Chapter 4 Heat
2.1 Arah Mata AnginEquilibrium 4.1 Understanding Thermal
ITeach – Physics Form 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Heat
Heat is a form of energy and is measured in Joules (J). When an object is heated, it absorbs heat energy and its temperature increases. Example : Water absorbs heat resulting in a rise in temperature. When an object is cooled, it releases heat energy and its temperature decreases. Example : When we sweat, heat is released from our body and our body cools down.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Haba
Haba ialah satu bentuk tenaga dan diukur dalam unit Joule (J). Apabila suatu objek dipanaskan, objek itu menyerap tenaga haba dan suhu objek bertambah. Contoh : Air menyerap haba menyebabkan suhu air bertambah. Apabila suatu objek disejukkan, ia membebaskan tenaga haba dan menyebabkan suhu berkurang. Contoh : Apabila kita berpeluh, haba dibebaskan daripada badan. Pembebasan haba menyebabakn badan berasa sejuk.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium The total amount of heat contains in an object depends on
Temperature
The higher the temperature of an object, the more heat energy is in the object.
Mass
An object with bigger mass contains more heat energy.
Material
Objects of the same mass and temperature but made of different materials contains different amount of heat energy.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Jumlah haba yang terdapat dalam sesuatu objek bergantung kepada
Suhu
Semakin tinggi suhu sesuatu objek, semakin banyak tenaga haba terdapat dalam objek itu.
Jisim
Objek yang mempunyai jisim yang lebih besar mengandungi tenaga haba yang lebih banyak.
Bahan
Objek-objek yang mempunyai jisim dan suhu yang sama tetapi berlainan bahan mengandungi tenaga haba yang berlainan.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Temperature
•
Temperature is the degree of hotness of a body.
•
A hot object will have a temperature higher than a cold object.
•
Two objects having the same temperature may not contain the same amount of heat energy in them.
•
Example 1 litre of water at a temperature of 800C contains more heat than 0.5 litre of water of the same temperature.
ITeach – Physics Form 4
Babr 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Suhu
•
Suhu ialah darjah kepanasan suatu jasad.
•
Objek yang panas mempunyai suhu yang tinggi berbanding objek yang sejuk.
•
Dua objek yang mempunyai suhu yang sama mungkin tidak mempunyai kendungan tenaga haba yang sama.
•
Contoh 1 liter air pada suhu 800C mengandungi lebih banyak haba berbanding 0.5 liter air pada suhu yang sama.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium The rise in the temperature of an object depends on
Quantity of heat absorbed
The more heat is absorbed, the bigger is the rise in temperature of an object.
Mass
An object of smaller mass will experience a bigger rise in temperature than an object with bigger mass when both absorbs the same quantity of heat.
Type of material
When heated, iron will experience a bigger rise in temperature than plastic.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Kenaikan suhu pada objek bergantung kepada
Kuantiti haba yang diserap
Semakin banyak haba yang diserap, semakin banyak kenaikan suhu pada objek.
Jisim
Objek yang mempunyai jisim yang kecil akan mengalami kenaikan suhu yang lebih banyak berbanding objek yang mempunyai jisim yang lebih besar apabila kedua-dua objek menyerap haba dalam kuantiti yang sama.
Jenis bahan
Besi akan mengalami kenaikan suhu yang lebih tinggi berbanding plastik.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Thermal Equilibrium When two objects with different temperatures touches (in thermal contact) with each other Heat Higher temperature
Body A
net heat will flow from the object (body A) with higher temperature to the object with lower temperature (body B). Body B
Lower temperature
Body A losses heat resulting in a drop in its temperature while body B absorbs heat thereby increasing its temperature until both bodies attain the same temperature. When this happens, the rate of heat flow from body A to body B and vice versa is the same, that is, there is no net flow of heat between the two bodies.
Heat Body A Heat
At this stage, both bodies are said to be in thermal equilibrium.
ITeach – Physics Form 4
Body B
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Keseimbangan Terma Apabila dua objek yang berlainan suhu bersentuhan (dalam sentuhan terma) antara satu sama lain Suhu tinggi
Haba
Jasad A
haba akan mengalir daripada objek (jasad A) yang bersuhu lebih tinggi kepada objek yang bersuhu lebih rendah (jasad B)
Jasad B
Suhu rendah
Jasad A akan kehilangan haba dan ini menyebabkan suhunya menurun manakala jasad B akan menyerap haba dan menyebabkan suhunya bertambah sehingga kedua-dua jasad mencapai suhu yang sama. Apabila kedua-dua jasad mencapai suhu yang sama, kadar aliran haba daripada jasad A ke jasad B dalam kedua-dua arah adalah sama. Maka, tiada pemindahan haba antara dua jasad itu.
Haba Jasad A
Jasad B
Haba Pada peringkat ini, kedua-dua jasad berasa dalam keseimbangan terma.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Thermometry – Liquid-In-Glass Thermometer To measure temperature of an object Use a substance that changes with temperature like mercury. Mercury is a liquid and when temperature of mercury increases, its volume increases. The mercury thermometer Mercury
Thin-walled Glass bulb
Celsius scale
Glass tube
Vacuum
Capillary
Mercury is contained in a capillary tube of uniform cross sectional area. When the temperature of mercury increases, the length of the mercury column increases. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Termometer – Termometer Merkuri dalam Kaca Untuk mengukur suhu sesuatu objek. Menggunakan bahan yang berubah dengan suhu seperti merkuri Merkuri ialah cecair. Apabila suhu merkuri bertambah, isipadunya juga akan bertambah. Termometer Merkuri Merkuri
Bebulu kaca Berdinding nipis
Skala Celsius
Batang kaca
Vakum
Tiub kapilari
Merkuri terdapat di dalam tiub kapilari. Apabila suhu merkuri meningkat, panjang turus merkuri juga meningkat. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium
Expand uniformly
Opaque – easier to read the thermometer
Good heat conductor
Why mercury is used in a liquid-in-glass thermometer?
High boiling point
ITeach – Physics Form 4
Not sticky
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma
Mengembang dengan seragam
Bahan legap – mudah untuk membaca bacaan termometer
Konduktor haba yang baik
Mengapa merkuri digunakan di dalam termometer?
Takat didih tinggi
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Tidak melekit
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Calibration Procedure Of A Mercury-in-glass Thermometer Ice Point Steam Point If when placed in a substance and the length of the mercury column is lθ when thermal equilibrium is reached,
0θ
then the temperature of the substance is
ITeach – Physics Form 4
lθ − l0 θ= ×100°C l100 − l0
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Kaedah Penentukuran Termometer Merkuri dalam Kaca Titik ais Titik stim Apabila termometer diletakkan pada suatu bahan, panjang turus merkuri ialah lθ apabila keseimbangan terma dicapai.
0θ
Suhu bahan ialah,
ITeach – Fizik Tingkatan 4
lθ − l0 θ= ×100°C l100 − l0
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Thermometry – Other Types Of Thermometers Name of thermometer
Physical quantity that changes with temperature
Diagram Cold junction
Thermocouple
Copper wire
V
Electromotive force (e.m.f.) produced
Constantan wire (0°C) N/m
Constant volume gas thermometer
Pressure of air in the flask air
flask water
Glass coating
Resistance thermometer
Leads Ceramic rod
ITeach – Physics Form 4
Platinum Wire coil
Resistance of the platinum wire
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Termometer – Lain – lain Jenis Termometer Nama termometer
Kuantiti fizik yang berubah dengan suhu
Rajah Simpang sejuk
Termogandingan
V
Wayar kuprum
Daya elektromotif dihasilkan
Wayar kekal
(e.m.f)
(0°C) N/m
Termometer isipadu gas tetap
Tekanan udara di dalam kelalang
Kelalang Udara Air Sadur kaca
Termometer perintang
Plumbum Gegelung wayar Rod seramik Platinum
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Perintang wayar platinum
Chapter 4 Heat
2.1 Arah Mata Angin 4.2 Understanding Specific Heat Capacity
ITeach – Physics Form 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity
Factors Affecting The Rise In Substances (Materials)
Temperature
When
A
Substance Is Heated
thermometer
1 kg paraffin
1 kg water
Rise in temperature of paraffin is more than the rise in temperature of water. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu
Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan
Suhu
Apabila
Bahan Dipanaskan Bahan Termometer
1 kg Parafin
1 kg Air
Kenaikan suhu pada parafin adalah lebih tinggi berbanding kenaikan suhu pada air. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity
Factors Affecting The Rise In
Temperature
When
Substance Is Heated Mass
water
water beaker A
beaker B
Temperature of water in beaker A (smaller mass) rises more than the temperature of water in beaker B. ITeach – Physics Form 4
A
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu
Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan
Suhu
Apabila
Bahan Dipanaskan Jisim
Air
Air Bikar A
Bikar B
Suhu air dalam bikar A (Jisim yang lebih kecil) meningkat lebih banyak berbanding suhu air dalam bikar B. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity
Factors Affecting The Rise In
Temperature
When
A
Substance Is Heated
Quantity Of Heat Absorbed
beaker C 1 minute
beaker D 5 minutes
Temperature of water in beaker D rise more because more heat is absorbed by the water in beaker D. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu
Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan
Suhu
Apabila
Bahan Dipanaskan
Kuantiti haba yang diserap
Bikar C 1 minit
Bikar D 5 minit
Suhu air di dalam bikar D meningkat lebih tinggi kerana lebih banyak haba diserap oleh air dalam bikar D. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Specific Heat Capacity The specific heat capacity, c, of a substance is the quantity of heat that is absorbed by 1 kilogram of the substance to increase its temperature by 1°C. The unit of specific heat capacity is J kg-1 °C-1. The most common substance, that is, water, have a specific heat capacity of 4200 J kg-1 °C-1. This mean that in order for the temperature of 1 kg water to increase by 1°C, the water needs to absorb 4200 J of heat energy, or for the temperature of 1 kg of water to decrease by 1°C, the water needs to release 4200 J of heat energy.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu Muatan haba tentu, c, suatu bahan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1°C. Unit bagi muatan haba tentu ialah J kg-1 °C-1.
