Nota: Haba Pendam Tentu

Apabila air dipanaskan, suhunya akan meningkat sehingga ia mencapai suhu 100 °C. Sebaik sahaja air mula mendidih, suhunya akan kekal malar pada suhu 100 °C walpupun ia menyerap haba secara berterusan.

Haba yang diserap oleh air pada suhu malar, iaitu 100 °C adalah tenaga yang diperlukan untuk menukarkan air dari keadaan cecair ke keadaan wap.

Oleh kerana haba yang diperlukan untuk perubahan keadaan berlaku tanpa sebarang kenaikan suhu, haba itu seolah-olah terpendam atau tersembunyi.

Haba yang diperlukan untuk perubahan keadaan tanpa sebarang kenaikan suhu disebut haba pendam

Haba pendam yang diperlukan untuk per­ubahan keadaan dari pepejal ke cecair (atau cecair ke pepejal) tanpa perubahan suhu dikenali sebagai haba pendam pelakuran.

Haba pendam yang diperlukan untuk perubahan keadaan dari cecair ke gas (atau gas ke cecair) tanpa perubahan suhu dikenali sebagai haba pendam pengewapan.

Haba pendam diserap apabila:
(a) pepejal bertukar ke cecair
(b) cecair bertukar ke gas.

Haba pendam dibebaskan apabila:
(a) gas bertukar ke cecair
(b) cecair bertukar ke pepejal

Nota: Muatan Haba Tentu

MUATAN HABA

Muatan haba suatu bahan adalah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu bahan itu sebanyak 1 °C.

Muatan haba diukur dalam joule per darjah Celcius. (J°C^-1)

Muatan haba sesuatu bahan bergantung kepada
(a) Jenis bahan
(b) Jisim bahan
(c) Kuantiti haba yang dibekalkan.

 

MUATAN HABA TENTU

Muatan haba tentu suatu bahan ditakrifkan sebagai kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1°C.

Unit bagi muatan haba tentu ialah joule per kilogram per darjah Celcius (J kg^-1 °C^-1)

Simbol untuk muatan haba tentu adalah c.

Kuantiti haba Q yang diterima atau hilang apabila bahan berjisim m mengalami perubahan sebanyak θ .Rumus muatan haba tentu adalah seperti berikut:

Q=mc θ

Muatan haba dan muatan haba tentu adalah dua kuantiti yang berbeza. Perkataan ‘tentu’ digunakan dalam fizik apabila kita merujuk kepada kuantiti unit bagi kuantiti fizik.

Kenyataan ‘muatan haba tentu air = 4200 J kg^-1 °C^-1 ‘ bermaksud 4200 J tenaga haba diperlukan untuk menaikkan suhu satu kilogram air sebanyak 1 °C.

AIR SEBAGAI BAHAN PENYEJUK.

Air mempunyai muatan haba tentu yang amat tinggi . Ini membolehkan air menyerap banyak tenaga haba dengan kenaikan suhu yang kecil.

Oleh kerana air boleh menyerap banyak haba, ia amat sesuai digunakan dalam sistem penyejukan kenderaan bermotor seperti kereta dan lori.

Air yang dialirkan mengelilingi silinder akan menyerap haba darinya.

Air panas itu kemudiannya disejukkan apabila ia dialirkan melalui tiub-tiub logam yang bersirip dalam radiator.

Penyejukkan dibantu oleh udara yang disedut masuk dari luar oleh kipas radiator.

Cecair khas dengan muatan haba tentu yang amat tinggi digunakan sebagai penyejuk dalam industri logam untuk menyejukkan dan melincirkan alat bagi mendapatkan pemotongan yang baik dan tahan lama.

 

AIR SEBAGAI AGEN PEMANAS.

Oleh kerana air dapat menyimpan jumlah haba yang besar, ia juga boleh digunakan sebagai agen pemanas di negara bermusim sejuk.

Semasa musim sejuk, air dari tangki air panas dialirkan melalui paip-paip air dalam radiator yang dipasang dalam rumah.

Haba yang dikeluarkan dari radiator boleh membantu untuk memanaskan udara di dalam rumah sehingga ke paras yang selesa.

Air yang sejuk dialir semula ke tangki air panas untuk dipanaskan.

 

PENGGUNAAN LOGAM SEBAGAI PERALATAN MEMASAK.

