Haba Dan Suhu

Haba ialah suatu bentuk tenaga. Haba disukat dalam unit joule. Suhu pula

ialah sukatan darjah kepanasan. Suhu disukat dengan termometer dalam unit

darjah Celsius (℃). Apabila haba dibekalkan kepada sesuatu bahan, bahan

itu akan menjadi panas dan suhunya akan naik. Apabila haba bahan

disingkirkan, bahan itu akan menjadi sejuk dan suhunya akan turunnya. Haba

boleh mengalir dari bahagian yang panas kepada bahagian yang sejuk

sehingga kedua-dua bahagian mencapai suhu yang sama. Ini bermakna haba

boleh dipindahkan apabila terdapat perbezaan suhu.

Kandungan haba dalam sesuatu bahan bergantung kepada faktor berkut:

a. Suhu

Lebih tinggi suhu sesuatu bahan, lebih tinggi kandungan habanya.

b. Isi padu (jisim)

Jika suhu sesuatu bahan adalah sama, kandungan haba bahan itu

akan bertambah dengan tambahan isi padu (jisim).

c. Jenis bahan yang membuatnya

Bahan yang dibuat daripada logam mempunyai kandungan haba yang

lebih tinggi daripada bahan yang dibuat daripada bahan bukan logam.

Bahan yang bershu tinggi tidak semestinya mempunyai kuantiti haba

yang tinggi.

Pemindahan Haba

Haba ialah satu bentuk tenaga yang boleh dipindahkan. Tenaga haba

dipindahkan daripada satu kawasan kepada kewasan yang lain apabila

terdapatnya perbezaan suhu antarannya, iaitu haba mengalir dari kawasan

yang panas ke kawasan yang lebih sejuk. Proses pemindahan haba ini akan

berterusan sehingga bahan itu mencapai suhu yang sama. Proses

pemindahan haba dapat berlaku dalam tiga cara, iaitu secara konduksi,

perolakan, dan sinaran.

Konduksi

Konduksi ialah proses pemindahan haba akibat kewujudan suatu perbezaan

darjah kepanasan (suhu) di sepanjang pepejal.

Apabila satu hujung pepejal dipanaskan, zarah-zarah pepejal

menerima tenaga tambahan dan bergetar dengan cepat. Zarah-zarah ini akan

berlanggar dengan zarah lain yang berhampiran dengan lebih kerap.

Sebahagian tenaga kinetik dipindahkan kepada zarah jiran itu. Proses ini

berterusan sehingga semua zarah dalam pepejal bergetar dengan cepat.

Dengan ini, haba mengalir ke seluruh pepejal secara konduksi.

Bahan atau benda yang membenarkan haba mengalir melaluinya pada

kadar yang cepat dinamakan sebagai konduktor. Contohnya loayng, kuprum,

besi, keluli, dan aluminium. Logam biasanya ialah konduktor haba yang baik.

Konduktor haba yang tidak baik dinamakan penebat. Contoh penebat ialah

kayu, plastic, kaca, getah, dan kertas. Penebat mengalirkan haba dengan

peralatan.

Radiator Penebat

Perolakan

Perolakan ialah proses pemindahan haba dalam bendalir akibat daripada

pergerakan bendalir itu sendiri dari kawasan yang lebih panas ke kawasan

yang kurang panas. Kedua-dua cecair dan gas dinamakan sebagai bendalir

kerana cecair dan gas boleh mengalir. Pergerakan air seperti ini yang

disebabkan oleh perbezaan suhu disebut arus perolakan. Contoh proses

pemindahan haba perolakan iaitu pembentukan bayu laut dan bayu darat.

a. Pembentukan bayu laut

i. Pada waktu siang, darat lebih cepat panas daripada laut. Maka,

udara panas yang kurang tumpat di atas naik.

ii. Kemudian, udara sejuk dari laut bertiup kea rah darat mengambil

alih ruang yang telah ditinggalkan olah udara panas yang naik ke

atas.

iii. Dengan demikain, terjadilah bayu laut.

b. Pembentukan bayu darat

i. Pada waktu malam, darat lebih cepat sejuk daripada laut. Maka,

udara panas yang kurang tumpat di atas laut naik.

ii. Kemudian udara sejuk dari darat bertiup kea rah laut mengambil

alih ruang yang telah ditinggalkan oleh udara panas yang naik ke

atas.

iii. Dengan demikian, terjadilah bayu darat.

