4.3 Haba Pendam Tentu
Unit ini menerangkan haba pendam, mendefinisikan haba pendam tentu, perlakuran dan pengewapan, eksperimen menentukannya, aplikasi serta penyelesaian masalah haba pendam.
SP 4.3.1Menerangkan haba pendam.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menjelaskan konsep haba pendam dari segi ikatan antara molekul semasa peleburan dan pendidihan.
- IsiPeleburanHuraian
Semasa melebur, haba diserap untuk melemahkan dan memutuskan ikatan antara molekul pepejal. Tenaga kinetik molekul tidak bertambah, maka suhu kekal pada takat lebur.
ContohAis pada 0 °C terus menyerap haba tetapi suhunya kekal 0 °C sehingga semuanya melebur.
- IsiPendidihanHuraian
Semasa mendidih, haba diserap untuk memutuskan ikatan antara molekul cecair supaya molekul bebas sebagai gas; suhu kekal pada takat didih. Haba pendam dibebaskan semasa pembekuan dan kondensasi.
ContohAir mendidih kekal 100 °C walaupun api terus menyala.
NotaHaba pendam
Haba pendam ialah haba yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan keadaan jirim tanpa perubahan suhu. Semasa peleburan dan pendidihan, haba yang diserap digunakan untuk memutuskan ikatan antara molekul, bukan menambah tenaga kinetik molekul, maka suhu kekal malar. Semasa pembekuan dan kondensasi, haba pendam dibebaskan.
Peta pelbagai alirMengapa suhu malar semasa perubahan keadaan
SP 4.3.2Mendefinisi (i) haba pendam tentu, ℓ = Q/m.- Mendefinisi (ii) haba pendam tentu perlakuran, ℓ f.
- Mendefinisi (iii) haba pendam tentu pengewapan, ℓ v.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Mendefinisi
Murid perlu menyatakan takrif (i) haba pendam tentu, ℓ = Q/m, (ii) haba pendam tentu pelakuran, ℓf, dan (iii) haba pendam tentu pengewapan, ℓv, serta membandingkan nilai bagi bahan berbeza.
- Isi(i) Haba pendam tentu, ℓ = Q/mHuraian
Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan fasa bagi 1 kg bahan tanpa perubahan suhu. Unit J kg⁻¹.
Contoh6.68 × 10⁴ J meleburkan 0.20 kg ais, maka ℓ = 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹.
- Isi(ii) Haba pendam tentu pelakuran, ℓfHuraian
Haba yang diserap semasa 1 kg pepejal menjadi cecair pada takat leburnya tanpa perubahan suhu.
Contohℓf ais = 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹, jauh lebih besar daripada ℓf lilin, jadi ais lebih lama melebur.
- Isi(iii) Haba pendam tentu pengewapan, ℓvHuraian
Haba yang diserap semasa 1 kg cecair menjadi gas pada takat didihnya tanpa perubahan suhu.
Contohℓv air = 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹, lebih besar daripada ℓv minyak dan kira-kira 7 kali ℓf ais.
JadualTakrif haba pendam tentu
| Istilah | Takrif | Nilai buku teks |
|---|---|---|
| Haba pendam tentu, ℓ = Q/m | Kuantiti haba yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan keadaan 1 kg bahan tanpa perubahan suhu (J kg⁻¹) | - |
| Haba pendam tentu perlakuran, ℓf | Haba yang diserap semasa 1 kg bahan berubah dari pepejal ke cecair tanpa perubahan suhu | Ais: 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹ |
| Haba pendam tentu pengewapan, ℓv | Haba yang diserap semasa 1 kg bahan berubah dari cecair ke gas tanpa perubahan suhu | Air: 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ |
SP 4.3.3Mengeksperimen untuk menentukan, (i) haba pendam tentu perlakuran ais, ℓf.- Mengeksperimen untuk menentukan, (ii) haba pendam tentu pengewapan air, ℓv.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Mengeksperimen
Murid perlu menjalankan eksperimen untuk menentukan (i) ℓf ais dan (ii) ℓv air, serta membandingkan nilai eksperimen dengan nilai sebenar.
- Isi(i) ℓf aisHuraian
Gunakan set eksperimen (pemanas dihidupkan) dan set kawalan (pemanas tidak dihidupkan). m = m₁ − m₂ ialah jisim ais yang dilebur oleh pemanas; ℓf = Pt/m.
Contoh40 W × 300 s dan m = 0.036 kg: ℓf = 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹, hampir dengan 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹.
- Isi(ii) ℓv airHuraian
Bikar air dengan pemanas rendam diletak di atas neraca elektronik. Mulakan masa selepas air mendidih; jisim berkurang = jisim air menjadi stim; ℓv = Pt/m.