Peralatan memasak biasanya diperbuat dari logam kerana logam mempunyai muatan haba tentu yang rendah. Muatan haba tentu yang rendah bagi logam membolehkan suhunya meningkat dengan mudah apabila dipanaskan.

Logam yang biasa digunakan untuk membuat peralatan memasak ialah aluminium, tembaga dan keluli tahan karat. Logam-logam tersebut adalah sesuai digunakan kerana ia tidak bertoksik dan tidak berkarat.

Nota: Skala Suhu

Suatu skala suhu boleh ditakrifkan dengan suhu boleh diperbaharui yang dikenali sebagai takat tetap.

Skala dan unit suhu bagi termometer merkuri-dalam-kaca diperolehi melalui pemilihan dua takat tetap dan bahagikan julat diantaranya kepada sebilangan nombor yang sama bahagian yang dikenali sebagai darjah.

Pada skala Celcius, takat tetap bawah adalah suhu ais tulen yang melebur manakala takat tetap atas adalah suhu stim di atas air yang mendidih pada tekanan atmosfera 760 mmHg.

Takat tetap bawah adalah 0 °C dan takat tetap atas adalah 100°C

Takat tetap bawah ditentukan dengan membenamkan bebuli termometer ke dalam ais yang melebur. kedudukan aras merkuri terendah yang dicapai ditandakan sebagai 0 °C.

Takat tetap atas ditentukan dengan meletakkan bebuli termometer di atas air tulen yang mendidih.  Kedudukan aras merkuri yang dicapai ditandakan sebagai 100 °C.

Jarak di antara takat tetap bawah dan atas kemudiannya dibahagikan kepada 100 bahagian yang sama di mana setiap bahagian adalah sama dengan satu darjah Celcius.

Termometer Cecair-Dalam-Kaca

Termometer Merkuri.

Merkuri digunakan dalam termometer jenis cecair dalam kaca berdasarkan pengembangan isipadu merkuri dengan suhu.

Termometer merkuri terdiri daripada suatu tiub rerambut kaca dengan diameter yang seragam. Hujung bawah tiub rerambut mempunyai suatu bebuli yang berdinding nipis dan diisi dengan merkuri,

Ruang kosong di atas turus merkuri divakumkan. Dinding bebuli yang nipis membolehkan haba dipindah dengan cepat ke merkuri di dalamnya. Apabila dipanaskan , turus merkuri di dalam tiub rerambut akan mengembang secara seragam di sepanjang tiub rerambut itu.

Kepekaan termometer merkuri boleh ditingkatkan dengan :

• mengecilkan saiz bebulinya
• menggunakan bebuli kaca yang lebih nipis
• mengurangkan diameter tiub .

 

Kelebihan merkuri sebagai cecair termometri.

1. tidak melekat pada dinding kaca
2. tidak mengewap
3. legap dan mudah dilihat
4. ia adalah konduktor haba yang baik
5. mempunyai takat didih yang tinggi secara relatif iaitu 357 °C.

Kelemahan termometer merkuri dalam kaca  adalah ia tidak dapat mengukur suhu yang amat rendah kerana takat beku merkuri adalah -39°C

 

Kebaikan alkohol sebagai cecair termometrik adalah ia mempunyai takat beku yang rendah iaitu -115°C. Termometer alkohol dalam kaca adalah lebih sesuai digunakan di tempat di mana suhu musim dingin boleh jatuh sehingga -40°C.

Kelemahan termometer alkohol dalam kaca adalah:

1. Ia cenderung untuk melekat pada dinding tiub termometer, menyebabkan bacaan yang rendah apabila suhu jatuh dengan mendadak.
2. mudah mengewap dan berada di atas tiub termometer.
3. bersifat lutsinar dan mesti diwarnakan.
4. mempunyai takat didih yang rendah iaitu 78 °C

Nota: Termometer

1. Termometer biasa dalam kehidupan harian ialah termometer cecair dalam kaca, termometer digital dan termometer gelungan.
2. Pemilihan termometer yang digunakan bergantung kepada:
   (a) julat suhu yang hendak diukur
   (b) kejituan yang dikehendaki
   (c) keadaan fizikal dan bendetuk bahan yang diukur.
3. Sebarang sifat fizik yang berubah dengan suhu boleh digunakan sebagai asas untuk membina termometer. Contoh sifat fizik tersebut adalah:
   (a) pengembangan cecair dengan jisim tetap
   (b) rintangan elektrik dawai platinum
   (c) pengembangan jalur dwilogam
   (d) tekanan gas pada isipadu tetap.
   
