BIOLOGY
BAB 6
EKOSISTEM
Ekosistem
merupakan kesatuan dari suatu komunitas dengan lingkungannya, di dalam kesatuan
tersebut terjadi suatu interaksi. Ilmu yang mempelajari hubungan timbal
balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya disebut ekologi. Ekosistem yang
terbesar di bumi disebut biosfer yang terdiri dari seluruh ekosistem yang ada di
permukaan bumi.Terdapat
dua macam ekosistem, yaitu :
1. Ekosistem buatan;
yang sengaja dibuat oleh manusia. Misal: sawah, kolam akuarium.
2. Ekosistem alami;
yang tidak dibuat oleh manusia tetapi sudah ada dari alam. Misal: sungai,
pantai, hutan
Ekosistem terdiri dari:
1. Komponen abiotik, yaitu; tanah,
air, udara, cahaya
Matahari, gravitasi, suhu
temperatur
2. Komponen
biotik
a. Produsen
Tumbuhan hijau mampu memanfaatkan
cahaya matahari untuk menghasilkan zat makanan melalui proses fotosintesis, sehingga
disebut sebagai produsen. Organisme yang dapat membuat makanan sendiri disebut
organisme autotrof.
b. Konsumen
Manusia dan
hewan termasuk dalam golongan konsumen karena keduanya tidak dapat membuat
makanan sendiri. Konsumen disebut juga organisme heterotrof, artinya organisme
yang tergantung organisme lain untuk mendapatkan makanan. Berdasarkan jenis
makanannya, organisme yang mendapatkan makanan dari tumbuhan saja disebut
herbivora, organisme yang hanya makan hewan disebut karnivora. Organisme yang mendapatkan
makanan dari tumbuhan maupun hewan disebut omnivora.
c.
Pengurai.
Dekomposer atau pengurai dalam menguraikan zat organik yang terdapat pada
makhluk hidup yang sudah mati menjadi zat yang lebih sederhana, seperti mineral
atau zat organik lain. Makhluk hidup yang berperan sebagai pengurai adalah
bakteri dan jamur saprofit. Zat mineral atau zat hara hasil penguraian meresap ke
dalam tanah yang sangat dibutuhkan oleh tumbuhan
Satuan-Satuan
dalam Ekosistem:
1.
Individu merupakan makhluk hidup
tunggal. Populasi merupakan sejumlah
individu sejenis yang hidup bersama di suatu tempat tertentu. Kepadatan
populasi manusia menurunkan kualitas lingkungan. Dampak kepadatan populasi manusia di antaranya
adalah timbulnya pencemaran air, tanah, dan udara, serta rusaknya lingkungan
2.
Ada dua hal yang menyebabkan terjadinya
perubahan populasi, sebagai berikut :
a. Adanya individu
yang datang, yaitu karena adanya kelahiran (natalitas) dan imigrasi.
b. Adanya
individu yang pergi, karena adanya kematian (mortalitas) dan emigrasi.
Beberapa hal yang mempengaruhi
populasi manusia, yaitu:
1. Kelahiran atau
natalitas, kepadatan populasi akan bertambah. Angka kelahiran diperoleh
menghitung jumlah kelahiran hidup tiap 1000 penduduk per tahun
2. Kematian
atau mortalitas, kepadatan populasi akan berkurang. Angka kematian diperoleh
menghitung jumlah kematian tiap 1000 penduduk per tahun.
3. Imigrasi, adanya
penduduk yang datang akan menambah kepadatan populasi.
4. Emigrasi, adanya
penduduk yang pindah atau pergi akan mengurangi kepadatan populasi.
Komunitas merupakan populasi-populasi
yang berbeda hidup bersama pada suatu tempat tertentu. Tempat di mana makhluk
hidup itu berada disebut habitat Lingkungan adalah segala sesuatu yang terdapat
di sekitar makhluk hidup.
Hubungan Antar
komponen Ekosistem
Hubungan saling
ketergantungan antar produsen, konsumen dan pengurai. Terjadi melalui peristiwa makan dan
memakan melalui peristiwa sebagai berikut:
1. Rantai makanan
Merupakan
peristiwa makan dan dimakan dalam suatu ekosistem dengan urutan tertentu. Pada rantai makanan terjadi
perpindahan zat makanan dari sumbernya, yaitu tumbuhan melalui sederetan
makhluk hidup tertentu dengan cara makan dan dimakan. Kumpulan dari beberapa
rantai makanan akan membentuk jaring-jaring makanan. Produsen menempati tingkat
tropik pertama, herbivora pada tingkat kedua, sedangkan karnivora pada tingkat
ketiga, dan seterusnya.
2. Jaring-jaring
makanan
Merupakan sekumpulan rantai makanan yang saling
berhubungan dalam suatu ekosistem.
 |
|||
 |
|||
3. Piramida
makanan
Pada piramida jumlah produsen menempati dasar piramida. Merupakan
gambaran perbandingan antara produsen, konsumen I, konsumen II, dan seterusnya.
Dalam piramida ini
semakin ke puncak biomassanya semakin kecil.
4. Arus
energi
Merupakan perpindahan energi dari tempat yang tinggi ke
tempat yang rendah. Yaitu dari sinar matahari lalu produsen, ke konsumen tingkat
I, ke konsumen tingkat II sampai pengurai. Sedangkanmineral membentuk siklus.
Energi yang dilepas sangat kecil karena setiap organisme membutuhkan energi
dalam memenuhi kebutuhannya.
5. Siklus energi
Merupakan
perpindahan zat dari tempat satu ke tempat yang lainnya. Akhirnya akan kembali
ke tempat zat itu berasal.
