bab 4 - haba modul fizik spm bahasa melayu

7/27/2019 Bab 4 - HABA Modul Fizik SPM Bahasa Melayu

1/30

Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 4 Tahun 2013

Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan 1

BAB 4 HABA

4.1 Keseimbangan Terma/Thermal equilibrium

SuhuTemperature

Suhu ialah darjah kepanasan suatu objek. Unit SI ialah Kelvin, K. Suatu objek panas mempunyai suhu yang lebih tinggi

daripada objek sejuk.

Suhu suatu objek bergantung kepada purata tenaga kinetikmolekul-molekul dalam objek itu. Semakin tinggi tenagakinetik molekul-molekul dalam suatu objek, semakin tinggisuhunya.

HabaHeat

Haba ialah satu bentuk tenaga. Unit ukurannya ialah Joule, J Haba dipindahkan dari objek yang lebih panas kepada objek

yang lebih sejuk.

Apabila satu objek dipanaskan, ia akan menyerap tenagahaba dan suhu objek akan meningkat.

Apabila objek disejukkan, ia akan membebaskan tenagahaba dan suhu objek akan berkurang.

Sentuhan termaThermal contact

Dua objek berada dalam keadaan sentuhan terma apabilatenaga haba boleh dipindahkan di antara mereka.

KeseimbangantermaThermalequilibrium

Sebelum keseimbangan terma dicapai

Apabila dua objek A dan B diletakkan berhampiran, tenaga habaakan mengalir daripada jasad A yang lebih tinggi suhunya keobjek B yang lebih rendah suhunya sehingga objek A dan Bmencapai suhu yang sama.

Apabila keseimbangan terma tercapai

Apabila objek A dan B mencapai suhu yang sama, kadarpemindahan tenaga haba dari objek A ke objek B dan dari objekB ke objek A adalah sama.Apabila keadaan ini berlaku, objek A dan B dikatakan beradadalam keadaan keseimbangan terma antara satu sama lain.

Apabila keseimbangan terma dicapai pada dua objek, maka tiadahaba bersih (0 J) yang mengalir antara keduanya iaitu kadar

penyerapan tenaga haba adalah sama dengan kadarpembebasan tenaga haba pada suhu yang sama.

Objek

A

Objek

B

Haba

Objek

A

Objek

BHaba

Haba


2/30



Contoh situasi yang melibatkan keseimbangan terma

Meletakkan tuala basah di atas dahi pesakit demam panas.Pada permulaan suhu tuala basah lebih rendah berbandingsuhu badan pesakit demam panas. Tenaga habadipindahkan dari dahi pesakit ke tuala basah sehingga

keseimbangan terma dicapai.Dengan cara ini, tenaga haba mampu disingkirkan daripadapesakit dan dapat menurunkan suhu badan pesakit demampanas.

Minuman sejukMinuman yang panas boleh disejukkan denganmenambahkan beberapa ketul ais ke dalam minumantersebut. Haba dari minuman panas akan dipindahkankepada ais sehingga keseimbangan terma antara ais dan airdicapai. Suhu minuman dan ais adalah sama apabila

keseimbangan terma dicapai.

Mengukur suhu badan pesakitApabila termometer klinik digunakan untuk menyukat suhubadan, kedua-dua alkohol dalam termometer dan badanakan mencapai keadaan keseimbangan terma.Ini membolehkan termometer klinik menunjukkan dengantepatnya suhu badan.

Termometer Cecair-Dalam-Kaca

Ciri-ciri cecair yangdigunakan dalam termometercecair-dalam-kaca

1. Mudah dilihat atau cecair berwarna legap2. Mengembang dengan seragam apabila dipanaskan3. Tidak melekat pada dinding kaca4. Konduktor haba yang baik5. Takat didih tinggi dan takat beku rendah.

Bagaimana termometercecair-dalam-kacaberfungsi?

Bebuli termometer mengandungi cecair merkuridengan jisim tetap. Isipadu merkuri bertambahapabila ia menyerap haba.

Cecair merkuri mengembang dan meningkat naikdi dalam kapilari tiub. Panjang turus merkuridalam kapilari tiub dapat menunjukkan nilai suhusesuatu objek.

Termometer makmal

Bebuli

cecair


3/30



Bagaimana termometerditentuukur?

Skala suhu dan unit suhu diperoleh denga memilihdua suhu yang dikenali sebagai takat tetap atasdan takat tetap bawah.

Takat tetap bawah adalah suhu ais yang meleburdan diambil sebagai 0C.

Takat tetap atas adalah suhu stim di atas air yangmendidih pada tekanan atmosfera 76 cm Hg dandiambil sebagai 100C.

Untuk menentukan suhu sesuatu objek laindengan menggunakan termometer tanpasesenggat, rumus berikut digunakan:

= 100LL

LL

0100

0

C

Di mana L adalah panjang turus merkuri pada

suhu,

tertentu yang belum diketahui.

Prinsip kerja termometer berdasarkan prinsip keseimbangan terma

Apabila termometer dimasukkan dalam air panas, haba mengalir daripada air panas ke termometer. Apabila berlaku keseimbangan terma kadar pemindahan

haba bersih adalah sifar.

