Soal dan Pembahasan Uji kompetensi 4 Bab Suhu dan Perubahannya Buku Paket IPA Kelas 7

2). Bagaimana prinsip kerja termometer zat cair, termometer bimetal, dan termometer kristal cair? 

Termometer zat cair bekerja dengan mengukur pemuaian dari zat cair di dalam termometer. Dengan meningkatnya suhu, maka benda akan memuai (meningkat panjang, luas atau volumenya). 

Cairan terletak pada tabung kapiler dari kaca yang memiliki bagian penyimpan. Umumnya zat cair yang digunakan adalah raksa (merkuri), yang merupakan satu-satunya logam cair pada suhu ruang. 

Termometer bimetal bekerja dengan mengukur pelengkungan yang terjadi akibat perbedaan pemuaian batangan yang di dua sisinya tersusun dari logam (metal) yang berbeda. Batangan ini disebut bimetal dan dibentuk melingkar atau spiral. 

Dari perbedaan pemuaian, bimetal ini akan melengkung, dan dari lengkungan ini akan dapat diukur suhu saat ini. 

Termometer kristal cair bekerja dengan melihat perbedaan warna kristal cair yang warnanya dapat berubah jika suhu berubah. Kristal ini dikemas dalam plastik tipis, untuk mengukur suhu tubuh, suhu akuarium, dan sebagainya.  Termometer kristal ini tidak menggunakan pemuaian, berbeda dengan termometer bimetal dan zat cair. 

Karena buaya butuh menurunkan suhu tubuhnya yang panas,karena dia tidak bisa beraktifitas, mencerna, dll apabila suhu tubuhnya diatas 30-32 derajat Celcius

Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.

4). Jelaskan prinsip kerja bimetal sebagai sensor suhu pada setrika listrik! 

Sensor bimetal mencegah suhu terlalu panas, dengan sepasang logam yang memiliki muai berbeda. Pada suhu tertentu, perbedaan muai ini cukup besar, sehingga akan dapat memutus arus listrik pada setrika dan menghentikan pemansan. 

Pada saat kita menggunakan setrika listrik, arus listrik yang mengalir di setrika akan diubah menjadi energi panas. Perubahan energi listrik menjadi energi panas ini terjadi akibat adanya hambatan pada kumparan penghantar listri di dalam setrika. Hambatan listrik akan merubah energi listrik menjadi panas. Akibatnya, suhu logam setrika naik. 

Prinsip serupa, yang merubah energi listrik menjadi energi panas melalui kumparan yang memiliki hambatan listrik, dapat kita temui pada alat penanak nasi listrik atau rice cooker. 

Agar suhu setrika tidak terlalu anas, yang dapat menyebabkan kebakaran padakain yang disetrika, perlu adanya suatu sensor yang memutus arus listrik pada setrika. Sensor ini dibuat dari susunan bimetal, yaitu dua logam yang koefisien muainya berbeda. 

Akibatnya, saat dipanaskan kedua sisi bimetal akan mengalami pemuaian yang berbeda pula. Ini membuat mietal akan melengkung. Pada suhu tertentu, lengkungan ini akan menyebabkan pemutusan rangkaian listrik, sehingga arus listrik berhenti dan setrika berhenti memanas. 

5). Konversikan:

a. 77 oF = ....... oC = ...... oR = ....... K

b. 333 K = ....... C = ...... R = ........ F o o 

a. 77 °F = ...... °C = .... °R = ....... K

 

°C = 5/9 (°F - 32) 

= 5/9 (77 -32) 

= 5/9 (45) 

= 25 °C 

°R = 4/5 °C 

= 4/5 (25) 

= 20 °R 

°K = °C + 273 

= 25 + 273 

= 298 K 

b. 333 Kelvin = ........ derajat Celsius = ......... derajat Reamur = .......... derajat Farenheit 

°C = K – 273 

= 333 – 273 

= 60 °C 

°R = 4/5 °C 

= 4/5 (60) 

= 48 °R 

°F = (°C × 9/5) + 32 

= (60 × 9/5) + 32 

= 108 + 32 

= 140 °F 

6). Sebatang tembaga (koefsien muai panjangnya ada pada Tabel 7.1) pada suhu 28°C panjangnya 80 m. Berapakah pertambahan panjangnya, jika tembaga dipanaskan sampai suhunya 78°C? 

