Rangkuman Ipa Kelas 7 BAB 4 – Rangkuman Ipa Kelas 7 BAB 4 Suhu dan Perubahannya. Suhu adalah salah satu konsep fundamental dalam ilmu pengetahuan alam (IPA) yang memiliki peran penting dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari. Pemahaman tentang suhu dan perubahannya sangatlah relevan dalam mengaplikasikan prinsip-prinsip fisika dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari memasak di dapur hingga mengukur suhu tubuh saat kita merasa tidak sehat.
Suhu sebuah benda adalah tingkat panas atau dinginnya benda tersebut, yang biasanya diukur dalam derajat Celsius (°C) atau Kelvin (K). Suhu mengindikasikan energi termal dalam benda dan dapat berubah sesuai dengan perubahan energi yang masuk atau keluar dari benda tersebut. Suhu juga mempengaruhi banyak sifat fisik dari benda, seperti volume, tekanan, dan konduktivitas panas.
Bab 4 IPA Kelas 7 mengajarkan tentang suhu dan perubahannya, yang merupakan konsep penting dalam ilmu pengetahuan alam. Pemahaman tentang skala suhu, konduksi panas, perambatan kalor, perubahan wujud zat, dan aplikasi dalam kehidupan sehari-hari adalah inti dari pembelajaran ini. Dengan menguasai konsep ini, kita dapat lebih baik dalam mengaplikasikan prinsip-prinsip fisika dalam berbagai situasi dan pengambilan keputusan yang melibatkan perubahan suhu.
Pada Bab 4 IPA Kelas 7, kita akan mempelajari lebih dalam tentang suhu dan bagaimana perubahannya memengaruhi benda-benda di sekitar kita. Berikut ini stkipmktb.ac.id telah merangkum materi Rangkuman Ipa Kelas 7 BAB 4 tentang Suhu dan Perubahannya.
Sifat Koligatif Larutan
Dalam ilmu kimia, sifat koligatif adalah sifat larutan yang dipengaruhi oleh jumlah partikel penyebar (solute) dalam pelarut (solvent). Ada empat sifat koligatif yang paling sering digunakan dalam kimia, yaitu tekanan osmotik, penurunan tekanan uap, peningkatan titik didih, dan penurunan titik beku. Semua sifat koligatif ini berkaitan erat dengan jumlah partikel solut yang ada dalam pelarut.
Penurunan Tekanan Uap
Tergantung pada jumlah partikel solut dalam pelarut, tekanan uap suatu larutan dapat berbeda dari tekanan uap pelarut murni. Semakin banyak solut yang dilarutkan, semakin rendah tekanan uap yang dihasilkan. Penurunan tekanan uap dapat diukur dari nilai tekanan uap suatu larutan yang dibandingkan dengan tekanan uap pelarut murni pada suhu yang sama. Penurunan tekanan uap ini dapat dihitung dengan rumus:
PA = xA PAo
Di mana PA adalah tekanan uap suatu komponen dalam larutan, xA adalah fraksi mol dari komponen tersebut, dan PAo adalah tekanan uap pelarut suci.
Penurunan tekanan uap dapat digunakan dalam aplikasi praktis seperti pada teknik pendinginan. Saat mencampurkan larutan garam dalam air, penurunan tekanan uap terjadi sehingga air dapat membeku pada suhu yang lebih rendah dari 0°C. Ini memungkinkan air dingin untuk digunakan sebagai media pendingin dalam mesin pendingin atau lemari es.
Peningkatan Titik Didih
Peningkatan titik didih suatu larutan terjadi pada kadar solut tertentu dalam pelarut. Pada suhu tertentu, penambahan solut dapat meningkatkan titik didih pelarut murni. Peningkatan titik didih dapat dihitung dengan rumus
ΔTb = Kb x m
Di mana ΔTb adalah peningkatan suhu larutan, Kb adalah konstanta kenaikan titik didih suatu pelarut, dan m adalah molalitas suatu larutan.
