RUMUS KALOR

 

Jika benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan, secara alami kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi menuju benda bersuhu rendah. Perpindahan kalor terhenti setelah kedua benda setimbang termal. Dapat dikatakan bahwa perpindahan kalor menyebabkan perubahan suhu benda-benda yang saling bersentuhan. Berdasarkan penjelasan singkat ini, disimpulkan bahwa kalor (Q) memiliki keterkaitan dengan suatu benda dan perubahan suhu (delta T) benda tersebut. Setiap benda mempunyai massa (m) dan jenis benda juga berbeda-beda.

Penurunan rumus kalor pada tulisan ini dilakukan melalui penalaran. Anda dapat membuktikan kebenaran penalaran ini berdasarkan pengalaman anda dalam kehidupan sehari-hari atau anda juga dapat melakukan percobaan.

Hubungan antara kalor (Q) dan perubahan suhu (delta T)

MASSA JENIS

Massa jenis. Salah satu sifat penting dari suatu benda adalah kerapatan alias massa jenisnya. Istilah kerennya adalah densitas (density). Massa jenis adalah perbandingan massa terhadap volume zat. Secara matematis ditulis : p = m/v
(p dibaca “rho”) merupakan huruf yunani yang biasa digunakan untuk menyatakan kerapatan, m adalah massa dan v adalah volume. Satuan sistem Internasional massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m³). Untuk satuan CGS alias centimeter, gram dan sekon, satuan massa jenis dinyatakan dalam gram per centimeter kubik (gr/cm³).

Berikut ini data massa jenis dari beberapa benda.

benda padat terapung di permukaan air

Jika anda masukkan gabus ke dalam air maka gabus terapung. Sebaliknya jika anda masukkan sebuah jarum jahit atau batu ke dalam air maka jarum jahit atau batu tenggelam, walaupun ukuran jarum atau batu lebih kecil dari gabus. Faktor apa yang menyebabkan sebuah benda padat dapat terapung di permukaan air ?

Gaya gravitasi bumi bekerja pada setiap benda yang berada di permukaan bumi, karenanya setiap benda bermassa mempunyai gaya berat. Apabila gaya berat (w) benda padat lebih kecil dari gaya apung (F_A) air maka ketika benda padat ditenggelamkan ke dalam air, benda bergerak ke atas dan terapung di atas permukaan air.

Benda bergerak ke atas dan terapung di atas permukaan air karena ada gaya total atau resultan gaya berarah ke atas yang bekerja pada benda tersebut, di mana besar gaya total = gaya apung – gaya berat.

Keterangan : ρ = massa jenis, g = percepatan gravitasi, V_benda = volume benda yang tercelup dalam air (semua bagian benda tercelup dalam air), P = tekanan, A = luas permukaan, m = massa benda.

Berdasarkan persamaan ini dapat disimpulkan bahwa arah gerakan benda yang ditenggelamkan dalam air hanya dipengaruhi oleh massa jenis benda dan massa jenis air. Jika massa jenis air lebih besar dibandingkan dengan massa jenis benda maka benda bergerak ke atas setelah ditenggelamkan ke dalam air (benda terapung).

Pada saat benda terapung di permukaan air, besar gaya apung harus sama dengan besar gaya berat benda agar resultan gaya bernilai nol dan benda berada dalam kesetimbangan statis (benda diam).

Keterangan : ρ = massa jenis, v₁ = volume benda yang tercelup dalam air, v₂ = volume benda secara keseluruhan
Ketika benda terapung di permukaan air, volume benda yang tercelup dalam air ditentukan oleh volume benda tersebut dan perbandingan massa jenis air terhadap massa jenis benda. Jika benda terapung di permukaan zat cair selain air maka massa jenis air digantikan dengan massa jenis zat cair tersebut.

Mengapa di Puncak Gunung Lebih Dingin?

 Udara di puncak gunung atau di dataran tinggi biasanya lebih dingin dibandingkan udara di dataran rendah atau di tempat yang berada di dekat permukaan laut. Semakin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, semakin dingin udara di tempat tersebut. Seharusnya udara di puncak gunung lebih panas karena puncak gunung lebih dekat dengan matahari mengapa di puncak gunung lebih dingin ?