Air mempunyai muatan haba tentu sebanyak 4200 J kg-1 °C-1. Ini bermaksud Air perlu menyerap 4200 J tenaga haba untuk menaikkan suhu sebanyak 1°C bagi 1 kg air atau Air perlu membebaskan 4200 J tenaga haba untuk menurunkan suhu sebanyak 1°C bagi 1 kg air.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Specific Heat Capacity The quantity of heat absorbed or released, Q, by a substance of mass m kg experiencing a change of temperature of θ°C, is given by the formula. Q = mcθ When applying this formula, remember that •
if substance absorbs heat, then θ is the increase in temperature.
Example:
•
if the substance releases heat, then θ is the drop in temperature.
Mass of water, m = 2.0 kg Initial temperature, θ1 = 30°C Final temperature , θ2 = 38°C
The increase in temperature, θ
= θ2 -θ1 = 38 – 30
= 8°C Hence the quantity of heat absorbed by the water , Q
= mcθ = (2.0)(4200)(8) = 67200 J
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan, Q, oleh bahan yang mempunyai jisim m kg dan mengalami perubahan suhu θ°C, diberi melalui formula berikut: Q = mcθ Apabila menggunakan formula ini, ingat bahawa •
Jika bahan menyerap haba, maka θ ialah penambahan dalam suhu
Contoh:
•
Jika bahan membebaskan haba, maka θ ialah penurunan dalam suhu.
Jisim air, m = 2.0 kg Suhu awal, θ1 = 30°C Suhu akhir , θ2 = 38°C
Penambahan suhu, θ
= θ2 -θ1 = 38 – 30
= 8°C Maka, kuantiti haba yang diserap oleh air, Q
ITeach – Fizik Tingkatan 4
= mcθ = (2.0)(4200)(8) = 67200 J
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Specific Heat Capacity Of Substances Substance Solid Aluminium
Specific heat capacity, c/JKg-1 °C-1 900
Copper Iron
390
Lead
Substance Liquid Water
Specific heat capacity, c/JKg-1 °C-1 4 200 2 100
470
Paraffin Mercury
130
Glycerine
2 430
140
Generally, the specific heat capacity of solids are lower than the specific heat capacity of liquids. Also, the specific heat capacity of conductors are lower than the specific heat capacity of insulators. Mercury is a metal that exists in liquid form at room temperature which explains the low specific heat capacity of mercury. When heated, substances with small specific heat capacities will experience a large increase in temperature and vice versa. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Mamahami Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu Bahan Bahan Pepejal Aluminium
Muatan haba tentu, c/JKg-1 °C-1 900
Kuprum Ferum
390
Plumbum
Bahan Cecair Air
Muatan haba tentu, c/JKg-1 °C-1 4 200 2 100
470
Parafin Merkuri
130
Gliserin
2 430
140
Muatan haba tentu bagi pepejal lebih rendah daripada muatan haba tentu bagi cecair. Muatan haba tentu bagi konduktor adalah lebih rendah daripada muatan haba tentu bagi penebat. Merkuri ialah logam yang wujud dalam bentuk cecair pada suhu bilik. Oleh sebab itu, muatan haba tentu merkuri adalah rendah. Apabila bahan dipanaskan, bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang rendah akan mengalami penambahan suhu yang lebih tinggi dan sebaliknya. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Determination Of Specific Heat Capacity Of Liquid To determine the specific heat capacity of water Mass of empty beaker = m1 kg
12V a.c power supply
Mass of beaker plus water = m2 kg
stirrer
Mass of water, m = (m2 –m1) kg Initial temperature of water = θ1 °C
thermometer beaker
Final temperature of water = θ2 °C Increase in temperature , θ = (θ2 - θ1) °C
water immersion heater
cotton wool
Power of heater = P Watts Time heater is turned on = t seconds
polystyrene tile
Heat released by heater = Heat absorbed by water Pt = (m2 –m1) c (θ2 - θ1) Therefore, specific heat capacity of water , c =
Pt (m2 − m1 )(θ 2 − θ1 )
Assumption made during the experiment : No heat is lost to the surroundings ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Mamahami Muatan Haba Tentu Penentuan Muatan Haba Tentu Cecair Untuk menghitung muatan haba tentu air : Jisim bikar kosong = m1 kg
12V a.u Bekalan kuasa
Jisim bikar dan air = m2 kg
Pengacau
Jisim air, m = (m2 –m1) kg Suhu awal air = θ1 °C Suhu akhir air = θ2 °C Kenaikan suhu , θ = (θ2 - θ1) °C
Termometer Bikar Air Pemanas rendam
Wul kapas
Kuasa pemanas = P Watt Tempoh masa pemanas dipasangkan = t saat
Jubin polistirena
Haba yang dibebaskan oleh pemanas = Haba yang diserap oleh air Pt = (m2 –m1) c (θ2 - θ1) Pt (m2 − m1 )(θ 2 − θ1 ) Anggapan dibuat semasa eksperimen : Tiada haba dibebaskan ke persekitaran Maka, muatan haba tentu air, c =
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Determination Of Specific Heat Capacity Of Solid
To determine the specific capacity of aluminium
heat
Mass of aluminium block = m kg Initial temperature of aluminium = θ1 °C
Thermometer
Tissue paper
Heater
Oil
Final temperature of aluminium = θ2 °C Increase in temperature , θ = (θ2 - θ1) °C Power of heater = P Watts
Power supply
Time heater is turned on = t seconds Heat released by heater = Heat absorbed by aluminium Pt = m c (θ2 - θ1) Pt Hence, specific heat capacity of water , c = m(θ 2 − θ1 ) ITeach – Physics Form 4
Aluminium block Insulation
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Menentukan Muatan Haba Tentu Pepejal
Untuk menghitung muatan haba tentu aluminium Jisim bongkah aluminium = m kg Suhu awal aluminium = θ1 °C
Termometer
Kertas tisu
Pemanas
Minyak
Suhu akhir aluminium = θ2 °C Kenaikan suhu , θ = (θ2 - θ1) °C Kuasa pemanas = P Watt
Bekalan kuasa
Tempoh masa pemanas dipasangkan = t saat Haba yang dibebaskan pemanas = Haba yang diserap aluminium Pt = m c (θ2 - θ1) Pt Maka, muatan haba tentu aluminium , c = m(θ 2 − θ1 ) ITeach – Fizik Tingkatan 4
Bongkah Aluminium Penebat
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Applications Of Specific Heat Capacity – Water as a cooling agent
Water has very high specific heat capacity.
This enables water to absorb a large quantity of heat with a small rise in temperature.
This makes water an ideal cooling agent in the cooling system of motor vehicles such as the car.
Radiator fan Engine cylinder
Cooling system of a car engine
cold
Direction of water flow
air
Water absorbs heat that is produced by the engine of a car. ITeach – Physics Form 4
The heat absorbed is cooled down when the water flows through the radiator and is circulated back again into the engine block to repeat the process.
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Aplikasi Muatan Haba Tentu – Air Sebagai Agen Penyejuk Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi
Ini membolehkan air untuk menyerap haba pada kuantiti yang banyak dengan kenaikan suhu yang sedikit.
Ini menjadikan air sebagai agen penyejuk yang baik dalam sistem penyejuk kenderaan seperti kereta.
Kipas radiator Silinder enjin
Sistem penyejuk enjin kereta
Sejuk
Udara
Air menyerap haba yang dihasilkan oleh enjin kereta. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Arah aliran air
Haba yang terhasil diserap dan disejukkan oleh air apabila air mengalir melalui radiator dan bergerak mengelilingi bongkah enjin dan kembali semula ke radiator untuk mengulangi proses penyejukan enjin.
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Pots And Pans
Made of insulator
The body of pots and pans is made of metal so that when heated, its temperature will rise quickly to enable the food to be cooked in a short period of time.
ITeach – Physics Form 4
Made of metal
The handle is made of insulator which will experience only a small rise in temperature so that the pots and pans can be handled without the handler’s hand being burnt.
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Periuk dan Kuali
Diperbuat daripada bahan penebat
Bahagian badan periuk dan kuali diperbuat daripada logam supaya apabila ia dipanaskan, suhu akan bertambah dengan cepat untuk membolehkan makanan dapat dimasak dalam masa singkat.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Diperbuat daripada logam
Pemegang periuk dan kuali diperbuat daripada bahan penebat. Ini kerana pertambahan suhu pada bahan penebat adalah kecil. Jadi, hanya sedikit haba daripada pemegang dipindah kepada orang yang memegang periuk atau kuali.