Peningkatan titik didih ini dapat digunakan pada teknik perekatan, khususnya dalam industri perekatan yang menggunakan lem sebagai bahan perekatan. Penambahan solut tertentu dapat meningkatkan titik didih larutan lem sehingga lebih tahan terhadap suhu tinggi saat pengeringan.
Pengaruh Suhu Terhadap Zat Cair
Dalam konteks Ilmu pengetahuan alam atau IPA adalah salah satu mata pelajaran yang wajib dipelajari oleh siswa kelas 7. Rangkuman Ipa Kelas 7 BAB 4 membahas mengenai suhu dan perubahannya pada zat. Salah satu inti pembahasan adalah pengaruh suhu terhadap zat cair.
Zat cair adalah zat yang mempunyai bentuk tetap, namun dapat mengalir dan mengambil bentuk wadah. Contoh zat cair antara lain air, minyak, dan sirup. Sifat zat cair tersebut dipengaruhi oleh suhu lingkungan atau suhu yang diterapkan sebagai faktor eksternal. Berikut ini adalah pengaruh suhu terhadap zat cair yang perlu diketahui:
1. Titik Beku
Telah diketahui bahwa setiap zat cair memiliki titik beku. Titik beku adalah suhu di mana zat cair berubah menjadi padat. Contohnya, titik beku air adalah 0° Celsius. Jika suhu dinaikkan di atas 0° Celsius, maka air akan berbentuk cair. Jika suhu diturunkan di bawah 0° Celsius, maka air akan membeku dan menjadi es.
Nilai titik beku zat cair dipengaruhi oleh sifat-sifat kimia dari zat tersebut, seperti ukuran dan bentuk molekul. Semakin besar molekul suatu zat cair, maka titik beku akan semakin tinggi. Begitu pula jika bentuk molekul memiliki bentuk pola tertentu maka titik beku akan lebih tinggi dari zat cair lain dengan jumlah molekul yang sama.
2. Titik Didih
Titik didih adalah suhu di mana zat cair mulai berubah menjadi uap dan suara. Titik didih air adalah 100° Celsius. Jika suhu di bawah 100° Celsius, maka air akan berbentuk cair atau kristal es, sementara jika suhu melebihi 100° Celsius maka air akan berbentuk uap atau uap air.
Titik didih zat cair juga dipengaruhi oleh faktor eksternal. Biasanya, zat cair dengan molekul yang lebih besar membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk mencapai titik didihnya. Namun, pada ketinggian yang lebih tinggi, titik didih zat cair dapat lebih rendah karena tekanan udara yang lebih rendah dibandingkan di permukaan bumi.
3. Koefisien Ekspansi Termal
Koefisien ekspansi termal menceritakan seberapa besar perubahan volume dalam satu satuan suhu. Koefisien ekspansi termal dinyatakan dalam satuan per derajat Celsius atau Fahrenheit.
Setiap zat cair pasti memiliki koefisien ekspansi termal yang berbeda, dan pengaruh suhu terhadap zat cair adalah menaikkan atau menurunkan koefisien tersebut. Beberapa zat akan mengembang ketika suhu dinaikkan, sedangkan zat lain justru akan menyusut. Contohnya, minyak goreng akan menyusut ketika suhu didinginkan ke dalam kulkas, sementara pada suhu yang lebih tinggi minyak dapat mengembang dan memuai.
Penguasaan konsep pengaruh suhu terhadap zat cair sangat penting karena aplikasinya banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, para juru masak yang memerlukan pengetahuan suhu memasak agar masakan jadi matang sempurna, peneliti dalam industri kimia yang mengeksplorasi reaksi kimia dari zat cair pada suhu tertentu, dan sebagainya.
Hukum Pendinginan Newton
Di dalam Rangkuman Ipa Kelas 7 BAB 4 juga membahas Hukum pendinginan Newton, yang juga dikenal sebagai Hukum Pendinginan Newton, adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa tingkat kehilangan panas oleh objek sebanding dengan selisih suhu antara objek tersebut dan lingkungan sekitarnya. Hukum ini penting untuk memahami bagaimana panas ditransfer dari satu objek ke objek lainnya dan bagaimana pendinginan dilakukan dalam proses pendinginan.