Sinaran

Sinaran ialah proses pemindahan haba dari satu sumber haba ke kawasan di

sekelilingnya tanpa medium dan dapat menembusi ruang udara atau vakum.

Tenaga haba dari Matahari sampai ke Bumi melalui sinaran. Biasa yang kita

nampak dalam kehidupan iaitu pemindahan haba dari mentol menyala ke

tangan berlaku secara sinaran.

Hukum Bendalir dan Gas

Mekanik Bendalir ialah adalah komponen fizik yang menyentuh tentang

pergerakkan bendalir. Terdapat satu hukum yang berkaitan dengan bendalir,

iaitu Hukum Pascal.

Hukum Pascal ialah tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam

ruang tertutup akan diteruskan oleh zatcair itu ke segala arah dangan sama

rata dan sama besarnya.

Hukum gas terdapat empat sifat utama yang menerangkan kelakuan fizikal

sesuatu gas ialah isipadu (V), suhu (T), tekanan (P) dan amaun gas (seperti

bilangan mol, n). Terdapat beberapa persamaan matematik yang mengaitkan

di antara parameter-parameter ini yang dikenali sebagai hukum gas mudah.

F1= gaya pada A1

F2= gaya pada A2

A1= luas penampang 1(m2)

A2= luas penampang 2(m2)

Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahawa pada suhu kekal bagi jisim tetap, tekanan

mutlak dan isipadu gas berkadar secara menyongsang. Hukum ini juga boleh

dinyatakan dalam bentuk berlainan sedikit, bahawa hasil tekanan dan isipadu

mutlak kekal malar.

Hukum Charles

Dalam termodinamika dan kimia fizik, hukum Charles adalah hukum gas ideal

pada tekanan tetap yang menyatakan bahawa pada tekanan tetap, isipadu

gas ideal bermasa tertentu berbanding lurus terhadap suhunya (dalam Kelvin)

Secara matematik, hukum Charles dapat ditulis sebagai:

dengan

V: volume gas (m3),

T: Suhu gas (K), dan

k: constant

V berkadaran 1/P (pada suhu tetap)

PV = k (pemalar)

Prinsip Avogadro

Hukum Avogadro merupakan satu hukum gas yang dinamakan

sempena Amedeo Avogadro, yang membuat suatu hipotesis pada

tahun 1811. Gas-gas dengan isi padu yang sama, pada suhu dan tekanan

yang sama, mempunyai bilangan zarah atau molekul yang sama.

Isipadu 1 mol gas disebut sebagai isipadu molar. Misalnya pada STP (0̊ C, 1

atm),

Isipadu molar sebarang gas adalah 22.4 L (atau 22.4 dm3)

V ialah isi padu gas.

n ialah bilangan mol gas itu.

k ialah pembolehubah tetap.

Sifat-sifat Cecair dan Gas

Dalam alam sekeliling kita, kiata boleh namapak pelbagai jenis cecair dan

gas. Contoh sifat cecair adalah air, minyak tanah, petrol, minyak masak dan

sirap.

Sifat-sifat cecair adalah seperti berikut:

1. Mempunyai jisim.

2. Mempunyai isipadu yang tetap.

3. Tidak mempunyai bentuk yang tetap, tetapi mengambil bentuk bekas

yang diisinya.

4. Dapat mengalir.

5. Tidak dapat dimampatkan.

6. Mempunyai ketumpatan.( ρ)

Bentuk cecair berubah mengikut bentuk bekas yang diisinya. Sesetengah

cecair mengalir lebih cepat daripada cecair lain. Contohnya, air mengalir lebih

cepat daripada susu, dan susu mengalir lebih cepat daripada minyak masak

Contoh gas ialah udara yang kita sedut, gas oksigen dan gas karbon dioksida.