Bentuk interaksi
pada organisme di antaranya simbiosis dan protokooperasi. Macam-macam simbiosis
pada organisme:
1. Komensalisme
Komensalisme adalah interaksi yang saling menguntungkan
satu organisme tetapi tidak berpengaruh pada yang lain. Contoh Epifit yang
tumbuh pada tumbuhan inang. Tumbuhan anggrek yang hidup menempel pada pohon
(inang), memanfaatkan inang hanya sebagai tempat fisik untuk hidup. Tumbuhan
inang tidak mendapat tekanan (dirugikan) dengan adanya tumbuhan anggrek.
2. Mutualisme
Bentuk interaksi dimana kedua pasangan yang berinteraksi
saling menguntungkan. Contoh umum mutualisme adalah penyerbukan yang dilakukan
oleh serangga.
3. Parasitisme
Hubungan di antara dua organisme, yang satu sebagai
parasit dan yang lain sebagai inang. Parasit memperoleh keuntungan dari
kehidupan bersama ini dengan mendapatkan bahan makanan, sedangkan inang
tertekan (dirugikan). Contoh
hubungan antara tumbuhan Beluntas (Plucea indica) dengan Tali putrid (Cuscuta).
Beberapa
perbuatan manusia yang dapat mengancam atau menurunkan keanekaragaman makhluk
hidup antara lain:
1. Pembabatan
hutan alam, untuk jalan raya, pabrik, perumahan dan sebagainya.
2. Penggunaan
pestisida, insektisida dan sejenisnya yang tidak bertanggung jawab.
3. Pembuangan
limbah industri yang sembarangan.
4. Perburuan
hewan yang tidak bertanggung jawab
Pelestarian makhluk hidup dapat
dilakukan melalui cara–cara sebagai berikut :
1. Tumbuh–tumbuhan
Upaya
yang dilakukan, sebagai berikut:
a. Kebon koleksi,
biasanya hanya untuk mempertahankan tumbuhan bibit unggul. Contoh : kebon
kelapa di Bone–Bone, kebon mangga di Pasuruan.
b. Kebun plasma
nutfah, merupakan perkembangan kebun koleksi Contoh: di Cibinong LIPI dengan
buah-buahan inti, temu–temuan, talas, dan suweg.
c. Kebun botani,
didirikan pada tahun 1817 di Bogor,
terkenal dengan Kebon Raya Bogor.
2. H e w a n
Upaya yang dilakukan,
sebagai berikut:
a. Menangkar hewan
langka dengan cara mengisolasi hewan tersebut.
b. Mengambil
telur–telur hewan untuk dibantu menetaskannya.
c. Memindahkan hewan
langka ke tempat yang lebih cocok.
d. Membuat
undang–undang perburuan.
Pengaruh pencemaran dan cara
mengatasinya, yaitu:
1. Pencemaran air
Tanda–tanda
pencemaran air dapat lihat secara:
a. Fisis, yaitu pada kejernihan air, perubahan
suhu, perubahan rasa, dan perubahan warna air.
b. Kimia, yaitu adanya zat kimia yang
terlarut dan perubahan pH.
c. Biologi, yaitu, adanya mikroorganisme di
dalam air tersebut
Akibat
pencemaran air:
a. Zat yang
memperkaya perairan sehingga merangsang pertumbuhan mikroorganisme.
Limbah
yang terkandung dalam air dapat membusuk sehingga pada air menimbulkan bau yang
tidak sedap. Akibatnya kadar oksigen dalam air berkurang sehingga mengganggu
makhluk hidup air lainnya. Sampah organik pada air akan mengalami penguraian melepaskan
nitrat dan fosfat yang merangsang mikroorganisme seperti ganggang akan tumbuh
subur sehingga akan menutupi ekosistem air. Peristiwa ini disebut eutrofikasi.
b. Zat-zat yang
bersifat racun akan membunuh organisme yang hidup di air
Zat yang
bersifat racun contohnya pestisida yang penggunaannya secara berlebihan sisanya
dapat sampai lingkungan air. Karena sisa pertisida itu sulit diuraikan oleh
mikroorganisme. Hal ini akan memyebabkan turunnya kandungan oksigen dalam air
tersebut Dampak penggunaan pestisida disebut biological magnification yaitu pelipatgandaan bahan pencemar pada
organisme dari organisme tingkat rendah ke organisme tingkat tinggi dengan
kadar polutannya juga semakin tinggi.
Upaya
mengatasi pencemaran air dilakukan sebagai berikut:
a. Pengelola
industri wajib membuat unit pengelolaan limbah (UPL).
b. Menggunakan
pupuk buatan dan pestida sesuai dengan dosis yang dianjurkan.
c. Di rumah tangga
wajib membuat unit pengelolaan sederhana.
2. Pencemaran udara
Yang
menyebabkan terjadinya pencemaran udara antara lain: asap kendaraan, asap cerobong
pabrik, dan instalasi nuklir atau percobaan nuklir. Akibat pencemaran udara:
a. Meningkatnya suhu
bumi karena efek rumah kaca yaitu meningkatnya kadar karbondioksida, yang
dikenal dengan pemanasan global
b. Gangguan
pernafasan dan penyakit paru-paru.
c. Terjadinya hujan
asam akibat asap yang menggunakan bahan baker fosil. Hujan asam adalah hujan
yang keasaman air melebihi air hujan yang tidak kena polusi. Dampak dari hujan
asam ini mengakibatkan tanah menjadi kurang subur, merusak tanaman dan pH air
turun.
d. Rusaknya lapisan
ozon . Dampaknya tidak akan tersaringnya sinar ultraviolet oleh lapisan ozon
sehingga kulit mudah terbakar, timbul kanker kulit, lensa mata mudah terkena
katarak, fotosintesis terganggu. Untuk memperlambat terjadinya pemanasan global
dengan cara mengurangi pemakaian bahan bakar minyak, penghentian CFC pada
almari pendingin.