Hukum pendinginan Newton dapat dinyatakan sebagai berikut: “Laju kehilangan panas oleh tubuh sebanding dengan suhu tubuh minus suhu lingkungan.” Dalam matematika, ini dinyatakan sebagai:
q = hA (Tbody – Tenv)
di mana:
q = laju kehilangan panas (dalam joule per detik)
h = koefisien konveksi (dalam watt per meter persegi Kelvin)
A = luas permukaan tubuh (dalam meter persegi)
Tbody = suhu tubuh (dalam Kelvin)
Tenv = suhu lingkungan (dalam Kelvin)
Dalam tabel berikut, akan ditunjukkan perbandingan koefisien konveksi pada beberapa benda dengan luas permukaan yang sama pada suhu lingkungan yang berbeda.
| Benda | Suhu lingkungan (K) | Koefisien konveksi (W/m2K) |
|---|---|---|
| Bola besi | 273 | 10 |
| Bola besi | 293 | 12 |
| Bola besi | 313 | 14 |
| Bola besi | 333 | 16 |
Dengan menggunakan konsep hukum pendinginan Newton, kita dapat menghitung waktu yang dibutuhkan oleh benda untuk mencapai suhu tertentu dari suhu awalnya. Misalnya, jika sebuah bola besi dengan suhu awal 50°C diletakkan pada suhu lingkungan 25°C, dengan luas permukaan 0,1 m2, maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 30°C adalah:
Tbody – Tenv = 50 + 273 – 298 = 25 K
q = hA (Tbody – Tenv) = 12 x 0,1 x 25 = 30 W
Jumlah pendinginan = q x t = 30 x t
Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 30°C adalah 5.33 detik.
Dalam aplikasinya, hukum pendinginan Newton berlaku untuk berbagai benda, seperti kendaraan, produk makanan, dan bahkan tubuh manusia. Oleh karena itu, pemahaman yang baik tentang hukum ini dapat membantu kita dalam memperkirakan waktu pendinginan dan suhu akhir dari suatu benda pada suhu lingkungan tertentu.
Konsep Kalor Pada Perubahan Wujud Benda
Konsep kalor pada perubahan wujud benda sangat penting untuk dipahami oleh siswa kelas 7 IPA. Dalam bab ini, mereka akan belajar tentang perubahan wujud benda dan bagaimana kalor memengaruhi perubahan tersebut. Berikut adalah rangkuman lengkap tentang konsep kalor pada perubahan wujud benda.
1. Perubahan Fase dan Kalor
Perubahan fase adalah perubahan yang terjadi ketika bahan berubah dari satu wujud ke wujud lainnya. Ada tiga perubahan fase: melingkup, membeku, dan menguap. Setiap perubahan fase membutuhkan kalor yang berbeda-beda. Ketika benda meleleh, misalnya, ia memerlukan kalor panas. Saat benda membeku, kalor akan dilepaskan dari dalamnya.
Untuk lebih memperjelas konsep ini, siswa dapat mencoba melakukan eksperimen di rumah. Mereka dapat mencoba mencairkan es dengan bantuan api atau pemanas dan memperhatikan perubahan yang terjadi.
2. Kalor Laten
Kalor laten adalah kalor yang diperlukan untuk merubah benda dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Misalnya, saat air menguap menjadi uap, ia memerlukan kalor tambahan. Begitu pula saat air membeku menjadi es, kalor akan dilepaskan dari dalamnya.
Untuk mengukur kalor laten benda, kita harus menggunakan perbandingan panas yang disebut kalorimeter. Siswa dapat mencoba membuat kalorimeter sederhana di rumah dan mengukur kalor laten dari es yang meleleh.
3. Kalor Sensibel
Kalor sensibel adalah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan atau menurunkan suhu benda. Misalnya, ketika kita memanaskan air di atas api, ia akan memerlukan kalor tambahan untuk meningkatkan suhu.