Sifat-sifat gas ialah seperti berikut:

1. Mempunyai jisim

2. Tidak mempunyai bentuk yang tetap, tidak mengambil bentuk bekas

yang diisinya

3. Memenuhi ruang, tetapi tidak mempunyai isipadu yang tetap

4. Dapat dimampatkan.

Hukum Termodinamik

Hukum termodinamik pertama adalah berasaskan prinsip keabadian tenaga.

Apabila suatu kuantiti haba ▲Q dibekalkan kepada suatu gas, suhu gas itu

mungkin naik, menunjukkan bahawa tenaga dalam gas telah bertambah. Jika

gas itu mengembang, kerja luar dilakukan oleh gas. Andaikan tambahan

tenaga dalam gas ialah ▲U, dan kerja yang dilakukan oleh gas ialah ▲W,

maka daripada prinsip keabadian tenaga,

Tenaga dibekalkan = Tambahan tenaga dalam + Kerja yang dilakukan oleg

gas. Iaitu,

Pernyataan ini dikenal sebagai hukuk termodinamik pertama yang juga boleh dinyatakan seperti berikut:

Haba yang dibekalkan kepada suatu system adalah sama dengan jumlah tambahan tenaga dalam system itu dan kerja yang dilakukan oleh system itu.

Persetujuan tanda bagi ▲Q, ▲U dan ▲W

+ (positif) - (negatif)▲Q Haba yang dibekalkan kepada

sistemHaba yang terlesap daripada sistem

▲U Tambahan tenaga dalam Pengurangan tenaga dalam

▲W Kerja yang dilakukan oleh sistem Kerja yang dilakukan pada sistem

▲Q = ▲U + ▲ W

Contoh :

Suatu jisim tertentu suatu gas mengalami perubahan tekanan dan isispadu

seperti yang ditunjukkan dalam rajah di sebelah.

Apabila gas itu berubah daripada keadaan P kepada keadaan R melaui

peringkat-peringkat PQ dan QR. 8 J haba diserapolehnya dan 3 J dilakukan

olehnya. Apabila perubahan paduan yang sama dicapai melaui peringkat-

peringkat PS dan Sr, 1 J kerja dilakukan oleh gas itu. Dalam kes ini,

berapakah haba telah diserap atau dibuang.

R

P

Q

S

Penyelesaian,

Untuk peringkat PQR,

▲Q = +8 J, ▲W = +3 J

▲U = ▲Q - ▲W

= (8-3)

= +5 J

Untuk peringkat PSR,

▲U = +5 J

▲W = +1 J

▲Q = ▲U + ▲W

= (5 + 1 ) J

= +6 J

Kesimpulannya, 6 J haba telah diserap.

Kapasiti Haba Tentu

Muatan haba tentu, c, suatu bahan ialah haba yang diperlukan untuk

menaikkan suhu suatu untit jisim bahan itu sebanyak satu kelvin. Unit bagi

muatan haba tentu dalam SI ialah J kg−1K−1.. contoh : muatan haba tentu bagi

air = 4180 J kg−1K−1; bagi kuprum = 400 J kg−1K−1.

Muatan hana, C, suatu jasad ialah haba yang diperlukan untuk

menaikkan suhu jasd itu sebanyak satu kelvin. Unit bagi muatan haba ialah

J K−1. Daripada takrifan-takrifan di atas, adalah nyata bahawa hunbungan

antara muatan haba, C, dan mauatan haba tentu, c, adalah

Muatan haba, C = (jisim jasad) X (mutan haba tentu jasad itu)

C = mc

Apabila suatu jasad berjisim m dengan muatan haba tentu c menyerap suatu

kuantiti haba Q, suhunya akan naik sebanyak θ. Maka

Sebaliknya apabila suhu suatu jasad itu jatuh sebanyak θ, kuantiti haba Q yang terlesap daripada ialah

Q = mc θ

Q = mc θ

Pengembangan Pepejal

Haba boleh menyebabkan perubahan isi padu jirim. Pepejal, cecair, dan gas

mengembleng apabila dipanaskan kerana zarah jirim itu bergetar dengan

lebih cepat setelah menerima tenaga tambahan. Sebaliknya, pepejal, cecair,

dan gas mengecut apabila disejukkan. Gas mengembang paling banyak,

diikuti oleh cecair, dan kemudian pepejal.

