Fizik notesnota, bab 4

Haba

Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Fizik Tingkatan 4 Kurikulum Standard Sekolah Menengah (KSSM), pageshalaman 118–168

What this chapter coversMatlamat bab ini

Saya boleh menerangkan keseimbangan terma dan memberi contohnya dalam kehidupan harian (4.1.1)
Saya boleh menentu ukur termometer cecair dalam kaca menggunakan dua takat tetap, iaitu takat lebur ais 0 °C dan takat didih air 100 °C (4.1.2)
Saya boleh mendefinisikan muatan haba, C = Q/Δθ, dan membezakannya daripada muatan haba tentu (4.2.1)
Saya boleh mendefinisikan muatan haba tentu, c = Q/(mΔθ), dan menggunakan Q = mcΔθ (4.2.2)
Saya boleh menentukan muatan haba tentu air dan aluminium melalui eksperimen menggunakan Pt = mc(θ2 − θ1) (4.2.3)
Saya boleh menghuraikan aplikasi muatan haba tentu dalam kehidupan harian, kejuruteraan bahan dan fenomena alam (4.2.4)
Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan muatan haba tentu, termasuk campuran dua jisim air (4.2.5)
Saya boleh menerangkan haba pendam dan perubahan fasa jirim daripada segi ikatan dan tenaga kinetik molekul (4.3.1)
Saya boleh mendefinisikan haba pendam tentu pelakuran dan pengewapan, serta menghuraikan lengkung pemanasan dan penyejukan (4.3.2)
Saya boleh menentukan haba pendam tentu pelakuran ais dan pengewapan air melalui eksperimen (4.3.3)
Saya boleh menghuraikan aplikasi haba pendam tentu seperti sistem penyejukan peti sejuk dan penyejatan peluh (4.3.4)
Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan haba pendam tentu menggunakan Q = ml dan Pt = ml (4.3.5)
Saya boleh menerangkan tekanan, suhu dan isi padu gas berdasarkan Teori Kinetik Gas (4.4.1)
Saya boleh menyatakan dan menerangkan Hukum Boyle, P1V1 = P2V2 (4.4.2)
Saya boleh menyatakan dan menerangkan Hukum Charles, V1/T1 = V2/T2, dan menukar suhu kepada kelvin (4.4.3)
Saya boleh menyatakan dan menerangkan Hukum Gay-Lussac, P1/T1 = P2/T2 (4.4.4)
Saya boleh menyelesaikan masalah tekanan, suhu dan isi padu gas berjisim tetap menggunakan hukum-hukum gas (4.4.5)

4.1Keseimbangan terma

Dua objek bersentuhan secara terma apabila tenaga haba boleh dipindahkan antara keduanya. Apabila suhu kedua-dua objek menjadi sama, pemindahan bersih haba antara objek itu ialah sifar. Kedua-dua objek dikatakan berada dalam keseimbangan terma. (4.1.1)

Apabila objek P yang panas bersentuhan dengan objek Q yang sejuk, kadar pemindahan haba dari P ke Q lebih tinggi daripada kadar dari Q ke P. Suhu P menurun dan suhu Q meningkat. Apabila suhu P dan Q sama, kadar pemindahan haba dari P ke Q sama dengan kadar dari Q ke P, maka pemindahan bersih haba ialah sifar.

Objek panas P dan objek sejuk Q bersentuhan dalam tiga peringkat; termometer menunjukkan suhu P menurun dan suhu Q meningkat hingga sama — Rajah 4.2 Pengaliran tenaga haba dan keseimbangan terma.

Rajah daripada buku teks Fizik Tingkatan 4 KSSM, Rajah 4.2, m.s. 121.

Situasi	Bagaimana keseimbangan terma berlaku
Memanaskan objek: kek dalam ketuhar	Haba dari udara panas mengalir ke adunan kek sehingga adunan dipanaskan dan masak
Menyejukkan objek: makanan dalam peti sejuk	Haba dari makanan mengalir ke udara sejuk sehingga suhu sama, maka makanan kekal segar lebih lama
Termometer klinik di bawah lidah	Haba dari badan mengalir ke termometer sehingga suhu sama, maka suhu badan pesakit dapat ditentukan
Ketulan ais dalam minuman	Ais menyerap haba daripada minuman dan melebur; cecair daripada ais turut menyerap haba sehingga keseimbangan terma tercapai

Rajah 4.3, m.s. 122.