Dik l0 = 80 m

T0 = 28 C

T1 = 78 C

α = 0,000017/derajat celcius = 17 x 10^-6 C

Dit lt ?

Jawab:

lt - lo = α . lo . ΔT

lt = 0,000017 . 80 .(78 - 28) + 80

= 0,068 + 80

= 80,068 m

Pertambahan panjangnya

lt - lo = 80,068 m - 80 = 0,068 m

Maka Kesimpulanya pertambahan panjangnya 0,068 m.

a. Berdasarkan data pada grafik tersebut. Tentukan koefsien muai panjang logam itu.

b. Berdasarkan hasil perhitunganmu, dan Tabel 4.1, kemungkinan besar apa jenis logam tersebut? 

Pembahasan lebih lanjut:

Diketahui
· Panjang awal L₀ = 100 cm
· Panjang akhir Lt = 100,18 cm
.  Perubahan suhu ΔT = 90°C - 0°C = 90°

Ditanya
Koefisien muai panjang logam (α)

Penyelesaian
Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

Ingat, perubahan panjang adalah panjang akhir dikurangi panjang awal, yakni ΔL = Lt - L₀.

Susun kembali rumus di atas dengan koefisien muai panjang α sebagai subyek yang ingin dicari.
Substitusikan data-data ke dalam rumus.


Kesimpulan
a) Berdasarkan langkah pengerjaan di atas diperoleh koefisien muai panjang logam sebesar

atau 0,00002/°C.

b) Berdasarkan hasil perhitungan dan sesuai Tabel 7.1 yang memuat daftar koefisien muai panjang logam, kemungkinan besar jenis logam tersebut adalah kuningan. Hasil perhitungan dan angka pada tabel cukup mendekati atau dapat dibulatkan.

8). Perhatikan tabel hasil percobaan tentang pemuaian zat cair berikut ini.
a. Rumuskan masalah yang sesuai dengan tabel di atas!
b. Berdasarkan masalah dan data tabel tersebut, apa kesimpulannya?

Jawab:
a. pemuaian zat cair pada zat cair yang berbeda mempunyai muai volume yang berbeda
b. bahwa setiap benda cair memiliki muai sendiri, yang menyebabkan pada suhu yang sama benda cair memiliki volume yang berbeda

Diketahui: 
To = 30 °C
Ta = 80 °C
Air ⇒ Vo = 400 mL ⇒ V = 404,2 mL
Minyak goreng ⇒ Vo = 400 mL ⇒ V = 414,5 mL
Alkohol ⇒ Vo = 400 mL ⇒ V = 422,0 mL

Ditanya: 
A. Masalah yang sesuai dengan tabel ?
B. Kesimpulan dari masalah di A? 

Penjelasan:
A. Perubahan suhunya semua sama.
ΔT = Ta - To = 80 °C - 30 °C = 50 °C
Vo semua sama.
V berbeda - beda.
Jadi masalah yang ada adalah perbedaan volume setelah zat cair dengan volume sama dipanaskan pada perubahan suhu yang sama.

B. Berdasarkan rumus
V = Vo (1 + γ × ΔT) karena ΔT dan Vo semua semua data sama, tetapi hasil V berbeda - beda, hal ini membuktikan bahwa hanya γ yang berbeda - beda pada setiap cairan.
Kesimpulannya, setiap zat cair memiliki koefisien muai volume yang berbeda - beda.

Suatu benda diukur suhunya dengan termometer berskala Celcius, Fahrenheit, dan Reamur. Ternyata, hasil pengukuran suhunya berbedabeda. Apakah hal ini berarti tingkat panas benda itu berbeda-beda juga? Jelaskan!

Jawab:
Tingkat panasnya sama, hanya saja setiap termometer memiliki skala yang berbeda. seperti jika mengkur air mendidih pada termometer celcius adlah 100°, 80 Reamur, 212 Fahrenheit dan 373 Kelvin

Rancang dan lakukan penyelidikan yang dapat menunjukkan gejala pemuaian zat gas. Sebagai bantuan, gas memang tidak bisa dilihat, tetapi gelembung gas di dalam zat cair dapat diamati. Gas yang memuai akan mampu mendesak sesuatu. Laporkan hasil kegiatanmu secara tertulis.

Jawab: