4.1 Keseimbangan Terma
Unit ini menjelaskan keseimbangan terma melalui contoh harian dan cara menentu ukur termometer cecair dalam kaca menggunakan dua takat tetap.
SP 4.1.1Menjelaskan melalui contoh keseimbangan terma dalam kehidupan harian.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menjelaskan
Murid perlu menerangkan maksud keseimbangan terma antara dua jasad yang bersentuhan secara terma dan memberi contoh dalam kehidupan harian.
- IsiMaksud keseimbangan termaHuraian
Haba mengalir bersih dari jasad panas ke jasad sejuk sehingga suhu kedua-duanya sama. Pada keseimbangan terma, kadar pemindahan haba bersih ialah sifar.
ContohAir panas dalam cawan dan cawan itu akhirnya mencapai suhu yang sama.
- IsiContoh harianHuraian
Keseimbangan terma digunakan untuk mengukur suhu dan menyejukkan atau memanaskan objek.
ContohTermometer klinik dibiarkan di bawah lidah beberapa minit supaya mencapai keseimbangan terma dengan badan; tuala basah menyejukkan dahi pesakit demam.
NotaKeseimbangan terma
Apabila dua jasad bersentuhan secara terma, tenaga haba dipindahkan dari jasad yang lebih panas ke jasad yang lebih sejuk. Keseimbangan terma dicapai apabila kadar pemindahan haba bersih antara dua jasad adalah sifar, iaitu kedua-dua jasad berada pada suhu yang sama. Pada keadaan ini masih berlaku pemindahan haba tetapi dengan kadar yang sama dalam kedua-dua arah.
Peta alirProses mencapai keseimbangan terma
- Jasad panas P bersentuhan dengan jasad sejuk Q
- Kadar pemindahan haba dari P ke Q lebih tinggi daripada dari Q ke P
- Suhu P menurun, suhu Q meningkat
- Suhu P dan Q menjadi sama
- Kadar pemindahan haba bersih sifar: keseimbangan terma
Poin utamaContoh keseimbangan terma dalam kehidupan harian
- Termometer klinik diletakkan di bawah lidah: bacaan diambil apabila termometer dan badan mencapai keseimbangan terma.
- Tuala basah sejuk di dahi pesakit demam menyerap haba hingga suhunya sama dengan suhu dahi, kemudian ditukar.
- Minuman panas menjadi sejuk apabila dibiarkan kerana mencapai keseimbangan terma dengan udara sekeliling.
- Ais dalam minuman menyejukkan minuman.
- Makanan dalam peti sejuk mencapai suhu yang sama dengan udara di dalam peti sejuk.
SP 4.1.2Menentu ukur sebuah termometer cecair dalam kaca menggunakan dua takat tetap.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menentu ukur
Murid perlu menentukan skala termometer cecair dalam kaca menggunakan takat lebur ais (0 °C) dan takat didih air suling (100 °C), kemudian mengira suhu yang tidak diketahui.
- IsiDua takat tetapHuraian
Takat tetap bawah ialah takat lebur ais tulen (0 °C); takat tetap atas ialah takat didih air suling pada tekanan atmosfera standard (100 °C). Panjang turus pada kedua-dua takat ditanda, L₀ dan L₁₀₀.
ContohL₀ = 4.0 cm dalam ais melebur; L₁₀₀ = 24.0 cm dalam stim di atas air suling mendidih.
- IsiMengira suhuHuraian
θ = (Lθ − L₀)/(L₁₀₀ − L₀) × 100 °C.
ContohLθ = 13.0 cm: θ = 9.0/20.0 × 100 °C = 45 °C.
JadualDua takat tetap termometer
| Takat tetap | Takrif | Suhu |
|---|---|---|
| Takat tetap bawah (takat ais) | Suhu ais tulen yang sedang melebur | 0 °C |
| Takat tetap atas (takat stim) | Suhu stim di atas air tulen yang sedang mendidih pada tekanan atmosfera standard | 100 °C |
Peta alirLangkah menentu ukur termometer cecair dalam kaca
- Masukkan bebuli termometer tanpa skala ke dalam ais tulen yang sedang melebur. Tandakan panjang turus merkuri, L₀ (takat ais).
- Letakkan termometer dalam stim di atas air mendidih. Tandakan panjang turus, L₁₀₀ (takat stim).