Suhu termometer adalah sama dengan suhu air panas. Oleh iu bacaan termometer ketika itu adalah merupakan

suhu air panas.

Ciri-ciri merkuri yangsesuai digunakansebagai cecair dalamtermometer.

1. Konduktor haba yang baik.

2. Takat didih tinggi iaitu 375C.3. Mengembang secara seragam bila dipanaskan danmengecut secara seragam bila disejukkan.4. Warna legap (Tidak boleh ditembusi cahaya) dan mudahdilihat.

5. Takat beku rendah iaitu -39C, oleh itu ia tidak sesuaidigunakan di kawasan bersuhu kurang daripada ini sepertidi kutub selatan.

Bagaimanameningkatkan

kepekaan termometermerkuri?

1. Menggunakan tiub kapilari yang lebih kecil/halus.2. Menggunakan bebuli kaca yang berdinding nipis

3. Menggunakan bebuli kaca yang lebih kecil.

Takat

didih

Takat

beku

100 bahagian

yang sama Ais

melebur Air

mendidih

L100

L0

Bebuli


4/30



Latihan 4.1 (Keseimbangan terma)

(1) Sebuah termometer merkuri yang belumditentukurkan mempunyai panjang merkuri12 cm dan 20 cm apabila dimasukkan kedalam ais lebur dan stim masing-masing.Apabila dimasukkan dalam suatu air panaspanjangnya menjadi 15 cm. Berapakah suhuair panas itu.

(2) Sebuah termometer merkuri yang belumditentukurkan mempunyai panjang merkuri 5cm dan 25 cm apabila dimasukkan dalam aislebur dan stim masing-masing. Apabiladimasukkan dalam suatu cecair didapatipanjangnya menjadi 12 cm. Berapakah suhucecair tersebut?

(3) Panjang turus merkuri sebuah termometeradalah 20 cm dan 8 cm masing-masingapabila dimasukkan dalam stim dan ais lebur.Berapakah panjang turus merkuri apabiladimasukkan dalam suatu bahan bersuhu

-25oC?

4. Rajah di atas menunjukkan sebuahtermometer merkuri(a) Nyatakan bahagian yang bertanda

P.............................................................

Q.............................................................

(b) Apakah prinsip yang digunakan dalamtermometer ini.

(c)Semasa menentukurkan termometer inididapati panjang turus merkuri apabiladimasukkan dalam ais lebur dan stim adalah12 cm dan 20 cm masing-masing.Tentukan

(i) Panjang turus merkuri jikatermometer ini dimasukkan kedalam bahan yang bersuhu 20o C.

(ii) Suhu suatu bahan jika panjangturus merkuri menjadi 7 cm apabilatermometer dimasukkan dalambahan itu.


5/30



4.2 Muatan Haba Tentu (Specific heat capacity)

Muatan haba Muatan haba suatu bahan ditakrifkan sebagai kuantiti habayang diperlukan untuk menaikkan suhu bahan itu sebanyak

1C atau 1 K.Unit muatan haba ialah J C-1 atau J K-1.Menjana idea tentang muatan haba

Hubungan antarajenis bahan denganmuatan haba

Jika kedua-dua bikar itu dipanaskan selama 5 minit denganpenunu Bunsen yang sama, didapati kenaikan suhu parafinadalah lebih tinggi daripada kenaikan suhu air.

Kesimpulan:Eksperimen ini menunjukkan bahan-bahan yang berlainanmengalami kenaikan suhu yang berbeza jika kuantiti habayang sama dibekalkan dan jisim bahan-bahan itu adalahsama.

Hubungan antara jisimbahan dengan muatanhaba

Jika air dalam bikar A dan bikar B dipanaskan selama 5 minitdengan menggunakan penunu Bunsen yang sama, kenaikansuhu air dalam bikar A lebih tinggi daripada kenaikan suhuair dalam bikar B.

Kesimpulan:Eksperimen ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu suatubahan bergantung kepada jisim bahan itu jika kuantiti habayang dibekalkan adalah sama.

Hubungan antarakuantiti haba denganmuatan haba

Jika air dalam bikar C dipanaskan selama 1 minit dan airdalam bikar D dipanaskan selama 5 minit denganmenggunakan penunu Bunsen yang sama, kenaikan suhu airdalam bikar C didapati lebih kecil daripada kenaikan suhu airdalam bikar D.

Eksperimen ini menunjukkan bahawa kenaikan suhu suatubahan bergantung kepada kuantiti haba yang dibekalkan, jikajisim bahan itu adalah sama.

Kesimpulan: Muatan haba suatu bahan bergantung kepada jenis bahan,jisim bahan dan kuantiti haba yang dibekalkan.

Muatan Haba Tentu

Simbol: c

Unit SI bagimuatan haba tentu, c

= J kg-1 C-1

Muatan Haba Tentu sesuatu bahan ialah kuantiti haba yang

diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1C.Formula muatan haba tentu:

c=m

Q

Q = Haba diserap atau dibebaskan, unit Jm = Jisim bahan, unit kg

= Perbezaan suhu bahan awal dan akhir, unit

C.

