haba dan suhu
DESCRIPTION
habaTRANSCRIPT
Haba Dan Suhu
Haba ialah suatu bentuk tenaga. Haba disukat dalam unit joule. Suhu pula
ialah sukatan darjah kepanasan. Suhu disukat dengan termometer dalam unit
darjah Celsius (℃). Apabila haba dibekalkan kepada sesuatu bahan, bahan
itu akan menjadi panas dan suhunya akan naik. Apabila haba bahan
disingkirkan, bahan itu akan menjadi sejuk dan suhunya akan turunnya. Haba
boleh mengalir dari bahagian yang panas kepada bahagian yang sejuk
sehingga kedua-dua bahagian mencapai suhu yang sama. Ini bermakna haba
boleh dipindahkan apabila terdapat perbezaan suhu.
Kandungan haba dalam sesuatu bahan bergantung kepada faktor berkut:
a. Suhu
Lebih tinggi suhu sesuatu bahan, lebih tinggi kandungan habanya.
b. Isi padu (jisim)
Jika suhu sesuatu bahan adalah sama, kandungan haba bahan itu
akan bertambah dengan tambahan isi padu (jisim).
c. Jenis bahan yang membuatnya
Bahan yang dibuat daripada logam mempunyai kandungan haba yang
lebih tinggi daripada bahan yang dibuat daripada bahan bukan logam.
Bahan yang bershu tinggi tidak semestinya mempunyai kuantiti haba
yang tinggi.
Pemindahan Haba
Haba ialah satu bentuk tenaga yang boleh dipindahkan. Tenaga haba
dipindahkan daripada satu kawasan kepada kewasan yang lain apabila
terdapatnya perbezaan suhu antarannya, iaitu haba mengalir dari kawasan
yang panas ke kawasan yang lebih sejuk. Proses pemindahan haba ini akan
berterusan sehingga bahan itu mencapai suhu yang sama. Proses
pemindahan haba dapat berlaku dalam tiga cara, iaitu secara konduksi,
perolakan, dan sinaran.
Konduksi
Konduksi ialah proses pemindahan haba akibat kewujudan suatu perbezaan
darjah kepanasan (suhu) di sepanjang pepejal.
Apabila satu hujung pepejal dipanaskan, zarah-zarah pepejal
menerima tenaga tambahan dan bergetar dengan cepat. Zarah-zarah ini akan
berlanggar dengan zarah lain yang berhampiran dengan lebih kerap.
Sebahagian tenaga kinetik dipindahkan kepada zarah jiran itu. Proses ini
berterusan sehingga semua zarah dalam pepejal bergetar dengan cepat.
Dengan ini, haba mengalir ke seluruh pepejal secara konduksi.
Bahan atau benda yang membenarkan haba mengalir melaluinya pada
kadar yang cepat dinamakan sebagai konduktor. Contohnya loayng, kuprum,
besi, keluli, dan aluminium. Logam biasanya ialah konduktor haba yang baik.
Konduktor haba yang tidak baik dinamakan penebat. Contoh penebat ialah
kayu, plastic, kaca, getah, dan kertas. Penebat mengalirkan haba dengan
peralatan.
Radiator Penebat
Perolakan
Perolakan ialah proses pemindahan haba dalam bendalir akibat daripada
pergerakan bendalir itu sendiri dari kawasan yang lebih panas ke kawasan
yang kurang panas. Kedua-dua cecair dan gas dinamakan sebagai bendalir
kerana cecair dan gas boleh mengalir. Pergerakan air seperti ini yang
disebabkan oleh perbezaan suhu disebut arus perolakan. Contoh proses
pemindahan haba perolakan iaitu pembentukan bayu laut dan bayu darat.
a. Pembentukan bayu laut
i. Pada waktu siang, darat lebih cepat panas daripada laut. Maka,
udara panas yang kurang tumpat di atas naik.
ii. Kemudian, udara sejuk dari laut bertiup kea rah darat mengambil
alih ruang yang telah ditinggalkan olah udara panas yang naik ke
atas.
iii. Dengan demikain, terjadilah bayu laut.
b. Pembentukan bayu darat
i. Pada waktu malam, darat lebih cepat sejuk daripada laut. Maka,
udara panas yang kurang tumpat di atas laut naik.
ii. Kemudian udara sejuk dari darat bertiup kea rah laut mengambil
alih ruang yang telah ditinggalkan oleh udara panas yang naik ke
atas.
iii. Dengan demikian, terjadilah bayu darat.
