Rangkuman Materi Wujud Zat dan Kalor Kelas 7 SMP

Wujud Zat

Zat merupakan segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Zat di alam terdiri dari tiga wujud, yaitu:

Zat padat

Zat padat dapat berubah wujud menjadi zat cair disebut melebur. Contohnya es batu mencair

Zat cair

Zat cair dapat berubah wujud menjadi uap disebut menguap. Contohnya peristiwa menguapnya air di permukaan bumi menjadi uap air di awan

Zat gas

Zat gas dapat berubah wujud menjadi benda padat disebut mengkristal. Contohnya uap air panas dibiarkan membeku di tempat dingin

Ciri-ciri wujud zat:

Zat padat

• Bentuk tetap
• Volume tetap
• Contohnya: besi, batu, kayu, kaca

Zat cair

• Bentuk berubah
• Volume tetap
• Contohnya: air, minyak goreng, susu cair

Zat gas

• Bentuk berubah
• Volume berubah
• Contohnya: udara, oksigen, karbon dioksida

Salah satu faktor pembeda dari berbagai  di atas adalah massa jenis zat.

Massa jenis suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan massa zat terhadap volumenya. Secara matematis, massa jenis dapat diformulasikan sebagai berikut:

Keterangan:

ρ = massa jenis zat (kg/m³ atau g/cm³ )

m = massa zat (kg atau g)

v = volume zat (m³ atau cm³ )

satuan massa jenis dalam SI adalah kg/m³ , dimana 1 g/cm³ sama dengan 1000 kg/m³

Pemuaian

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda yang terjadi karena adanya kenaikan suhu.

Pemuaian zat padat

Pemuaian panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Contohnya kawat kecil yang panjang sekali.

∆L = L₀ . a . ∆T

L = L₀ (1+a . ∆T)

Keterangan:

L =panjang akhir (m)

L₀ = panjang mula-mula (m)

∆L = pertambahan panjang (m)

a = koefisien muai panjang (/⁰ C)

∆T = kenaikan suhu (⁰ C)

Pemuaian luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Contohnya jendela kaca rumah.

∆A = A₀ . b . ∆T

A = A₀ . (1+b. ∆T)

Keterangan:

A = luas akhir (m² )

A₀ = luas mula-mula (m² )

∆A = pertambahan luas (m² )

b = 2a = koefisien muai luas (/⁰ C)

∆T = kenaikan suhu (⁰ C)

Pemuaian volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Contohnya air dan udara.

∆V = V₀ . γ . ∆T

V = V₀ . (1 + γ . ∆T)

Keterangan:

V = volume akhir (m³ )

V₀ = volume mula-mula (m³ )

∆V = pertambahan volume (m³ )

γ = 3a = koefisien muai volume (/⁰ C)

∆T = kenaikan suhu (⁰ C)

Pemuaian zat cair

Pemuaian zat cair tidak melibatkan pemuaian panjang dan pemuaian luas, hanya terjadi pemuaian volume saja atau pemuaian ruang karena kenaikan suhu. Contohnya pemuaian pada termometer zat cair (raksa atau alkohol).

Pemuaian zat gas

Pemuaian zat gas sama dengan pemuaian zat cair, hanya terjadi pemuaian volume saja atau pemuaian ruang. Contohnya balon udraan dan pada ban mobil atau motor yang meletus karena terlalu panas bergesekan dengan aspal.

Perpindahan Kalor

Jenis-jenis perpindahan kalor:

• Konduksi: perpindahan kalor yang terjadi melalui suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Perpindahan kalor secara konduksi ini sering terjadi pada benda-benda padat.
• Konveksi: perpindahan kalor yang terjadi melalui suatu zat disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Contohnya terjadi pada zat cair dan zat gas
• Radiasi: perpindahan kalor yang terjadi tanpa memerlukan zat sebagai perantara. Contohnya sinar matahari yang sampai ke bumi.

Persamaan untuk menghitung banyaknya kalor, sebagai berikut:

Q = m . c. ∆T

Keterangan:

Q = banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan (joule)

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (joule/kg⁰ C)

∆T = perubahan suhu (⁰ C)

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Kalor diukur dalam satuan kalori. Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰ C dari 1 gram air. Satuan kalor dalam SI adalah joule. Satu kalori sama dengan 4,184 joule dan dibulatkan menjadi 4,2 joule.

Contoh Soal & Pembahasan Wujud Zat & Kalor Kelas VII Tingkat SMP

1. 1 kg
2. 2 kg
3. 3 kg
4. 4 kg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Volume kayu ( V ) = 10 cm³
Massa jenis kayu ( kayu ) = 300 g/cm³
maka menentukan massa kayu yaitu sebagai berikut
m = ρ. V
m = 300 g/cm³ x 10 cm³ = 3.000 gr = 3 kg
Jawaban C

1. Suhu awal zat
2. Suhu akhir zat
3. Jenis bahan yang digunakan
4. Panjang awal sebelum dipanaskan

PEMBAHASAN :
menentukan muai panjang zat ( α) menggunakan rumus:

Keterangan:
L = panjang zat setelah dipanaskan ( m)
L_o = panjang zat sebelum dipanaskan ( m)
T₁ = suhu awal zat (^oC)
T₂ = suhu akhir zat (^oC)
Maka yang bukan merupakan faktor yang mempengaruhi muai panjang zat adalah jenis bahan yang digunakan
Jawaban C

1. Penyambungan plat besi pada kapal laut dengan di las.
2. Adanya celah pada sambungan rel kereta api.
3. Membungkus kabel listrik dengan bahan isolator.
4. Memasang kawat listrik tegangan tinggi dibuat kendur di saat cuaca panas.

PEMBAHASAN :
Dampak negatif dari pemuaian dan penyusutan dapat diatasi salah satunya dengan memberikan celah pada Sambungan rel kereta api. Pemuaian ini biasanya terjadi pada siang hari jika diberikan celah maka rel kereta api tidak akan melengkung.
Jawaban B

1. 0,000027 /^oC
2. 0,000028 /^oC
3. 0,000029 /^oC
4. 0,000030 /^oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
L_o = 3 m
L = 3,000567 m
T_o = 30 ^oC
T = 100 ^oC
Menentukan koefisien muai panjang (alfa)

Jawaban A

1. 0,000032 /^oC
2. 0,000042 /^oC
3. 0,000056 /^oC
4. 0,000072 /^oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
α = 0,000016 /^oC
Menentukan koefisien muai luas (β)
β = 2α = 2 x 0,000016 /^oC = 0,000032 /^oC
Jawaban A