Termometer

1 kg

parafin

1 kg

air

Bikar A Bikar B

Bikar C Bikar D

Termometer


6/30



Kuantiti haba yangdiserap ataudibebaskan olehbahan, Q

Apakah maksud

muatan haba tentualuminium =

900 J kg-1C-1

900 J tenaga haba diperlukan oleh 1 kg aluminium bagi

menghasilkan kenaikan suhu sebanyak 1C.

Apakah maksudmuatan haba tentu air

=4200 J kg-1C-1

Latihan 4.2 (Muatan Haba Tentu)

(1) Hitungkan jumlah tenaga haba yang

diperlukan untuk memanaskan 2 kg kelulidari suhu 30C kepada suhu 70C .(muatan haba tentu keluli =

500 J kg-1C-1)

(2) Sebuah pemanas rendam berlabel 2kW, 240 V digunakan untuk memanaskan3 kg air. Berapakah kenaikan suhu airapabila pemanas itu diguna selama 8

minit.(Muatan haba tentu air = 4200 J kg-1C-1)

(3) 4 kg air membebaskan haba sebanyak8.4 x 105 J apabila disejukkan dari suhu90C kepada suhu 40C. Kirakan muatanhaba tentu air.

(4) 0.2 kg air panas pada suhu 100Cdicampurkan dengan 0.25 kg air sejuk

pada suhu 10C. Berapakah suhu akhircampuran?

Q = mc


7/30



(5) Jumlah haba yang dibebaskan apabilasuatu logam X berjisim 5.0 kg disejukkan

dari suhu 30C ke 20C adalah,(muatan haba tentu logam X =

500 J kg-1 C-1)

(6) 420 kJ haba dibebaskan apabila 2 kg

air disejukkan dari suhu 70C. Berapakahsuhu akhir air?(muatan haba tentu air =

4.2 x 103 J kg-1C-1)

(7) 600 g air sejuk berada pada suhu 40C.Apabila air panas berjisim 400 g pada

suhu 90C dicampurkan kepada air sejuk,suhu akhir campuran adalah?

(8) Cecair M berjisim 0.5 kg berada pada

suhu 40C dimasukkan dalam sebuahbikar yang mengandungi 2 kg cecair N

yang berada pada suhu 25C. Suhu akhircampuran adalah,( muatan haba tentu cecair,

M = 8.4 x 103J kg-1C-1)

( muatan haba tentu cecair,

N = 4.2 x 103J kg-1C-1)


8/30



Eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu suatu pepejal(Bongkah Aluminium)

Kuasa Pemanas, P= .................. Watt

Jisim bongkah Al, m = ................. kg

Suhu awal bongkah Al, 1

= ............ C

Suhu akhir bongkah Al, 2

= ............ CMasa pemanasan, t= ..................s

Muatan haba tentu bongkah Al =c =

)12 m(

Q

=

)12 m(

Pt

Catatkan kuasa pemanas rendam yangdigunakan = PWatt

Timbang jisim bongkah aluminium = m

Catatkan suhu awal bongkah aluminium = 1

Hidupkan pemanas rendam dan serentakdengan itu mulakan jam randik.

Selepas masa, t, matikan pemanas rendamdan catatkan suhu maksimum bongkah

aluminium = 2

Kirakan tenaga yang dibebaskan olehpemanas, Q = Pt

Kirakan tenaga haba, Q yang diterima oleh

bongkah = mc (2-

1)

Dengan menganggap tiada kehilangan habake persekitaran,

Pt = mc (2-

1)

c =)12 m(

Pt

Sebagai langkah berjaga-jaga,Balutkan bongkah aluminium denganfelt/kapas/tisu untuk mengurangkankehilangan haba ke sekeliling.

Masukkan sedikit minyak ke dalam lubangyang mengandungi termometer supaya

berlaku sentuhan terma antara bongkahaluminium dengan termometer.


9/30



Eksperimen untuk menentukan muatan haba tentu suatu cecair(air)

Kuasa Pemanas = .................. Watt

Jisim bikar kosong, m1 = ................. kg

Jisim bikar + air, m2= ................ kg

Suhu awal air, 1 = ............... C

Suhu akhir air, 2= ............... C

Masa pemanasan, t= ..................s

Muatan haba tentu air, cair=

c =)1212 )(m-(m

Q

= )1212 )(m-(m

Pt

Catatkan kuasa pemanas rendam yangdigunakan = P Watt

Timbang jisim bikar kosong = m1

Masukkan air dalam bikar dan timbangsemula jisim bikar = m2

Catatkan suhu awal air = 1

Hidupkan pemanas rendam dan serentakdengan itu mulakan jam randik.