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Applications Of Specific Heat Capacity - Sea Breeze
Cool air from the sea moves towards the land to replace the rising air.
SEA B R
Warm air above the land rises
EEZE
Warm land During the day, land gets heated up faster than the sea water.
Hot air from the surface of the land rises creating a region of low pressure.
Cool air from the sea then flows towards the land creating sea breeze.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Aplikasi Muatan Haba Tentu - Bayu Laut
Udara sejuk dari laut bergerak ke arah darat menggantikan udara panas.
Udara panas di atas permukaan darat naik
BAYU LAUT
Permukaan darat lebih panas Pada waktu siang, permukaan darat menjadi panas lebih cepat daripada air laut. Udara panas daripada permukaan darat naik dan membentuk kawasan tekanan rendah. Udara sejuk dari laut mengalir ke arah darat membentuk bayu laut.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Applications Of Specific Heat Capacity – Land Breeze
Warm air above the sea rises
d lan ea e th e s . m th o r air f s g d r i r in ol a towa e ris ZE o E C h s t ve e RE mo eplac B to r ND
LA
WARM SEA
The specific heat capacity of land is higher than that of sea water. Land cools faster than the sea at night. Hot air above the surface of the sea rises. The cool air from the land flows towards the sea creating land breeze. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Aplikasi Muatan Haba Tentu – Bayu Darat
Udara panas di atas laut naik
ada h p i dar e ara k u k sej erak an a r g ik a at Ud at ber gant r a g D dar men as t n u lau ra pa y a B uda
Air laut yang panas
Muatan haba tentu di darat lebih tinggi daripada muatan haba tentu air laut. Pada waktu malam, darat menjadi sejuk lebih cepat daripada laut. Udara panas di atas permukaan laut naik. Udara sejuk daripada darat bergerak ke arah laut menghasilkan bayu darat. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
2.1 Arah Mata AnginLatent Heat 4.3 Understanding Specific
ITeach – Physics Form 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat The Heating Curve •
At B, the solid begins to melt.
•
The heat that is absorbed does not increase the kinetic energy
Temperature (°C)
of the molecules, hence when melting
occurs,
the
Boiling point
temperature of the substance remains constant. •
Heat that is absorbed by the solid is used to overcome the force of attraction between the molecules in the solid.
•
Liquid and gas Solid and liquid
Melting point Solid Room A temperature 0
B
D
F
E
Gas
Liquid
C
Time (s)
At D, the liquid begins to vapourize.
•
The heat absorbed is used to overcome the force of attraction between the molecules in the liquid and to overcome the atmospheric pressure as the liquid changes into gas.
•
The kinetic energy of the molecules does not increase, hence when vapourization occurs, the temperature remains constant.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Lengkung Pemanasan •
Pada B, pepejal mula melebur.
•
Semasa
peleburan,
suhu
bahan adalah malar kerana haba
yang
diserap
Suhu (°C)
tidak
menambahkan tenaga kinetik
Cecair dan gas
Takat didih
molekul. •
Haba pepejal
yang
diserap
oleh
digunakan
untuk
mengatasi daya tarikan antara molekul-molekul pepejal. •
Pada
D,
cecair
Pepejal dan cecair
Takat lebur Pepejal Suhu bilik A
B
D
F
E
Gas
Cecair
C
0
Masa (s)
mula
mengewap. •
Haba yang diserap digunakan untuk mengatasi daya tarikan antara molekul-molekul cecair dan mengatasi tekanan atmosfera semasa cecair bertukar kepada gas.
•
Semasa pengewapan berlaku, suhu bahan adalah malar kerana tenaga kinetik molekul tidak bertambah.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Specific Specific Latent Latent Heat Heat Of Of Fusion Fusion The quantity of heat absorbed or released at constant temperature when a substance changes state is known as latent heat. Change of state form solid to liquid.
Solid
(latent heat absorbed) Melting
Liquid
Latent heat of fusion is the heat absorbed by a melting solid Specific latent heat of fusion is the quantity of heat that is needed to change 1 kg of a substance in its solid form into liquid at its melting point (no change in temperature). Example •
The specific latent heat of fusion of ice is 334000 J kg-1.
•
This means that 334000 J of heat is needed to be absorbed by 1 kg of ice to completely melt at its melting point of 0°C.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Pelakuran Haba Haba Pendam Pendam Tentu Tentu Pelakuran Pelakuran Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan pada suhu malar apabila bahan berubah keadaan dipanggil haba pendam. Perubahan keadaan pepejal kepada cecair.
daripada
Pepejal
(haba pendam diserap) Peleburan
Cecair
Haba pendam pelakuran ialah haba yang diserap oleh pepejal yang sedang melebur. Haba pendam tentu pelakuran ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukarkan 1 kg bahan daripada keadaan pepejal kepada cecair pada takat lebur (tiada perubahan suhu). Contoh • Haba pendam tentu pelakuran ialah 334000 J kg-1. • Ini bererti 334000 J haba diperlukan bagi 1 kg ais untuk melebur sepenuhnya menjadi air iaitu berubah keadaan daripada pepejal kepada cecair pada takat lebur 0°C. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Determination Of The Specific Latent Heat Of Fusion Of Ice Electrical heater Switched off
With the electrical heater switched off (Apparatus A) :
Ice
Time taken = t seconds Mass of water collected in beaker = mA kg Beaker A Apparatus A
With the electrical heater switched on (Apparatus B) : Power of heater = P watt
ε ice
Time heater is switched on = t seconds Mass of water collected in beaker = mB kg Mass of ice melts due to the heater , m = (mB – mA) kg Hence specific latent heat of vapourization of ice ,
lice ITeach – Physics Form 4
Pt = Pt = m mB − mA
rheostat power supply (transformer) beaker B Apparatus B
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Pelakuran Menentukan Muatan Haba Pendam Tentu Pelakuran Ais Pemanas elektrik Suis ditutup
Suis pemanas elektrik ditutup (Radas A) :
Ais
Masa yang diambil = t saat Jisim air terkumpul dalam bikar = mA kg Bikar A Radas A
Suis pemanas elektrik dipasang (Radas B) : Kuasa pemanas = P watt
ε Ais
Tempoh masa pemanas dipasang = t saat Jisim air terkumpul dalam bikar = mB kg Jisim ais cair disebabkan pemanas, m = (mB – mA) kg Haba pendam tentu pelakuran ais,
lais ITeach – FizikTingkatan 4
Pt Pt = = m mB − mA
Reostat Bekalan kuasa (transformer) Bikar B Radas B
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Specific SpecificLatent LatentHeat HeatOf OfVapourization Vapourization Liquid
(boiling) latent heat absorbed
Gas
Latent heat of vapourization is the heat absorbed by a boiling liquid. The specific latent heat of vapourization is the quantity of heat that is required to change 1 kg of a liquid at its boiling point into gas or vapour without any change in temperature. Example Specific latent heat of vapourization of water is 2260000 J kg-1. This mean that in order to change 1 kg of water to 1 kg of steam, the boiling water needs to absorb 2260000 J of heat. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Haba Haba Pendam Pendam Tentu Tentu Pengewapan Pengewapan Cecair
(Pendidihan) haba pendam diserap
Gas
Haba pendam pengewapan ialah haba yang diserap oleh cecair yang mendidih. Haba pendam tentu pengewapan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukarkan 1 kg cecair kepada gas atau wap pada takat didih tanpa sebarang perubahan suhu. Contoh Haba pendam tentu pengewapan ialah 2260000 J kg-1. Ini bermaksud 2260000 J haba diperlukan untuk menukarkan air kepada gas atau wap pada takat didih dengan suhu malar. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Determination Of The Specific Latent Heat Of Vapourization Of Water To power supply
Beaker Immersion heater Water Electronic balance
Power of heater = P watt Mass of water when water starts to boil = m1 kg Mass of water after boiling for t seconds = m2 kg Mass of water that changed into steam(vapour), m = (m1 – m2) kg hence, the specific latent heat of vapourization of water ,
lvapourization = ITeach – Physics Form 4
Pt Pt = m m1 − m2
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Pengewapan Menentukan Haba Pendam Tentu Pengewapan Air Ke bekalan kuasa
Bikar Pemanas rendam Air Penimbang elektronik
Kuasa pemanas = P watt Jisim air semasa mula mendidih= m1 kg Jisim air selepas pendidihan selama t saat = m2 kg Jisim air yang berubah kepada stim/wap, m = (m 1 – m2) kg Haba pendam tentu pengewapan air,
lpengewapan = ITeach – Fizik Tingkatan 4
Pt Pt = m m1 − m2
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Applications Of Specific Latent Heat Keeping Keeping fish fish fresh fresh with with ice ice When ice melts, a large quantity of latent heat is absorbed by the fish to maintain the freshness of the fish. Steaming Steaming food food • When steam condenses, it releases a large amount of latent heat which is absorbed by the food. •
This will cook the food faster.
