Haba — Nota JomSkor

4.1 Keseimbangan Terma Keseimbangan terma berlaku apabila dua objek bersentuhan secara terma sehingga suhu kedua-duanya menjadi sama dan pemindahan bersih haba antara keduanya adalah sifar. Konsep ini diaplikasikan dalam kehidupan harian (memanaskan/menyejukkan objek) dan digunakan untuk menentu ukur termometer cecair dalam kaca menggunakan dua takat tetap (takat lebur ais 0 darjah C dan takat didih air 100 darjah C). 4.2 Muatan Haba Tentu Muatan haba, C ialah kuantiti haba diperlukan untuk menaikkan suhu objek sebanyak 1 darjah C (C = Q/perubahan suhu). Muatan haba tentu, c ialah kuantiti haba diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1 darjah C (c = Q/(m x perubahan suhu)), membolehkan perbandingan sifat terma antara bahan berlainan tanpa pengaruh jisim. Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi (4200 J kg^-1 C^-1), menjadikannya agen penyejuk/pemanas yang baik, dengan banyak aplikasi harian seperti sistem radiator kereta, bayu laut/darat dan pemilihan bahan binaan. 4.3 Haba Pendam Tentu Haba pendam ialah haba yang diserap/dibebaskan semasa perubahan fasa (peleburan, pendidihan, pembekuan, kondensasi) tanpa perubahan suhu, kerana haba ini digunakan untuk mengubah ikatan antara molekul, bukan tenaga kinetik molekul. Haba pendam tentu, l = Q/m, ialah haba diserap/dibebaskan bagi 1 kg bahan semasa perubahan fasa — dibahagikan kepada haba pendam tentu pelakuran (lf) dan pengewapan (lv). Konsep ini digunakan secara meluas dalam penyejukan (penyejatan peluh, sistem peti sejuk) dan pemanasan (kondensasi stim). 4.4 Hukum Gas Hukum-hukum gas menerangkan hubungan antara tekanan, isi padu dan suhu bagi gas berjisim tetap, berdasarkan Teori Kinetik Gas. Hukum Boyle: P berkadar songsang dengan V pada suhu malar (P1V1 = P2V2). Hukum Charles: V berkadar terus dengan suhu mutlak T pada tekanan malar (V1/T1 = V2/T2). Hukum Gay-Lussac: P berkadar terus dengan suhu mutlak T pada isi padu malar (P1/T1 = P2/T2). Sifar mutlak (-273 darjah C atau 0 K) ialah suhu paling rendah yang mungkin, di mana molekul gas tidak lagi bergerak.

Fizik · Tingkatan 4

4.1 Keseimbangan Terma Keseimbangan terma berlaku apabila dua objek bersentuhan secara terma sehingga suhu kedua-duanya menjadi sama dan pemindahan bersih haba antara keduanya adalah sifar. Konsep ini diaplikasikan dalam kehidupan harian (memanaskan/menyejukkan objek) dan digunakan untuk menentu ukur termometer cecair dalam kaca menggunakan dua takat tetap (takat lebur ais 0 darjah C dan takat didih air 100 darjah C). 4.2 Muatan Haba Tentu Muatan haba, C ialah kuantiti haba diperlukan untuk menaikkan suhu objek sebanyak 1 darjah C (C = Q/perubahan suhu). Muatan haba tentu, c ialah kuantiti haba diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1 darjah C (c = Q/(m x perubahan suhu)), membolehkan perbandingan sifat terma antara bahan berlainan tanpa pengaruh jisim. Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi (4200 J kg^-1 C^-1), menjadikannya agen penyejuk/pemanas yang baik, dengan banyak aplikasi harian seperti sistem radiator kereta, bayu laut/darat dan pemilihan bahan binaan. 4.3 Haba Pendam Tentu Haba pendam ialah haba yang diserap/dibebaskan semasa perubahan fasa (peleburan, pendidihan, pembekuan, kondensasi) tanpa perubahan suhu, kerana haba ini digunakan untuk mengubah ikatan antara molekul, bukan tenaga kinetik molekul. Haba pendam tentu, l = Q/m, ialah haba diserap/dibebaskan bagi 1 kg bahan semasa perubahan fasa — dibahagikan kepada haba pendam tentu pelakuran (lf) dan pengewapan (lv). Konsep ini digunakan secara meluas dalam penyejukan (penyejatan peluh, sistem peti sejuk) dan pemanasan (kondensasi stim). 4.4 Hukum Gas Hukum-hukum gas menerangkan hubungan antara tekanan, isi padu dan suhu bagi gas berjisim tetap, berdasarkan Teori Kinetik Gas. Hukum Boyle: P berkadar songsang dengan V pada suhu malar (P1V1 = P2V2). Hukum Charles: V berkadar terus dengan suhu mutlak T pada tekanan malar (V1/T1 = V2/T2). Hukum Gay-Lussac: P berkadar terus dengan suhu mutlak T pada isi padu malar (P1/T1 = P2/T2). Sifar mutlak (-273 darjah C atau 0 K) ialah suhu paling rendah yang mungkin, di mana molekul gas tidak lagi bergerak.