Upaya
mengatasi pencemaran udara dilakukan sebagai berikut:
a. Pabrik yang
mengeluaran asap membuat cerobong asap yng tinggi agar gas pencemarnya keluar
ke lingkungan berbaur dengan angin.
b. Lokasi pabrik
sebaiknya jauh dari pemukiman.
c. Melakukan
reboisasi untuk mengurangi kadar karbondioksida di udara.
3. Pencemaran tanah
Penyebab
pencemaran tanah karena adanya sampah–sampah yang tidak dapat diuraikan,
seperti plastik, kaleng, dan kaca. Akibat pencemaran tanah: kesuburan tanah
menurun dan pertumbuhan tanaman terganggu. Upaya mengatasi pencemaran tanah,
antara lain :
a. Melakukan daur
ulang sampah yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganime.
b. Memisahkan
sampah plastic dengan non plastik. Sampah non plastik ditimbun dijadikan humus.
c. Jangan
membuang sampah di sembarang tempat.
Beberapa penyebab terjadinya kerusakan hutan,
yaitu:
1. Berladang
yang berpindah–pindah.
2. Penebangan
kayu secara liar.
Akibat kerusakan hutan :
1. Kondisi
kesuburan tanah menurun.
2. Air
tanah berkurang.
3. Peningkatan
suhu tubuh.
4. Flora
dan fauna terancam.
Upaya mengatasi kerusakan hutan:
1. Masyarakat
harus sadar akan dampak yang ditimbulkan akibat kerusakan hutan.
2. Meningkatkan
kesadaran masyarakat untuk memelihara hutan dan tidak melakukan penebangan
liar.
3. Melakukan
tindakan yang memotivasi warga untuk bertanggung jawab terhadap lingkungan
hidup
4. Menetapkan
peraturan-peraturan tentang yang mengatur penebangan hutan.
5. Mengadakan
pengawasan, pengendalian, dan pengelolaan hutan.
6. Mengeluarakan
undang–undang tentang lingkungan hidup. Misalnya Undang-undang No.4 tahun 1982
tentang Pokok-Pokok Pengelolaan Lingkungan hidup.
RINGKASAN :
·
Ekosistem merupakan hubungan timbal balik antara
makhluk hidup dengan lingkungan. Komponen
ekosistem ada dua macam yaitu:
a. komponen
biotik; yang terdiri dari makhluk hidup, contohnya, berbagai jenis
tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme dan terdiri dari:
(1). Produsen
adalah organisme yang dapat membuat makanan sendiri. Yaitu tumbuhan hijau.
(2). Konsumen
adalah pemakan yang terdiri herbivora pemakan tumbuhan, karnivora pemakan
daging, dan omnivora pemakan segalanya.
(3). Pengurai
adalah Merupakan mikroorganisme yang menguraikan senyawa organic atau bahan
makanan yang ada pada sisa organisme menjadi senyawa anorganik yang lebih
kecil.
b. komponen
abiotik; yang terdiri dari benda mati,seperti air, tanah, udara, cahaya
matahari, suhu, kelembaban, maupun bebatuan
·
Organisme yang dapat membuat makanan sendiri disebut autotrof, dan yang tidak dapat menbaut
makanan sendiri disebut heterotrof.
·
Satuan-satuan dalam ekosistem terdiri dari individu, populasi,
komunitas ,ekosistem dan biosfer.
·
Populasi makhluk hidup
dapat mengalami perubahan karena kelahiran/pendatang, kematian/ pergi.
·
Hubungan antar kompenen
ekosistem yaitu:
a. hubungan antara kompenen biotik dengan
abiotik; Keberadaan komponen abiotik dalam ekosistem sangat mempengaruhi
komponen biotik. Begitu juga sebaliknya
komponen biotik sangat mempengaruhi komponen abiotik Komponen abiotik yang tidak tergantung dengan
biotik antara lain: gaya grafitasi, matahari, tekanan udara.
b. kompenen biotik dengan biotik, terjadi
pada;
- jaring-jaring
makanan; Merupakan sekumpulan rantai makanan yang saling berhubungan dalam
suatu ekosistem.
- rantai
makanan Merupakan peristiwa makan dan dimakan dalam suatu ekosistem dengan
urutan tertentu.
- piramida
makanan; Merupakan gambaran perbandingan antara produsen, konsumen I, konsumen
II, dan seterusnya. Dalam piramida ini semakin ke puncak biomassanya semakin
kecil.
- arus
energi, Merupakan perpindahan energi dari tempat yang tinggi ke tempat yang
rendah.
·
Pengaruh kepadatan populasi manusia terhadap lingkungan, apabila
populasi manusia meningkat maka akan timbul dapak pada lingkungan yang akan
menyebabkan kwalitas lingan akan menurun dan akhirnya akan merusak lingkungan.
Oleh karena tiu manusai sangat berperan dalam pengelolaan lingkungan untuk
megatasi kerusakan lingkungan.
·
Kerusakan lingkungan
karena ada beberapa pencemaran, misalnya pencemaran air, pencemaran udara,
pencemaran tanah serta kerusakan hutan.