   
4. Termometer digital menggunakan perintang terma atau termistor sebagai penderia suhu. Termistor mengubah rintangannya dengan perubahan suhu. Litar elektronik dalam termometer akan mengukur rintangan dan menukarkannya kepada suhu yang dipaparkan sebagai bacaan pada termometer.
   
   
5. Termometer gelungnan menggunakan pengembangan jalur dwilogam untuk mengukur suhu. Jalur dwilogam (bimetallic)  terdiri daripada dua jalur logam seperti kuprum dan besi yang dicantumkan . Apabila dipanaskan kuprum akan lebih mengembang daripada besi. Ini menyebabkan jalur dwilogam melengkung dan jumlah lengkungan itu adalah petunjuk bagi suhu.

Keseimbangan Terma

SUHU

Darjah kepanasan sesuatu jasad. Diukur dalam unit darjah Celcius. Unit asas adalah Kelvin.
Semakin tinggi suhu sesuatu objekm semakin banyak tenaga terma yang dimiliki oleh objek itu.
Jumlah tenaga kinetik dalaman yang dimiliki oleh sesuatu objek merujuk kepada tenaga termanya.

HABA

Haba ialah jumlah tenaga terma yang boleh dipindahkan dari satu objek ke objek yang lain.
Di ukur dalam joule(J).
Haba mengalir secara semulajadi dari sesuatu jasasd yang bersuhu tinggi ke jasad yang bersuhu rendah.
Jumlah haba yang boleh diperolehi dari sesuatu objek tidak bergantung hanya kepada suhunya tetapi juga bergantung kepada jumlah tenaga terma yang dimiliki oleh objek itu.

KESEIMBANGAN TERMA

1. Apabila dua objek yang suhunya berbeza diletakkan bersentuhan antara satu sama lain, objek yang bersuhu tinggi akan memindahkan haba kepada objek yang bersuhu lebih rendah.
2. Keseimbangan terma adalah suatu keadaan dimana kadar pengaliran bersih haba adalah sifar. Haba masih mengalir antara dua objek tetapi kadarnya adalah sama.
3. Suatu objek juga boleh mencapai keseimbangan terma dengan sekelilingnya. Ini berlaku apabila suhu bagi suatu objek mencapai suhu yang sama dengan sekelilingnya tanpa mengira sama ada ibjek itu menerima atau membebaskan haba.

Nota: Alat Pengukur Tekanan Bendalir.

1. MANOMETER

Manoeter terdiri daripada suatu tiub berbentuk U yang mengandungi air atau merkuri . Biasanya merkuri yang lebih tinggi ketumpatannya digunakan kerana beza paras merkuri adalah lebih kecil berbanding air.

Apabila kedua-dua hujung tiub didedahkan kepada tekanan atmosfera, cecair di tiub X dan tiub Y adalah pada paras yang sama.

Untuk mengukur tekanan suatu bekalan gas, tiub X disambungkan kepada bekalan gas itu. Paras cecair dalam X ditolak ke bawah oleh tekanan gas yang lebih tinggi dan paras cecair dalam Y akan naik ke atas.

Tekanan dalam bekalan gas, p  seterusnya dihitung darioada beza tinggi, \(h\) antara aras-aras cecair dalam X dan Y dengan rumus berikut.


$$ P=P_{atm} +h \rho g$$


2. TOLOK BOURDON

Tolok Bourdon biasanya digunakan untuk mengukur tekanan yang tinggi seperti tekanan bekalan gas. Alat ini terdiri daripada suatu tiub logam melengkung yang disambungkan kepada suatu sistem tuas.

Apabila disambungkan kepada suatu bekalan gas, tiub logam melengkung diluruskan oleh tekanan  gas yang memasukinya. Gerakan  tiub logam melengkung ini diperbesarkan oleh sistem tuas sehingga dapat memutarkan roda bergigi.

Roda bergigi seterusnya menggerakkan penunjuk di atas skala bacaan untuk memberikan bacaan tekanan.

Nota: Aplikasi Tekanan Atmosfera

1. PENYEDUT MINUMAN.

Apabila udara dalam penyedut minuman disedut keluar, ruang didalamnya menjadi separa vakum dan bertekanan rendah. Tekanan atmosfera di luar yang lebih besar menolak masuk minuman ke dalam mulut melalui penyedut minuman.