Selepas masa, t, matikan pemanasrendam dan catatkan suhu maksimum air

= 2Kirakan tenaga yang dibebaskan olehpemanas, Q = Pt

Kirakan tenaga haba yang diterima oleh

air, Q = (m2- m1)c (2-1)

Dengan menganggap tiada kehilanganhaba ke persekitaran,

Pt= ( m2- m1) c (2-1)c =

)1212 )(m-(mQ

c =)1212 )(m-(m

Pt

Sebagai langkah berjaga-jaga ,Masukkan bikar dalam bekas polisterinmengurangkan kehilangan haba kesekeliling.Kacau air setiap masa supaya suhu air

sentiasa seragam pada semua bahagian.

Perbandingan nilai muatan haba tentu, c yang didapati eksperimen dan nilai teori

Nilai muatan haba tentu, c yang diperolehi daripada eksperimen adalah lebihbesar daripada nilai teori.

Ini disebabkan kehilangan haba ke persekitaran menyebabkan kenaikan suhumenjadi lebih kecil.


10/30



Aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan seharian

Perbezaan sifat fizikalbahan-bahan yangmempunyai muatan habatentu yang berbeza.

Muatan habatentu

Dipanaskan Disejukkan

Kecil Suhu meningkat

dengan cepat

Suhu menurun

dengan cepatBesar Suhu meningkat

dengan perlahanSuhu menurun

dengan perlahan

Sifat bahan yangmempunyai muatan habatentu yang kecil

1. Suhu bahan meningkat dalam masa yang singkatapabila dipanaskan dan menurun dalam masa yangsingkat apabila disejukkan (Konduktor haba yangbaik).Contoh: Logam seperti besi, keluli, tembaga danaluminium biasa digunakan sebagai periuk dankuali. Ini kerana logam ini boleh dipanaskan dengancepat.

2. Bahan ini peka terhadap perubahan suhu.Contoh: Logam merkuri dalam termometermempunyai muatan haba tentu yang kecil yangmembolehkannya menyerap dan membebaskanhaba dengan mudah.

Sifat bahan yangmempunyai muatan habatentu yang besar

1. Suhu bahan meningkat dalam masa yang panjang(lambat) apabila dipanaskan dan menurun dalammasa yang panjang (lambat) apabila disejukkan.(Konduktor haba yang lemah).

2. Bahan ini boleh menyerap tenaga haba dalamkuantiti yang besar tanpa mengalami peningkatansuhu yang tinggi.Contoh: Air digunakan sebagai ajen penyejuk dalamradiator kenderaan.

Contoh-contoh aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan harian

1. Periuk dan kuali diperbuat daripada logamseperti tembaga dan aluminium yangmempunyai muatan haba tentu yang ...................

2. Ini membolehkan periuk dan kuali dipanaskandengan cepat bagi mengurangkan penggunaanbahan api.

3. Pemegang periuk dan kuali diperbuat daripadabahan bukan logam seperti plastik dan kayuyang mempunyai haba tentu yang ......................

4. Ini memastikan pemegang periuk dan kualitidak mudah menjadi panas dan mudah

dikendalikan.


11/30



Fenomena bayu laut 1. Daratan mempunyai muatan haba tentu yanglebih rendah berbanding dengan laut. Makasuhu daratan meningkat dengan lebih cepatberbanding suhu laut di waktu siang.

2. Udara di daratan menjadi panas dan naik keatas.

3. Udara yang lebih sejuk daripada lautanbergerak dari laut menuju kea rah daratansebagai bayu.

Fenomena bayu darat 1. Lautan mempunyai muatan haba tentu yanglebih tinggi berbanding daratan. Maka, suhulautan menurun lebih lambat berbanding suhudaratan di waktu malam.

2. Udara di atas permukaan lautan yang panasakan naik ke atas.

3. Udara yang lebih sejuk daripada daratan akanbergerak ke arah lautan sebagai bayu darat.

Air sebagai agen penyejukdalam radiator kenderaan

1. Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi.Oleh itu, ia digunakan sebagai agen penyejukdalam radiator kenderaan.

2. Haba yang terhasil daripada enjin diserap olehair yang mengalir di sepanjang ruang dinding

enjin. Air mampu menyerap haba yang banyakdengan peningkatan suhu yang perlahan.

3. Air yang telah panas akan dialirkan melalui sirippenyejuk dan dibantu oleh kipas untukmenurunkan kembali suhu air. Air yang telahdisejukkan akan dialirkan semula ke ruangdinding enjin.

Menghirup sup menggunakansudu

1. Suhu tomyam di dalam sudu dan di dalammangkuk adalah sama.

2. Kita mendapati tomyam yang panas itu mudahdihirup menggunakan sudu berbandingmenghirup terus daripada mangkuk.

3. Ini kerana, kuah tomyam di dalam sudumempunyai kuantiti haba yang lebih kecilberbanding kuah tomyam di dalam mangkuk.

4. Ini disebabkan jisim tomyam di dalam sudulebih kecil berbanding jisim tomyam di dalammangkuk.


12/30



4.3 Haba Pendam Tentu/ Specific latent heat

Haba pendam Haba yang diserap atau haba yang dibebaskan pada suhutetap semasa perubahan keadaan jirim suatu bahantertentu.

