K2 - Konstanta Joule
Konstanta Joule merupakan percobaan Joule yang menemukan kesamaan
(ekivalensi) antara kerja mekanikal terhadap jumlah perpindahan panas
(mechanical equivalent of heat).
Semua energi, apakah itu energi listrik, energi kalor, energi kinetik,
energi potensial, energi cahaya, energi bunyi dan sebagainya, dalam SI
memiliki satuan yang sama yaitu joule (disingkat J) dan dimensinya
adalah [M][L]²[T]-2
Satuan kalor jenis = J/(kg K) = J kg-1 K-1
Dimensi kalor jenis = [L]²[T]-2[θ]-1
Hasil percobaan Joule,
1 kalori perpindahan panas (energi termal) = 4,184 N-m kerja mekanikal.
Maka, konstanta Joule adalah 4,184 J / kalori karena 1 N-m dikenal juga sebagai Joule (J)
dengan :
Na = nilai air kalorimeter
V = tegangan listrik (Volt)
t = waktu (detik)
Ca = kalor jenis air
Ma = massa air dalam calorimeter
I = arus listrik (Ampere)
T = perubahan suhu dalam oC
KALORIMETER
Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.
Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan suhu. Pada
kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi
lain yang sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.
Prinsip kerja kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan
kawat penghantar yang dimasukkan kedalam air suling. Pada waktu bergerak
dalam kawat penghantar pembawa muatan bertumbukan dengan atom logam dan
kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan dengan kecepatan konstan
yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa
muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh
energi yaitu energi kalor.
KALOR
Kalor adalah bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu.
Besar kenaikan suhu sebanding dengan banyaknya kalor yang diterima dan berbanding terbalik dengan massa zat dan kalor jenis zat.
sesuai persamaan Q = m.c.∆T
Dengan :
Q = jumlah kalor yang diterima
m = massa zat
∆T = perubahan suhu
c = kalor jenis benda.
kalor jenis yaitu banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu 1 kg zat tersebut sebesar 1oC.
Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu kalorimeter sebesar 1oC pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimeter.
Dalam proses ini berlaku asas black yaitu Qlepas = Qditerima.
TERMODINAMIKA
Sedangkan hubungan kuantitatif antara kalor dan energi bentuk lain
disebut termodinamika. Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang
kimia yang menangani hubungan kalor, kerja dan bentuk lain energi dengan
kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan.
Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu
proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan
jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem. Hukum kedua termodinamika
membahas tentang reaksi spontan dan tidak spontan.
Reaksi spontan merupakan reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar.
Reaksi tidak spontan tidak akan terjadi jika tidak ada pengaruh luar.
Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari suatu benda akan meningkat jika suhu ditingkatkan sedikit diatas 0oC dan entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif.
KAPASITAS PANAS
Kapasitas panas merupakan jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda 1 oC.
Kapasitas panas bersifat ekstensif yang artinya bahwa jumlahnya tergantung dari besar sampel.
Sifat intensif yang berhubungan dengan kapasitas panas adalah kalor
jenis (panas spesifik) yang didefinisikan sebagai jumlah panas yang
diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1 oC. untuk air panas spesifiknya 4,18 J/goC.
Kebanyakan zat mempunyai panas spesifik lebih kecil dari air. Besarnya
panas spesifik untuk air disebabkan karena adanya sedikit pengaruh dari
laut terhadap cuaca.
Adapun panas spesifik beberapa zat saat suhu 25oC dan tekanan atmosfer.
Zat
|
Panas spesifik
| ||
J/kg oC
|
Cal/goC
| ||
Padatan
|
Aluminium
|
900
|
0,215
|
Emas
|
129
|
0,0308
| |
Perak
|
234
|
0,056
| |
Tembaga
|
387
|
0,092
| |
Besi
|
448
|
0,107
| |
Padatan lainnya
|
Kaca
|
837
|
0,200
|
Es batu (-5oC)
|
2090
|
0,50
| |
Kuningan
|
380
|
0,092
| |
Kayu
|
1700
|
0,41
| |
Cairan
|
Alkohol
|
2400
|
0,58
|
Air
|
4186
|
1,00
| |
Gas
|
uap
|
2010
|
0,48
|
ARUS LISTRIK
Arus Listrik merupakan aliran muatan-muatan listrik. Besarnya muatan
listrik yang mengalir melalui suatu penghantar tiap satuan waktu disebut
dengan kuat arus listrik. Secara matematis dituliskan sebagai berikut:
Keterangan:
I = kuat arus listrik (Ampere,A)
Q= Muatan listrik (Coulomb,C)
T= Waktu (sekon,s)
AMPEREMETER
Alat untuk mengukur kuat arus listrik
adalah Amperemeter. Amperemeter selalu dipasang secara seri dengan
rangkaian yang akan diukur kuat arusnya, mempunyai hambatan dalam kecil
agar kuat arus listrik mudah melaluinya.