Pepejal Cecair Gas

Darjah pengembangan semakin bertambah

Pengembangan dan Pengecutan Pepejal

a. Eksperimen berikut menunjukkan pepejal mengembang apabila

dipanaskan dan mengecut apabila disejukkan.

b. Bebola logam dapat memalui gelang pada awalnya.

c. Selepas dipanaskan, bebola loagam tidak dapat melalui gelang. Ini

disebabkan oleh bebola logam mengembang selepas dipanaskan

d. Selepas bebola logam yang panas itu direndamkan ke dalam air,

didapati bebola logam dapat melalui gelang. Ini disebabkan oleh bola

logam mengecut selepas disejukkan.

Aplikasi Prinsip Pengembangan Dan Pengecutan Jirim

Satu daya yang kuat akan dihasilkan apabila pepejal mengembang atau

mengecut. Aplikasi prinsip pengembangan dan pengecutan dalam kehidupan

harian:

a. Celah pada jambatan, landasan kereta api, dan permukaan jalan raya

konkrit disediakan supaya terdapat ruang bagi pengembangan pada

hari yang panas. Tanpa celah ini, daya pengembangan yang kuat akan

membengkokkan landasan kereta api atau memecahkan permukaan

yang keras pada jalan raya dan jambatan.

b. Kabel elektrik dipasang longgar antara tiang. Apabila kabel elektrik

mengecut pada waktu malam, daya yang bertindak semasa

pengecutan menarik kabel elektrik itu. Jadi, kabel itu tidak akan

menjadi terlalu tegang dan putus.

c. Satu hujung jambatan keluli tidak ditetapkan tetapi terletak di atas

penggolek. Ini kerana penggolek membenarkan jambatan keluli

mempunyai ruang yang mencukupi untuk mengembang pada hari yang

panas dan mengecut pada waktu panas.

a. Tayar keluli digunakan pada roda kereta api. Tayar keluli ini dibuat

sedikit kecil daripada rodanya. Untuk memasang tayar keluli pada

roda, tayar keluli dipanaskan oleh sejenis penunu gas khas yang

disusun dalam bentuk bulatan. Tayar keluli ini memgembang apabila

dipanaskan. Pada ketika ini, tayar keluli diletakkan pada rodanya.

Apabila tayar keluli menyejuk, tayar keluli megecut lau mencengkam

roda yang kuat.

b. Rivet

ialah

sejenis paku yang digunakan untuk menyambungkan dua kepingan

logam. Tivet yang dipansakan sehingga merah menyala dimasukkan

ke dalam lubang antara dua kepingan logam. Apabial sejuk, rivet

megecut dan mengikat dua kepingan logam itu dengan kuat.

Refleksi

Yang pertama sekali saya beramat mengucapkan terima kasih kepada pihak

memberi kerja kursus ini kerana tugasan ini dapat banyak faedah dan

pembelajaran yang ingin saya belajar.

Dalam proses menjalankan kerja kursus ini, saya amat gembira

supaya dapat memahami apa ialah sifat-sifat gas dan cecair dalam keadaan

statik dan dinamik. Dalam semester ini, saya tidak perlu mengambil borang

kolaborasi mengambil tandatangan dan pertanyaan antara pensyarah yang

berkaitan kerana saya boleh bergerak secara kolaboratif untuk

mengumpulkan data atau maklumat.

Saya juga mengalami masalah dalam proses menjalankan kerja kursus

ini, masalah saya ialah masa amat sempit kerana masa sangat dekat dengan

cuti pertengahan semester ini. Oleh itu, saya tidak dapat untuk mencari

maklumat atau data di pusat sumber. Nasib baiknya, saya telah

menggunakan teknologi yang canggih iaitu internet untuk menjumpa

maklumat dan gambar-gambar yang saya perlukan.

Akhirnya, saya telah menyiapkan kerja kursus ini dan juga dapat

mencapai objektif-objektif bagi mendokumentasi kerja kursus ini. Saya amat

berterima kasih kepada semua individu telah memberi sokongan dan hasil

pembelajaran kemahiran ini.