LATIHAN BIOLOGI
1. Pada ekosistem kebun ditemukan data 25
pohon pisang, 10 pohon mangga, 5 pohon pepaya, sebatang pohon karet, dan
sebatang pohon nangka. 25 pohon pisang disebut ….
a. ekosistem b. komunitas
c. populasi d.
individu
2. Organisme yang bergantung pada organisme
lain untuk memperoleh makanan disebut organisme ….
a. autotrof b.
heterotrof c. trofi d. fototrofi
3. Pola kehidupan berikut ini yang termasuk
simbiosis komensalisme adalah ....
a. kutu pada tubuh kucing c. benalu dengan pohon jambu air
b. burung jalak dengan kerbau d. anggrek dengan pohon mangga
4. Akibat dari adanya pencemaran udara
adalah ….
a. timbulnya penyakit kolera dan tifus c. menyebabkan eutrofikasi pada perairan
b. menurunnya kesuburan tanah d. meningkatnya suhu bumi karena efek rumah
kaca
5. Suatu zat dapat dikatakan sebagai
polutan jika memenuhi kriteria di bawah ini, kecuali ….
a. didapat
dalam jumlah yang melebihi normal c. mengganggu kesehatan
b. berada
pada tempat yang semestinya d.
merusak lingkungan
6. Zat
pencemar yang menyebabkan penipisan lapisan ozon adalah ….
a. Belerang
oksida b. Karbon monoksida c. Nitrogen oksida d. Kloro Fluoro
Karbon
7. Bakteri dalam ekosistem berperan sebagai….
a. produsen c.
pengurai
b. ponsumen d.
abiotik
8. Tumbuhan hijau yang tergolong autotrof,
sebab ….
a. dapat membuat makanan sendiri c.
hidup menempel pada makhluk hidup lain
b. tidak dapat membuat makanan sendiri d. hidup menagambil makanan makhluk hidup lain
9. Tumbuhan heterotrof adalah ….
a. anggrek c.
lumut
b. jamur d.
paku
10. Dalam sutu ekosistem terdapat tikus, kucing,
rumput, jamur, bakteri. Organisme yang sangat tergantung pada konsumen adalah ….
a. tikus, kucing c.
rumput, jamur
b. kucing, rumput d.
jamur, bakteri
11. Berikut
ini perpindahan energi yang benar adalah ….
a. matahari
– herbivora - karnivora - omnivore c.
produsen – karnivora – herbivora –
matahari
b. matahari –
produsen - konsumen I – konsumen II d.
produsen – matahari – konsumen –
produsen
12. Prediksi
penyebab munculnya penyakit kolera pada populasi penduduk yang padat dan ….
a. tersedia makanan
yng terbatas c.
udara bersih terbatas
b. tempat
tinggal yang terbatas d.
air bersih yang terbatas
13. Salah
satu sumber pencemaran tanah adalah ….
a. sampah c.
bahan baker
b. kebakaran hutan d.
plastik
14. Tindakan
untuk menjada hutan dan kerusakan lingkungan adalah ….
a. menembak pemburu c.
memberlakukan undang-undang
b. lomba berburu d.
menganti tanaman semusim
15. Faktor
berikut yang merupakan batasan banyaknya populasi manusia adalah .…
a. jumlah makan yang
diproduksi c.
jumlah populasi
b. jumlah tempat tinggal d.
persediaan makanan
16. Pembuangan sampah yang sembarangan dapat
mengakibatkan banjir. Banjir terjadi karena ….
a. plastik sukar membusuk c.
tidak ada bakteri pembusuk
b. sampah menyumbat d.
tanah longsor
17. Tumbuhan
hijau yang tergolong autotrof, sebab ….
a. dapat membuat
makanan sendiri c.
hidup menempel pada makhluk hidup lain
b. tidak dapat
membuat makanan sendiri d.
hidup mengambil makanan makhluk hidup
lain
18. Tumbuhan
heterotrof adalah ….
a. anggrek c.
lumut
b. jamur d.
paku
19. Dalam
suatu ekosistem terdapat tikus, kucing, rumput, jamur, bakteri. Organisme yang
sangat tergantung pada konsumen adalah ….
a. tikus, kucing c.
rumput, jamur
b. kucing, rumput d.
jamur, bakteri
20. Berikut
ini perpindahan energi yang benar adalah ….
a. matahari –
herbivora – karnivora – omnivore c.
produsen – karnivora – herbivora
– matahari
b. matahari –
produsen –konsumen I – konsumen II d.
produsen – matahari – konsumen –
produsen
21. Prediksi
penyebab munculnya penyakit kolera pada populasi penduduk yang padat dan ….
a. tersedia makanan
yang terbatas c. udara bersih terbatas
b. tempat tinggal
yang terbatas d.
air bersih yang terbatas
22. Salah
satu sumber pencemaran tanah adalah ….
a. sampah c.
bahan bakar
b. kebakaran hutan d.
plastik
23. Tindakan
untuk menjaga hutan dan kerusakan lingkungan adalah ….
a. menembak
pemburu c.
memberlakukan undang-undang
b. lomba berburu d.
menganti tanaman semusim
BAB 8
PEMUAIAN
Pemuaian adalah
bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian dapat
terjadi pada zat padat, cair, dan gas. Besarnya pemuaian zat sangat tergantung
ukuran benda semula, kenaikan suhu, dan jenis benda. Pengaruh dari pemuaian
pada zat, benda akan bertambah ukurannya baik panjang, luas maupun volume.
1. Pemuaian Zat
Padat
Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat
padat disebut muschen broek.
a. Muai
panjang
Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang
mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda. L = Lo { 1 + α ( t2 – t1 ) }
Keterangan: L = panjang setelah pemanasan atau
pendinginan (m) atau (cm)
Lo = panjang awal (m) atau (cm)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
t1 = suhu
mula-mula ( 0C )
t2 = suhu
akhir ( 0C )
b. Muai
luas: A = Ao { 1 + β ( t2 – t1 ) }
Keterangan: A
= luas setelah pemanasan atau pendinginan (m2) atau (cm2)
|
No.
|
Jenis zat
|
Koefisin muai panjang ( /0C
)
|
|
1.
|
Aluminium
|
0,000024
|
|
2.
|
Perunggu
|
0,000019
|
|
3.
|
Baja
|
0,000011
|
|
4.