Autoclave Autoclave • Autoclave is used to sterilise medical equipments in the hospital. •
ITeach – Physics Form 4
The large amount of heat released when steam in the autoclave condensed kills germs and bacteria on the medical equipments.
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Aplikasi Haba Pendam Tentu Menyimpan Menyimpan ikan ikan dengan dengan ais ais Apabila ais cair, ikan menyerap haba pendam tentu ais dalam kuantiti yang banyak untuk mengekalkan kesegaran ikan. Makanan Makanan berstim berstim • Apabila stim terkondensasi, ia membebaskan haba pendam tentu yang banyak yang kemudiannya diserap oleh makanan. • Ini membolehkan makanan dimasak dengan cepat. Autoklaf Autoklaf • Autoklaf digunakan untuk mensteril peralatan perubatan di hospital. • Haba dalam amaun yang banyak dibebaskan apabila stim di dalam autoklaf terkondensasi. Haba yang dibebaskan membunuh bekteria dan mikroorganisma pada alatan perubatan. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
2.1 Arah MataThe Angin 4.4 Understanding Gas Laws
ITeach – Physics Form 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws The Kinetic Theory of Gas Gases can be studies from the motion of gas molecules.
The Kinetic Theory Of Gas is used to study the motion of gas molecules. The Kinetic Theory of Gas is based on below assumptions: • • • •
Gases consist of molecules , The molecules are in constant, random motion and frequently collide with each other and with the walls of any container. The motion of gas molecules obeyed The Newton’s Motion Law, The collisions between the molecules and the walls of the container are elastic.
•
The volume occupied by the molecules is very small and can be neglected.
•
The tima of impact during collisions can be neglected compared to the time between the collisions.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Teori Kinetik Gas Gas boleh dikaji melalui pergerakan molekul-molekul gas.
Teori Kinetik Gas digunakan untuk mengkaji pergerakan molekul-molekul gas. Teori Kinetik Gas adalah berdasarkan anggapan-anggapan yang berikut: • • • • • •
Gas terdiri daripada molekul-molekul, molekul-molekul gas bergerak secara rawak pada semua arah dengan kelajuan yang tinggi, pergerakan molekul-molekul gas mematuhi Hukum Gerakan Newton, pelanggaran antara molekul-molekul gas dan juga antara molekul gas dengan dinding bekas adalah kenyal. isipadu yang dipenuhi oleh molekul gas adalah sangat kecil dan boleh diabaikan. masa hentaman ketika pelanggaran boleh diabaikan berbanding masa di antara pelanggaran.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Boyle’s Law
For a fixed mass of gas at a fixed temperature, the pressure of the gas is inversely proportional to its volume.
Robert Boyle
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hukum Boyle
Menyatakan bahawa tekanan P, suatu jisim tetap gas adalah berkadar songsang dengan isi padunya, V, pada suhu malar.
Robert Boyle
Jisim
Tekanan ITeach – Physics Tingkatan 4
Suhu
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Explaining Boyle’s Law Using Kinetic Theory of Gas
When the volume of a gas is decreased, The density (number of gas molecules per unit volume) increases The surface area of the container decreases The rate of collision between gas molecules and the walls of the container increases The rate of change of momentum (force) of the gas molecules exert on the walls of the container increases, The force per unit surface area (pressure) of the gas exerts on the wall increases
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Menerangkan Hukum Boyle Menggunakan Teori Kinetik Gas
Apabila isipadu gas berkurang,, Ketumpatan (bilangan molekul gas per isipadu) bertambah. Luas permukaan bekas berkurang. Kadar pelanggaran antara gas molekul dengan dinding bekas bertambah. Kadar perubahan momentum (daya) yang dikenakan molekul gas pada dinding bekas bertambah. Daya per unit luas permukaan (tekanan) yang dikenakan oleh molekul gas pada dinding bekas bertambah.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Boyle’s Boyle’s Law Law Mathematically,
Pα
1 ⇒ =k P V V
Where k = a constant, and when the temperature is constant. Hence
P1V1 = P2V2 Whereby
P1 = initial pressure P2 = final pressure V1 = initial volume V2 = final volume
The relationship between pressure and volume of a gas at a fixed temperature is shown as in P
0 ITeach – Physics Form 4
P
1 V
0
PV
V
0
PV
P
0
V
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hukum Hukum Boyle Boyle
Pα
1 ⇒ =k P V V
Di mana k = a pemalar, dan apabila suhu malar. Maka
P1V1 = P2V2 Di mana
P1 = Tekanan awal P2 = Tekanan akhir V1 = Isipadu awal V2 = Isipadu akhir
Hubungan antara tekanan dan isipadu gas pada suhu malar ditunjukkan seperti di bawah: P
0 ITeach – Fizik Tingkatan 4
P
1 V
0
PV
V
0
PV
P
0
V
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Boyle’s Law Demonstration
Apparatus and materials • Boyle's Law apparatus •
Foot pump and adaptor
The apparatus has been specially designed to give quick and clear readings. A sample of dry air is trapped in a tall, wide glass tube by a piston of oil. The volume is found from the length of the air column, which should be clearly visible. The pressure is read from a Bourdon gauge connected to the air over the oil reservoir. The foot pump is attached to the oil reservoir and is used to change the pressure ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Demostrasi Hukum Boyle
Bahan dan radas • Radas Hukum Boyle
•
Penyesuai dan Pam kaki
Radas direka khas untuk memberi bacaan yang jelas dan mudah. Satu sampel udara kering diperangkap tiub kaca tinggi dan lebar oleh omboh minyak. Isipadu dihitung daripada panjang turus udara yang boleh dilihat dengan jelas. Bacaan tekanan dibaca daripada tolok Bourdon yang bersambung dengan udara dalam tekungan minyak. Pam kaki disambungkan kepada takungan minyak dan digunakan untuk mengubah tekanan. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Absolute Zero And The Kelvin Temperature Scale ••
When When the the velocity velocity of of aa gas gas decreases, decreases, its its kinetic kinetic energy energy decreases, decreases, hence hence its its temperature temperature drops. drops.
••
-273 -273ooC C is is the the lowest lowest possible possible temperature temperature that that can can be be achieved. achieved.
••
At At this this temperature, temperature, the the volume volume of of aa gas gas becomes becomes negligible negligible and and its its volume volume becomes becomes zero. zero.
••
-273 -273ooC C on on the the Celsius Celsius temperature temperature scale scale is is also also known known as as the the absolute absolute zero, zero, or or 00 Kelvin Kelvin (( 00 KK )) on on the the absolute absolute temperature temperature scale. scale.
••
Note Note :: Temperatures Temperatures measures measures in in the the absolute absolute temperature temperature scale scale does does not not have have the the word word “degree” “degree” before before the the unit unit Kelvin. Kelvin.
••
For For example example :: temperature temperature == 300 300 KK is is correct correct but but 300 30000KK is is wrong wrong
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Suhu Sifar Mutlak dan Skala Suhu Kelvin ••
Apabila Apabila halaju halaju gas gas berkurang, berkurang, tenaga tenaga kinetik kinetik gas gas juga juga berkurang. berkurang. Maka, Maka, suhu suhu gas gas menurun. menurun.
••
-273 -273ooC C adalah adalah suhu suhu paling paling rendah rendah yang yang boleh boleh dicapai. dicapai.
••
Pada Pada suhu suhu ini, ini, isipadu isipadu gas gas menjadi menjadi sangat sangat rendah rendah dan dan isipadunya isipadunya menjadi menjadi sifar. sifar.
••
-273 -273ooC C pada pada skala skala suhu suhu Celsius Celsius dipanggil dipanggil sifar sifar mutlak, mutlak, atau atau 00 Kelvin Kelvin (( 00 KK )) pada pada skala skala suhu suhu sifar sifar mutlak. mutlak.
••
Nota Nota :: Suhu Suhu yang yang diukur diukur dalam dalam skala skala suhu suhu sifar sifar mutlak mutlak tiada tiada perkataan perkataan “darjah” “darjah” sebelum sebelum unit unit Kelvin. Kelvin.
