Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
2Panas dan Dingin
Sup mengepulkan uap, es krim membuat gigimu ngilu, dan jok mobil pada musim panas menyengat kakimu. Panas dan dingin ada di mana-mana. Pada bab ini kita belajar membandingkan keduanya, melihat apa yang membuat benda menjadi hangat — dan mengamati apa yang terjadi pada sebongkah es ketika kehangatan itu menang.
2.1 Lebih hangat dan lebih dingin
Definisi 2.1 (Panas dan dingin)
Kata panas dan dingin adalah kata pembanding, seperti besar dan kecil. Sup terasa panas dibandingkan dengan tanganmu; es terasa dingin dibandingkan dengan tanganmu. Di antara keduanya ada seluruh tangga kata: beku, dingin, sejuk, suam-suam kuku, hangat, panas, membakar.
Contoh 2.2 (Mengurutkan tiga minuman)
Di atas meja: secangkir cokelat panas, segelas air keran, dan segelas jus jeruk langsung dari lemari es. Dari yang paling dingin ke yang paling panas: jus, lalu air keran, lalu cokelat panas. Air keran terasa dingin di sebelah cokelat, tetapi hangat di sebelah jus — kata pembanding selalu bekerja berpasangan.
Catatan 2.3 (Perabaan bisa tertipu)
Ingat tiga mangkuk pada bab lalu: air suam-suam kuku yang sama terasa hangat bagi satu tangan dan sejuk bagi tangan yang lain. Cobalah juga memegang sendok logam dan sendok kayu yang semalaman berada di dapur yang sama: sendok logam terasa lebih dingin, padahal tidak ada benda di dapur itu yang lebih dingin daripada benda lain. Perabaan memang penjaga yang berguna, tetapi bukan hakim yang adil — suatu saat nanti kita memerlukan alat yang tidak bisa ditipu: termometer, yang akan kita temui pada bab kemudian.
Metode 2.4 (Membandingkan panas dan dingin secara adil)
Untuk memutuskan mangkuk air mana yang lebih hangat:
- pakailah tangan yang sama untuk keduanya — dua tangan bisa berbeda pendapat;
- sentuh yang satu, lalu yang lain, segera — menunggu membuat keadaannya berubah;
- agar lebih yakin, mintalah seorang teman mencoba juga, tanpa memberitahukan jawabanmu lebih dahulu.
Kalau kamu dan temanmu sependapat, pengamatan itu kukuh.
2.2 Apa yang membuat benda menjadi hangat
Contoh 2.5 (Para penghangat)
Ada benda yang menghangatkan apa saja di dekatnya: Matahari menghangatkan bangku di taman, nyala api menghangatkan wajan, radiator menghangatkan ruangan, dan tubuhmu sendiri menghangatkan selimut. Menggosok pun menghangatkan: tempelkan kedua telapak tanganmu lalu gosokkan cepat-cepat sambil menghitung sampai — rasakan keduanya memanas.
Contoh 2.6 (Cobalah: matahari dan tempat teduh)
Pada hari yang cerah, letakkan satu tangan pada dinding yang kena sinar matahari dan tangan yang lain pada dinding yang sama di tempat teduh. Dinding yang sama, hari yang sama — tetapi sisi yang kena matahari jelas lebih hangat. Matahari adalah penghangat besar bagi segala sesuatu di luar rumah; ia akan mendapat satu bab tersendiri tak lama lagi.
Catatan 2.7 (Mantel tidak membuat panas)
Sebuah mantel tidak menghangatkanmu seperti radiator. Tubuhmu sendirilah yang membuat kehangatan itu; mantel hanya menahan kehangatan itu agar tidak lolos, seperti tutup pada panci sup. Itulah sebabnya mantel yang tergeletak sendirian di kursi tetap dingin di dalamnya — tidak ada apa pun di dalamnya yang membuat kehangatan untuk ditahan.
2.3 Ketika kehangatan menang: es yang mencair
Contoh 2.8 (Riwayat sebongkah es)
Letakkan sebongkah es di atas piring di dapur. Es itu keras dan dingin. Udara hangat di ruangan menghangatkannya sedikit demi sedikit: bongkahan itu makin kecil, genangan tumbuh di sekelilingnya, dan setelah beberapa waktu hanya air yang tersisa. Kehangatan ruangan mengubah es yang keras menjadi air — kita katakan es itu mencair.
Contoh 2.9 (Dingin pun bisa menang)
Lemari beku melakukan pekerjaan sebaliknya: masukkan secangkir kecil air ke dalamnya pada malam hari, dan pada pagi hari kamu akan menemukannya keras seperti batu — es. Kehangatan mencairkan es menjadi air; dingin yang kuat mengubah air kembali menjadi es. Air akan terus berubah bolak-balik seperti ini sepanjang buku ini.