|
Tembaga
|
0,000017
|
|
5.
|
Kaca
|
0,000009
|
|
6.
|
Pirek
|
0,000003
|
|
7.
|
Berlian
|
0,000001
|
|
8.
|
Grafit
|
0,000008
|
Ao = luas awal (m2)
atau (cm2)
β = koefisien muai luas ( /0C
)
t1 = suhu mula-mula ( 0C )
t2 = suhu akhir ( 0C
)
β = 2 α
c. Muai
volume: V = Vo { 1 + γ ( t2 – t1 ) }
Keterangan: V
= volume setelah pemanasan atau pendinginan (m3) atau (cm3)
Vo = volume awal (m3)
atau (cm3)
γ =
koefisien muai volume ( /0C)
t1 = suhu mula-mula (0C)
t2 = suhu akhir (0C)
γ = 3 α
2. Pemuaian Zat Cair
Alat yang digunakan untuk
menyelidiki pemuaian zat cair disebut labu didih. Sifat utama zat cair adalah
menyesuaikan dengan bentuk wadahnya. Oleh karena itu zat cair hanya memiliki
muai volume saja. Pemuaian volume zat cair terkait dengan pemuaian tekanan
karena peningkatan suhu. Titik pertemuan antara wujud cair, padat dan gas
disebut titik tripel.
Khusus untuk air, pada kenaikan suhu
dari 0ºC sampai 4ºC volumenya tidak bertambah akan tetapi justru menyusut. Pengecualian
ini disebut dengan anomali air. Hal serupa juga terjadi pada bismuth pada
suhu-suhu yang berbeda.
|
No.
|
Jenis zat
|
Koefisin muai volume( /0C )
|
|
1.
|
Air raksa
|
0,00018
|
|
2.
|
Alkohol
|
0,00120
|
|
3.
|
Aseton
|
0,00150
|
|
4.
|
Air
|
0,00021
|
|
5.
|
Bensin
|
0,00095
|
3. Pemuaian
Zat Gas
Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian gas disebut
dilatometer.Salah satu perbedaan antara zat gas dengan zat padat dan cair
adalah volume zat gas dapat diubah-ubah dengan mudah. Misal, sebuah
tabung gas elpiji. Di dalam tabung gas tentu akan mengadakan tekanan pada
dinding tabung. Tekanan ini disebabkan oleh gerakan partikel gas. Tiga hal yang perlu diperhatikan pada zat gas
adalah volume, tekanan dan suhu.
a. Untuk volume
terhadap perubahan suhu pada tekanan tetap (Isobar): V = Vo
{ 1 + γp
( t2 – t1 ) }
Keterangan: V = volume gas pada suhu t ( m3 )
Vo = volume gas mula-mula ( m3 )
γp = koefisien muai gas pada
tekanan tetap ( /0C)
t1 = suhu mula-mula ( 0C )
t2 = suhu akhir ( 0C )
Pemuaian gas pada tekanan tetap
berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan
dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas.
Keterangan: P
= tekanan (atm)
V = volume (liter)
T = suhu (K)
b. Tekanan terhadap perubahan suhu pada volume
tetap (Isokhorik): P = Po { 1 + γv ( t2 – t1 ) }
Keterangan: P = tekanan gas pada suhu t ( m3 )
Po= tekanan gas mula-mula ( m3 )
γv = koefisien muai gas
pada volume tetap ( /0C)
t1 = suhu
mula-mula ( 0C )
t2 = suhu akhir ( 0C )
Pemuaian gas pada volume tetap
berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup
dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.
c. Muai
volume gas(Isotermal) →
Koefisien muai untuk semua jenis gas adalah sama yaitu 
atau 0,00367 /K
atau 0,00367 /K
Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang
tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas
adalah tetap
P V = tetap atau P1 V1 = P2
V2
Keterangan, P = tekanan gas (atm) dan V = volume gas (liter)
Masalah yang
ditimbulkan oleh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari untuk menghindari bencana
yang tidak diinginkan
1. Pemasangan
kaca jendela
Pemasangan kaca jendela memperhatikan juga ruang muai bagi kaca sebab
koefisien muai kaca lebih besar daripada koefisien muai kayu tempat kaca
tersebut dipasang. Hal ini penting sekali untuk menghindari terjadinya
pembengkokan pada bingkai.
2. Celah
pemuaian pada sambungan jembatan
Sambungan antara
dua jembatan beton terdapat celah di antaranya. Hal ini bertujuan agar jembatan
tersebut tidak melengkung saat terjadi pemuaian.
3. Sambungan
rel kereta api
Penyambungan rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel
dengan batang rel lain. Jika suhu meningkat, maka batang rel akan memuai hingga
akan bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar rel maka tidak
akan terjadi desakan antar rel yang akan mengakibatkan rel menjadi bengkok.
4. Kawat telepon
atau kawat listrik
Kabel jaringan listrik
atau telepon dipasang kendur dari tiang satu ke tiang lainnya sehingga saat
udara dingin panjang kabel akan sedikit berkurang dan mengencang.
Beberapa manfaat pemuaian yang sering
kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:
1. Pengelingan
Menyambung dua pelat dengan menggunakan paku khusus dengan proses khusus.
Paku keling yang dipakai untuk mengeling sesuatu dalam keadaan panas sampai
berpijar dan dimasukkan ke dalam lubang pelat yang hendak kita keling. Kemudian
paku bagian atas dipukul-pukul sampai rata. Setelah dingin paku keling tersebut
akan menyusut dan menekan kuat pelat tersebut.
2. Keping bimetal
Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki
koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat
peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama
dan kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami
pemuaian dengan pertambahan
panjang yang berbeda.