Konsep kalor sensibel dapat diilustrasikan dengan mudah. Banyak benda dan bahan dapat mengalami perubahan suhu ketika terpapar sumber kalor tertentu. Siswa dapat mencoba menjalankan eksperimen sederhana dan mengukur perubahan suhu dari beberapa benda.
4. Hubungan Antara Kalor dan Energi
Kalor dan energi sangat erat terkait. Ketika benda diserap kalor, ia akan memperoleh energi. Sebaliknya, ketika benda dilepaskan kalor, ia akan kehilangan energi. Ini berlaku untuk semua jenis benda, mulai dari padat hingga cair, hingga gas.
Siswa dapat mencoba pelajaran praktis tentang konsep hubungan antara kalor dan energi ini dengan mencoba mengukur perubahan energi yang terkait dengan perubahan suhu benda tertentu. Mereka dapat memperhatikan perubahan yang terjadi ketika benda diserap kalor atau ketika ia dilepaskan.
5. Contoh Soal dan Pembahasan
Di sini, kami telah menyediakan contoh soal tentang konsep kalor pada perubahan wujud benda:
1. Berapa kalor yang diperlukan untuk mencairkan 50 gram es?
Jawaban: Kalor laten air adalah 334 J/g. Oleh karena itu, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan 50 gram es adalah (334 × 50) = 16.700 J.
2. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 100 gram air dari suhu 20⁰C ke 80⁰C?
Jawaban: Kalor sensibel air adalah 4.186 J/g/⁰C. Oleh karena itu, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 100 gram air dari suhu 20 ⁰C ke 80⁰C adalah (4.186 × 100 × 60) = 251.160 J.
Itulah cara mudah untuk menghitung kalor yang diperlukan atau dilepaskan oleh perubahan wujud benda.
Dengan memahami konsep kalor pada perubahan wujud benda, siswa dapat mengembangkan pengetahuan mereka tentang sifat-sifat benda. Hal ini dapat membantu mereka dalam studi ilmu pengetahuan lebih lanjut dan juga membantu mereka memahami dunia di sekitar mereka.
Suhu sebuah Benda: Pengukuran dan Jenis-Jenis Termometer
Suhu sebuah benda merujuk pada tingkat panas atau dinginnya benda tersebut. Suhu umumnya diukur dalam derajat Celsius (°C) atau Kelvin (K), dan perbedaan suhu mengindikasikan perbedaan energi termal di dalam benda. Benda yang memiliki suhu lebih tinggi dianggap lebih panas daripada yang memiliki suhu lebih rendah. Namun, bagaimana sebenarnya suhu diukur? Mari kita eksplorasi lebih lanjut.
Dalam percobaan, benda dengan suhu yang sama dapat dirasakan berbeda oleh tangan kanan dan kiri kita. Oleh karena itu, pengukuran suhu yang mengandalkan indra perasa menghasilkan nilai suhu yang bersifat kualitatif dan tidak dapat dijadikan patokan yang akurat. Untuk pengukuran suhu yang lebih tepat dan kuantitatif, diperlukan alat khusus yang disebut termometer.
Jenis-Jenis Termometer Terdapat beberapa jenis termometer yang digunakan untuk mengukur suhu secara kuantitatif. Berikut adalah beberapa jenis termometer yang umum digunakan:
- Termometer Zat Cair
- Termometer jenis ini memanfaatkan perubahan volume zat cair saat suhunya berubah. Tabung kaca dengan cairan (seperti raksa atau alkohol) dimanfaatkan untuk mengukur perubahan suhu. Raksa memiliki sifat khusus, seperti kilapnya yang mudah diamati serta kemampuannya bereaksi cepat terhadap perubahan suhu. Akan tetapi, raksa sangat beracun, sehingga penggunaan termometer raksa harus dilakukan dengan hati-hati. Alternatifnya, alkohol digunakan sebagai pengisi termometer karena lebih aman dan memiliki rentang suhu yang cukup lebar.