Sinaran
Sinaran ialah proses pemindahan haba dari satu sumber haba ke kawasan di
sekelilingnya tanpa medium dan dapat menembusi ruang udara atau vakum.
Tenaga haba dari Matahari sampai ke Bumi melalui sinaran. Biasa yang kita
nampak dalam kehidupan iaitu pemindahan haba dari mentol menyala ke
tangan berlaku secara sinaran.
Hukum Bendalir dan Gas
Mekanik Bendalir ialah adalah komponen fizik yang menyentuh tentang
pergerakkan bendalir. Terdapat satu hukum yang berkaitan dengan bendalir,
iaitu Hukum Pascal.
Hukum Pascal ialah tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam
ruang tertutup akan diteruskan oleh zatcair itu ke segala arah dangan sama
rata dan sama besarnya.
Hukum gas terdapat empat sifat utama yang menerangkan kelakuan fizikal
sesuatu gas ialah isipadu (V), suhu (T), tekanan (P) dan amaun gas (seperti
bilangan mol, n). Terdapat beberapa persamaan matematik yang mengaitkan
di antara parameter-parameter ini yang dikenali sebagai hukum gas mudah.
F1= gaya pada A1
F2= gaya pada A2
A1= luas penampang 1(m2)
A2= luas penampang 2(m2)
Hukum Boyle
Hukum Boyle menyatakan bahawa pada suhu kekal bagi jisim tetap, tekanan
mutlak dan isipadu gas berkadar secara menyongsang. Hukum ini juga boleh
dinyatakan dalam bentuk berlainan sedikit, bahawa hasil tekanan dan isipadu
mutlak kekal malar.
Hukum Charles
Dalam termodinamika dan kimia fizik, hukum Charles adalah hukum gas ideal
pada tekanan tetap yang menyatakan bahawa pada tekanan tetap, isipadu
gas ideal bermasa tertentu berbanding lurus terhadap suhunya (dalam Kelvin)
Secara matematik, hukum Charles dapat ditulis sebagai:
dengan
V: volume gas (m3),
T: Suhu gas (K), dan
k: constant
V berkadaran 1/P (pada suhu tetap)
PV = k (pemalar)
Prinsip Avogadro
Hukum Avogadro merupakan satu hukum gas yang dinamakan
sempena Amedeo Avogadro, yang membuat suatu hipotesis pada
tahun 1811. Gas-gas dengan isi padu yang sama, pada suhu dan tekanan
yang sama, mempunyai bilangan zarah atau molekul yang sama.
Isipadu 1 mol gas disebut sebagai isipadu molar. Misalnya pada STP (0̊ C, 1
atm),
Isipadu molar sebarang gas adalah 22.4 L (atau 22.4 dm3)
V ialah isi padu gas.
n ialah bilangan mol gas itu.
k ialah pembolehubah tetap.
Sifat-sifat Cecair dan Gas
Dalam alam sekeliling kita, kiata boleh namapak pelbagai jenis cecair dan
gas. Contoh sifat cecair adalah air, minyak tanah, petrol, minyak masak dan
sirap.
Sifat-sifat cecair adalah seperti berikut:
1. Mempunyai jisim.
2. Mempunyai isipadu yang tetap.
3. Tidak mempunyai bentuk yang tetap, tetapi mengambil bentuk bekas
yang diisinya.
4. Dapat mengalir.
5. Tidak dapat dimampatkan.
6. Mempunyai ketumpatan.( ρ)
Bentuk cecair berubah mengikut bentuk bekas yang diisinya. Sesetengah
cecair mengalir lebih cepat daripada cecair lain. Contohnya, air mengalir lebih
cepat daripada susu, dan susu mengalir lebih cepat daripada minyak masak
Contoh gas ialah udara yang kita sedut, gas oksigen dan gas karbon dioksida.