Menjana idea tentang haba pendam

Pendidihan air Apabila air dipanaskan, suhunya akan meningkatsehingga ia mencapai takat didih.

Semasa pendidihan, suhu air sentiasa tetap pada suhu100C walaupun air itu terus dipanaskan.

Semasa pendidihan, air (cecair) bertukar kepada wap air(gas).

Peleburan ais Ais melebur pada takat lebur 0C . Apabila ais melebur,tenaga haba diserap daripada persekitaran.

Semasa ais melebur, suhu ais sentiasa tetap pada suhu0C walaupun ais itu terus menyerap haba daripadapersekitaran.

Semasa proses peleburan, ais (pepejal) bertukar kepadaair (cecair).

Perbincangan:

Semua proses perubahan keadaan jirim berlaku tanpa sebarang perubahan suhu.

Oleh kerana proses perubahan keadaan jirim berlaku tanpa perubahan suhu, habayang diserap atau yang dibebaskan oleh bahan itu seolah-olah terpendam atautersembunyi.

Haba yang diserap atau dibebaskan semasa proses perubahan jirim tanpasebarang perubahan suhu disebut haba pendam.

Haba pendam

Diserap apabila Dibebaskan apabila

(a) Ais bertukar menjadi air

pada takat leburnya.

(b) Air bertukar stim pada

takat didihnya

(a) Stim bertukar menjadi air

pada takat kondensasi.

(b) Air bertukar menjadi ais

pada takat bekunya


13/30



Perubahan keadaan jirim & haba pendam

Proses di mana pepejal berubah menjadi cecair dikenali sebagai pelakuran(peleburan). Suhu semasa pelakuran berlaku dikenali sebagai takat lebur.

Proses di mana cecair berubah menjadi gas dikenali sebagai pengewapan(pendidihan). Suhu semasa pengewapan berlaku dikenali sebagai takat didih.

Lengkung pemanasan(Tenaga haba diserap)

Lengkung penyejukan(Tenaga haba dibebaskan)

Pepejal Cecair Gas (stim)

Pelakuran Pengewapan

Masa/ t

Suhu/ C

Takat

lebur

Takat

didih

Pepejal

Pepejal

Cecair

cecair

Cecair

GasPendidihan

Peleburan

Suhu/ C

Takat

kondensasi

Takat

beku

Pepejal

Cecair

Gas

Masa/ t

pepejalCecair

cecairKondensasi

Pemejalan

Gas


14/30



Ciri-ciri sepunyakeempat-empatperubahankeadaan jirim

Suatu bahan mengalami perubahan keadaan jirim apabilamencapai suhu tertentu (takat).

Tenaga haba dipindahkan semasa perubahan keadaan jirim. Semasa perubahan keadaan jirim, suhu adalah tetap

walaupun pemindahan haba terus berlaku.

Hubungan suhusuatu bahandengan tenagakinetik zarahdalam bahan

Suhu bahan bertambah apabila tenaga kinetik purata zarahdalam bahan bertambah.

Suhu bahan berkurang apabila tenaga kinetik purata zarahdalam bahan berkurang.

Suhu bahan tetap apabila tenaga kinetik purata zarah dalambahan tidak berubah.

Kenapa suhubahan tetapsemasa perubahankeadaan jirim

berlaku?

Semasa perubahan keadaan jirim, pemindahan tenaga habatidak menyebabkan perubahan kepada tenaga kinetik zarahdalam bahan.

Semasa proses peleburan, tenaga haba yang diserapdigunakan untuk memutuskan ikatan antara zarah-zarahdalam pepejal.

Zarah-zarah terbebas daripada kedudukan tetapnya danbergerak lebih bebas. Dalam keadaan ini bahan pepejalbertukar kepada cecair.

Semasa pendidihan, tenaga haba yang diserap digunakanuntuk memutuskan ikatan antara zarah-zarah dalam cecairdengan sempurna bagi membentuk gas (wap).

Haba pendamtentu, L Haba pendam tentu suatu bahan ialah kuantiti haba yangdiperlukan untuk mengubah keadaan jirim 1 kg bahan tanpaperubahan suhu.

Q = mL

L =m

Q

Q ialah tenaga haba yang diserap atau dibebaskanm ialah jisim bahanL ialah haba pendam tentu

Unit S.Inya ialah J kg-1.

Haba pendamtentu pelakuran

Haba pendam tentu pelakuran: Kuantiti haba yang diperlukanuntuk mengubah 1 kg bahan daripada keadaan pepejal kepadacecair (atau sebaliknya) tanpa perubahan suhu.

Haba pendamtentu pengewapan

Haba pendam tentu pengewapan: Kuantiti haba yang diperlukanuntuk mengubah 1 kg bahan daripada keadaan cecair kepadawap (atau sebaliknya) tanpa perubahan suhu.