••
Contoh Contoh :: suhu suhu == 300 300 KK adalah adalah betul betul tetapi tetapi 300 30000KK adalah adalah salah. salah.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws The The Relationship Relationship Between Between The The Kelvin Kelvin Temperature Temperature Scale Scale And And The The Celsius Celsius Temperature Temperature TT == (( θθ ++ 273) 273) K K where T is the temperature on the Kelvin scale and θ is the temperature on the Celsius scale. Temperature Situations
Celsius
Kelvin T = (θ + 273) K
absolute zero
(0 – 273) = -273°C
0 K (zero Kelvin)
freezing point of water
0 °C
(0 + 273) = 273 K
room temperature
30 °C
(30 + 273) = 303 K
boiling point of water
100 °C
(100 + 273) = 373 K
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hubungan Hubungan antara antara Skala Skala Suhu Suhu Kelvin Kelvin dan dan Skala Skala Suhu Suhu Celcius Celcius TT == (( θθ ++ 273) 273) K K Dimana T adalah suhu pada skala Kelvin dan θ adalah suhu pada skala Celcius. Suhu Keadaan
Celsius
Kelvin T = (θ + 273) K
Sifar mutlak
(0 – 273) = -273°C
0 K (sifar Kelvin)
Takat beku air
0 °C
(0 + 273) = 273 K
Suhu bilik
30 °C
(30 + 273) = 303 K
Takat didih air
100 °C
(100 + 273) = 373 K
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Charles’ Law
For a fixed mass of gas at constant pressure, the volume of the gas is directly proportional to its absolute temperature. Jacques Charles
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hukum Charles
Bagi suatu jisim gas yang tetap pada tekanan
malar,
isipadu
gas
langsung dengan suhu mutlaknya. Jacques Charles
ITeach – Fizik Tingkatan 4
berkadar
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Explaining Charles’ Law Using Kinetic Theory Of Gas
gas temperature
the force exerted by the gas molecules on the walls of the container
velocity
kinetic energy
frequency of collision between the gas molecules with the walls of the container
to maintain the same pressure in the container, the volume of the gas must increase. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Menerangkan Hukum Charles Menggunakan Teori Kinetik Gas Suhu gas
Daya yang dikenakan oleh molekul gas pada dinding bekas
Halaju
Tenaga kinetik
Kekerapan pelanggaran antara molekul gas dan dinding bekas
Isipadu gas mesti ditambah untuk mengekalkan tekanan yang sama pada bekas. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Charles’ Charles’Law Law
V αT
∴V = constant ×T
∴ V = constant T
The magnitude of constant depends on pressure, mass and nature of a gas. Charles' law is useful for calculating the volume of a gas at any required temperature if the volume at some other temperature is known by using the following equation. Whereby
V1 V2 = T1 T2
V1 = initial volume V2 = final volume T1 = initial temperature in Kelvin. T2 = final temperature in Kelvin.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hukum HukumCharles Charles
V αT
∴V =Pemalar ×T
∴
V Pemalar = T
Magnitud bagi pemalar bergantung kepada tekanan, jisim dan keadaan gas.
Huku Charles digunakan untuk menghitung isipadu gas pada suhu yang dikehendaki jika isipadu pada suhu yang berlainan diketahui melalui persamaan yang berikut. Dimana
V1 V2 = T1 T2
V1 = Isipadu awal V2 = Isipadu akhir T1 = Suhu awal dalam Kelvin. T2 = Suhu akhir dalam Kelvin.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Graphical representations of Charles’ Law
If the temperature on the temperature axis is measured in units of Kelvin, then V
0
V T
V
T
If the unit of temperature on the temperature axis is measured in the unit of °C, then V
x
0 °C ITeach – Physics Form 4
x
x
x
T (°C)
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Graf-graf Mengenai Hukum Charles
Jika suhu pada paksi suhu diukur dalam unit Kelvin, maka V
0
V T
V
T
Jika unit suhu pada paksi suhu diukur dalam unit °C, maka V
x
0 °C ITeach – Fizik Tingkatan 4
x
x
x
T (°C)
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Charles’ Law Experiment thermometer ruler sulphuric acid column retort stand water bath
trapped air
bunsen burner
As temperature increases, the air column increases in length, showing that the volume of the trapped air has increased. Length of air column ι (cm)
The data obtained from the experiment is represented graphically as shown.
xx
-273 ITeach – Physics Form 4
0
xx
x
xx
x
Temperature θ(°C)
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Eksperimen Hukum Charles Termometer Pembaris Turus asid sulfurik Kaki retort Rendaman air
Udara terperangkap
Penunu Bunsen
Apabila suhu bertambah, panjang turus udara bertambah. Ini menunjukkan isipadu udara yang terperangkap telah bertambah. Panjang turus udara ι (cm)
Data yang diperolehi daripada eksperimen di atas ditunjukkan dalam bentuk graf seperti di sebelah:
xx
-273 ITeach – Fizik Tingkatan 4
0
xx
x
xx
x
Suhu θ(°C)
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Pressure Law For For aa fixed fixed mass mass of of gas gas at at constant constant volume, volume, the the pressure pressure of of the the gas gas is is directly directly proportional proportional to to its its absolute absolute temperature. temperature.
According According to to the the Kinetic Kinetic Theory Theory of of Gas Gas
••
When When aa gas gas is is heated heated at at constant constant volume, volume, its its molecules molecules gain gain kinetic kinetic energy. energy.
••
The The gas gas thus thus moves moves frequency frequency of of collision collision container. container.
••
This This results results in in an an increase increase in in the the force force and and hence hence pressure pressure in in the the container. container.
ITeach – Physics Form 4
with with higher higher speed speed resulting resulting in in an an increase increase between between the the gas gas molecules molecules and and the the walls walls
in in of of
the the the the
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hukum Tekanan Bagi Bagi jisim jisim gas gas yang yang tetap, tetap, tekanan tekanan gas gas itu itu berkadar berkadar langsung langsung dengan dengan suhu suhu mutlaknya. mutlaknya.
Mengikut Mengikut Teori Teori Kinetik Kinetik Gas: Gas: ••
Apabila Apabila gas gas dipanaskan dipanaskan pada pada isipadu isipadu malar, malar, molekul-molekul molekul-molekul gas gas mendapat mendapat tenaga tenaga kinetik. kinetik.
••
Molekul Molekul gas gas akan akan bergerak bergerak pada pada kelajuan kelajuan yang yang tinggi. tinggi. Ini Ini menyebabkan menyebabkan kekerapan kekerapan pelanggaran pelanggaran antara antara molekul molekul gas gas dengan dengan dinding dinding bekas bekas bertambah. bertambah.
••
Ini Ini mengakibatkan mengakibatkan daya daya yang yang dikenakan dikenakan molekul molekul gas gas pada pada dinding dinding bekas bekas bertambah. bertambah. Maka, Maka, tekanan tekanan di di dalam dalam bekas bekas juga juga bertambah. bertambah.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Pressure Laws Mathematically,
P P α T → =k T
Where k = a constant, and when the volume is constant. Hence to Pressure Law
P1 P2 = T1 T2 P1 = initial pressure P2 = final pressure T1 = initial temperature in Kelvin T2 = final temperature in Kelvin P
P T
The graphs illustrate the Pressure law 0 ITeach – Physics Form 4
T
0
P
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Hukum Tekanan
P P α T → =k T Di mana k = a pemalar, dan apabila isipadu malar. Maka, hukum tekanan
P1 P2 = T1 T2 P1 = Tekanan awal P2 = Tekanan akhir T1 = Suhu awal dalam Kelvin T2 = Suhu akhir dalam Kelvin P
P T
Graf menjelaskan Hukum Tekanan 0 ITeach – Fizik Tingkatan 4
T
0
P
Chapter 4 Heat
Understanding The Gas Laws Pressure Law Experiment
The The water water is is heated heated to to increase the increase the temperature temperature of of the the trapped trapped air air in in the the round round base base flask. flask.
Relort stand
Thermometer Rubber tube Asbestos sheet
Round base flask (250 ml
Gas
Bourdon gauge
Water
The The pressure pressure of of the the gas gas in in the the flask flask is is read read from from the the Bourbon Bourbon Gauge. Gauge.
Bunsen burner Block of wood
AA sample sample data data obtained obtained
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Hukum Gas Eksperimen Hukum Tekanan Termometer
Air Air dipanaskan dipanaskan untuk untuk meningkatkan suhu meningkatkan suhu udara udara terperangkap terperangkap di di dalam dalam kelalang kelalang dasar dasar bulat. bulat.
Kaki retort Tiub getah Kepingan simen Kelalang dasar bulat (250 ml)
Gas
Tolok Bourdon
Air
Tekanan Tekanan gas gas di di dalam dalam kelalang di baca kelalang di baca menggunakan Tolok menggunakan Tolok Bourbon. Bourbon.
Penunu Bunsen Bongkah kayu
Sampel Sampel data data diperolehi diperolehi
ITeach – Fizik Tingkatan 4
The End
i - Teach
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Heat
Heat is a form of energy and is measured in Joules (J). When an object is heated, it absorbs heat energy and its temperature increases. Example : Water absorbs heat resulting in a rise in temperature. When an object is cooled, it releases heat energy and its temperature decreases. Example : When we sweat, heat is released from our body and our body cools down.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Haba
Haba ialah satu bentuk tenaga dan diukur dalam unit Joule (J). Apabila suatu objek dipanaskan, objek itu menyerap tenaga haba dan suhu objek bertambah. Contoh : Air menyerap haba menyebabkan suhu air bertambah. Apabila suatu objek disejukkan, ia membebaskan tenaga haba dan menyebabkan suhu berkurang. Contoh : Apabila kita berpeluh, haba dibebaskan daripada badan. Pembebasan haba menyebabakn badan berasa sejuk.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium The total amount of heat contains in an object depends on
Temperature
The higher the temperature of an object, the more heat energy is in the object.
Mass
An object with bigger mass contains more heat energy.
Material
Objects of the same mass and temperature but made of different materials contains different amount of heat energy.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Jumlah haba yang terdapat dalam sesuatu objek bergantung kepada
Suhu
Semakin tinggi suhu sesuatu objek, semakin banyak tenaga haba terdapat dalam objek itu.
Jisim
Objek yang mempunyai jisim yang lebih besar mengandungi tenaga haba yang lebih banyak.