Contoh500 W × 600 s dan m = 0.135 kg: ℓv = 2.22 × 10⁶ J kg⁻¹, sedikit kurang daripada 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ kerana haba hilang dan stim terkondensasi semula.
JadualPemboleh ubah eksperimen haba pendam tentu
| Aspek | (i) ℓf ais | (ii) ℓv air |
|---|---|---|
| Dimanipulasikan | Haba dibekalkan (masa pemanasan) | Haba dibekalkan (masa pemanasan) |
| Bergerak balas | Jisim ais yang melebur | Jisim air yang menjadi stim |
| Dimalarkan | Kuasa pemanas, ais pada 0 °C | Kuasa pemanas, air pada takat didih |
| Kawalan | Set kawalan tanpa pemanas dihidupkan untuk ambil kira leburan oleh haba persekitaran | Air sudah mendidih sebelum masa diukur |
| Hipotesis | Semakin banyak haba, semakin besar jisim ais melebur | Semakin banyak haba, semakin besar jisim air mengewap |
Peta alirLangkah eksperimen (i): ℓf ais
- Sediakan dua corong berisi ais hancur dengan pemanas rendam: set eksperimen dan set kawalan (pemanas tidak dihidupkan)
- Hidupkan pemanas set eksperimen (P = 40 W) selama t = 300 s
- Kumpul air leburan dalam bikar bagi kedua-dua set; timbang jisim m₁ (eksperimen) dan m₂ (kawalan)
- Jisim ais dilebur oleh pemanas, m = m₁ − m₂ = 0.036 kg
- ℓf = Pt/m = (40 W × 300 s)/0.036 kg = 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹
Peta alirLangkah eksperimen (ii): ℓv air
- Letak bikar air dengan pemanas rendam (P = 500 W) di atas neraca elektronik
- Panaskan sehingga air mendidih
- Apabila mendidih, catat bacaan neraca dan mulakan jam randik
- Selepas t = 600 s, catat bacaan neraca; jisim air mengewap m = 0.135 kg
- ℓv = Pt/m = (500 W × 600 s)/0.135 kg = 2.22 × 10⁶ J kg⁻¹
- Keselamatan: stim boleh melecurkan; jauhkan tangan dari bikar
SP 4.3.4Berkomunikasi untuk menerangkan aplikasi haba pendam tentu dalam kehidupan harian.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Berkomunikasi
Murid perlu menerangkan aplikasi haba pendam tentu dalam kehidupan harian, termasuk penyejatan yang menyebabkan penyejukan.
- IsiPenyejatan menyebabkan penyejukanHuraian
Cecair yang menyejat menyerap haba pendam pengewapan daripada sekeliling, jadi permukaan menjadi sejuk.
ContohMeniup udara ke atas alkohol di belakang tangan terasa sejuk; peluh yang menyejat menyejukkan badan.
- IsiPeti sejuk dan mengukus makananHuraian
Bahan penyejuk menyerap haba pendam semasa mengewap di dalam peti sejuk dan membebaskannya semasa terkondensasi di luar. Stim membebaskan haba pendam apabila terkondensasi pada makanan.
ContohKuih yang dikukus cepat masak kerana stim membebaskan 2.26 × 10⁶ J bagi setiap kg yang terkondensasi.
Poin utamaAplikasi haba pendam tentu
- Peluh menyejat dan menyerap haba pendam pengewapan dari kulit, menyejukkan badan.
- Mengukus makanan: stim membebaskan haba pendam yang besar apabila terkondensasi pada makanan.
- Ais digunakan untuk menyimpan ikan segar kerana ais menyerap haba pendam perlakuran yang besar semasa melebur.
- Peti sejuk: bahan penyejuk menyerap haba pendam semasa mengewap di dalam peti dan membebaskannya semasa terkondensasi di luar.
- Lecur akibat stim lebih teruk daripada air mendidih kerana stim membebaskan haba pendam.
SP 4.3.5Menyelesaikan masalah yang melibatkan haba pendam.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menyelesaikan
Murid perlu menggunakan Q = mℓ dan Pt = mℓ untuk menyelesaikan masalah haba pendam serta menyatakan andaian yang dibuat.
- IsiRumus Q = mℓHuraian
Gunakan ℓf bagi peleburan atau pembekuan dan ℓv bagi pendidihan atau kondensasi. Jika ada perubahan suhu juga, tambah Q = mcΔθ.
Contoh0.50 kg ais 0 °C menjadi air 20 °C: Q = 1.67 × 10⁵ + 4.2 × 10⁴ = 2.09 × 10⁵ J.
- IsiRumus Pt = mℓ dan andaianHuraian
Bagi pemanas elektrik, Pt = mℓ. Andaian: semua haba daripada pemanas digunakan untuk perubahan fasa dan tiada haba hilang.
ContohPemanas 1000 W menukar 0.50 kg air 100 °C kepada stim: t = (0.50 × 2.26 × 10⁶)/1000 = 1130 s.
