B.1 · Perpindahan energi termal

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Dua massa yang sama menerima energi yang sama tetapi menunjukkan kenaikan suhu yang berbeda. Sifat material menentukan bagaimana transfer energi mengubah suhu.

Bangun modelnya

• Kapasitas kalor spesifik adalah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu satuan massa sebesar satu derajat.
• Kalor laten spesifik menghubungkan energi dengan perubahan wujud tanpa perubahan suhu pada proses ideal.
• Kapasitas kalor spesifik: Energi per satuan massa per kenaikan suhu.
• Kalor laten: Energi yang terkait dengan perubahan wujud.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Suhu berkaitan dengan gerak partikel dalam model; energi internal mencakup kontribusi kinetik dan potensial.
• Selama perubahan wujud, energi dapat mengubah susunan partikel alih-alih mengubah suhu.

Di laboratorium: Ukur massa, input listrik, dan perubahan suhu pada balok terisolasi. Pastikan sensor suhu memiliki kontak yang baik, biarkan waktu untuk kesetimbangan, dan pertimbangkan energi yang berpindah ke lingkungan sekitar.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: balok 0.50 kg menyerap 2,000 J dan suhunya naik 10 °C.
• Gunakan E = mcΔT.
• Menyusun ulang rumus menghasilkan c = E/(mΔT). c = 2,000/(0.50×10) = 400 J per kilogram per derajat.
• Kehilangan panas akan membuat nilai yang disimpulkan dari input listrik menjadi terlalu besar.

Giliran Anda: Sampel 2 kg dengan c=500 J per kilogram per derajat memanas sebesar 3 °C. Tentukan energi yang diserap.

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Bagian datar pada kurva pemanasan dapat menunjukkan perubahan fase, bukan ketiadaan perpindahan energi.
• Jangan mensubstitusikan suhu sebagai selisih suhu dalam E = mcΔT.

Tidak benar: Puncak suhu selalu berarti nol perpindahan energi. Puncak pada kurva pemanasan menandai perubahan fase, di mana energi digunakan untuk mengubah susunan partikel sebagai kalor laten. Perpindahan energi terus berlangsung; hanya suhu yang tertahan.

Kunci:

• Kapasitas kalor spesifik adalah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu satuan massa sebesar satu derajat.
• Suhu berkaitan dengan gerak partikel dalam model; energi internal mencakup kontribusi kinetik dan potensial.
• Waspadai: Bagian datar pada kurva pemanasan dapat menunjukkan perubahan fase, bukan ketiadaan perpindahan energi.

Tulis dari penambahan energi 1800 J

• Sampel 0.20 kg dengan kapasitas panas spesifik 1500 J per kilogram per derajat memanaskan sebesar 6 derajat.
• Temukan peningkatan energi. Dataran suhu masih dapat mentransfer energi.

Tulis dari suhu akhir pencampuran

• 0.20 kg air pada suhu 80 °C dicampur dengan 0.20 kg air pada suhu 20 °C (c = 4,200 J per kg per derajat).
• Massa sama, kapasitas panas jenis sama: suhu akhir adalah rata-rata, 50 °C — air panas melepaskan 0.20 × 4,200 × 30 = 25,200 J, air dingin menyerap jumlah yang sama.

Tulis dari langkah kalor laten tersembunyi dalam grafik

• Es pada suhu 0 °C menjadi air cair pada suhu 0 °C: suhunya tidak pernah berubah.
• Energi tetap masuk — sebagai kalor laten, memutus ikatan: grafik suhu dengan langkah datar adalah catatan energi, bukan termometer yang diam.