Suhu, kalor, dan perubahan wujud

Yang akan kamu pelajari

• Suhu
• Kalor
• Pemuaian termal
• Energi internal
• Kapasitas kalor
• Kalor jenis
• Transisi fase
• Teori kinetik

Pahami konsepnya

Suhu menentukan arah perpindahan kalor pada kontak termal biasa: dari lebih panas ke lebih dingin. Kalor adalah transfer energi karena beda suhu, bukan zat yang tersimpan. Energi internal adalah energi mikroskopik sistem.

Kapasitas kalor C=Q/ΔT untuk proses tertentu, kalor jenis c=C/m. Tanpa perubahan fase dan untuk c kira-kira tetap, Q=mcΔT. Perubahan fase dapat menyerap/melepas kalor Q=mL pada suhu hampir tetap.

Pemuaian linear ΔL≈αL₀ΔT untuk rentang kecil.

Analisis lanjut

Gas ideal monoatomik memiliki U=3nRT/2 dan energi kinetik translasi rata-rata per partikel 3k_BT/2; rumus ini bukan definisi suhu untuk semua bahan. C_P dan C_V berbeda karena kerja ekspansi. Transisi fase membutuhkan perhatian pada tekanan dan diagram fase.

Pada suhu rendah, derajat kebebasan kuantum mematahkan pendekatan ekipartisi klasik; nol kelvin tidak menghilangkan semua fluktuasi kuantum.

Contoh terurai

Air 0,2 kg dipanaskan 10 K dengan c≈4200 J/(kg K): Q≈8400 J. Es 0,1 kg pada titik lebur memerlukan sekitar 33400 J untuk melebur dengan L≈334000 J/kg, bahkan sebelum air hasil lelehan naik suhu. Angka ini pendekatan sekitar tekanan atmosfer.

Coba, amati, jelaskan

Gunakan air hangat nyaman disentuh dengan pendamping, bukan air mendidih. Masukkan sendok kayu dan logam; amati ujungnya tanpa memegang bagian terendam. Diskusikan suhu versus laju transfer kalor.

Cek pemahaman

Mengapa suhu dapat tetap saat bahan melebur?

• Energi dipakai mengubah fase
• Semua kalor berubah menjadi massa baru
• Tidak ada energi masuk

Jawab dan baca pembahasannya di aplikasi.