Peta alirContoh: masalah haba pendam
- 0.50 kg ais pada 0 °C ditukar menjadi air pada 20 °C. ℓf = 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹, c = 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹
- Q₁ (melebur) = mℓf = (0.50 kg)(3.34 × 10⁵ J kg⁻¹) = 1.67 × 10⁵ J
- Q₂ (memanaskan) = mcΔθ = (0.50 kg)(4200 J kg⁻¹ °C⁻¹)(20 °C) = 4.2 × 10⁴ J
- Q = Q₁ + Q₂ = 1.67 × 10⁵ J + 0.42 × 10⁵ J = 2.09 × 10⁵ J
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- LEPAK
- Lebur dan Ewap: Pendam haba diserap, Aras suhu tidak berubah, Kondensasi dan beku membebaskannya.
Kad imbas
- Haba pendam
- Haba diserap/dibebaskan semasa perubahan keadaan tanpa perubahan suhu
- Rumus haba pendam tentu
- ℓ = Q/m, unit J kg⁻¹
- ℓf ais
- 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹
- ℓv air
- 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹
- Tujuan set kawalan dalam eksperimen ℓf
- Mengambil kira ais yang melebur oleh haba persekitaran
- Mengapa lecur stim lebih teruk?
- Stim membebaskan haba pendam pengewapan apabila terkondensasi
Semak kefahaman
Nyatakan maksud haba pendam. (SP 4.3.1)
Lihat jawapan
Haba pendam ialah haba yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan keadaan jirim tanpa perubahan suhu.
Nyatakan maksud haba pendam tentu pengewapan. (SP 4.3.2)
Lihat jawapan
Haba pendam tentu pengewapan ialah kuantiti haba yang diserap untuk menukar 1 kg cecair kepada gas tanpa perubahan suhu.
Pemanas 50 W dihidupkan 300 s dan 0.045 kg ais lebur akibat pemanas. Hitung haba pendam tentu perlakuran ais. (SP 4.3.3)
Lihat jawapan
l = Pt ÷ m = 50 × 300 ÷ 0.045 = 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹.
Bagaimanakah penyejatan peluh menyejukkan badan? (SP 4.3.4)
Lihat jawapan
Peluh menyerap haba pendam pengewapan daripada kulit semasa menyejat, maka badan berasa sejuk.
Hitung haba untuk meleburkan 0.4 kg ais pada 0 °C (lf = 3.34 × 10⁵ J kg⁻¹). (SP 4.3.5)
Lihat jawapan
Q = ml = 0.4 × 3.34 × 10⁵ = 1.336 × 10⁵ J.
19 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 kad 'haba pendam', 'perlakuran' dan 'pengewapan' dengan gambar ais cair dan air menggelegak serta menyebut perbezaan. 10 minit.
Evidens PBD: Padanan kad dan sebutan lisan dicatat guru
SP disasar: 4.3.1, 4.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami Haba serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Murid menerangkan mengapa suhu air tidak naik semasa mendidih walaupun pemanas terus dihidupkan, dengan menyebut haba pendam sebagai tenaga yang menukar keadaan jirim tanpa perubahan suhu.
Evidens PBD: Penerangan lisan dan lakaran lengkung pemanasan
SP disasar: 4.3.1, 4.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Haba untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Murid menjalankan eksperimen menentukan haba pendam tentu perlakuran ais menggunakan pemanas rendaman atau air suam, merekod jisim ais dan suhu, kemudian mengira ℓf menggunakan Q = mℓ.
Evidens PBD: Jadual data dan pengiraan ℓf berunit J kg⁻¹
SP disasar: 4.3.3, 4.3.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Murid menjalankan eksperimen penentuan haba pendam tentu pengewapan air, membandingkan ℓv dengan ℓf dan menerangkan mengapa ℓv jauh lebih besar dari segi ikatan molekul.
Evidens PBD: Pengiraan ℓv dan penerangan perbandingan ℓf dan ℓv
SP disasar: 4.3.2, 4.3.3, 4.3.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Murid menilai penggunaan ais dalam kotak penyejuk dan pengukus makanan berdasarkan haba pendam tentu, mengira tenaga yang diserap atau dibebaskan, dan mewajarkan pilihan bahan penyejuk yang paling cekap.
Evidens PBD: Pengiraan tenaga dan justifikasi pilihan bahan
SP disasar: 4.3.4, 4.3.5 · 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 sistem penyejukan mudah menggunakan haba pendam bagi menyimpan makanan dalam piknik. Mereka mengira jisim ais yang diperlukan dan menguji keberkesanan sistem selama 30 minit.
Evidens PBD: Reka bentuk, pengiraan jisim ais dan rekod suhu ujian
SP disasar: 4.3.3, 4.3.4, 4.3.5 · 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.