Sifat-sifat gas ialah seperti berikut:
1. Mempunyai jisim
2. Tidak mempunyai bentuk yang tetap, tidak mengambil bentuk bekas
yang diisinya
3. Memenuhi ruang, tetapi tidak mempunyai isipadu yang tetap
4. Dapat dimampatkan.
Hukum Termodinamik
Hukum termodinamik pertama adalah berasaskan prinsip keabadian tenaga.
Apabila suatu kuantiti haba ▲Q dibekalkan kepada suatu gas, suhu gas itu
mungkin naik, menunjukkan bahawa tenaga dalam gas telah bertambah. Jika
gas itu mengembang, kerja luar dilakukan oleh gas. Andaikan tambahan
tenaga dalam gas ialah ▲U, dan kerja yang dilakukan oleh gas ialah ▲W,
maka daripada prinsip keabadian tenaga,
Tenaga dibekalkan = Tambahan tenaga dalam + Kerja yang dilakukan oleg
gas. Iaitu,
Pernyataan ini dikenal sebagai hukuk termodinamik pertama yang juga boleh dinyatakan seperti berikut:
Haba yang dibekalkan kepada suatu system adalah sama dengan jumlah tambahan tenaga dalam system itu dan kerja yang dilakukan oleh system itu.
Persetujuan tanda bagi ▲Q, ▲U dan ▲W
+ (positif) - (negatif)▲Q Haba yang dibekalkan kepada
sistemHaba yang terlesap daripada sistem
▲U Tambahan tenaga dalam Pengurangan tenaga dalam
▲W Kerja yang dilakukan oleh sistem Kerja yang dilakukan pada sistem
▲Q = ▲U + ▲ W
Contoh :
Suatu jisim tertentu suatu gas mengalami perubahan tekanan dan isispadu
seperti yang ditunjukkan dalam rajah di sebelah.
Apabila gas itu berubah daripada keadaan P kepada keadaan R melaui
peringkat-peringkat PQ dan QR. 8 J haba diserapolehnya dan 3 J dilakukan
olehnya. Apabila perubahan paduan yang sama dicapai melaui peringkat-
peringkat PS dan Sr, 1 J kerja dilakukan oleh gas itu. Dalam kes ini,
berapakah haba telah diserap atau dibuang.
R
P
Q
S
Penyelesaian,
Untuk peringkat PQR,
▲Q = +8 J, ▲W = +3 J
▲U = ▲Q - ▲W
= (8-3)
= +5 J
Untuk peringkat PSR,
▲U = +5 J
▲W = +1 J
▲Q = ▲U + ▲W
= (5 + 1 ) J
= +6 J
Kesimpulannya, 6 J haba telah diserap.
Kapasiti Haba Tentu
Muatan haba tentu, c, suatu bahan ialah haba yang diperlukan untuk
menaikkan suhu suatu untit jisim bahan itu sebanyak satu kelvin. Unit bagi
muatan haba tentu dalam SI ialah J kg−1K−1.. contoh : muatan haba tentu bagi
air = 4180 J kg−1K−1; bagi kuprum = 400 J kg−1K−1.
Muatan hana, C, suatu jasad ialah haba yang diperlukan untuk
menaikkan suhu jasd itu sebanyak satu kelvin. Unit bagi muatan haba ialah
J K−1. Daripada takrifan-takrifan di atas, adalah nyata bahawa hunbungan
antara muatan haba, C, dan mauatan haba tentu, c, adalah
Muatan haba, C = (jisim jasad) X (mutan haba tentu jasad itu)
C = mc
Apabila suatu jasad berjisim m dengan muatan haba tentu c menyerap suatu
kuantiti haba Q, suhunya akan naik sebanyak θ. Maka
Sebaliknya apabila suhu suatu jasad itu jatuh sebanyak θ, kuantiti haba Q yang terlesap daripada ialah
Q = mc θ
Q = mc θ
Pengembangan Pepejal
Haba boleh menyebabkan perubahan isi padu jirim. Pepejal, cecair, dan gas
mengembleng apabila dipanaskan kerana zarah jirim itu bergetar dengan
lebih cepat setelah menerima tenaga tambahan. Sebaliknya, pepejal, cecair,
dan gas mengecut apabila disejukkan. Gas mengembang paling banyak,
diikuti oleh cecair, dan kemudian pepejal.