3. Pemasangan
bingkai roda logam pada pedati dan kereta api
Bingkai roda pedati pada
keadaan normal dibuat sedikit lebih kecil daripada tempatnya sehingga tidak
dimungkinkan untuk dipasang secara langsung pada tempatnya. Untuk memasang
bingkai tersebut, terlebih dahulu besi harus dipanaskan hingga memuai dan
ukurannya pun akan menjadi lebih besar daripada tempatnya sehingga memudahkan
untuk dilakukan pemasangan bingkai tersebut. Ketika suhu mendingin, ukuran
bingkai kembali mengecil dan terpasang kuat pada tempatnya.
BAB 9
KALOR
Kalor adalah suatu bentuk energi yang secara alamiah dapat berpindah dari
benda yang suhunya tinggi menuju suhu yang lebih rendah saat bersinggungan.
Kalor juga dapat berpindah dari suhu rendah ke suhu yang lebih tinggi jika
dibantu dengan alat yaitu mesin pendingin. Satuan kalor
sama dengan satuan energi, yaitu joule atau kalori..
Kalor dapat menaikkan suhu suatu zat dan dapat mengubah wujud zat. Benda
yang mendapat kalor suhunya naik, sedang yang melepas kalor suhunya turun. Besarnya
kalor (Q) yang diperlukan oleh suatu benda sebanding dengan massa benda (m),
bergantung pada kalor jenis (c), dan sebanding dengan kenaikan suhu (Δt). → Q = m x c x Δt
Keterangan: Q = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (J)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis benda
(J/kg0C)
Δt =
kenaikan suhu (0C)
Satu kalori (1 kal) dapat
didefinisikan banyaknya kalor yang diperlukan tiap 1 gram air, sehingga suhunya
naik 10C. Sedangkan satu kilokalori didefiniskan banyaknya kalor
yang diperlukan untuk menaikkan 1 kg air, sehingga suhunya naik 10C.
1 kalori = 4,2
joule dan 1 joule = 0,24 kalori.
Kalor jenis suatu zat
adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat sehingga suhunya naik
sebesar 10C. Kapasitas kalor
adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu benda sehingga suhunya naik 10C. → C = m x c
|
Zat
|
Kalor jenis
|
Zat
|
Kalor jenis
|
||
|
k k a l / kg 0
C
|
J / kg 0 C
|
k k a l / kg 0
C
|
J / kg 0 C
|
||
|
Air
|
1,00
|
4190
|
Kaca
|
0,16
|
6700
|
|
Air
raksa
|
0,03
|
138
|
Minyak
tanah
|
0,52
|
2200
|
|
Alkohol
|
0,55
|
2300
|
Seng
|
0,09
|
390
|
|
Besi
|
0,11
|
460
|
Tembaga
|
0,09
|
3900
|
|
Emas
|
0,030
|
130
|
Timbal
|
0,03
|
130
|
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud zat dinamakan kalor laten.
Menguap dan melebur adalah peristiwa perubahan wujud yang membutuhkan kalor,
sedang mengembun dan membeku adalah peristiwa perubahan wujud yang melepaskan
kalor.
Penguapan merupakan peristiwa bergerak keluarnya molekul–molekul dari
permukaan zat cair. Beberapa cara mempercepat penguapan, yaitu :
1. Memanaskan 3.
Meniupkan udara di atas permukaan zat
cair
2. Memperluas permukaan zat cair 4. Mengurangi tekanan
Beberapa
peristiwa penguapan, antara lain:
1. Merebus
air 100 0C.
2. Menjemur
pakaian basah menjadi kering.
3. Penguapan
gas freon dalam lemari es.
4. Alkohol
ataupun spiritus yang diteteskan pada kulit tangan dapat menguap.
Titik didih adalah suhu pada saat zat
cair mendidih. Pada tekanan udara normal (76 cmHg) air mendidih pada
suhu 1000C. Titik didih suatu zat dapat diubah-ubah dengan cara:
tekanan ditambah maka titik didihnya naik, tekanan dikurangi, maka titik didihnya
turun, dan menambahkan ketidakmurnian zat maka titik didihnya naik. Alat yang
dapat mendidihkan air di atas 1000C adalah otoklaf dan pressure cooker. Untuk
mengubah wujud cair menjadi gas pada titik didihnya diperlukan energi kalor.
Jumlah energi kalor yang diperlukan untuk mengubah 1kg zat dari wujud cair
menjadi gas pada titik didihnya disebut kalor didih atau kalor uap. → Q = m x U
Keterangan: Q = energi kalor yang diperlukan ( J )
m = massa zat ( kg )
U = kalor didih atau kalor uap ( J/kg )
Jumlah kalor
yang dilepaskan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud uap menjadi cair pada titik
embunnya disebut kalor embun. Titik embun adalah suhu pada saat zat gas mengembun.
→ Kalor uap = kalor embun
|
Nama zat
|
Titik didih (0C)
|
Kalor uap (J/kg)
|
|
Air
|
100
|
2.260.000
|
|
Es
|
100
|
2.260.000
|
|
Alkohol
|
78
|
1.100.000
|
|
Raksa
|
357
|
272.000
|
|
Tembaga
|
1.187
|
5.069.000
|
|
Perak
|
2.193
|
2.336.000
|
|
Emas
|
2.600
|
1.578.000
|
|
Timah hitam
|
1.750
|
871.000
|
|
Oksigen
|
-183
|
213.000
|
|
Nitrogen
|
-196
|
201.000
|
Suhu pada saat zat padat melebur disebut titik lebur. Apabila tekanan udara
luar berubah-ubah, maka titik lebur zat juga akan mengalami perubahan. Untuk mengubah
wujud padat menjadi cair pada titik leburnya diperlukan energi kalor. Jumlah
energi kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat dari wujud padat menjadi
cair pada titik leburnya disebut kalor lebur.