Bahan
Objek-objek yang mempunyai jisim dan suhu yang sama tetapi berlainan bahan mengandungi tenaga haba yang berlainan.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Temperature
•
Temperature is the degree of hotness of a body.
•
A hot object will have a temperature higher than a cold object.
•
Two objects having the same temperature may not contain the same amount of heat energy in them.
•
Example 1 litre of water at a temperature of 800C contains more heat than 0.5 litre of water of the same temperature.
ITeach – Physics Form 4
Babr 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Suhu
•
Suhu ialah darjah kepanasan suatu jasad.
•
Objek yang panas mempunyai suhu yang tinggi berbanding objek yang sejuk.
•
Dua objek yang mempunyai suhu yang sama mungkin tidak mempunyai kendungan tenaga haba yang sama.
•
Contoh 1 liter air pada suhu 800C mengandungi lebih banyak haba berbanding 0.5 liter air pada suhu yang sama.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium The rise in the temperature of an object depends on
Quantity of heat absorbed
The more heat is absorbed, the bigger is the rise in temperature of an object.
Mass
An object of smaller mass will experience a bigger rise in temperature than an object with bigger mass when both absorbs the same quantity of heat.
Type of material
When heated, iron will experience a bigger rise in temperature than plastic.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Kenaikan suhu pada objek bergantung kepada
Kuantiti haba yang diserap
Semakin banyak haba yang diserap, semakin banyak kenaikan suhu pada objek.
Jisim
Objek yang mempunyai jisim yang kecil akan mengalami kenaikan suhu yang lebih banyak berbanding objek yang mempunyai jisim yang lebih besar apabila kedua-dua objek menyerap haba dalam kuantiti yang sama.
Jenis bahan
Besi akan mengalami kenaikan suhu yang lebih tinggi berbanding plastik.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Thermal Equilibrium When two objects with different temperatures touches (in thermal contact) with each other Heat Higher temperature
Body A
net heat will flow from the object (body A) with higher temperature to the object with lower temperature (body B). Body B
Lower temperature
Body A losses heat resulting in a drop in its temperature while body B absorbs heat thereby increasing its temperature until both bodies attain the same temperature. When this happens, the rate of heat flow from body A to body B and vice versa is the same, that is, there is no net flow of heat between the two bodies.
Heat Body A Heat
At this stage, both bodies are said to be in thermal equilibrium.
ITeach – Physics Form 4
Body B
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Keseimbangan Terma Apabila dua objek yang berlainan suhu bersentuhan (dalam sentuhan terma) antara satu sama lain Suhu tinggi
Haba
Jasad A
haba akan mengalir daripada objek (jasad A) yang bersuhu lebih tinggi kepada objek yang bersuhu lebih rendah (jasad B)
Jasad B
Suhu rendah
Jasad A akan kehilangan haba dan ini menyebabkan suhunya menurun manakala jasad B akan menyerap haba dan menyebabkan suhunya bertambah sehingga kedua-dua jasad mencapai suhu yang sama. Apabila kedua-dua jasad mencapai suhu yang sama, kadar aliran haba daripada jasad A ke jasad B dalam kedua-dua arah adalah sama. Maka, tiada pemindahan haba antara dua jasad itu.
Haba Jasad A
Jasad B
Haba Pada peringkat ini, kedua-dua jasad berasa dalam keseimbangan terma.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Thermometry – Liquid-In-Glass Thermometer To measure temperature of an object Use a substance that changes with temperature like mercury. Mercury is a liquid and when temperature of mercury increases, its volume increases. The mercury thermometer Mercury
Thin-walled Glass bulb
Celsius scale
Glass tube
Vacuum
Capillary
Mercury is contained in a capillary tube of uniform cross sectional area. When the temperature of mercury increases, the length of the mercury column increases. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Termometer – Termometer Merkuri dalam Kaca Untuk mengukur suhu sesuatu objek. Menggunakan bahan yang berubah dengan suhu seperti merkuri Merkuri ialah cecair. Apabila suhu merkuri bertambah, isipadunya juga akan bertambah. Termometer Merkuri Merkuri
Bebulu kaca Berdinding nipis
Skala Celsius
Batang kaca
Vakum
Tiub kapilari
Merkuri terdapat di dalam tiub kapilari. Apabila suhu merkuri meningkat, panjang turus merkuri juga meningkat. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium
Expand uniformly
Opaque – easier to read the thermometer
Good heat conductor
Why mercury is used in a liquid-in-glass thermometer?
High boiling point
ITeach – Physics Form 4
Not sticky
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma
Mengembang dengan seragam
Bahan legap – mudah untuk membaca bacaan termometer
Konduktor haba yang baik
Mengapa merkuri digunakan di dalam termometer?
Takat didih tinggi
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Tidak melekit
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Calibration Procedure Of A Mercury-in-glass Thermometer Ice Point Steam Point If when placed in a substance and the length of the mercury column is lθ when thermal equilibrium is reached,
0θ
then the temperature of the substance is
ITeach – Physics Form 4
lθ − l0 θ= ×100°C l100 − l0
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Kaedah Penentukuran Termometer Merkuri dalam Kaca Titik ais Titik stim Apabila termometer diletakkan pada suatu bahan, panjang turus merkuri ialah lθ apabila keseimbangan terma dicapai.
0θ
Suhu bahan ialah,
ITeach – Fizik Tingkatan 4
lθ − l0 θ= ×100°C l100 − l0
Chapter 4 Heat
Understanding Thermal Equilibrium Thermometry – Other Types Of Thermometers Name of thermometer
Physical quantity that changes with temperature
Diagram Cold junction
Thermocouple
Copper wire
V
Electromotive force (e.m.f.) produced
Constantan wire (0°C) N/m
Constant volume gas thermometer
Pressure of air in the flask air
flask water
Glass coating
Resistance thermometer
Leads Ceramic rod
ITeach – Physics Form 4
Platinum Wire coil
Resistance of the platinum wire
Bab 4 Haba
Memahami Keseimbangan Terma Termometer – Lain – lain Jenis Termometer Nama termometer
Kuantiti fizik yang berubah dengan suhu
Rajah Simpang sejuk
Termogandingan
V
Wayar kuprum
Daya elektromotif dihasilkan
Wayar kekal
(e.m.f)
(0°C) N/m
Termometer isipadu gas tetap
Tekanan udara di dalam kelalang
Kelalang Udara Air Sadur kaca
Termometer perintang
Plumbum Gegelung wayar Rod seramik Platinum
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Perintang wayar platinum
Chapter 4 Heat
2.1 Arah Mata Angin 4.2 Understanding Specific Heat Capacity
ITeach – Physics Form 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity
Factors Affecting The Rise In Substances (Materials)
Temperature
When
A
Substance Is Heated
thermometer
1 kg paraffin
1 kg water
Rise in temperature of paraffin is more than the rise in temperature of water. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu
Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan
Suhu
Apabila
Bahan Dipanaskan Bahan Termometer
1 kg Parafin
1 kg Air
Kenaikan suhu pada parafin adalah lebih tinggi berbanding kenaikan suhu pada air. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity
Factors Affecting The Rise In
Temperature
When
Substance Is Heated Mass
water
water beaker A
beaker B
Temperature of water in beaker A (smaller mass) rises more than the temperature of water in beaker B. ITeach – Physics Form 4
A
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu
Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan
Suhu
Apabila
Bahan Dipanaskan Jisim
Air
Air Bikar A
Bikar B
Suhu air dalam bikar A (Jisim yang lebih kecil) meningkat lebih banyak berbanding suhu air dalam bikar B. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity
Factors Affecting The Rise In
Temperature
When
A
Substance Is Heated
Quantity Of Heat Absorbed
beaker C 1 minute
beaker D 5 minutes
Temperature of water in beaker D rise more because more heat is absorbed by the water in beaker D. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu
Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan
Suhu
Apabila
Bahan Dipanaskan
Kuantiti haba yang diserap
Bikar C 1 minit
Bikar D 5 minit
Suhu air di dalam bikar D meningkat lebih tinggi kerana lebih banyak haba diserap oleh air dalam bikar D. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Specific Heat Capacity The specific heat capacity, c, of a substance is the quantity of heat that is absorbed by 1 kilogram of the substance to increase its temperature by 1°C. The unit of specific heat capacity is J kg-1 °C-1. The most common substance, that is, water, have a specific heat capacity of 4200 J kg-1 °C-1. This mean that in order for the temperature of 1 kg water to increase by 1°C, the water needs to absorb 4200 J of heat energy, or for the temperature of 1 kg of water to decrease by 1°C, the water needs to release 4200 J of heat energy.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu Muatan haba tentu, c, suatu bahan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1°C. Unit bagi muatan haba tentu ialah J kg-1 °C-1.
Air mempunyai muatan haba tentu sebanyak 4200 J kg-1 °C-1. Ini bermaksud Air perlu menyerap 4200 J tenaga haba untuk menaikkan suhu sebanyak 1°C bagi 1 kg air atau Air perlu membebaskan 4200 J tenaga haba untuk menurunkan suhu sebanyak 1°C bagi 1 kg air.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Specific Heat Capacity The quantity of heat absorbed or released, Q, by a substance of mass m kg experiencing a change of temperature of θ°C, is given by the formula. Q = mcθ When applying this formula, remember that •
if substance absorbs heat, then θ is the increase in temperature.