Dua objek pada suhu yang sama bersentuhan secara terma. Adakah haba dipindahkan antara keduanya?

Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan

Haba berpindah ke dua arah pada kadar yang sama, maka pemindahan bersih haba ialah sifar. Kedua-duanya berada dalam keseimbangan terma.

Menentu ukur termometer cecair dalam kaca

Penentu ukuran ialah proses penskalaan pada termometer untuk membuat pengukuran suhu. Dua takat tetap bagi air suling ialah takat lebur ais, 0 °C (takat tetap bawah) dan takat didih air, 100 °C (takat tetap atas). (4.1.2)

Sifat termometrik ialah sifat fizikal yang boleh diukur dan berubah dengan suhu. Pada termometer cecair dalam kaca, sifat itu ialah panjang turus cecair. Panjang turus antara dua takat tetap dibahagikan kepada 100 bahagian yang sama.

Langkah (Aktiviti 4.3, m.s. 123 hingga 124)

1. Tutup skala termometer dengan pita pelekat legap.
2. Masukkan termometer ke dalam ais dan air suling (bikar A). Apabila paras turus cecair tidak berubah lagi, tandakan paras itu sebagai 0 °C.
3. Masukkan termometer ke dalam air suling yang mendidih (bikar B). Apabila paras tidak berubah lagi, tandakan sebagai 100 °C. Ukur panjang dari tanda 0 °C ke tanda 100 °C sebagai L₁₀₀.
4. Masukkan termometer ke dalam cecair lain. Ukur panjang dari tanda 0 °C hingga paras cecair sebagai L_θ.
5. Hitung suhu: θ = (L_θ ÷ L₁₀₀) × 100 °C.

Contoh pengiraan

Panjang dari tanda 0 °C ke 100 °C ialah 20 cm. Dalam suatu larutan, panjang turus ialah 7 cm daripada tanda 0 °C.
θ = (7 ÷ 20) × 100 = 35 °C.

Tunggu sehingga paras turus cecair tidak berubah sebelum membuat tanda. Pada saat itu termometer dan cecair berada dalam keseimbangan terma. Bebuli termometer tidak boleh menyentuh dasar atau dinding bikar kerana suhunya mungkin berbeza daripada suhu cecair.

Termometer yang tidak berskala mempunyai panjang 25 cm antara 0 °C dengan 100 °C. Berapakah suhu apabila panjang turus ialah 10 cm?

Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan

θ = (10 ÷ 25) × 100 = 40 °C.

4.2Muatan haba tentu

Haba daripada matahari memanaskan pasir dan air laut untuk jangka masa yang sama, tetapi pasir cepat menjadi panas dan air laut lambat menjadi panas. Perbezaan ini dijelaskan oleh konsep muatan haba. (m.s. 125)

Muatan haba, C, bagi suatu objek ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu objek itu sebanyak 1 °C.
C = Q ÷ Δθ, unit J °C⁻¹. (4.2.1)

Contoh: objek X dan Y (m.s. 125)

Apabila 100 J haba dibekalkan, suhu objek X naik 1 °C dan objek Y naik 2 °C.
C_X = 100 ÷ 1 = 100 J °C⁻¹. C_Y = 100 ÷ 2 = 50 J °C⁻¹.
Muatan haba X lebih tinggi, maka peningkatan suhu X lebih kecil.

Muatan haba suatu objek bertambah apabila jisimnya bertambah. Cerek yang diisi penuh dengan air mengambil masa lebih lama untuk mendidih berbanding cerek yang diisi separuh. Sup di dalam mangkuk besar lebih lambat sejuk berbanding sup yang sama dalam mangkuk kecil.

Muatan haba tentu, c, bagi suatu bahan ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan itu sebanyak 1 °C.
c = Q ÷ (mΔθ), unit J kg⁻¹ °C⁻¹ atau J kg⁻¹ K⁻¹.
Haba diserap atau dibebaskan: Q = mcΔθ. (4.2.2)

Sebagai contoh, muatan haba tentu aluminium ialah 900 J kg⁻¹ °C⁻¹, iaitu 1 kg aluminium memerlukan 900 J haba untuk menaikkan suhunya sebanyak 1 °C.