15/30



Latihan 4.3 (Haba pendam tentu)

(1) Berapakah jumlah tenaga haba yangdiperlukan untuk menukarkan 0.1 kg aismenjadi air pada takat leburnya.(Haba pendam tentu pelakuran ais =3.34 x 105 J kg-1)

(2) Berapa banyak haba yang terbebasapabila 0.5 kg stim terkondensasi menjadiair pada 100C?(Haba pendam pengewapan air = 2.26 x106 J kg-1)

(3) Cecair X yang mendidih kehilanganjisimnya sebanyak 4 kg apabiladipanaskan dengan sebuah pemanas

rendam 240 V, 10 kW selama 5 minit.Tentukan haba pendam pengewapancecair itu.

(4) 400 g air dalam bikar berada padasuhu 100C. Berapakah haba yangdiperlukan untuk menukarkankeseluruhan air ini kepada stim?(Haba pendam tentu pengewapan air=2.3x106 Jkg-1 )

(5) Jika haba pendam tentu pelakuran ais

ialah 3.3 x105 J kg-1, hitungkan jumlahhaba yang dibebaskan semasa 300 g air

pada suhu 0C membeku?

(6) Berapa banyak habakah yangdiperlukan untuk memanaskan 2 kg aishingga menjadi air pada suhu 80C?(Muatan haba tentu air = 4.2 x 103Jkg-1C-1,Haba pendam tentu pelakuran ais =

3.34 x 105 J kg-1

)

(7) Berapakah kuantiti haba yangdiperlukan untuk menukarkan 20 g aispada 0C kepada air pada suhu 40C?(Muatan haba tentu air= 4.2 x 103 J kg-1C-1Haba pendam tentu pelakuran ais= 3.34 x105 Jkg-1)


16/30



Aplikasi Haba Pendam Tentu

Ketulan ais ditambah ke dalam air minuman untukmenurunkan suhu air minuman. Ketulan ais meleburdengan menyerap tenaga haba daripada air minuman.Apabila tenaga diserap oleh ais untuk melebur, maka

suhu minuman dapat dikurangkan.

Ketulan ais diletakkan di atas permukaan ikan ataumakanan laut lain bagi memastikan kesegarannya dapatdikekalkan. Ais melebur dengan menyerap tenaga habadaripada ikan sekaligus menurunkan suhu ikan tersebut.Suhu ikan yang rendah iaitu menghampiri suhu takatlebur ais dapat menyebabkan aktiviti bakteria dapatdiberhentikan atau diperlahankan.

Air mempunyai haba pendam tentu pengewapan yangtinggi. Apabila wap air terkena pada makanan yang lebih

sejuk suhunya, maka wap air akan terkondensasi.Makanan yang dimasak akan menyerap haba yangdikeluarkan oleh wap air semasa proses kondensasi.Ini menyebabkan makanan akan masak dengan lebihcepat kerana menyerap tenaga haba dengan banyakdalam keadaan tertutup.

Eksperimen: Menentukan haba pendam tentu pelakuran ais

Radas (a) digunakan untukmenentukan haba pendam tentu ais

Radas (b) ialah radas kawal

Prosedur:1. Timbang jisim bikar (a).2. Pemanas berkuasa 25 W digunakanuntuk mencairkan ais selama 5 minit.3. Timbang jisim bikar (a) + air.4. Ukur jisim ais yang dileburkan olehpemanas.5. Ukur nilai haba pendam

Prosedur:1. Timbang jisim bikar (b).2. Ais dibiarkan melebur denganmenggunakan haba persekitaran selama 5minit.3. Timbang jisim bikar (b) + air.4. Ukur jisim ais yang dileburkan oleh habapersekitaran.

Lpelakuran ais =m

Q=

m

Pt=

Q ialah haba yang dibekalkan oleh pemanasrendam.m ialah jisim ais yang dileburkan olehpemanas sahaja.t ialah masa pemanasan.

Ais

Corong

turas

Pemanas rendam

Ais

Bekalan

elektrik

Corong

turas

Kaki

retort

Pemanas

rendam ditutup

Kaki

retort


17/30


18/30



Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahawa bagi suatu gas yang jisimnya tetap, tekanangas, P berkadar songsang dengan isi padunya, V jika suhu gas, T adalah malar.

V

1P , P = pemalar

V

1, PV = pemalar

Menurut hukum Boyle, jika tekanan dan isi padu awal suatu gas yang jisimnyatetap ialah P1 dan V1, dan nilai akhirnya bertukar menjadi P2 dan V2 dengan syaratsuhu gas itu adalah malar.

Hukum Boyle berdasarkan Teori kinetik jirim

Pada suhu malar, tenaga kinetik purata molekul-molekul gas adalah malar. Jika isi padu suatu gas berjisim tetap dikurangkan, bilangan molekul seunit isi

padu akan bertambah (ketumpatan gas bertambah).

Peningkatan bilangan molekul seunit isi padu akan meninggikan kadarperlanggaran antara molekul dengan dinding bekas dan dengan itu meningkatkandaya yang dikenakan ke atas dinding bekas.

Apabila daya yang bertindak ke atas dinding bekas bertambah, tekanan gas akanturut bertambah.

Oleh itu, tekanan suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambah, apabila isipadunya berkurang dengan syarat suhu gas itu adalah malar.

