1. Keseimbangan Terma

Keseimbangan terma ialah keadaan di mana dua objek dalam sentuhan terma tidak lagi mempunyai pemindahan haba bersih antara satu sama lain. Ini berlaku apabila kedua-dua objek mencapai suhu yang sama.

• Proses: Mengikut teori kinetik jirim, zarah dalam objek panas mempunyai tenaga terma yang lebih tinggi dan bergerak lebih pantas berbanding objek sejuk. Apabila objek panas (A) dan objek sejuk (B) bersentuhan:

    1. Sebelum sentuhan: Objek A lebih panas daripada objek B.

    2. Semasa sentuhan: Tenaga haba dipindahkan dari A ke B pada kadar yang lebih tinggi berbanding dari B ke A. Akibatnya, suhu A menurun manakala suhu B meningkat.

    3. Pada keseimbangan terma: Kadar pemindahan tenaga haba dari A ke B adalah sama dengan kadar pemindahan dari B ke A. Suhu kedua-dua objek menjadi sama.

• Aplikasi:

    ◦ Termometer Klinik: Merkuri dalam bebuli termometer mengembang apabila diletakkan di bawah lidah. Apabila ia mencapai keseimbangan terma dengan suhu badan, pengembangan berhenti, membolehkan suhu badan dibaca dengan tepat.

    ◦ Cerek Elektrik: Termostat di dalam cerek akan mencapai keseimbangan terma dengan air yang mendidih (100°C). Apabila suhu ini dicapai, ia secara automatik mematikan arus elektrik.

    ◦ Memanaskan Susu: Susu sejuk dari peti ais direndam dalam air panas. Haba dari air panas dipindahkan ke susu sehingga kedua-duanya mencapai keseimbangan terma pada suhu yang sama.

2. Muatan Haba Tentu

Muatan haba tentu (c) ialah kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebanyak 1°C (atau 1 K). Ia mengukur keupayaan sesuatu bahan untuk menyimpan tenaga haba.

• Formula: c = Q / (mΔθ)

    ◦ c = Muatan haba tentu (unit SI: J kg⁻¹ °C⁻¹)

    ◦ Q = Kuantiti haba yang dibekalkan (J)

    ◦ m = Jisim bahan (kg)

    ◦ Δθ = Perubahan suhu (°C atau K)

• Sifat Bahan:

    ◦ Muatan Haba Tentu Tinggi (cth: Air = 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹): Memerlukan banyak haba untuk menaikkan suhu. Ia lambat menjadi panas dan lambat menjadi sejuk. Bahan ini adalah penebat haba yang baik.

    ◦ Muatan Haba Tentu Rendah (cth: Logam seperti kuprum = 390 J kg⁻¹ °C⁻¹): Memerlukan sedikit haba untuk menaikkan suhu. Ia cepat menjadi panas dan cepat menjadi sejuk. Bahan ini adalah konduktor haba yang baik.

• Aplikasi:

    ◦ Peralatan Memasak: Badan kuali diperbuat daripada bahan bermuatan haba tentu rendah (logam) supaya cepat panas dan makanan cepat masak. Pemegangnya pula diperbuat daripada bahan bermuatan haba tentu tinggi (kayu, plastik) supaya ia lambat panas dan selamat dipegang.

    ◦ Sistem Penyejukan Enjin Kereta: Air digunakan sebagai agen penyejuk kerana muatan haba tentunya yang tinggi membolehkannya menyerap kuantiti haba yang besar dari enjin tanpa suhunya meningkat secara mendadak.

    ◦ Bayu Laut (Siang Hari): Darat mempunyai muatan haba tentu yang lebih rendah daripada laut, jadi ia lebih cepat panas. Udara panas di atas darat naik, dan udara yang lebih sejuk dari laut bergerak masuk menggantikannya.

    ◦ Bayu Darat (Malam Hari): Darat lebih cepat sejuk berbanding laut. Udara sejuk di atas darat bergerak ke arah laut untuk menggantikan udara panas di atas laut yang sedang naik.

3. Haba Pendam Tentu

Haba pendam ialah haba yang diserap atau dibebaskan semasa perubahan fasa (keadaan jirim) pada suhu yang tetap.

• Jenis-jenis Haba Pendam Tentu:

    1. Haba Pendam Tentu Pelakuran (L_f): Kuantiti haba yang diperlukan untuk menukar 1 kg bahan dari fasa pepejal ke fasa cecair (melebur) tanpa perubahan suhu. Proses sebaliknya (membeku) membebaskan jumlah haba yang sama.

    2. Haba Pendam Tentu Pengewapan (L_v): Kuantiti haba yang diperlukan untuk menukar 1 kg bahan dari fasa cecair ke fasa gas (mendidih/menyejat) tanpa perubahan suhu. Proses sebaliknya (kondensasi) membebaskan jumlah haba yang sama.

• Proses Perubahan Fasa (Lengkung Pemanasan):

    ◦ Pepejal: Haba diserap untuk meningkatkan tenaga kinetik zarah, menyebabkan suhu meningkat.

    ◦ Peleburan (Pepejal + Cecair): Pada takat lebur, haba pendam pelakuran diserap untuk memutuskan ikatan antara zarah pepejal. Tenaga kinetik tidak berubah, jadi suhu kekal malar.

    ◦ Cecair: Haba diserap untuk meningkatkan lagi tenaga kinetik zarah, menyebabkan suhu meningkat.

    ◦ Pendidihan (Cecair + Gas): Pada takat didih, haba pendam pengewapan diserap untuk mengatasi daya tarikan antara molekul dan membebaskan zarah sebagai gas. Suhu kekal malar.

    ◦ Gas: Haba diserap untuk meningkatkan lagi tenaga kinetik zarah gas, menyebabkan suhu meningkat.

• Perbandingan Pelakuran dan Pengewapan: Tenaga yang diperlukan untuk pengewapan adalah jauh lebih besar daripada pelakuran. Ini kerana lebih banyak tenaga diperlukan untuk mengatasi daya tarikan antara molekul cecair sepenuhnya dan memisahkannya menjadi gas, berbanding dengan hanya memutuskan ikatan pepejal untuk menjadi cecair.

• Aplikasi:

    ◦ Menyejukkan Minuman: Apabila ais mencair dalam minuman, ia menyerap haba pendam pelakuran dari minuman, menyebabkan suhu minuman menurun.

    ◦ Mengukus Makanan: Stim (wap air) terkondensasi pada makanan, membebaskan kuantiti haba pendam pengewapan yang besar. Haba ini memasak makanan dengan cepat dan cekap.

    ◦ Peti Sejuk: Bahan penyejuk di dalam sistem peti sejuk melalui kitaran penyejatan (menyerap haba dari dalam peti sejuk) dan kondensasi (membebaskan haba ke persekitaran).

    ◦ Berpeluh: Apabila peluh di permukaan kulit menyejat, ia menyerap haba pendam pengewapan dari badan, sekali gus menyejukkan badan.

Glosari Istilah Penting