Keseimbangan terma

apabila dua objek bersentuhan secara terma, haba mengalir dari objek panas ke objek sejuk sehingga suhu kedua-dua objek sama dan pemindahan bersih haba menjadi sifar

Sentuhan terma

keadaan dua jasad boleh memindahkan tenaga haba antara satu sama lain

Contoh harian

termometer klinik mencapai keseimbangan terma dengan badan pesakit untuk mengukur suhu badan; makanan dalam peti sejuk mencapai keseimbangan terma dengan udara sejuk

Penentuukuran termometer

gunakan dua takat tetap — takat lebur ais (0 darjah C) dan takat didih air (100 darjah C); panjang turus cecair antara dua takat dibahagi 100 bahagian sama

Rumus suhu daripada penentuukuran

suhu = (L/L100) x 100 darjah C, dengan L = panjang turus dari tanda 0 darjah C, L100 = panjang turus dari 0 darjah C ke 100 darjah C

Konsep penting

Muatan haba, C = Q/(perubahan suhu); unit J C^-1 — bergantung pada jisim dan jenis bahan objek tertentu

Konsep penting

Muatan haba tentu, c = Q/(m x perubahan suhu); unit J kg^-1 C^-1 — sifat bahan (tidak bergantung pada jisim), membolehkan perbandingan antara bahan berlainan

Konsep penting

Kuantiti haba, Q = mc(perubahan suhu) — rumus utama untuk mengira haba yang diserap/dibebaskan tanpa perubahan fasa

Konsep penting

Air mempunyai c tertinggi (4200 J kg^-1 C^-1) berbanding logam (contoh: aluminium 900, kuprum 390) — air ialah agen penyejuk/pemanas yang baik kerana menyerap banyak haba dengan peningkatan suhu kecil

Konsep penting

Eksperimen menentukan c menggunakan pemanas rendam berkuasa diketahui: c = Pt/(m x perubahan suhu), dengan P=kuasa pemanas, t=masa pemanasan

Prinsip pertukaran haba dalam campuran

haba dibebaskan oleh objek panas = haba diserap oleh objek sejuk (Q1 = Q2, atau m1c1(perubahan suhu 1) = m2c2(perubahan suhu 2))

Haba pendam

haba diserap/dibebaskan semasa perubahan fasa TANPA perubahan suhu — digunakan untuk memutuskan/membentuk ikatan antara molekul, bukan menambah tenaga kinetik molekul

Konsep penting

Haba pendam tentu, l = Q/m (unit J kg^-1); haba pendam tentu pelakuran, lf (pepejal-cecair); haba pendam tentu pengewapan, lv (cecair-gas) — lv lebih besar daripada lf bagi bahan yang sama kerana molekul perlu dipisahkan lebih jauh semasa pengewapan

Lengkung pemanasan

bahagian condong = suhu berubah (haba menambah tenaga kinetik); bahagian mendatar = perubahan fasa berlaku (suhu malar, haba pendam diserap)

Konsep penting

Eksperimen menentukan l menggunakan pemanas berkuasa diketahui: l = Pt/m (atau Pt/(m1-m2) bagi peleburan ais yang memerlukan set kawalan untuk pampasan kebocoran haba)

Konsep penting

Penyejatan menyebabkan penyejukan kerana molekul cecair menyerap haba pendam pengewapan daripada persekitaran untuk memutuskan ikatan antara molekul — asas bagi penyejukan peluh badan dan sistem peti sejuk/penyaman udara

Konsep penting

Kuantiti haba bagi proses dua peringkat (memanaskan + perubahan fasa): Q = mc(perubahan suhu) + ml — kedua-dua formula muatan haba tentu DAN haba pendam tentu digunakan bersama

Hukum Boyle

PV = pemalar (suhu malar) -> P1V1 = P2V2 — tekanan berkadar songsang dengan isi padu

Hukum Charles

V/T = pemalar (tekanan malar) -> V1/T1 = V2/T2 — isi padu berkadar terus dengan suhu mutlak

Hukum Gay-Lussac

P/T = pemalar (isi padu malar) -> P1/T1 = P2/T2 — tekanan berkadar terus dengan suhu mutlak

Konsep penting

Suhu mutlak (kelvin), T = suhu (darjah C) + 273; sifar mutlak = -273 darjah C = 0 K, di mana molekul gas tidak lagi bergerak dan isi padu/tekanan gas menjadi sifar (nilai diekstrapolasi, tidak dapat dicapai sebenarnya)

Penjelasan Teori Kinetik Gas

tekanan gas disebabkan perlanggaran molekul dengan dinding bekas; menambah suhu meningkatkan tenaga kinetik/halaju molekul, menyebabkan lebih banyak/lebih kuat perlanggaran (tekanan meningkat jika isi padu malar, ATAU isi padu meningkat jika tekanan dikekalkan malar)

Unit S.I.

Tekanan (Pa), Suhu (K, mesti ditukar daripada darjah C), Isi padu (m^3) — penukaran unit WAJIB sebelum menggunakan rumus hukum gas

Contoh soalan

Termometer tidak berskala menunjukkan panjang turus cecair 4 cm dalam larutan, dengan L100 = 12 cm. Hitungkan suhu larutan.

Keseimbangan terma
Sentuhan terma
Penentuukuran
Takat tetap
Sifat termometrik
Muatan haba
Muatan haba tentu
Agen penyejuk
Haba pendam
Haba pendam tentu
Haba pendam tentu pelakuran
Haba pendam tentu pengewapan
Lengkung pemanasan
Lengkung penyejukan
Hukum Boyle
Hukum Charles
Hukum Gay-Lussac
Suhu mutlak
Sifar mutlak
Skala kelvin