TEGANGAN LISTRIK
Tegangan Listrik disebut juga beda potensial listrik yang disimbolkan sebagai V.
Definisi tegangan listrik secara fisika adalah usaha (energy) untuk memindahkan muatan listrik .
Perumusan secara matematis ditulis sebagai berikut.
Keterangan :
V = Tegangan listrik (Volt, Joule/coulomb)
W = Usaha/energy (Joule)
Q = Muatan listrik (Coulomb)
VOLTMETER
Besarnya tegangan listrik dalam suatu rangkaian dapat diukur dengan alat bernama Voltmeter.
Voltmeter disusun secara parallel.
SAKLAR
Fungsi saklar sebagai penghubung dan pemutus arus listrik. Dalam suatu
rangkaian biasanya di pasang sekering untuk mencegah terjadinya
korsleting
Saat terjadi korsleting :
- Hambatan kecil
- Kuat arus besar
- Kawat sekering putus
- Aliran terhenti
- Lampu padam
HUKUM OHM
Hukum Ohm “Besar kuat arus yang mengalir pada suatu kawat penghantar
sebanding dengan beda potensialnya asalkan hambatannya tetap”.
Percobaan hukum Ohm : Persamaan hukum Ohm
Keterangan :
V = beda potensial (volt)
I = kuat arus listrik (Ampere)
R = hambatan listrik (ohm)
KONDUKTOR
Konduktor merupakan bahan atau zat yang dapat dengan mudah dilalui arus
listrik, karena electron-elektronnya mudah bergerak. Contoh : Alumunium,
tembaga, perak dll.
ISOLATOR
Isolator merupakan bahan atau zat yang sukar atau tidak dapat dilalui
arus listrik,karena electron bebas pada isolator sukar bergerak. Contoh :
kayu, karet,kaca, dll
SEMIKONDUKTOR
Semikonduktor memiliki daya hantar listrik diantara konduktor dan
isolator. Jika suhu semakin tinggi, maka hambatan jenis bahan akan
bertambah sehingga sukar mengalirkan arus listrik. Contoh : arsen,
silicon, germanium F.
HUKUM 1 KIRCHOFF
Hukum 1 Kirchoff “Besar kuat arus yang masuk melalui suatu titik
percabangan sama dengan kuat arus yang keluar dari titik percabangan
itu.”
RESISTOR
Nilai hambatan (resistor) pada kawat penghantar dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu :
Hambatan jenis (ρ)
Panjang kawat (ℓ)
Luas penampang (A)
Nilai hambatan kawat sebanding dengan luas penampang.
Keterangan :
R = hambatan penghantar (ohm,Ω)
ρ = hambatan jenis (ohm meter, Ω m)
L = panjang penghantar (meter,m)
A = luas penampang penghantar (m2)
RESISTOR TETAP
Terbuat dari padatan karbon,lapisan logam tipis, atau lilitan kawat.
Ciri resistor tetap adalah mempunyai nilai hambatan tertentu. Besar nilai hambatan ditentukan dari kode warna resistor.
RESISTOR VARIABEL (REOSTAT)
Digunakan untuk mengatur besar kuat arus dalam suatu rangkaian. Ciri
resistor variable adalah memiliki nilai hambatan yang berubah-ubah.
Contoh rheostat :
Berbentuk satu silinder berbahan isolator yang dililiti bahan konduktor.
Fungsi hambatan geser adalah menghasilkan nilai hambatan yang kecil namun dapat diubah-ubah.
2. Potensiometer
Terbuat dari bahan yang hambatan jenisnya besar,sehingga nilai hambatan yang dapat diberikan besar meskipun bentuk dan ukuran fisik potensiometer kecil.
Potensiometer digunakan pada radio dan tape sebagai pengatur volume.
3. Termistor
Sangat peka terhadap perubahan suhu.
Ada 2 macam termistor a) Termistor koefisien suhu negative (NTC), jika suhu NTC naik nilai hambatan berkurang. b) Termistor koefisien suhu positif (PTC), jika PTC naik nilai hambatan bertambah.
Termistor digunakan sebagai komponen alat pemadam kebakaran
4. Fotoresistor
Peka terhadap cahaya, nilai hambatannya berubah sesuai besar kecilnya intensitas cahaya yang mengenainya.
0 komentar:
Posting Komentar