Suhu dan Perpindahan Kalor di Sekitar Kita

Tujuan dan bekal awal

Kamu akan membaca suhu dalam derajat Celsius, menentukan kenaikan atau penurunannya, dan mengenali tiga cara perpindahan kalor. Bekalnya adalah membaca bilangan dan melakukan pengurangan. Contoh suhu menggunakan termometer, bukan sentuhan tangan. Percobaan dengan air panas harus dibantu orang dewasa; untuk pengamatan sendiri, gunakan air bersuhu nyaman.

Suhu berbeda dari kalor

Suhu memberi tahu keadaan panas atau dingin yang diukur termometer. Simbol °C dibaca derajat Celsius. Kalor adalah energi yang berpindah karena perbedaan suhu. Secara alami, kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Sebuah sendok yang dimasukkan ke air hangat dapat menerima kalor dan suhunya naik.

Suhu tidak sama dengan jumlah energi dalam benda. Segelas kecil dan seember air dapat menunjukkan suhu sama, meskipun jumlah airnya berbeda. Kita juga tidak bisa mengandalkan sentuhan untuk membandingkan suhu. Logam dan kayu dalam ruangan yang sama dapat terasa berbeda karena keduanya memindahkan energi dari tangan dengan laju berbeda.

Konduksi adalah perpindahan energi melalui bahan, tanpa perpindahan keseluruhan bahan dari satu tempat ke tempat lain. Ujung sendok logam menjadi hangat setelah ujung lainnya menyentuh air hangat. Konveksi melibatkan gerakan cairan atau gas yang membawa energi; misalnya aliran air saat dipanaskan. Radiasi membawa energi melalui gelombang elektromagnetik. Energi dari Matahari sampai ke Bumi melalui ruang yang sebagian besar kosong, sehingga tidak memerlukan aliran udara antarkeduanya.

Satu kejadian dapat melibatkan lebih dari satu cara. Secangkir air hangat dapat memberikan kalor kepada cangkir melalui konduksi dan kepada udara melalui konveksi. Di sini kita memilih bagian kejadian yang disebutkan, sehingga tidak memberi satu nama untuk semua proses tanpa penjelasan.

Contoh 1: suhu naik

Termometer menunjukkan 24 °C sebelum air dihangatkan dan 39 °C setelahnya. Catat suhu awal dan akhir, lalu hitung perubahan: $39-24=15$ °C. Jawabannya kenaikan 15 °C. Pemeriksaan: $24+15=39$ °C. Angka 39 °C adalah suhu akhir, sedangkan 15 °C adalah besar kenaikan. Keduanya mempunyai makna berbeda meskipun ditulis dengan satuan yang sama.

Contoh 2: arah kalor dan penurunan suhu

Minuman bersuhu 48 °C berada dalam ruang bersuhu 28 °C. Kita anggap tidak ada pemanas. Kalor secara alami berpindah dari minuman yang lebih panas menuju lingkungan yang lebih dingin. Setelah beberapa waktu, suhu minuman terukur 34 °C. Penurunannya $48-34=14$ °C. Pemeriksaan: $48-14=34$ °C. Kita tidak dapat menentukan lama pendinginan hanya dari suhu awal dan akhir; wadah, banyak minuman, serta kondisi udara juga berpengaruh.

Kekeliruan umum

“Dingin” bukan zat yang mengalir masuk. Untuk contoh pendinginan tadi, energi berpindah keluar dari minuman. Selimut tidak membuat energi dari ketiadaan; selimut membantu mengurangi laju perpindahan energi dari tubuh. Radiasi juga tetap dapat berlangsung tanpa udara.

Ringkasan dan cek mandiri

Gunakan termometer untuk suhu dan pengurangan untuk perubahan suhu. Bedakan perpindahan melalui bahan, aliran cairan atau gas, dan radiasi. Coba tentukan kenaikan dari 21 °C ke 29 °C serta cara energi Matahari sampai ke Bumi. Periksalah jawaban 8 °C dan radiasi dengan menjelaskan alasannya.

Sumber belajar

• OpenStax College Physics 2e — Heat
• OpenStax College Physics 2e — Temperature
• OpenStax College Physics 2e — Heat Transfer Methods

Penjelasan dan contoh disusun ulang untuk materi ini; sumber dapat dibuka untuk belajar lebih lanjut.