Modul Literasi Sains [PDF]

Citation preview

KATA PENGANTAR Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan penyusunan modul Fisika materi suhu dan kalor untuk SMA kelas XI. Modul ini ditulis dengan berbasis literasi sains. Literasi sains didefinisikan PISA sebagai kapasitas untuk menggunakan pengetahuan ilmiah, mengidentifikasi pertanyaan-pertanyaan, dan untuk menarik kesimpulan berdasarkan bukti-bukti agar dapat memahami dan membantu membuat keputusan tentang dunia alami dan interaksi manusia dengan alam. Literasi yang dimaksud dalam penelitian ini adalah literasi sains yang meliputi dimensi konten, proses dan konteks. Literasi Sains terdiri atas empat pilar utama yaitu sains sebagai batang tubuh ilmu pengetahuan, sains sebagai cara menemukan / menyelidiki, sains sebagai cara berfikir dan interaksi antara sains, teknologi dan social (Chiappetta, et al, 1991). Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak terutama Prof. Dr. Ani Rusilowati, M.pd. selaku dosen mata kuliah media pembelajaran yang senantiasa memberikan ilmu yang sangat bermanfaat bagi kami. Sehingga kami kelompok 2 dapat menyelesaikan tugas penyusunan modul materi suhu dan kalor berbasis literasi sains untuk kelas XI SMA Semester Gasal tahun pelajaran 2019/2020. Kami menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam modul ini, sebagaimana tiada gading yang tak retak. Dengan senang hati kami senantiasa menerima kritik maupun saran yang bersifat membangun. Adanya modul ini, diharapkan dapat dijadikan pedoman dalm proses pembelajaran bagi para siswa. Penulis



DAFTAR ISI



Petunjuk Penggunaan Modul



Agar siswa berhasil menguasai dan memahami materi dalam modul ini, lalu dapat mengalikasikannya dalam kehidupan sehari-hari, maka bacalah dengan cermat dan ikuti petunjuk berikut dengan baik. 1.



Bacalah doa terlebih dahulu sesuai dengan keyakinanmu, agar diberikan kemudahan dalam mempelajari materi ini.



2.



Bacalah materi ini dengan seksama, sehingga isi materi ini dapat dipahami dengan baik.



3.



Buatlah catatan kecil mengenai istilah atau rumus yang belum dipahami, untuk ditanyakan kepada guru mata pelajaran.



4.



Kerjakan lembar kegiatan siswa dan soal-soal yang sudah disediakan dengan sungguh-sungguh, tanpa melihat kunci jawaban.



5.



Cocokkan hasil pekerjaan kamu dengan kunci jawaban yang sudah disediakan. 6.



Ulangi sampai kamu memahami materi modul.



PETA KONSEP



SUHU DAN KALOR



PERPINDAHAN KALOR



KALOR PADA SEBUAH BENDA



Konduksi Konduksi



Asas Black



Konduksi



Perubahan suhu Perubahan wujud



Pemuaian



Alat ukur suhu -



-



- melebur - menguap - membeku - mengembun - menyublim



termometer - celcius - reamur - fahrenheit - kelvin



Zat padat Zat cair Gas



SUHU DAN KALOR



Kompetensi Inti 3. Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. Kompetensi Dasar 3.6 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor pada berbagai kasus nyata.



Modul ini akan memberikan pengetahuan tentang literasi sains siswa yang diterapkan pada sub bab: 1. Suhu dan alat ukurnya 2. Kalor 3. Pemuaian 4. Perpindahan Kalor Tujuan kegiatan Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini diharapkan peserta didik dapat: 1. Meningkatkan kemampuan literasi sains pada materi suhu dan kalor. 2. Membandingkan skala termometer celcius dengan termometer suhu lainnya. 3. Menganalisis pengaruh kalor terhadap suhu benda. 4. Menjelaskan pengertian pemuaian. 5. Mampu menjelaskan macam-macam perpindahan kalor



SUHU



A



Anda pasti pernah merasakan kepanasan di siang hari dan merasakan dingin di malam hari. Untuk menyatakan ukuran derajat panas dan dinginnya suatu benda tersebut dinyatakan dengan besaran suhu. Jadi suhu adalah suatu besaran untuk menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda.



Alat ukur yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Prinsip kerja dari termometer adalah terjadinya perubahan zat yang disebabkan panas. Perubahan tersebut seperti perubahan volume karena adanya pemuaian, perubahan warna, atau perubahan nilai hambatan listrik suatu bahan. Termometer terdiri dari dua bagian, yaitu pipa kecil hampa udara dan zat cair pengisi tabung termometer seperti gambar 1 berikut. Gambar 1.Termometer



Skala thermometer yang sering digunakan terdiri atas skala celcius, skala reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin. Perbandingan skala thermometer tersebut ditunjukkan sebagai pada gambar 2 berikut. Perbandingan skala dari keempat termometer tersebut sebagai berikut: C : R : (F – 32) : (K – 273) = 5 : 4 : 9 : 5 Hubungan antara termometer Celcius dan Kelvin secara khusus dapat dinyatakan: t°C = (K – 273) atau t°K = (C + 273) Gambar 2. Perbandingan skala termometer



