerja melalui proses isotermal dan adiabatik.
• Hukum II Termodinamika
  • Tidak ada mesin kalor dengan efisiensi 100%. Rumusan Kelvin-Planck menyatakan mesin tidak dapat mengubah semua kalor menjadi kerja, sedangkan Clausius menyatakan tidak mungkin memindahkan kalor dari dingin ke panas tanpa usaha luar.
• Entropi
  • Entropi adalah ukuran ketidakteraturan dalam sistem. Pada setiap proses spontan, entropi total sistem + lingkungan selalu bertambah.