Menurut hukum gravitasi Newton, besar gaya gravitasi bumi pada suatu tempat berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat bumi dengan tempat itu. Jadi semakin jauh suatu tempat dari pusat bumi, semakin kecil gaya gravitasi bumi pada tempat tersebut. Dengan kata lain, semakin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, semakin kecil gaya gravitasi bumi pada tempat itu. Jadi gaya gravitasi bumi pada tempat di dekat permukaan laut atau di dataran rendah lebih besar daripada gaya gravitasi bumi di dataran tinggi atau di puncak gunung.

Selain menarik buah jatuh menuju permukaan tanah, menarik manusia sehingga kita tetap berkeliaran di permukaan tanah , gaya gravitasi bumi juga menarik udara sehingga udara tetap berada di dekat permukaan bumi. Semakin besar gaya gravitasi bumi, semakin banyak udara yang ditarik, sebaliknya semakin kecil gaya gravitasi bumi, semakin sedikit udara yang ditarik. Gaya gravitasi bumi pada tempat di dekat permukaan laut lebih besar sehingga jumlah udara yang berada di dekat permukaan laut lebih banyak. Sebaliknya gaya gravitasi bumi di puncak gunung lebih kecil sehingga jumlah udara yang ada di puncak gunung lebih sedikit.

Udara terdiri dari molekul-molekul gas yang selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Setiap molekul gas yang bergerak mempunyai energi kinetik. Semakin banyak udara, semakin besar energi kinetik. Semakin cepat gerakan molekul udara, semakin besar energi kinetik. Jumlah udara di puncak gunung lebih sedikit sehingga energi kinetik udara lebih kecil. Sebaliknya jumlah udara pada tempat di dekat permukaan laut lebih banyak sehingga energi kinetik udara lebih besar.

Coba tumbukkan kedua tangan anda. Apa yang anda rasakan ? Tangan anda terasa hangat ketika terjadi tumbukan. Ketika tangan anda bergerak, tangan anda mempunyai energi kinetik. Besar atau kecilnya energi kinetik bergantung pada kecepatan gerak tangan anda dan massa tangan anda. Semakin cepat gerakan tangan anda sebelum kedua tangan anda bertumbukan, semakin hangat tangan anda akibat tumbukan. Jadi besar atau kecilnya energi kinetik menentukan panas atau dingin yang anda rasakan. Demikian juga dengan molekul-molekul gas atau udara. Molekul-molekul gas mempunyai massa dan ketika bergerak dengan kecepatan tertentu, molekul gas mempunyai energi kinetik. Besar atau kecilnya energi kinetik menentukan banyak atau sedikit panas yang dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara molekul-molekul gas.

Udara di puncak gunung mempunyai energi kinetik lebih kecil sehingga panas yang dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara molekul gas juga sedikit. Sebaliknya udara pada tempat di dekat permukaan laut mempunyai energi kinetik lebih besar sehingga panas yang dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara molekul gas juga banyak. Selain itu, jika jumlah molekul gas sedikit maka peluang terjadinya tumbukan juga kecil. Jika jumlah molekul gas banyak maka peluang terjadi tumbukan lebih besar. Banyak atau sedikitnya jumlah tumbukan antara molekul juga menentukan banyak atau sedikit panas yang dihasilkan.

RESIKO Air bertemu Listrik

Apakah teman-teman pernah mendengar mengenai korslet? Biasanya jika ingin mencabut stop kontak, seringkali ada peringatan tangan tidak boleh basah. Apa benar air dapat menghantarkan listrik? Yuk kita lakukan eksperimen fisika asyik ini

Alat dan Bahan

1. Lampu kecil dengan soketnya
2. Dua kabel berukuran 30 cm
3. Baterai 9 volt
4. Kancing baterai
5. Air murni
6. Garam secukupnya
7. Gelas

Roket Air

Pada percobaan kali ini, budakfisika akan menjelaskan cara membuat roket air. Untuk membuatnya diperlukan alat dan bahan yang sederhana saja. Langsung saja kita buat yuk.