Jenis bahan	Bahan	c / J kg⁻¹ °C⁻¹	Jenis bahan	Bahan	c / J kg⁻¹ °C⁻¹
Cecair	Air	4 200	Logam	Aluminium	900
	Air laut	3 900		Besi	450
	Etanol	2 500		Kuprum	390
	Minyak masak	1 850		Emas	300
Gas	Udara	1 000		Plumbum	130
Bukan logam	Kayu	1 700	Bukan logam	Pasir	800

Nilai dipilih daripada Jadual 4.2, m.s. 128.

Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi, maka air boleh menyerap banyak haba dengan peningkatan suhu yang kecil dan sesuai sebagai agen penyejuk. Bahan logam mempunyai nilai yang rendah, maka objek logam cepat menjadi panas.

Mengelirukan muatan haba C (bagi objek, unit J °C⁻¹) dengan muatan haba tentu c (bagi 1 kg bahan, unit J kg⁻¹ °C⁻¹). Tukarkan gram kepada kilogram sebelum menggunakan Q = mcΔθ.

Menentukan muatan haba tentu melalui eksperimen

Dalam Eksperimen 4.1 (air) dan 4.2 (blok aluminium 1 kg), pemanas rendam dihidupkan selama masa t (kira-kira lima minit) dan suhu awal θ₁ serta suhu akhir tertinggi θ₂ direkodkan. Pemanas rendam menukar tenaga elektrik kepada tenaga haba: Q = Pt. (4.2.3)

Pt = mc(θ₂ − θ₁), maka c = Pt ÷ [m(θ₂ − θ₁)].

Bikar dibalut dengan kertas tisu (atau blok dengan kertas tisu) untuk mengurangkan kehilangan haba ke persekitaran.
Suhu akhir ialah bacaan termometer yang paling tinggi selepas pemanas dimatikan, bukan sebarang bacaan semasa pemanasan.
Nilai eksperimen biasanya lebih tinggi daripada nilai sebenar kerana sebahagian haba hilang ke persekitaran. Satu cara memperbaiki keputusan ialah menambah penebat dan mengacau air.
Untuk blok aluminium, sentuhan terma antara bebuli termometer dengan blok dapat ditingkatkan, contohnya dengan menitiskan sedikit minyak ke dalam lubang termometer.

Aplikasi muatan haba tentu (m.s. 132 hingga 134)

Aplikasi	Penjelasan
Rumah tradisional dibina daripada kayu	Kayu mempunyai muatan haba tentu tinggi dan lambat menjadi panas. Kayu menjadi penebat haba yang baik, sama ada di kawasan panas atau sejuk
Kuali logam	Logam mempunyai muatan haba tentu rendah, maka makanan boleh digoreng pada suhu tinggi dalam masa singkat
Periuk tanah liat	Tanah liat mempunyai muatan haba tentu tinggi, maka makanan kekal panas dalam masa yang lama
Sistem radiator kereta	Air mempunyai muatan haba tentu tinggi, maka air menyerap banyak haba daripada enjin dengan kenaikan suhu yang kecil. Air panas mengalir ke radiator, dan udara sejuk disedut masuk oleh kipas supaya haba dibebaskan melalui sirip penyejuk
Lapisan luar kapsul angkasa	Bahan dengan muatan haba tentu dan takat lebur yang tinggi menahan haba akibat geseran dengan udara semasa memasuki atmosfera
Bangunan hijau (Bangunan Berlian)	Bumbung konkrit bertebat dengan papan styrofoam yang bermuatan haba tentu tinggi mengurangkan penyerapan haba, maka suhu di dalam bangunan berkurang
Periuk bertekanan	Badan aluminium (c rendah) cepat panas; pemegang plastik (c tinggi) lambat panas, maka selamat dikendalikan
Bayu laut (siang)	Daratan mempunyai c lebih rendah daripada laut, maka suhu daratan meningkat lebih cepat. Udara di daratan panas dan naik; udara yang lebih sejuk dari laut bergerak ke daratan sebagai bayu laut
Bayu darat (malam)	Laut mempunyai c lebih tinggi, maka suhu laut menurun lebih lambat. Udara panas di atas laut naik; udara yang lebih sejuk dari daratan bergerak ke laut sebagai bayu darat