Example:
•
if the substance releases heat, then θ is the drop in temperature.
Mass of water, m = 2.0 kg Initial temperature, θ1 = 30°C Final temperature , θ2 = 38°C
The increase in temperature, θ
= θ2 -θ1 = 38 – 30
= 8°C Hence the quantity of heat absorbed by the water , Q
= mcθ = (2.0)(4200)(8) = 67200 J
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan, Q, oleh bahan yang mempunyai jisim m kg dan mengalami perubahan suhu θ°C, diberi melalui formula berikut: Q = mcθ Apabila menggunakan formula ini, ingat bahawa •
Jika bahan menyerap haba, maka θ ialah penambahan dalam suhu
Contoh:
•
Jika bahan membebaskan haba, maka θ ialah penurunan dalam suhu.
Jisim air, m = 2.0 kg Suhu awal, θ1 = 30°C Suhu akhir , θ2 = 38°C
Penambahan suhu, θ
= θ2 -θ1 = 38 – 30
= 8°C Maka, kuantiti haba yang diserap oleh air, Q
ITeach – Fizik Tingkatan 4
= mcθ = (2.0)(4200)(8) = 67200 J
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Specific Heat Capacity Of Substances Substance Solid Aluminium
Specific heat capacity, c/JKg-1 °C-1 900
Copper Iron
390
Lead
Substance Liquid Water
Specific heat capacity, c/JKg-1 °C-1 4 200 2 100
470
Paraffin Mercury
130
Glycerine
2 430
140
Generally, the specific heat capacity of solids are lower than the specific heat capacity of liquids. Also, the specific heat capacity of conductors are lower than the specific heat capacity of insulators. Mercury is a metal that exists in liquid form at room temperature which explains the low specific heat capacity of mercury. When heated, substances with small specific heat capacities will experience a large increase in temperature and vice versa. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Mamahami Muatan Haba Tentu Muatan Haba Tentu Bahan Bahan Pepejal Aluminium
Muatan haba tentu, c/JKg-1 °C-1 900
Kuprum Ferum
390
Plumbum
Bahan Cecair Air
Muatan haba tentu, c/JKg-1 °C-1 4 200 2 100
470
Parafin Merkuri
130
Gliserin
2 430
140
Muatan haba tentu bagi pepejal lebih rendah daripada muatan haba tentu bagi cecair. Muatan haba tentu bagi konduktor adalah lebih rendah daripada muatan haba tentu bagi penebat. Merkuri ialah logam yang wujud dalam bentuk cecair pada suhu bilik. Oleh sebab itu, muatan haba tentu merkuri adalah rendah. Apabila bahan dipanaskan, bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang rendah akan mengalami penambahan suhu yang lebih tinggi dan sebaliknya. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Determination Of Specific Heat Capacity Of Liquid To determine the specific heat capacity of water Mass of empty beaker = m1 kg
12V a.c power supply
Mass of beaker plus water = m2 kg
stirrer
Mass of water, m = (m2 –m1) kg Initial temperature of water = θ1 °C
thermometer beaker
Final temperature of water = θ2 °C Increase in temperature , θ = (θ2 - θ1) °C
water immersion heater
cotton wool
Power of heater = P Watts Time heater is turned on = t seconds
polystyrene tile
Heat released by heater = Heat absorbed by water Pt = (m2 –m1) c (θ2 - θ1) Therefore, specific heat capacity of water , c =
Pt (m2 − m1 )(θ 2 − θ1 )
Assumption made during the experiment : No heat is lost to the surroundings ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Mamahami Muatan Haba Tentu Penentuan Muatan Haba Tentu Cecair Untuk menghitung muatan haba tentu air : Jisim bikar kosong = m1 kg
12V a.u Bekalan kuasa
Jisim bikar dan air = m2 kg
Pengacau
Jisim air, m = (m2 –m1) kg Suhu awal air = θ1 °C Suhu akhir air = θ2 °C Kenaikan suhu , θ = (θ2 - θ1) °C
Termometer Bikar Air Pemanas rendam
Wul kapas
Kuasa pemanas = P Watt Tempoh masa pemanas dipasangkan = t saat
Jubin polistirena
Haba yang dibebaskan oleh pemanas = Haba yang diserap oleh air Pt = (m2 –m1) c (θ2 - θ1) Pt (m2 − m1 )(θ 2 − θ1 ) Anggapan dibuat semasa eksperimen : Tiada haba dibebaskan ke persekitaran Maka, muatan haba tentu air, c =
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Determination Of Specific Heat Capacity Of Solid
To determine the specific capacity of aluminium
heat
Mass of aluminium block = m kg Initial temperature of aluminium = θ1 °C
Thermometer
Tissue paper
Heater
Oil
Final temperature of aluminium = θ2 °C Increase in temperature , θ = (θ2 - θ1) °C Power of heater = P Watts
Power supply
Time heater is turned on = t seconds Heat released by heater = Heat absorbed by aluminium Pt = m c (θ2 - θ1) Pt Hence, specific heat capacity of water , c = m(θ 2 − θ1 ) ITeach – Physics Form 4
Aluminium block Insulation
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Menentukan Muatan Haba Tentu Pepejal
Untuk menghitung muatan haba tentu aluminium Jisim bongkah aluminium = m kg Suhu awal aluminium = θ1 °C
Termometer
Kertas tisu
Pemanas
Minyak
Suhu akhir aluminium = θ2 °C Kenaikan suhu , θ = (θ2 - θ1) °C Kuasa pemanas = P Watt
Bekalan kuasa
Tempoh masa pemanas dipasangkan = t saat Haba yang dibebaskan pemanas = Haba yang diserap aluminium Pt = m c (θ2 - θ1) Pt Maka, muatan haba tentu aluminium , c = m(θ 2 − θ1 ) ITeach – Fizik Tingkatan 4
Bongkah Aluminium Penebat
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Applications Of Specific Heat Capacity – Water as a cooling agent
Water has very high specific heat capacity.
This enables water to absorb a large quantity of heat with a small rise in temperature.
This makes water an ideal cooling agent in the cooling system of motor vehicles such as the car.
Radiator fan Engine cylinder
Cooling system of a car engine
cold
Direction of water flow
air
Water absorbs heat that is produced by the engine of a car. ITeach – Physics Form 4
The heat absorbed is cooled down when the water flows through the radiator and is circulated back again into the engine block to repeat the process.
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Aplikasi Muatan Haba Tentu – Air Sebagai Agen Penyejuk Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi
Ini membolehkan air untuk menyerap haba pada kuantiti yang banyak dengan kenaikan suhu yang sedikit.
Ini menjadikan air sebagai agen penyejuk yang baik dalam sistem penyejuk kenderaan seperti kereta.
Kipas radiator Silinder enjin
Sistem penyejuk enjin kereta
Sejuk
Udara
Air menyerap haba yang dihasilkan oleh enjin kereta. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Arah aliran air
Haba yang terhasil diserap dan disejukkan oleh air apabila air mengalir melalui radiator dan bergerak mengelilingi bongkah enjin dan kembali semula ke radiator untuk mengulangi proses penyejukan enjin.
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Pots And Pans
Made of insulator
The body of pots and pans is made of metal so that when heated, its temperature will rise quickly to enable the food to be cooked in a short period of time.
ITeach – Physics Form 4
Made of metal
The handle is made of insulator which will experience only a small rise in temperature so that the pots and pans can be handled without the handler’s hand being burnt.
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Periuk dan Kuali
Diperbuat daripada bahan penebat
Bahagian badan periuk dan kuali diperbuat daripada logam supaya apabila ia dipanaskan, suhu akan bertambah dengan cepat untuk membolehkan makanan dapat dimasak dalam masa singkat.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Diperbuat daripada logam
Pemegang periuk dan kuali diperbuat daripada bahan penebat. Ini kerana pertambahan suhu pada bahan penebat adalah kecil. Jadi, hanya sedikit haba daripada pemegang dipindah kepada orang yang memegang periuk atau kuali.
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Applications Of Specific Heat Capacity - Sea Breeze
Cool air from the sea moves towards the land to replace the rising air.
SEA B R
Warm air above the land rises
EEZE
Warm land During the day, land gets heated up faster than the sea water.
Hot air from the surface of the land rises creating a region of low pressure.
Cool air from the sea then flows towards the land creating sea breeze.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Aplikasi Muatan Haba Tentu - Bayu Laut
Udara sejuk dari laut bergerak ke arah darat menggantikan udara panas.