2.4 Latihan
Latihan 2.1 ★
Urutkan dari yang paling dingin ke yang paling panas: air mandi; sebongkah es; sup yang baru diangkat dari panci; udara di kamar tidurmu.
Solusi
Solusi Latihan 2.1.
Bongkahan es, lalu udara kamar tidur, lalu air mandi, lalu sup yang baru diangkat dari panci.
Latihan 2.2 ★
Carilah kata pembandingnya: air keran itu … dibandingkan dengan cokelat panas, tetapi … dibandingkan dengan jus jeruk dari lemari es.
Solusi
Solusi Latihan 2.2.
Air keran itu dingin (atau lebih sejuk) dibandingkan dengan cokelat panas, tetapi hangat (atau lebih hangat) dibandingkan dengan jus.
Latihan 2.3 ★
Sebutkan empat benda yang menghangatkan apa yang ada di dekatnya. Yang mana yang menghangatkan seluruh taman?
Solusi
Solusi Latihan 2.3.
Misalnya: Matahari, nyala api, radiator, tubuhmu sendiri (atau menggosokkan tangan). Matahari menghangatkan seluruh taman.
Latihan 2.4 ★
Gosokkan kedua telapak tanganmu cepat-cepat sambil menghitung sampai , lalu sentuhkan ke pipimu. Apa yang kamu rasakan? Apa yang dilakukan gosokan tadi?
Solusi
Solusi Latihan 2.4.
Telapak tangan terasa hangat di pipi: gosokan tadi menghangatkannya.
Latihan 2.5 ★
Dua bongkah es dikeluarkan dari lemari beku bersama-sama. Yang satu diletakkan di piring di bawah matahari, yang lain di piring di tempat teduh. Yang mana yang mencair lebih dahulu, dan mengapa?
Solusi
Solusi Latihan 2.5.
Bongkahan yang di bawah matahari mencair lebih dahulu: Matahari menghangatkannya, dan kehangatanlah yang mencairkan es. Yang di tempat teduh menerima lebih sedikit kehangatan dan bertahan lebih lama.
Latihan 2.6 ★
Apa isi genangan yang tertinggal di piring setelah sebongkah es mencair? Ke mana perginya es yang keras itu?
Solusi
Solusi Latihan 2.6.
Genangan itu air — air yang sama yang tadinya menjadi bongkahan es. Es yang keras tidak lenyap; kehangatan ruangan mencairkannya menjadi air.
Latihan 2.7 ★
Perosotan logam dan bangku kayu berada di tempat teduh sepanjang pagi. Tom memegang keduanya dan berkata perosotan itu lebih dingin. Pakailah Catatan 2.3 untuk menjelaskan apa yang sebenarnya terjadi.
Solusi
Solusi Latihan 2.7.
Setelah sepagi penuh di tempat teduh yang sama, perosotan dan bangku sama-sama dingin. Logam hanya terasa lebih dingin di tangan — perabaan bukan hakim yang adil, seperti ditunjukkan oleh sendok logam dan sendok kayu.
Latihan 2.8 ★
Dengan Metode 2.4, jelaskan cara mengetahui mangkuk air mana dari dua mangkuk yang lebih hangat. Mengapa kamu harus memakai tangan yang sama untuk keduanya?
Solusi
Solusi Latihan 2.8.
Sentuh mangkuk yang satu, lalu yang lain, segera, dengan tangan yang sama, dan mintalah seorang teman memeriksanya tanpa mendengar jawabanmu. Tangan yang sama diperlukan karena tipuan tiga mangkuk menunjukkan bahwa dua tangan bisa berbeda pendapat tentang air yang persis sama.
Latihan 2.9 ★★
Lea membuat manusia salju dan, karena kasihan, membungkusnya dengan mantel hangatnya. Kakaknya berkata mantel itu akan membuatnya mencair lebih cepat. Lea berkata mantel itu akan membuatnya tetap dingin lebih lama. Siapa yang benar, dan mengapa? (Ingat Catatan 2.7: apa sebenarnya kerja sebuah mantel?)
Solusi
Solusi Latihan 2.9.
Lea benar. Mantel tidak membuat panas: ia hanya menahan kehangatan agar tidak lewat. Manusia salju tidak punya kehangatan untuk ditahan di dalam — sebaliknya mantel itu menahan udara hangat siang hari di luar, sehingga manusia salju yang terbungkus mencair lebih lambat dan bertahan lebih lama.