Q = m x L Keterangan: Q = energi kalor yang diperlukan (J)
m = massa
zat (kg)
L = kalor lebur (J/kg)
Jumlah kalor yang dilepaskan untuk
mengubah 1 kg zat dari wujud cair menjadi padat pada titik bekunya disebut
kalor beku. Titik beku adalah suhu pada saat zat cair membek Kalor lebur = kalor beku
|
Nama zat
|
Titik lebur (0C )
|
Kalor alor le lebur ur (J/kg)
|
|
Air
|
0
|
336.000
|
|
Es
|
0
|
336.000
|
|
Alkohol
|
- 114
|
10.400
|
|
Raksa
|
- 39
|
12.570
|
|
Tembaga
|
1.083
|
205.300
|
|
Timbal
|
327
|
24.930
|
|
Aluminium
|
660
|
402,2
|
|
Oksigen
|
- 219
|
14.000
|
|
Nitrogen
|
- 210
|
26.000
|
Kalor dapat
berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Kalor berpindah dari suhu tinggi
menuju ke suhu rendah secara:
1. Konduksi
(hantaran) adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan
partikel-partikel zat tersebut. Berdasarkan daya hantar kalor, benda dibedakan
menjadi dua, yaitu:
a. Konduktor
Konduktor adalah zat yang memiliki daya hantar kalor
baik. Contoh : besi, baja, tembaga, aluminium, dll
b. Isolator
Isolator adalah zat yang memiliki daya hantar kalor
kurang baik. Contoh : kayu, plastik, kertas, kaca, air, dll
2. Konveksi
adalah perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan
partikel-partikel zat tersebut. Konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis
zat, peristiwa konveksi, antara lain :
a. Pada
zat cair karena perbedaan massa jenis zat, misal sistem pemanasan air, sistem
aliran air panas.
b. Pada
zat gas karena perbedaan tekanan udara, misal terjadinya angin darat dan angin
laut, sistem ventilasi udara, untuk mendapatkan udara yang lebih dingin dalam
ruangan dipasang AC atau kipas angin, dan cerobong asap pabrik
c. Pada
siang hari daratan lebih cepat panas daripada lautan. Hal ini mengakibatkan
udara panas di daratan akan naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin
dari permukaan laut, sehingga terjadi gerakan udara dari laut menuju ke darat
yang biasa disebut angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari, biasa
digunakan oleh nelayan tradisional untuk pulang ke daratan.
d. Pada
malam hari daratan lebih cepat dingin daripada lautan. Hal ini mengakibatkan
udara panas di permukaan air laut akan naik dan tempat tersebut diisi oleh
udara dingin dari daratan, sehingga terjadi gerakan udara dari darat menuju ke
laut yang biasa disebut angin darat. Angin darat terjadi pada malam hari, biasa
digunakan oleh nelayan tradisional untuk melaut mencari ikan.
3. Radiasi
adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Alat yang digunakan untuk
menyelidiki sifat radiasi berbagai permukaan disebut termoskop diferensial.
Kedua bola lampu dicat dengan warna yang sama, tetapi di antara bola tersebut
diletakkan bejana kubus yang salah satu sisinya permukaannya hitam kusam dan
sisi lainnya mengkilap. Beberapa contoh penerapan perpindahan kalor secara
radiasi dalam kehidupan sehari-hari:
a. Pada
siang hari yang panas, orang lebih suka memakai baju cerah daripada baju gelap.
Hal ini bertujuan untuk mengurangi penyerapan kalor.
b. Cat
mobil atau motor dibuat mengkilap untuk mengurangi penyerapan kalor.
c. Mengenakan
jaket tebal atau meringkuk di bawah selimut tebal saat udara dingin badanmu
merasa nyaman.
d. Dinding
termos dilapisi perak.
Pemanfaatan
kalor dalam kehidupan sehari-hari antara lain:
1. Termos
Termos
berfungsi untuk menyimpan zat cair yang berada di dalamnya agar tetap panas
dalam jangka waktu tertentu. Termos dibuat untuk mencegah perpindahan kalor
secara konduksi, konveksi, maupun radiasi. Dinding termos dibuat sedemikian
rupa, untuk menghambat perpindahan kalor pada termos, yaitu dengan cara:
a. permukaan tabung
kaca bagian dalam dibuat mengkilap dengan lapisan perak yang berfungsi mencegah
perpindahan kalor secara radiasi dan memantulkan radiasi kembali ke dalam termos,
b. dinding kaca
sebagai konduktor yang jelek, tidak dapat memindahkan kalor secara konduksi,
dan
c. ruang hampa di
antara dua dinding kaca, untuk mencegah kalor secara konduksi dan agar konveksi
dengan udara luar tidak terjadi.
2. Seterika
Seterika
terbuat dari logam yang bersifat konduktor yang dapat memindahkan kalor secara
konduksi ke pakaian yang sedang diseterika. Adapun, pegangan seterika terbuat
dari bahan yang bersifat isolator.
3. Panci Masak
Panci
masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya mengkilap. Hal ini untuk
mengurangi pancaran kalor. Adapun pegangan panci terbuat dari bahan yang
bersifat isolator untuk menahan panas.
LATIHAN FISIKA
A. Isilah titik-titik di bawah ini!
1. Alat yang
digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat padat disebut ….
2. Alat yang
digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat gas disebut ….
3. Benda padat jika
dipanaskan akan mengalami perubahan …, …, dan …
4. Sifat utama zat
cair adalah menyesuaikan dengan bentuk wadahnya. Maka zat cair hanya memiliki
muai … saja
5. Di dalam tabung
elpiji, gas mengadakan tekanan pada ….
6. Sambungan pada
jembatan dibuat bercelah. Hal ini bertujuan agar saat terjadi pemuaian jembatan
….