Alat dan Bahan

1. 2 buah botol bekas air mineral, lebih baik lagi yang bekas soda karena lebih kuat
2. Pipa paralon 1/2 inch, panjangnya kira-kira 1 meter
3. Pipa paralon 1 inch, kira-kira 10 cm
4. Lembaran polycarbonate (dipakai untuk atap kanopi) atau bisa pula styrofoam dan kardus bekas, tetapi cepat rusak.
5. 10-11 cable ties (pengikat kabel) ukuran besar
6. Pentil (air intake) sepeda motor
7. Potongan karet ban dalam
8. Penutup pipa paralon (dop; yang tanpa ulir) ukuran 1/2 inch
9. Kertas koran, lakban bening, lakban hitam tebal, double tape
10. Gunting, cutter, penggaris, lem paralon, serta lem super

Langkah Pembuatan Roket

1. Ambil satu botol plastik. potong bagian bawahnya. lalu masukkan koran bekas dan padatkan di ujung botol. Agar gulungan kertas tidak berpindah, bisa direkatkan dengan selotip. Ambil botol plastik lainnya dan satukan dengan botol lainnya. Perkuat dengan lakban bening.
2. Ambil lembaran polycarbonate. buat pola/model sirip, lalu gunting. bisa 3 atau 4 lembar untuk satu roket. Kemudian, dengan doubletape rekatkan potongan polycarbonate tadi di bagian bawah roket (bagian botol yang tidak ada gulungan korannya). Perkuat dengan lakban bening.
3. Posisi siripnya harus seimbang di sekeliling roket. Bila menggunakan 4 sirip, letaknya saling berhadapan.
4. Buka tutup botol bagian bawah roket, lubangi dengan cutter (hinga muat untuk memasukkan paralon 1/2 inch). Kemudian ambil potongan karet ban dalam, potong berbentuk lingkaran. hingga menjadi karet penyekat tutup botol. Tutup kembali botol dengan penutup berpenyekat tadi. dan pembuatan roket selesai.

Langkah Pembuatan Peluncur

1. Masukkan paralon 1/2 inch sampai mencapai setengah botol plastik bagian bawah. Tandai dengan lakban hitam.
2. Susun 10 – 11 cable ties di atas meja. ratakan dengan penggaris. Setelah rapi, rekatkan lakban agar susunannya tidak berubah.
3. Lilitkan susunan cable ties di sekeliling paralon 1/2 inch yang telah diberi tanda lakban hitam. perhatikan posisinya agar ‘kepala’ cable ties mencengkram mulut botol. Rekatkan susunan ties pada paralon dengan lakban dan diperkuat dengan mengikatnya dengan cable ties yang lain.
4. Masukkan potongan paralon 1 inch hingga memperkuat/mengikat cengkraman susunan cable ties pada mulut botol. Fungsi paralon besar ini adalah sebagai kunci pengaman. 
5. Ambil dop penutup paralon, lubangi dan pasang pentil diatasnya. kemudian rekatkan dengan lem yang kuat.
6. Pasang dan lem dop penutup pada ujung pipa paralon 1/2 inch yang lain. hingga peluncur dan roket siap digunakan.

Cara Pemakaian

1. Buka pipa peluncur, dan masukkan air sampai kira-kira 1/4 bagian botol. masukkan kembali pipa peluncur dan arahkan roket ke atas sampai cable ties benar-benar mencengkram mulut botol. pasang kunci pengamannya.
2. Bila air merembes keluar, maka seal tidak berfungsi dengan baik. ganti kembali seal karet.
3. Pompa udara kedalam botol melalui pentil di bagian bawah peluncur. jangan terlalu tinggi tekanannya (awas botol pecah).
4. Bila sudah mencukupi tarik kunci pengaman ke bawah. dan roket pun meluncur.

Sumber  :  http://budakfisika.blogspot.com/2013/03/percobaan-fisika-asyik-roket-air.html