Pepejal Cecair Gas
Darjah pengembangan semakin bertambah
Pengembangan dan Pengecutan Pepejal
a. Eksperimen berikut menunjukkan pepejal mengembang apabila
dipanaskan dan mengecut apabila disejukkan.
b. Bebola logam dapat memalui gelang pada awalnya.
c. Selepas dipanaskan, bebola loagam tidak dapat melalui gelang. Ini
disebabkan oleh bebola logam mengembang selepas dipanaskan
d. Selepas bebola logam yang panas itu direndamkan ke dalam air,
didapati bebola logam dapat melalui gelang. Ini disebabkan oleh bola
logam mengecut selepas disejukkan.
Aplikasi Prinsip Pengembangan Dan Pengecutan Jirim
Satu daya yang kuat akan dihasilkan apabila pepejal mengembang atau
mengecut. Aplikasi prinsip pengembangan dan pengecutan dalam kehidupan
harian:
a. Celah pada jambatan, landasan kereta api, dan permukaan jalan raya
konkrit disediakan supaya terdapat ruang bagi pengembangan pada
hari yang panas. Tanpa celah ini, daya pengembangan yang kuat akan
membengkokkan landasan kereta api atau memecahkan permukaan
yang keras pada jalan raya dan jambatan.
b. Kabel elektrik dipasang longgar antara tiang. Apabila kabel elektrik
mengecut pada waktu malam, daya yang bertindak semasa
pengecutan menarik kabel elektrik itu. Jadi, kabel itu tidak akan
menjadi terlalu tegang dan putus.
c. Satu hujung jambatan keluli tidak ditetapkan tetapi terletak di atas
penggolek. Ini kerana penggolek membenarkan jambatan keluli
mempunyai ruang yang mencukupi untuk mengembang pada hari yang
panas dan mengecut pada waktu panas.
a. Tayar keluli digunakan pada roda kereta api. Tayar keluli ini dibuat
sedikit kecil daripada rodanya. Untuk memasang tayar keluli pada
roda, tayar keluli dipanaskan oleh sejenis penunu gas khas yang
disusun dalam bentuk bulatan. Tayar keluli ini memgembang apabila
dipanaskan. Pada ketika ini, tayar keluli diletakkan pada rodanya.
Apabila tayar keluli menyejuk, tayar keluli megecut lau mencengkam
roda yang kuat.
b. Rivet
ialah
sejenis paku yang digunakan untuk menyambungkan dua kepingan
logam. Tivet yang dipansakan sehingga merah menyala dimasukkan
ke dalam lubang antara dua kepingan logam. Apabial sejuk, rivet
megecut dan mengikat dua kepingan logam itu dengan kuat.
Refleksi
Yang pertama sekali saya beramat mengucapkan terima kasih kepada pihak
memberi kerja kursus ini kerana tugasan ini dapat banyak faedah dan
pembelajaran yang ingin saya belajar.
Dalam proses menjalankan kerja kursus ini, saya amat gembira
supaya dapat memahami apa ialah sifat-sifat gas dan cecair dalam keadaan
statik dan dinamik. Dalam semester ini, saya tidak perlu mengambil borang
kolaborasi mengambil tandatangan dan pertanyaan antara pensyarah yang
berkaitan kerana saya boleh bergerak secara kolaboratif untuk
mengumpulkan data atau maklumat.
Saya juga mengalami masalah dalam proses menjalankan kerja kursus
ini, masalah saya ialah masa amat sempit kerana masa sangat dekat dengan
cuti pertengahan semester ini. Oleh itu, saya tidak dapat untuk mencari
maklumat atau data di pusat sumber. Nasib baiknya, saya telah
menggunakan teknologi yang canggih iaitu internet untuk menjumpa
maklumat dan gambar-gambar yang saya perlukan.
Akhirnya, saya telah menyiapkan kerja kursus ini dan juga dapat
mencapai objektif-objektif bagi mendokumentasi kerja kursus ini. Saya amat
berterima kasih kepada semua individu telah memberi sokongan dan hasil
pembelajaran kemahiran ini.