Menyelesaikan masalah muatan haba tentu (4.2.5)

Contoh 1: menentukan c dengan pemanas elektrik (m.s. 135)

Blok logam berjisim 0.5 kg dipanaskan oleh pemanas 50 W selama 90 s. Suhunya meningkat dari 20 °C hingga 45 °C.
Δθ = 45 − 20 = 25 °C. c = Pt ÷ (mΔθ) = (50 × 90) ÷ (0.5 × 25) = 360 J kg⁻¹ °C⁻¹.
Andaian: semua haba daripada pemanas diserap oleh blok dan tiada haba hilang ke persekitaran.

Contoh 2: campuran air (m.s. 135)

20 g air mendidih (100 °C) dituang ke dalam 200 g air pada 28 °C. Katakan suhu akhir ialah y.
Haba dibebaskan = haba diserap: 0.02 × 4 200 × (100 − y) = 0.20 × 4 200 × (y − 28).
8 400 − 84y = 840y − 23 520, maka 924y = 31 920 dan y = 34.55 °C.
Andaian: tiada haba hilang ke persekitaran; pemindahan haba hanya antara air mendidih dengan air pada suhu bilik.

Contoh 3 (Latihan Formatif 4.2)

Haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 0.2 kg emas sebanyak 10 °C (c = 300 J kg⁻¹ °C⁻¹):
Q = mcΔθ = 0.2 × 300 × 10 = 600 J.

Untuk campuran, jumlah haba yang dibebaskan oleh objek panas sama dengan jumlah haba yang diserap oleh objek sejuk. Jika kedua-dua cecair ialah air, c boleh dihapuskan daripada persamaan.

1.5 kg air dipanaskan dari 28 °C ke 48 °C. Berapakah haba yang diserap? (c = 4 200 J kg⁻¹ °C⁻¹)

Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan

Q = mcΔθ = 1.5 × 4 200 × (48 − 28) = 1.5 × 4 200 × 20 = 126 000 J.

4.3Haba pendam tentu

Jirim wujud dalam tiga keadaan: pepejal, cecair dan gas. Ikatan antara molekul pepejal paling kuat dan ikatan antara molekul gas paling lemah kerana molekul gas bebas bergerak secara rawak. (m.s. 137)

Haba pendam ialah haba yang diserap semasa peleburan dan pendidihan, atau dibebaskan semasa pembekuan dan kondensasi, tanpa perubahan suhu. (4.3.1)

Haba pendam tentu, l, bagi suatu bahan ialah kuantiti haba, Q, yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan fasa bagi 1 kg bahan itu tanpa perubahan suhu.
l = Q ÷ m, maka Q = ml, unit S.I. J kg⁻¹.
Haba pendam tentu pelakuran, l_f: perubahan antara pepejal dengan cecair.
Haba pendam tentu pengewapan, l_v: perubahan antara cecair dengan gas. (4.3.2)

Proses perubahan fasa: pepejal ke cecair ialah peleburan (haba pendam diserap), cecair ke pepejal ialah pembekuan (dibebaskan), cecair ke gas ialah pendidihan (diserap) dan gas ke cecair ialah kondensasi (dibebaskan).

Lengkung pemanasan dan lengkung penyejukan

Lengkung pemanasan: suhu melawan masa dengan dua bahagian mendatar pada takat lebur dan takat didih, dilabel P hingga U — Rajah 4.14 Lengkung pemanasan (pepejal ke gas).

Rajah daripada buku teks Fizik Tingkatan 4 KSSM, Rajah 4.14, m.s. 138.