- Termometer Bimetal
- Termometer ini terdiri dari dua lapisan logam dengan koefisien perluasan termal yang berbeda. Ketika suhu berubah, lapisan logam akan merentang atau melengkung sesuai dengan perubahan suhu. Prinsip ini digunakan untuk mengukur suhu dalam termometer bimetal.
- Termometer Kristal Cair
- Jenis termometer ini menggunakan kristal cair yang mengubah warnanya seiring perubahan suhu. Kristal ini sering dikemas dalam bahan plastik tipis dan digunakan untuk mengukur suhu tubuh, akuarium, dan sebagainya.
Perubahan yang Terjadi Akibat Perubahan Suhu pada Benda
Suhu merupakan faktor penting yang memengaruhi berbagai sifat dan karakteristik benda. Ketika suhu benda mengalami perubahan, berbagai fenomena dan perubahan dapat terjadi pada benda tersebut. Salah satu dampak utama dari perubahan suhu pada benda adalah perubahan ukurannya. Mari kita eksplorasi lebih dalam mengenai fenomena ini.
1. Pemuaian pada Zat Padat
Pemuaian adalah fenomena di mana suatu benda mengalami perubahan dimensi atau ukuran akibat perubahan suhu. Pemuaian dapat terjadi pada berbagai jenis zat, termasuk zat padat. Meskipun pemuaian pada zat padat sulit diamati secara langsung, pengaruhnya sering kali dapat terlihat dalam kehidupan sehari-hari.
Contohnya, saat kita menuangkan air panas ke dalam gelas, gelas tersebut dapat retak. Hal ini terjadi karena pemuaian yang tidak merata pada gelas akibat perbedaan suhu. Fenomena pemuaian pada zat padat memiliki beberapa karakteristik khusus:
2. Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat
Jika suatu benda memiliki bentuk lempengan dan dipanaskan, pemuaian terjadi pada kedua sisi atau luas lempengan tersebut. Fenomena ini dikenal sebagai pemuaian luas. Ketika pelat-pelat logam dipasang, pemuaian luas selalu diperhitungkan agar perubahan ukuran dapat diantisipasi.
Pemuaian luas memiliki koefisien muai yang dua kali lipat lebih besar daripada koefisien muai panjang. Sebagai contoh, berdasarkan data dalam Tabel 7.1, lempengan baja memiliki koefisien muai luas sebesar 0,000022/oC.
Namun, bagaimana dengan pemuaian yang terjadi pada objek tiga dimensi seperti kelereng atau balok besi saat dipanaskan? Benda-benda yang memiliki dimensi tiga (panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami pemuaian ruang jika suhunya naik.
Pemuaian ruang memiliki koefisien muai yang tiga kali lipat lebih besar daripada koefisien muai panjang. Misalnya, balok baja akan mengalami pemuaian dengan koefisien muai ruang sebesar 0,000033/oC.
Tantangan Pemuaian dalam Desain dan Kehidupan Sehari-hari
Pemuaian dan penyusutan benda akibat perubahan suhu dapat memiliki dampak yang signifikan dalam berbagai konteks. Contohnya, dalam konstruksi bangunan, pengaturan pintu dan jendela harus diperhitungkan dengan baik. Jika daun pintu atau kaca jendela dipasang terlalu rapat dengan bingkainya, perubahan suhu dapat menyebabkan pemuaian yang tidak terduga dan mengakibatkan masalah seperti pintu yang tidak dapat ditutup dengan baik atau kaca jendela yang tidak masuk ke dalam bingkai.
Kesimpulan
Dalam dunia ilmu pengetahuan dan teknologi, pemahaman tentang pemuaian benda pada berbagai suhu sangat penting. Ini memungkinkan insinyur dan ilmuwan untuk merancang benda dengan mempertimbangkan efek pemuaian, sehingga dapat menghasilkan produk yang lebih tahan lama dan akurat. Oleh karena itu, pemahaman tentang pemuaian menjadi bagian penting dari ilmu fisika dan memiliki aplikasi praktis yang luas dalam kehidupan sehari-hari.