7. Alat
yang berfungsi ganda sebagai saklar dan sebagai pengatur suhu disebut ….
8. Apabila disain
jendela tidak diberi ruangan pemuaian, maka saat kaca … mengakibatkan pecah.
9. Keping bimetal
adalah ….
10. Pengelingan
adalah ….
B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan
singkat dan tepat!
1. Jelaskan
pengertian koefisien muai panjang!
2. Sebutkan 3 faktor
yang mempengaruhi pemuaian zat gas!
3. Bandingkan
pemuaian zat gas dengan zat padat!
4. Bagaimanakah cara
membuktikan bahwa pemuaian zat cair lebih besar daripada zat padat saat
dipanaskan?
5. Sebutkan tiga
alat yang yang bekerja berdasarkan bimetal!
6. Sebutkan tiga
masalah yang ditimbulkan oleh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari!
7. Sebutkan tiga
penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari!
8. Besi panjang
panjang 1 meter dipanaskan dari 200C menjadi 2200C. Berapakah
panjang besi sekarang? (koefisien muai panjang besi 0,000012/0C)
9. Balok
besi pada suhu 200C memiliki volume 1.000cm3. Berapakah volume besi pada suhu 2200C?
(koefisien muai panjang besi 0,000012/0C)
10. Pada
suhu 00C volume alkohol 300cm3. Jika koefisien muai ruang
alkohol 0,001/0C dan alkohol dinaikkan suhunya menjadi 400C,
berapakah pertambahan volume alkohol tersebut?
11. Sebatang besi
panjangnya 100 cm pada suhu 10oC , setelah dipanasi sampai 110oC
panjangnya menjadi 100,05 cm. Suatu logam jenis lain yang koefisien muai
panjangnya
13 kali koefisien muai panjang besi panjangnya
awalnya 120 cm pada suhu 0oC. Tentukan panjang logam tersebut jika
dipanasi sampai 40oC!
12. Sebuah jendela kaca pada malam hari luasnya
menyusut 0,80 cm2. Koefisien muai panjang kaca 8 x 10-6
oC . Tentukan suhu pada malam itu jika luas kaca pada suhu 36oC
adalah 1000 cm2.
13. Sebuah gelas kaca bervolume 500 cm3
penuh berisi alkohol pada suhu 0oC. Jika dipanasi sampai 50oC,
berapa volume alkohol yang tumpah? (Koefisien muai volume alkohol 0,00120 /oC
dan koefisien muai volume gelas 0,000027 /oC)
14. Sampai suhu berapa suatu gas yang suhunya 00C
volumenya 100 cm3 harus dipanaskan agar volumenya menjadi 2 kali
volume semula, sedangkan tekanannya tetap?
15. Jelaskan prinsip
pemuaian yang terjadi pada termostat dan pemasangan bingkai besi pada roda!
B. Isilah titik-titik di bawah ini!
1. Kalor secara
alamiah berpindah dari suhu … ke ….
2. Semakin besar massa suatu zat semakin
…kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhunya.
3. Kesetaraan
antara satuan joule dengan satuan kalori biasa dikenal dengan sebutan ….
4. Membeku adalah
perubahan wujud zat dari … menjadi ….
5. Pada saat zat
membeku … kalor.
6. Penguapan
merupakan peristiwa ….
7. Titik didih
adalah ….
8. Kalor dapat
berpindah dengan tiga cara …, …, dan ….
9. Konveksi pada zat
cair terjadi karena perbedaan ….
10. Konveksi pada zat
gas terjadi karena perbedaan ….
B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan
singkat dan tepat!
1. Sebutkan tiga hal
yang mempengaruhi banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat!
2. Jelaskan
pengertian kalor jenis!
3. Jelaskan hubungan
antara kapasitas kalor dan kalor jenis!
4. Sebutkan enam (6)
perubahan wujud yang terjadi pada zat!
5. Jelaskan
pengertian kalor laten!
6. Sebutkan empat
(4) faktor yang mempengaruhi penguapan!
7. Jika kita memasak
air di daerah pegunungan maka air akan mendidih di bawah suhu 1000C.
Jelaskan!
8. Hitunglah energi
kalor yang diperlukan untuk memanaskan 10 kg air dari suhu 250C
menjadi 1000C, jika kalor jenis air 4.200 J/kg0C!
9. Diketahui 1 kg
air bersuhu 900C dicampur dengan 2 kg air bersuhu 600C.
Berapa suhu campuran air tersebut?
10. Besi
massa 100 gram dengan suhu 250C dipanaskan menjadi 750C. Bila
kalor jenis besi 0,11 kal/g0C, hitung kalor yang diperlukan!
11. Sebutkan faktor-faktor yang dapat mempercepat
penguapan?
12. Tentukan
besarnya kalor yang diperlukan untuk mengubah 100 g es bersuhu -10 oC
menjadi uap pada suhu 100oC. (kalor jenis es 0,5 kal/g oC,
kalor lebur es 80 kal/g, kalor jenis air 1 kal/g 0C, dan kalor uap
air 542 kal/g).
13. Apakah
yang dimaksud dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Berikan masing-masing dua contoh!
14. Berapakah kalor
yang dibutuhkan untuk mengubah 50 kg es bersuhu -5°C menjadi uap seluruhnya
bersuhu 120 °C jika kalor jenis es 0,55 kal/g °C, kalor jenis air 1 kal/g °C, kalor
lebur es 80 kal/g dan kalor uap air 540 kal/g?
15. Berapa kalor yang
diperlukan untuk mengubah 100 gram es bersuhu -2 °C menjadi uap bersuhu 150 °C?
By : Ferly Arvidia Anindita
Posts
0 comments:
Post a Comment