Jika terdapat lubang pada penyedut minuman, air akan sukar disedut ke mulut.

2. PICAGARI

Suatu picagari digunakan untuk menyedut cecair. Apabila omboh ditarik ke atas, ruang di dalam picagari mengalami tekanan yang lebih rendah berbanding dengan tekanan atmosfera di luar. Cecair akan ditolak masuk ke dalam picagari oleh tekanan atmosfera yang lebih tinggi di luar.

3. PENCANGKUK GETAH.

Pencangkuk getah ini terdiri daripada satu penyedut getah yang boleh dilekatkan pada diding licin seperti kaca dan jubin. Ia dipasangkan dengan menekan penyedut getah yang basah untuk mengeluarkan udara didalamnya sehingga menjadi ruang separa vakum.




Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di luar menekan dan menetapkan kedudukan penyedut getah itu. Penyedut getah yang besar boleh dipasangkan pada alat mengangkut untuk mengangkat barang yang berat di kilang.

4. PAM ANGKAT

Pam angkat digunakan untuk mengeluarkan air dari perigi atau minyak dari tong minyak besar. Pengendalian dimulakakn dengan bahagian atas dipenuhi air atau minyak dengan injap A tertutup.

Apabila omboh ditarik ke atas, injap A tertutup dan ruang di bawah omboh mengalami tekanan yang lebih rendah daripada tekanan atmosfera di luar.

Injap B terbuka dan tekanan atmosfera menolak air di luar masuk ke dalam pam melalui injap B.

Apabila omboh ditolak ke bawah, injap B tertutup dan air mengalir ke atas omboh melalui injap A yang terbuka.

Apabila omboh ditarik ke atas sekali lagi, injap A tertutup dan air dibawa ke atas sehingga keluar melalui muncung.

Nota: Tekanan Atmosfera

Tekanan atmosfera merupakan tekanan yang disebabkan oleh berat atmosfera yang bertindak ke atas permukaan bumi.
Tekanan atmosfera berubah-ubah dari sehari ke sehari akibat perubahan cuaca. Pada aras laut tekanan atmosfera adalah hampir-hampir sama dengan 1.013 x 10⁵ Pa. Nilai ini adalah setara dengan tekanan yang disebabkan oleh turus merkuri setinggi 760 mm atau turus air setinggi 10.3 m.

$$\begin{aligned}1{\rm{ }}atm{\rm{ }} = {\rm{ }}1.013 \times {10^5}{\rm{ }}Pa\\ {\rm{1}}{\rm{.0 }} \times {\rm{ 1}}{{\rm{0}}^5}{\rm{ Pa  =  760 mmHg}}\\ {\rm{ =  10}}{\rm{.3 m Air}} \end{aligned}$$

Kita tidak dapat merasa kesan tekanan atmosfera walaupun magnitudnya agak besar kerana darah dalam badan kita mengenakan tekanan yang tinggi sedikit berbanding dengan tekanan atmosfera. 

Tekanan atmosfera biasanya disukat dalam milimeter-merkuri(mmHg) atau sentimeter-merkuri(cmHg)

Tekanan atmosfera berkurangan dengan altitud. Ini adalah kerana udara mempunyai ketumpatan yang lebih rendah pada altitud yang lebih tinggi.

Pada altitud yang tinggi, hidung mungkin berdarah disebabkan oleh tekanan lebihan darah dalam badan.
Tekanan dalam kabin kapal terbang disesuaikan pada tekanan atmosfera normal untuk menjamin keselamatan dan keselesaan penumpang.

Nota: Tekanan Dalam Cecair

Suatu cecair yang berada dalam bekas mempunyai berat. Ini menyebabkan tekanan pada dinding bekas dan tekanan ke atas sebarang objek dalam cecair.
Tekanan dalam cecair bertindak dalam semua arah dan bertambah dengan kedalaman.

Tekanan, \(P = h\rho g\)
Dimana \(h\) = kedalaman cecair(m), \(\rho\) =ketumpatan cecair (kg m^-3) dan \(g\) = pecutan graviti.

Ciri-ciri Tekanan Dalam Cecair.

• Tekanan bertambah dengan kedalaman cecair.
• Tekanan bertambah dengan ketumpatan cecair.
• Tekanan bertindak dalam semua arah
• Tekanan tidak bergantung kepada bentuk atau saiz bekas.
• Tekanan tidak bergantung kepada luas permukaan.
• Tekanan pada dua titik yang sama aras adalah sama.