B



KALOR



1. Kalor Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah jika kedua benda tersebut saling disentuhkan. Karena kalor merupakan suatu bentuk energi, maka satuan kalor dalam S.I. adalah Joule dan dalam CGS adalah erg. 1 Joule = 107 erg. Dahulu sebelum orang mengetahui bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi, maka orang sudah mempunyai satuan untuk kalor adalah kalori. 1 kalori = 4,18 joule atau 1 Joule = 0,24 kal. 2. Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor Jika kalor yang sama diberika pada dua benda yang berbeda, akan menghasilkan perubahan suhu yang berbeda. Untuk membedakan zat-zat dalam hubungannya dengan pengaruh kalor pada zat-zat itu digunakan konsep kalor jenis yang diberi lambang “c”. Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk menaikkan atau menurunkan suhu satu satuan massa zat itu sebesar satu satuan suhu. Jika suatu zat yang massanya m memerlukan atau melepaskan kalor sebesar Q untuk mengubah suhunya sebesar ΔT, maka kalor jenis zat itu dapat dinyatakan dengan persamaan:



Satuan dalam S.I.: Q = m . c . ∆T



c dalam J/Kg . K Q dalam joule m dalam Kg ΔT dalam Kelvin



Dari persamaan Q = m . c . ΔT, untuk benda-benda tertentu nilai dari m . c adalah konstan. Nilai dari m . c disebut juga dengan kapasitas kalor yang diberi lambang "C" (huruf kapital). Kapasitas kalor didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk mengubah suhu benda sebesar satu satuan suhu. Persamaan kapasitas kalor dapat dinyatakan dengan: C=



𝑄 ∆𝑇



Satuan dari C adalah J/K



Dari persamaan: Q = m . c . ΔT dan Q = C .



diperoleh



C=m.c



ΔT 3. Asas Black Asas Black menyatakan bahwa apabila dua jenis zat A dan B temperaturnya berbeda maka setelah dicampurkan zat yang bertemperatur lebih tinggi (tA) akan memberikan kalor (panas) pada benda yang bertemperatur lebih rendah (tB) terus menerus sampai dicapai temperatur kesetimbangan tc(konstan). Dalam sebuah persamaan matematis dan dalam keadaan ideal dimana tidak ada zat lain yang terlibat dalam proses ini, maka asas Black dapat dituliskan sebagai berikut : QA = QB 𝑚𝐴 𝑐𝐴 ∆𝑡𝐴 = 𝑚𝐵 𝑐𝐵 ∆𝑡𝐵 𝑚𝐴 𝑐𝐴 (𝑡𝐴 - 𝑡𝑐 ) = 𝑚𝐵 𝑐𝐵 (𝑡𝑐 - 𝑡𝐵 ) Asas ini juga berlaku untuk lebih dari pencampuran dua zat, sehingga secara umum asas Black dapat dituliskan sebagai berikut: 𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑄𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 Artinya Jumlah kalor yang dilepas oleh zat yang bertemperatur lebih tinggi akan seluruhnya diterima oleh zat yang bersuhu lebih rendah. Jika zat/benda yang menerima kalor lebih dari satu jenis, maka seberapa besar satu zat menerima kalor dibanding zat lain ditentukan oleh kalor jenis benda (selain oleh massanya).



AYO BERFIKIR



BAGAIMANA JOSEPH BLACK MENEMUKAN TEORI ASAS BLACK?



Gambar. Joseph Black Joseph Black lahir pada tanggal 16 April 1728. Beliau adalah ahli fisika dan pada tahun 1760 merupakan orang pertama yang menyatakan prinsip asas black yaitu prinsip mengenai perbedaan antara suhu dan kalor. Ketika Joseph Black, ahli imia fisika dari Skotlandia menjabat Profesor di Universitas Edinburgrh, kelasnya selalu dipenuhi murid-murid dari seluruh Eropa yang ingin mendengarkan kuliahnya yang sering disertai demonstrasi percobaan yang menarik. Black menghabiskan banyak waktu nya untuk mengamati perpindahan kalor. Karena sering berkutat di Laboratorium, ia berhasil mendapatkan penemuan yang sangat penting di tahun 1761 yaitu Kalor Laten. Black juga membuktikan bahwa setiap benda menyerap kalor yang berbeda untuk menaikkan suhunya sebanyak 1 derajat. Pada tahun 1799, Joseph Black melakukan penyelidikan tentang pelepasan dan penerimaan kalor. Hasilnya adalah teori yang disebut asas black berbunyi : “Besarnya kalor yang dilepaskan oleh suatu benda sama dengan besarnya kalor yang diterima oleh benda lain”.



4.



Perubahan Wujud Zat Wujud zat dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu zat padat, zat cair dan zat gas. Wujud



suatu zat dapat berubah dari wujud zat yang satu menjadi wujud yang lain. Perubahan wujud dapat disebabkan karena pengaruh kalor. Perubahan wujud zat selain karena penyerapan kalor, dapat juga karena pelepasan kalor. Setiap terjadi perubahan wujud terdapat nama-nama tertentu. Berikut adalah skema perubahan wujud zat beserta nama perubahan wujud zat tersebut.



Gambar. Skema perubahan wujud zat



Perubahan wujud es sampai menjadi uap jenuh, beserta persamaan kalor yang diserap dapat dilihat seperti gambar 3 di bawah ini.



Gambar 3 Perubahan wujud air dan kalor yang diserap







Dari es dengan suhu