PQ, RS, TU: haba diserap, suhu bertambah dan tenaga kinetik molekul bertambah.
QR (peleburan): haba pendam diserap untuk melemahkan ikatan antara molekul. Molekul dibebaskan daripada kedudukan tetap dan bergerak antara satu sama lain. Tenaga kinetik molekul tidak bertambah, maka suhu malar.
ST (pendidihan): haba pendam diserap untuk memutuskan ikatan antara molekul dan memisahkan molekul jauh antara satu sama lain. Tenaga kinetik tidak bertambah, maka suhu malar.
Lengkung penyejukan (Rajah 4.15, m.s. 139) ialah songsangannya: haba dibebaskan dan suhu berkurang. Semasa kondensasi dan pembekuan, haba pendam dibebaskan supaya molekul membentuk semula ikatan, tenaga kinetik molekul tidak berkurang dan suhu malar.

Bahan	Takat lebur / °C	l_f / J kg⁻¹	Takat didih / °C	l_v / J kg⁻¹
Ais / air	0	3.34 × 10⁵	100	22.6 × 10⁵
Plumbum	327	0.25 × 10⁵	1 750	8.59 × 10⁵
Kuprum	1 083	2.07 × 10⁵	2 566	47.3 × 10⁵
Etanol	−114	1.04 × 10⁵	78	8.55 × 10⁵

Nilai dipilih daripada Jadual 4.5, m.s. 140.

Bagi satu bahan, l_v lebih besar daripada l_f kerana semasa pendidihan molekul perlu dipisahkan jauh antara satu sama lain, manakala semasa peleburan molekul hanya dibebaskan daripada kedudukan tetap.

Menyangka suhu naik semasa bahan melebur atau mendidih. Suhu malar; semua haba digunakan untuk mengubah fasa, bukan menambah tenaga kinetik molekul.

Menentukan haba pendam tentu melalui eksperimen (4.3.3, m.s. 141 hingga 142)

Pelakuran ais: pemanas rendam dalam corong turas berisi ais hancur. Set kawalan (tanpa pemanas) disediakan untuk mengambil kira ais yang melebur akibat haba persekitaran. Selepas t = 10 minit, l_f = Pt ÷ (m₁ − m₂), dengan m₁ jisim air set eksperimen dan m₂ jisim air set kawalan.
Pengewapan air: pemanas rendam berkuasa tinggi (500 W) dalam air mendidih di atas neraca elektronik. Jisim awal m₁ dan jisim akhir m₂ direkodkan selepas t = 5 minit. l_v = Pt ÷ (m₁ − m₂). Set kawalan tidak diperlukan.

Aplikasi haba pendam tentu (4.3.4)

Penyejukan oleh peleburan: ketulan ais menyerap haba pendam pelakuran daripada minuman dan makanan.
Penyejatan peluh: peluh menyerap haba daripada badan untuk menyejat, maka badan menjadi sejuk. Aliran udara meningkatkan kadar penyejatan. Apabila cecair tersejat, molekul menyerap haba pendam tentu pengewapan untuk memutuskan ikatan, maka persekitaran menjadi sejuk.
Mengukus makanan: wap air terkondensasi pada makanan dan membebaskan haba pendam pengewapan yang memanaskan makanan. Haba pendam yang dibebaskan semasa kondensasi juga digunakan untuk memanaskan kopi espreso.
Penyejukan oleh pendidihan: nitrogen cecair.
Sistem penyejukan peti sejuk (Rajah 4.21): lihat di bawah.

Sistem penyejukan peti sejuk dengan pemampat, kondenser, injap pengembang dan penyejat — Rajah 4.21 Sistem penyejukan dalam peti sejuk. Dalam penyejat, agen penyejuk (cecair) menyejat dan menyerap haba pendam daripada udara dalam peti sejuk. Dalam kondenser, agen penyejuk (gas) terkondensasi dan membebaskan haba pendam ke persekitaran luar.

Rajah daripada buku teks Fizik Tingkatan 4 KSSM, Rajah 4.21, m.s. 145.

Menyelesaikan masalah haba pendam tentu (4.3.5)

Contoh 1: pelakuran ais (m.s. 146)

Pemanas rendam 480 W melebur ais selama 120 s. Bacaan neraca elektronik berkurang sebanyak 0.172 kg.
Andaian: ais dileburkan oleh haba pemanas sahaja; semua haba diserap oleh ais; tiada pemindahan haba daripada persekitaran.
Pt = ml_f → 480 × 120 = 0.172 × l_f → l_f = 57 600 ÷ 0.172 = 3.35 × 10⁵ J kg⁻¹.