Tekanan bertambah dengan kedalaman cecair. Semakin dalam, semakin tinggi tekanan. Kedalaman diukur dari permukaan ke dasar. Berdasarkan rajah di atas, pancutan air dari lubang yang paling rendah adalah paling jauh. Ini menunjukkan bahawa tekanan air di titik yang semakin dalam adalah semakin tinggi.

Tekanan dalam cecair bertindak pada semua arah.

Tekanan tidak bergantung kepada bentuk atau saiz bekas. Ini adalah kerana tekanan cecair bertindak dengan nilai yang sama ke semua arah sehingga parasnya sama.

Aplikasi Tekanan Dalam Cecair.
1. Pembinaan Empangan. Empangan air dibina untuk memberhentikan pengaliran air dari sungai dan untuk membentuk tasik bagi bekalan air. Empangan air juga menggerakkan turbin untuk penjanaan elektrik.

Dinding pada dasar sebuah empangan adalah lebih tebal daripada yang di atas untuk menahan tekanan cecair yang lebih tinggi pada dasar empangan yang disebabkan perbezaan kedalaman cecair.
2. Sistem bekalan air umum.Air dari sungai atau empangan dipam ke dalam tangki yang terletak pada kawasan tinggi supaya mempunyai tekanan yang mencukupi untuk mengalir ke rumah-rumah yang berada pada paras yang lebih rendah.

Tangki air yang terletak pada bumbung rumah digunakan untuk menyimpan dan membekalkan air pada tekanan yang tetap.

3. Dinding kapal selam dibina dengan tebal dan dari bahan yang kuat untuk menampung tekanan cecair yang tinggi apabila kapal selam menyelam ke dasar laut.

4. Lain-lain:Pemindahan cecair ke badan pesakit menggunakan tekanan cecair yang digantung pada suatu kedudukan yang tinggi.

Balang mineral menggunakan tekanan dalam bendalir untuk membekalkan minuman air.

Nota: Aplikasi Tekanan Dalam Kehidupan

MENAMBAHKAN TEKANAN DENGAN MENGURANGKAN LUAS

1. Paku dan tapak kasut bola sepak mempunyai luas permukaan sentuhan yang kecil. Tekanan di bawah paku adalah cukup besar untuk terbenam ke dalam tanah untuk mendapat suatu cengkaman yang kuat tanpa tergelincir.
2. Luas mata pisau adalah sangat kecil. Tekanan yang besar padanya membolahkan pisau ditolak melalui bahan yang hendak dipotong.
3. Luas yang sangat kecil pada mata paku tekan menghasilkan suatu tekanan yang sangat besar supaya mudah ditekan ke dalam kayu.
4. Tapak kasut peluncur ais terdiri daripada kepingan logam yang nipis supaya dapat mengenakan suatu tekanan yang besar pada permukaan ais. Dengan ini ais dapat dilebur dan senang diluncur.

MENGURANGKAN TEKANAN DENGAN MENAMBAHKAN LUAS.

1. Traktor menggunakan taya yang besar dan lebar untuk mengurangkan tekanan supaya dapat bergerak di atas tanah yang lembut tanpa terbenam ke dalamnya.
2. Tapak dinding mempunyai luas permukaan yang besar. Ini dapat mengurangkan tekanan supaya dinding tidak terbenam ke dalam tanah.
3. Papan peluncur salji mempunyai permukaan yang besar untuk mengurangkan tekanan pada salji supaya tidak terbenam ke dalamnya.
   
   
   
4. Suatu pelapik sebar beban (washer) memastikan nat tidak ditarik ke dalam kayu apabila diketatkan.

Nota: Tekanan

Tekanan adalah daya yang bertindak secara normal perunit luas permukaan.

Dalam bentuk simbol :

Unit S.I untuk tekanan ialah Nm^-2 atau unit Pascal (Pa).
1 Pa ialah tekanan yang dihasilkan oleh satu daya 1 N  yang bertindak secara normal (berserenjang) ke atas luas 1m^-2 .

Dalam sebutan unit-unit asas, unit tekanan boleh ditulis sebagai kg m^-1 s^-2

Berdasarkan formula, tekanan , P berkadar terus dengan Daya, F dan berkadar songsang dengan Luas permukaan.


$$ P=\frac{F}{}A $$