Udara panas di atas permukaan darat naik
BAYU LAUT
Permukaan darat lebih panas Pada waktu siang, permukaan darat menjadi panas lebih cepat daripada air laut. Udara panas daripada permukaan darat naik dan membentuk kawasan tekanan rendah. Udara sejuk dari laut mengalir ke arah darat membentuk bayu laut.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Heat Capacity Applications Of Specific Heat Capacity – Land Breeze
Warm air above the sea rises
d lan ea e th e s . m th o r air f s g d r i r in ol a towa e ris ZE o E C h s t ve e RE mo eplac B to r ND
LA
WARM SEA
The specific heat capacity of land is higher than that of sea water. Land cools faster than the sea at night. Hot air above the surface of the sea rises. The cool air from the land flows towards the sea creating land breeze. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Aplikasi Muatan Haba Tentu – Bayu Darat
Udara panas di atas laut naik
ada h p i dar e ara k u k sej erak an a r g ik a at Ud at ber gant r a g D dar men as t n u lau ra pa y a B uda
Air laut yang panas
Muatan haba tentu di darat lebih tinggi daripada muatan haba tentu air laut. Pada waktu malam, darat menjadi sejuk lebih cepat daripada laut. Udara panas di atas permukaan laut naik. Udara sejuk daripada darat bergerak ke arah laut menghasilkan bayu darat. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
2.1 Arah Mata AnginLatent Heat 4.3 Understanding Specific
ITeach – Physics Form 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat The Heating Curve •
At B, the solid begins to melt.
•
The heat that is absorbed does not increase the kinetic energy
Temperature (°C)
of the molecules, hence when melting
occurs,
the
Boiling point
temperature of the substance remains constant. •
Heat that is absorbed by the solid is used to overcome the force of attraction between the molecules in the solid.
•
Liquid and gas Solid and liquid
Melting point Solid Room A temperature 0
B
D
F
E
Gas
Liquid
C
Time (s)
At D, the liquid begins to vapourize.
•
The heat absorbed is used to overcome the force of attraction between the molecules in the liquid and to overcome the atmospheric pressure as the liquid changes into gas.
•
The kinetic energy of the molecules does not increase, hence when vapourization occurs, the temperature remains constant.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Lengkung Pemanasan •
Pada B, pepejal mula melebur.
•
Semasa
peleburan,
suhu
bahan adalah malar kerana haba
yang
diserap
Suhu (°C)
tidak
menambahkan tenaga kinetik
Cecair dan gas
Takat didih
molekul. •
Haba pepejal
yang
diserap
oleh
digunakan
untuk
mengatasi daya tarikan antara molekul-molekul pepejal. •
Pada
D,
cecair
Pepejal dan cecair
Takat lebur Pepejal Suhu bilik A
B
D
F
E
Gas
Cecair
C
0
Masa (s)
mula
mengewap. •
Haba yang diserap digunakan untuk mengatasi daya tarikan antara molekul-molekul cecair dan mengatasi tekanan atmosfera semasa cecair bertukar kepada gas.
•
Semasa pengewapan berlaku, suhu bahan adalah malar kerana tenaga kinetik molekul tidak bertambah.
ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Specific Specific Latent Latent Heat Heat Of Of Fusion Fusion The quantity of heat absorbed or released at constant temperature when a substance changes state is known as latent heat. Change of state form solid to liquid.
Solid
(latent heat absorbed) Melting
Liquid
Latent heat of fusion is the heat absorbed by a melting solid Specific latent heat of fusion is the quantity of heat that is needed to change 1 kg of a substance in its solid form into liquid at its melting point (no change in temperature). Example •
The specific latent heat of fusion of ice is 334000 J kg-1.
•
This means that 334000 J of heat is needed to be absorbed by 1 kg of ice to completely melt at its melting point of 0°C.
ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Pelakuran Haba Haba Pendam Pendam Tentu Tentu Pelakuran Pelakuran Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan pada suhu malar apabila bahan berubah keadaan dipanggil haba pendam. Perubahan keadaan pepejal kepada cecair.
daripada
Pepejal
(haba pendam diserap) Peleburan
Cecair
Haba pendam pelakuran ialah haba yang diserap oleh pepejal yang sedang melebur. Haba pendam tentu pelakuran ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukarkan 1 kg bahan daripada keadaan pepejal kepada cecair pada takat lebur (tiada perubahan suhu). Contoh • Haba pendam tentu pelakuran ialah 334000 J kg-1. • Ini bererti 334000 J haba diperlukan bagi 1 kg ais untuk melebur sepenuhnya menjadi air iaitu berubah keadaan daripada pepejal kepada cecair pada takat lebur 0°C. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Determination Of The Specific Latent Heat Of Fusion Of Ice Electrical heater Switched off
With the electrical heater switched off (Apparatus A) :
Ice
Time taken = t seconds Mass of water collected in beaker = mA kg Beaker A Apparatus A
With the electrical heater switched on (Apparatus B) : Power of heater = P watt
ε ice
Time heater is switched on = t seconds Mass of water collected in beaker = mB kg Mass of ice melts due to the heater , m = (mB – mA) kg Hence specific latent heat of vapourization of ice ,
lice ITeach – Physics Form 4
Pt = Pt = m mB − mA
rheostat power supply (transformer) beaker B Apparatus B
Bab 4 Haba
Memahami Muatan Haba Tentu Pelakuran Menentukan Muatan Haba Pendam Tentu Pelakuran Ais Pemanas elektrik Suis ditutup
Suis pemanas elektrik ditutup (Radas A) :
Ais
Masa yang diambil = t saat Jisim air terkumpul dalam bikar = mA kg Bikar A Radas A
Suis pemanas elektrik dipasang (Radas B) : Kuasa pemanas = P watt
ε Ais
Tempoh masa pemanas dipasang = t saat Jisim air terkumpul dalam bikar = mB kg Jisim ais cair disebabkan pemanas, m = (mB – mA) kg Haba pendam tentu pelakuran ais,
lais ITeach – FizikTingkatan 4
Pt Pt = = m mB − mA
Reostat Bekalan kuasa (transformer) Bikar B Radas B
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Specific SpecificLatent LatentHeat HeatOf OfVapourization Vapourization Liquid
(boiling) latent heat absorbed
Gas
Latent heat of vapourization is the heat absorbed by a boiling liquid. The specific latent heat of vapourization is the quantity of heat that is required to change 1 kg of a liquid at its boiling point into gas or vapour without any change in temperature. Example Specific latent heat of vapourization of water is 2260000 J kg-1. This mean that in order to change 1 kg of water to 1 kg of steam, the boiling water needs to absorb 2260000 J of heat. ITeach – Physics Form 4
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Haba Haba Pendam Pendam Tentu Tentu Pengewapan Pengewapan Cecair
(Pendidihan) haba pendam diserap
Gas
Haba pendam pengewapan ialah haba yang diserap oleh cecair yang mendidih. Haba pendam tentu pengewapan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menukarkan 1 kg cecair kepada gas atau wap pada takat didih tanpa sebarang perubahan suhu. Contoh Haba pendam tentu pengewapan ialah 2260000 J kg-1. Ini bermaksud 2260000 J haba diperlukan untuk menukarkan air kepada gas atau wap pada takat didih dengan suhu malar. ITeach – Fizik Tingkatan 4
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Determination Of The Specific Latent Heat Of Vapourization Of Water To power supply
Beaker Immersion heater Water Electronic balance
Power of heater = P watt Mass of water when water starts to boil = m1 kg Mass of water after boiling for t seconds = m2 kg Mass of water that changed into steam(vapour), m = (m1 – m2) kg hence, the specific latent heat of vapourization of water ,
lvapourization = ITeach – Physics Form 4
Pt Pt = m m1 − m2
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Pengewapan Menentukan Haba Pendam Tentu Pengewapan Air Ke bekalan kuasa
Bikar Pemanas rendam Air Penimbang elektronik
Kuasa pemanas = P watt Jisim air semasa mula mendidih= m1 kg Jisim air selepas pendidihan selama t saat = m2 kg Jisim air yang berubah kepada stim/wap, m = (m 1 – m2) kg Haba pendam tentu pengewapan air,
lpengewapan = ITeach – Fizik Tingkatan 4
Pt Pt = m m1 − m2
Chapter 4 Heat
Understanding Specific Latent Heat Applications Of Specific Latent Heat Keeping Keeping fish fish fresh fresh with with ice ice When ice melts, a large quantity of latent heat is absorbed by the fish to maintain the freshness of the fish. Steaming Steaming food food • When steam condenses, it releases a large amount of latent heat which is absorbed by the food. •
This will cook the food faster.
Autoclave Autoclave • Autoclave is used to sterilise medical equipments in the hospital. •
ITeach – Physics Form 4
The large amount of heat released when steam in the autoclave condensed kills germs and bacteria on the medical equipments.
Bab 4 Haba
Memahami Haba Pendam Tentu Aplikasi Haba Pendam Tentu Menyimpan Menyimpan ikan ikan dengan dengan ais ais Apabila ais cair, ikan menyerap haba pendam tentu ais dalam kuantiti yang banyak untuk mengekalkan kesegaran ikan. Makanan Makanan berstim berstim • Apabila stim terkondensasi, ia membebaskan haba pendam tentu yang banyak yang kemudiannya diserap oleh makanan. • Ini membolehkan makanan dimasak dengan cepat. Autoklaf Autoklaf • Autoklaf digunakan untuk mensteril peralatan perubatan di hospital. • Haba dalam amaun yang banyak dibebaskan apabila stim di dalam autoklaf terkondensasi. Haba yang dibebaskan membunuh bekteria dan mikroorganisma pada alatan perubatan. ITeach – Fizik Tingkatan 4