Contoh 2: dua peringkat (m.s. 147)

Haba untuk menukar 0.75 kg air pada 30 °C kepada stim pada 100 °C:
Peringkat 1: Q₁ = mcΔθ = 0.75 × 4 200 × 70 = 220 500 J.
Peringkat 2: Q₂ = ml_v = 0.75 × 2.26 × 10⁶ = 1 695 000 J.
Q = Q₁ + Q₂ = 1.92 × 10⁶ J.

Contoh 3: tiga peringkat (Latihan Formatif 4.3)

Haba yang dibebaskan apabila 0.8 kg air pada 25 °C menjadi ais pada −6 °C (c_air = 4 200, c_ais = 2 000 J kg⁻¹ °C⁻¹, l_f = 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹):
Air 25 °C → 0 °C: 0.8 × 4 200 × 25 = 84 000 J.
Air 0 °C → ais 0 °C: 0.8 × 3.34 × 10⁵ = 267 200 J.
Ais 0 °C → −6 °C: 0.8 × 2 000 × 6 = 9 600 J.
Jumlah = 3.61 × 10⁵ J. Andaian: tiada haba diserap oleh persekitaran atau bekas.

Gunakan Q = mcΔθ apabila suhu berubah dan Q = ml apabila fasa berubah. Jika kedua-duanya berlaku, kira setiap peringkat dan jumlahkan.

Berapakah haba yang diperlukan untuk mendidihkan 0.2 kg air pada 100 °C menjadi stim pada 100 °C? (l_v = 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹)

Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan

Q = ml_v = 0.2 × 2.26 × 10⁶ = 4.52 × 10⁵ J.

4.4Hukum gas

Kelakuan gas dijelaskan oleh Teori Kinetik Gas. (4.4.1)

Ciri gas	Huraian
Tekanan	Molekul gas sentiasa bergerak secara rawak. Apabila molekul berlanggar dengan dinding bekas dan melantun balik, daya dikenakan ke atas dinding. Daya per unit luas ialah tekanan gas
Suhu	Tenaga kinetik purata molekul meningkat dengan suhu gas
Isi padu	Molekul gas bebas bergerak dan memenuhi seluruh ruang bekas, maka isi padu gas sama dengan isi padu bekasnya

Kuantiti	Unit S.I.	Simbol unit	Unit lain
Tekanan, P	pascal	Pa	cm Hg, kPa
Suhu, T	kelvin	K	°C, °F
Isi padu, V	(meter)³	m³	mm³, cm³, ml

Jadual 4.9, m.s. 149.

Empat graf: P melawan V melengkung ke bawah; P melawan 1/V, V melawan T dan P melawan T ialah garis lurus yang melalui asalan — Graf bagi hukum-hukum gas. Garis lurus yang melalui asalan menunjukkan hubungan berkadar terus.

Hukum Boyle: tekanan dengan isi padu (4.4.2)

Eksperimen 4.4 menggunakan picagari 100 ml dan tolok tekanan. Omboh ditolak dengan perlahan supaya isi padu menjadi 100, 90, 80, 70 dan 60 ml, dan tekanan direkodkan. Suhu dan jisim udara dimalarkan. Graf P melawan V ialah lengkung menurun, dan graf P melawan 1/V ialah garis lurus yang melalui asalan.

Hukum Boyle: tekanan berkadar songsang dengan isi padu bagi suatu gas berjisim tetap pada suhu malar.
P ∝ 1/V, maka PV = pemalar dan P₁V₁ = P₂V₂.

Penerangan kinetik: apabila isi padu dikurangkan, bilangan molekul per unit isi padu bertambah. Kadar perlanggaran antara molekul dengan dinding bertambah, maka daya per unit luas bertambah dan tekanan bertambah.

Hukum Charles: isi padu dengan suhu (4.4.3)

Dalam Eksperimen 4.5, panjang turus udara, L, dalam tiub kapilari mewakili isi padu udara. Graf L melawan θ ialah garis lurus yang, apabila diekstrapolasi, memotong paksi suhu pada −273 °C, iaitu isi padu menjadi sifar. Suhu itu ialah sifar mutlak: suhu paling rendah yang mungkin, apabila molekul gas tidak lagi bergerak. Pada skala kelvin, sifar mutlak ialah 0 K.