- Bahagikan jarak antara L₀ dan L₁₀₀ kepada 100 bahagian sama; setiap bahagian = 1 °C.
- Untuk suhu tidak diketahui, ukur panjang turus Lθ.
- Hitung θ = (Lθ − L₀)/(L₁₀₀ − L₀) × 100 °C
Peta alirContoh: suhu daripada termometer ditentu ukur
- L₀ = 4.0 cm, L₁₀₀ = 24.0 cm, Lθ = 13.0 cm
- θ = (Lθ − L₀)/(L₁₀₀ − L₀) × 100 °C
- θ = (13.0 cm − 4.0 cm)/(24.0 cm − 4.0 cm) × 100 °C
- θ = 9.0/20.0 × 100 °C = 45 °C
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- SAMA
- Keseimbangan terma: Suhu sama, Aliran haba bersih sifar, Masih berlaku pemindahan, Arah dua hala dengan kadar sama.
Kad imbas
- Keseimbangan terma
- Kadar pemindahan haba bersih sifar; suhu dua jasad sama
- Takat tetap bawah
- Takat ais, 0 °C
- Takat tetap atas
- Takat stim, 100 °C
- Rumus suhu termometer ditentu ukur
- θ = (Lθ − L₀)/(L₁₀₀ − L₀) × 100 °C
- Mengapa termometer klinik diletakkan agak lama di bawah lidah?
- Supaya mencapai keseimbangan terma dengan badan
Semak kefahaman
Nyatakan maksud keseimbangan terma. (SP 4.1.1)
Lihat jawapan
Keseimbangan terma berlaku apabila dua jasad bersentuhan terma mempunyai suhu yang sama dan tiada pemindahan haba bersih antara keduanya.
Nyatakan dua takat tetap yang digunakan untuk menentu ukur termometer. (SP 4.1.2)
Lihat jawapan
Takat tetap bawah ialah takat lebur ais tulen (0 °C) dan takat tetap atas ialah takat didih air tulen (100 °C).
11 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba. |
| TP2 | Memahami Haba serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Haba untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. |
| TP6 | Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat. |
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
- TP1
Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba.
Aktiviti: Murid memadankan gambar situasi (air panas dingin, termometer demam dahi) dengan kad 'keseimbangan terma' dan menyebut maksudnya apabila dua objek mempunyai suhu yang sama. 10 minit.
Evidens PBD: Padanan gambar dan sebutan maksud dicatat guru
SP disasar: 4.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami Haba serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Murid mencelupkan tin logam berisi air panas ke dalam air sejuk, merekod suhu setiap minit dan menerangkan bagaimana haba mengalir sehingga kedua-dua air mencapai suhu yang sama.
Evidens PBD: Jadual suhu dan penerangan bertulis pada lembaran
SP disasar: 4.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Haba untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Murid menentu ukur termometer cecair dalam kaca dengan takat ais (0 °C) dan takat stim (100 °C), lalu menjadikan skala dan menyemak bacaan suhu air bilik menggunakan termometer itu.
Evidens PBD: Termometer bertanda dua takat tetap dan bacaan semakan
SP disasar: 4.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Murid menganalisis mengapa termometer perlu menunggu beberapa minit sebelum dibaca, menerangkan konsep keseimbangan terma dan menilai ralat yang timbul jika bacaan diambil terlalu awal.
Evidens PBD: Penerangan bertulis dengan contoh ralat bacaan
SP disasar: 4.1.1, 4.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Murid menilai dua cara mengukur suhu badan (termometer air raksa dan inframerah) dari segi keseimbangan terma, ketepatan dan keselamatan, lalu mewajarkan pilihan bagi klinik sekolah.
Evidens PBD: Jadual perbandingan dan justifikasi pilihan
SP disasar: 4.1.1, 4.1.2 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Aktiviti: Murid mereka bentuk prosedur kalibrasi termometer buatan sendiri daripada tiub dan cecair berwarna, menanda dua takat tetap dan menguji ketepatannya, kemudian menambah baik skalanya.
Evidens PBD: Termometer buatan, data ujian dan cadangan pembaikan
SP disasar: 4.1.1, 4.1.2 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 30 unit Fizik Tingkatan 4 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.