P1 V1 = P2V2

Tekanan, P1

Tekanan, P2

Isi padu, V2Isi padu, V1

Tekanan gas tinggi,

Isi padu gas rendah

Tekanan gas rendah,

Isi padu gas tinggi


19/30



Latihan: Hukum BoyleP1 V1 = P2V2

(1) Suatu gas mempunyai tekanan 3 x104 Pa dan berisipadu 0.4 m3. Gas itu

mengalami pengembangan sehinggatekanannya menjadi 6 x 104 Pa.Berapakah isipadu gas itu sekarang?

(2) Suatu gelembung udara terbentuk didasar sebuah laut yang dalamnya 40m.

Isipadu gelembung ketika itu ialah 2.0 cm3

.Berapakah isipadu gelembung itu apabilatiba di permukaan?(Tekanan atmosfera = 10 m air laut)

(3) Sebiji belon berisipadu 5 cm3 diisikandengan udara pada tekanan 1 x 105 Pa.Apabila belon ditiup sehingga isipadu 20cm3, berapakah tekanan gas dalambelon itu sekarang?

(4) Satu gelembung udara berisipadu 0.1cm3 berada pada dasar sebuah tasik. Jikakedalaman tasik adalah 20 m dan tekananatmosfera ialah 10 m air, hitungkanisipadu gelembung udara apabila tiba dipermukaan air?

(5) Sebuah bikar 500 cm3 ditelangkupkandi permukaan air dan ditenggelamkansedalam 2.5 m. Berapakah isipadu airyang masuk pada kedalaman tersebut.(Tekanan atmosfera= 10 m air)

(6) Berapa dalamkah sebiji belon perluditenggelamkan dalam air supaya isi

padunya menjadi

5

2isipadu asalnya.

(Tekanan atmosfera= 10 m air)


20/30


21/30



Eksperimen Hukum Boyle

Graf Hukum BoyleGraf P melawan V

Hubungan graf P melawan V:

................................................................................................................................................

Graf P melawanV

1

V

1

Hubungan graf P melawanV

1:

................................................................................................................................................

P

V

P


22/30



Hukum Charles

Hukum Charles menyatakan bahawa bagi suatu gas yang berjisim tetap,isi padu gas, V berkadar langsung dengan suhu mutlaknya, T jika tekanan gas ituadalah malar.

V T V = pemalar T

T

V= pemalar

Menurut hukum Charles, jika isi padu dan suhu awal suatu gas yang jisimnya tetapialah V1 dan T1 dan nilai akhirnya bertukar menjadi V2 dan T2 , maka

2

2

1

1

T

V

T

V

dengan syarat tekanan gas itu adalah malar.

Hukum Charles berdasarkan Teori kinetik jirim

Apabila suhu suatu gas ditambah, molekul-molekul gas akan bergerak denganhalaju yang lebih tinggi oleh kerana tenaga kinetik purata molekul bertambah.

Jika isi padu gas kekal malar, tekanan gas akan bertambah kerana molekul-molekulgas dengan halaju yang lebih tinggi akan berlanggar dengan dinding bekas denganlebih kerap dan lebih kuat.

Jika tekanan gas perlu dikekalkan, isi padu gas terpaksa bertambah supayabilangan molekul seunit isi padu dikurangkan dan dengan itu mengekalkankekerapan perlanggaran antara molekul-molekul gas dengan dinding bekas.

Oleh yang demikian, isi padu suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambahapabila suhunya bertambah dengan syarat tekanan gas itu adalah malar.

Suhu gas rendah,

isi padu gas rendah

Suhu gas tinggi,

isi padu gas tinggi

Isi padu gas (V2)Isi padu gas (V1)

Suhu gas (T1)Suhu gas (T2)


23/30



Skala Suhu Mutlak

Bagi Suatu gas yang mematuhi hukum Charles,

graf isi padu melawan suhu (dalam unit C) ialahsatu garis lurus yang tidak melalui asalan. Jika

graf ini diekstrapolasikan ke belakang, ia akanmemotong paksi suhu pada suhu -273 C.

Suhu -273 C merupakan suhu di mana isi padugas sepatutnya menjadi sifar jika gas terusmempunyai kelakuan yang sama pada suhu

sehingga -273 C.

Oleh itu suhu -273 C merupakan suhu terendahyang mungkin untuk sesuatu gas.

Suhu -273 C juga dikenali sebagai sifar mutlak.

Jika asalan graf dipindahkan ke -273 C iaitu sifarmutlak, graf isi padu melawan suhu kini menjadisatu garis lurus yang melalui asalan.

Skala suhu yang baru dengan asalan pada sifardikenali sebagai Skala suhu mutlak atau SkalaKelvin.

Penukaran unitC kepadaKelvin (K)

Contoh penukaran unit daripada C kepada K:-273 C = (-273 + 273) K = 0 K

0 C = (0 + 273) K = 273 K100 C = (100 + 273) K = 373 KPenukaran unit ini penting dalam menyelesaikanmasalah melibatkan hukum Charles dan hukumtekanan.