Takat suhu	θ / °C	T / K
Sifar mutlak	−273	0
Ais lebur	0	273
Stim	100	373

Jadual 4.12, m.s. 155.

Penukaran: T = θ + 273 (θ dalam °C, T dalam K).

Menggunakan °C dalam pengiraan hukum gas. Tukarkan suhu kepada kelvin dahulu. Hubungan berkadar terus hanya benar bagi suhu mutlak.

Hukum Charles: isi padu berkadar terus dengan suhu mutlak bagi suatu gas berjisim tetap pada tekanan malar.
V ∝ T, maka V ÷ T = pemalar dan V₁/T₁ = V₂/T₂.

Penerangan kinetik: apabila suhu gas dinaikkan, tenaga kinetik purata molekul bertambah dan molekul bergerak dengan halaju lebih tinggi. Untuk mengekalkan tekanan malar, isi padu gas bertambah supaya kadar perlanggaran molekul dengan dinding tidak berubah.

Hukum Gay-Lussac: tekanan dengan suhu (4.4.4)

Dalam Eksperimen 4.6, udara dalam kelalang dasar bulat dipanaskan dalam bikar air (30 °C hingga 80 °C) dan tekanan dibaca pada tolok tekanan. Isi padu dan jisim udara dimalarkan. Graf P melawan θ yang diekstrapolasi memotong paksi suhu pada −273 °C apabila P = 0 kPa.

Hukum Gay-Lussac: tekanan berkadar terus dengan suhu mutlak bagi suatu gas berjisim tetap pada isi padu malar.
P ∝ T, maka P ÷ T = pemalar dan P₁/T₁ = P₂/T₂.

Penerangan kinetik: apabila suhu dinaikkan, molekul bergerak lebih laju. Isi padu tidak berubah, maka kadar perlanggaran molekul dengan dinding bertambah dan daya per unit luas bertambah, maka tekanan bertambah.

Hukum	Pemalar	Hubungan	Rumus
Boyle	Jisim dan suhu	P ∝ 1/V	P₁V₁ = P₂V₂
Charles	Jisim dan tekanan	V ∝ T	V₁/T₁ = V₂/T₂
Gay-Lussac	Jisim dan isi padu	P ∝ T	P₁/T₁ = P₂/T₂

Segi tiga PVT (Info Bestari, m.s. 152): tutup kuantiti yang dicari. Untuk Hukum Boyle suhu malar; untuk Hukum Charles tekanan malar; untuk Hukum Gay-Lussac isi padu malar.

Menyelesaikan masalah hukum gas (4.4.5)

Hukum Boyle (m.s. 152)

Udara dalam picagari tertutup: 60 cm³ pada 108 kPa; omboh ditolak sehingga isi padu 48 cm³.
P₂ = (108 × 60) ÷ 48 = 135 kPa.

Hukum Charles (m.s. 157)

Gelembung udara 1.2 cm³ pada 27 °C dipanaskan kepada 47 °C. T₁ = 300 K, T₂ = 320 K.
V₂ = (1.2 × 320) ÷ 300 = 1.28 cm³.

Hukum Gay-Lussac (m.s. 161)

Gas dalam silinder keluli: 180 kPa pada 25 °C dipanaskan kepada 52 °C. T₁ = 298 K, T₂ = 325 K.
P₂ = (180 × 325) ÷ 298 = 196.3 kPa.

Mencari suhu (m.s. 163)

Tekanan udara dalam tayar ialah 210 kPa pada 25 °C. Selepas perjalanan tekanan menjadi 240 kPa. Isi padu tayar dianggap tidak berubah.
T₂ = (240 × 298) ÷ 210 = 340.6 K, maka θ = 340.6 − 273 = 67.6 °C.

Gelembung udara 1.60 cm³ pada 38 °C bergerak ke air bersuhu 26 °C. Berapakah isi padu gelembung itu? (Tekanan malar; Latihan Formatif 4.4)

Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan

T₁ = 311 K, T₂ = 299 K. V₂ = (1.60 × 299) ÷ 311 = 1.54 cm³.