Laboratorium Digital — Suhu, Kalor, dan Perpindahannya

STASIUN 01 / ALAT UKUR

Termometer Alkohol vs Air Raksa

Geser suhu lingkungan dan lihat bagaimana kedua jenis termometer merespons — termasuk saat mereka mencapai batas kemampuannya.

Suhu lingkungan 25 °C

	Alkohol	Air Raksa
Titik beku	−114 °C	−39 °C
Titik didih	78 °C	357 °C
Warna asli	Bening (perlu pewarna)	Mengkilap seperti perak
Kepekaan	Lebih peka (pemuaian besar)	Kurang peka (pemuaian lebih kecil)
Pemuaian	Tidak teratur	Sangat teratur (linear)
Keamanan	Tidak beracun	Beracun bila pecah
Cocok untuk	Daerah bersuhu sangat rendah	Pengukuran presisi & suhu tinggi

Naikkan atau turunkan suhu untuk melihat kapan masing-masing zat pembeku cair mencapai batasnya.

STASIUN 02 / KONVERSI

Perbandingan Skala Suhu

Geser suhu dalam Celsius, lalu lihat nilainya berubah otomatis dalam skala Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.

Suhu (Celsius) 25 °C

CELSIUS (°C) — titik beku 0, titik didih 100

25 °C

REAMUR (°R) — titik beku 0, titik didih 80

20 °R

FAHRENHEIT (°F) — titik beku 32, titik didih 212

77 °F

KELVIN (K) — titik beku 273, titik didih 373

298 K

°R20.0

°F77.0

K298.0

R = ⁴⁄₅ C

F = ⁹⁄₅ C + 32

K = C + 273

Perbandingan C : R : (F−32) selalu tetap 5 : 4 : 9. Ingat pola ini agar mudah mengonversi tanpa menghafal rumus.

STASIUN 03 / PEMUAIAN

Pemuaian Logam & Zat Cair

Satu slider suhu mengendalikan dua percobaan sekaligus: bimetal yang melengkung, dan zat cair yang naik di dalam pipa kaca.

Suhu pemanasan 20 °C

BIMETAL (LOGAM A + LOGAM B)

Dua logam berbeda jenis dilekatkan jadi satu. Karena pemuaiannya tidak sama, keping bimetal melengkung ke arah logam yang muainya lebih kecil (logam B) — logam A yang muainya lebih besar selalu berada di sisi luar lengkungan. Prinsip ini dipakai pada termostat setrika.

ZAT CAIR DALAM PIPA (AIR vs ALKOHOL)

Zat cair memuai lebih besar daripada zat padat. Alkohol memuai lebih cepat daripada air pada kenaikan suhu yang sama — sebabnya kolomnya naik lebih tinggi.

STASIUN 04 / BESARAN KALOR

Kalor Jenis & Kapasitas Kalor

Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1 °C — sifat khas tiap zat. Kapasitas kalor (C) adalah banyaknya kalor untuk menaikkan suhu 1 °C pada seluruh benda tertentu (bergantung massanya).

Jumlah kalorQ = m · c · ΔT

Q = kalor dilepas/diserap (kalori atau joule)

m = massa zat (gram) ΔT = perubahan suhu (°C)

Kapasitas kalorC = Q/ΔT = m · c

C = kalor untuk menaikkan suhu benda itu 1 °C

1 kalori ≈ 4,2 joule

PERBANDINGAN KALOR JENIS BEBERAPA ZAT

Semakin kecil kalor jenis suatu zat, semakin cepat suhunya naik saat dipanaskan — itulah sebabnya logam terasa cepat panas, sedangkan air lambat panas meski dipanaskan dengan api yang sama.

Massa zat (m) 200 gram

Jenis zat

Perubahan suhu (ΔT) 30 °C

Kalor (Q)6000 kalori

≈ 25200 joule

Kapasitas kalor (C)200 kal/°C

Q = 200 × 1,00 × 30

Rumus yang sama berlaku baik saat zat menyerap kalor (suhu naik) maupun melepas kalor (suhu turun) — hanya arah perpindahan kalornya yang berbeda.

STASIUN 05 / KALORIMETRI

Kesetimbangan Termal — Azas Black

Ketika dua zat bersuhu berbeda dicampur, kalor yang dilepas zat panas sama dengan kalor yang diterima zat dingin, hingga keduanya mencapai suhu akhir yang sama (kesetimbangan termal).

Contoh soal

Bejana A berisi 200 gram air bersuhu 80 °C dicampur dengan Bejana B berisi 150 gram air bersuhu 20 °C. Berapa suhu akhir campuran? (c air = 1 kal/g°C)

Qlepas = Qterima → m₁c₁(T₁−Tc) = m₂c₂(Tc−T₂)

200(80−Tc) = 150(Tc−20) → Tc = (200·80 + 150·20) / (200+150) = 54,3 °C

Bejana A (air panas) — massa (m₁) 200 gram

Bejana A — suhu awal (T₁) 80 °C

Jenis zat Bejana A

Bejana B (air dingin) — massa (m₂) 150 gram

Bejana B — suhu awal (T₂) 20 °C

Jenis zat Bejana B

Suhu akhir (Tc)54.3 °C

m₁c₁(T₁−Tc) = m₂c₂(Tc−T₂)

STASIUN 06 / DEMONSTRASI

Pencampuran Dua Zat Cair

Tuangkan air panas dari gelas kiri dan air dingin dari gelas kanan ke dalam satu wadah, lalu lihat warnanya berbaur dan suhunya menyatu.

Volume gelas panas 200 mL, suhu 70 °C

Volume gelas dingin 200 mL, suhu 15 °C

Suhu campuran akhir42.5 °C

Tc = (V₁T₁ + V₂T₂) / (V₁+V₂)

Diasumsikan kedua gelas berisi zat sejenis (air) sehingga kalor jenisnya sama dan saling meniadakan dalam rumus.

STASIUN 07 / PERPINDAHAN KALOR

Konduksi, Konveksi & Radiasi

Tiga cara kalor berpindah — nyalakan masing-masing animasi untuk melihat bedanya.

KONDUKSI

Kalor merambat lewat getaran partikel logam tanpa partikelnya berpindah tempat — cocok untuk zat padat.

KONVEKSI

Kalor berpindah bersama aliran partikel zat cair atau gas — air panas naik, air dingin turun, membentuk arus melingkar.

RADIASI

Kalor berpindah sebagai gelombang, tanpa medium perantara — sebab itulah panas matahari bisa sampai ke Bumi melalui ruang hampa.

STASIUN 08 / UJI PEMAHAMAN

Kuis Cepat

Uji pemahamanmu tentang suhu, kalor, dan perpindahannya.

Laboratorium DigitalSuhu, Kalor & Perpindahannya