Latihan : Hukum Charles

2

2

1

1

T

V

T

V

T ialah nilai suhu dalam unit Kelvin

(1) Suatu jisim gas tertentu pada tekanan tetap mempunyai isipadu 4.0 m3 pada suhu

30C. Berapakah isipadu gas pada suhu 60C?

o C = ( + 273 ) K

Isi padu/ cm3

T/K

-273C /C

Isi padu/ cm3


24/30



(2) Jadual di sebelah menunjukkan nilai-

nilai isipadu dan suhu suatu gas pada

tekanan tetap. Hitungkan nilai X.

V /cm3 150 300

T / oC -23 X

(3) Satu salur kaca memerangkap udara

sepanjang 29 cm pada suhu 17C denganmenggunakan merkuri sepanjang 5 cm.

Berapakah panjang udara terperangkap bila

salur kaca ini dipanaskan pada suhu 57C?

(4) Rajah menunjukkan turus udara terperangkap

sepanjang 10 cm oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu

270

C. Pada suhu berapakah turus udara terperangkapperlu dipanaskan supaya panjangnya menjadi 10.9 cm?

(5) Rajah menunjukkan turus udara terperangkap sepanjang 9cm oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu 27oC.Berapakah panjang udara terperangkap itu pada suhu 67oC?


25/30



Eksperimen Hukum Charles

Graf bagi Hukum Charles

Graf isi padu udara melawan suhu mutlakHubungan graf V melawan suhumutlak, T:

................................................................................................................................

................................................................

Graf isi padu udara melawan suhu

Hubungan graf V melawan suhu, :................................................................................................................................................................................................

- 273

Isi padu udara, V

Suhu, /C

Isi padu udara, V

Suhu mutlak, T/K

Panjang

turus

udara

Asid sulfurik

ekat


26/30



Hukum Tekanan

Hukum Tekanan menyatakan bahawa bagi suatu gas yang jisimnya tetap, tekanangas, P berkadar langsung dengan suhu mutlaknya, T jika isi padu gas itu adalahmalar.

P T P = pemalar T pemalarTP

Menurut hukum tekanan, jika tekanan dan suhu awal suatu gas yang jisimnyatetap ialah P1 dan T1, dan nilai akhirnya bertukar menjadi P2 dan T2, maka

2

2

1

1

T

P

T

P

dengan syarat isi padu gas itu adalah malar.

Hukum tekanan berdasarkan Teori kinetik jirim

Apabila suhu suatu gas dinaikkan, molekul-molekul gas akan bergerak denganhalaju yang lebih tinggi.

Jika isi padu gas kekal malar, molekul-molekul gas dengan halaju yan lebih tinggiakan berlanggar dengan dinding bekas dengan lebih kerap dan lebih kuat.

Dengan itu molekul-molekul gas mengenakan daya yang lebih besar ke atasdinding bekas yang mengandunginya.

Apabila daya yang dikenakan ke atas dinding bekas bertambah, tekanan gas akanturut bertambah.

Oleh yang demikian, tekanan suatu gas yang jisimnya tetap akan bertambahapabila suhunya bertambah dengan syarat isi padu gas itu malar.

Apabila suhu

berkurang, maka

tekanan udara

berkurang

Apabila suhu

bertambah, maka

tekanan udara

bertambah


27/30



Latihan: Hukum Tekanan

2

2

1

1

T

P

T

P

T ialah nilai suhu dalam unit Kelvin

(1) Sebuah bekas kedap udara

mengandungi udara pada tekanan 1atm. Suhu awal udara dalam bekas itu

ialah 27C. Berapakah tekanan udaradalam bekas itu jika suhu udara di

dalamnya ditingkatkan menjadi 87C?

(2) Tekanan udara dalam sebuah tayar

kereta sebelum memulakan perjalananadalah 22 kPa. Pada ketika itu suhu udara

di dalam tayar adalah 30C. Tekanan udaradi dalam tayar meningkat menjadi 25 kPaselepas perjalanan jauh. Berapakah suhuudara di dalam kereta pada ketika itu?Anggap isi padu tayar tidak berubah.

Eksperimen Hukum tekanan


28/30



Graf bagi Hukum Tekanan

Graf tekanan, P melawan suhu mutlak, T Hubungan graf tekanan, P melawansuhu mutlak, T:

................................................................

................................................................................................................................

Graf tekanan, P melawan suhu Hubungan graf tekanan, P melawansuhu:

...............................................................................................................................................................................................

Gambar rajah

Susunan radas eksperimen Hukum Boyle

Tekanan, P

Suhu/C- 273

Tekanan, P

Suhu mutlak/K

Udara terperangkap

Tolok Bourdon

Minyak

Pam angin

Injap


29/30



Susunan radas eksperimen Hukum Charles

L ialah panjang turus gas yang mewakili isi padu gas terperangkap.

Susunan radas eksperimen Hukum Tekanan

Tolok

Bourdon

Termometer

Air

Udara

Tiub kapikari

Getah gelang

Termometer

L

Tiub getah


30/30


bab 4 - haba modul fizik spm bahasa melayu

Documents