Modul Ajar Ilmu Pengetahuan Alam Kelas 7 SMP: Suhu, Kalor, dan Pemuaian (Bab 3)

Pembelajaran skala termometer dan konversi suhu, konsep kalor, kapasitas dan kalor jenis, perpindahan panas (konduksi, konveksi, radiasi), serta analisis pemuaian panjang, luas, dan volume zat.

Capaian dan tujuan pembelajaran

  • Peserta didik mampu melakukan konversi nilai suhu antarskala termometer secara akurat.
  • Peserta didik mampu menghitung besaran kalor yang dibutuhkan untuk mengubah suhu dan wujud zat.
  • Peserta didik mampu menganalisis mekanisme perpindahan kalor dan penerapan prinsip pemuaian dalam teknologi.

Materi pokok & uraian konsep pembelajaran

Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda yang diukur secara objektif menggunakan termometer. Skala suhu yang umum digunakan meliputi Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin sebagai skala suhu mutlak standar SI.

Kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Pengaruh kalor pada materi menyebabkan kenaikan suhu zat atau perubahan wujud zat tanpa mengalami kenaikan suhu (kalor laten).

Perpindahan kalor berlangsung melalui konduksi pada zat padat, konveksi pada fluida akibat perbedaan massa jenis, dan radiasi melalui gelombang elektromagnetik tanpa zat perantara. Pemuaian termal pada rel kereta dan keping bimetal merupakan aplikasi langsung dari perubahan dimensi zat akibat pengaruh suhu.

Peta subtopik bahasan

  • Suhu dan Kalibrasi Skala Termometer

    Menghitung konversi skala suhu Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.

  • Kalor dan Perubahan Suhu serta Wujud Zat

    Menghitung kalor menggunakan rumus Q = m.c.ΔT dan Q = m.L.

  • Mekanisme Perpindahan Kalor

    Menganalisis contoh konduksi, konveksi, dan radiasi dalam kehidupan sehari-hari.

  • Pemuaian Zat Padat, Cair, dan Gas

    Memahami prinsip pemuaian panjang, keping bimetal, dan anomali air.

Istilah kunci dan glosarium

Suhu
Ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda yang berkaitan dengan energi kinetik rata-rata partikel penyusunnya.
Kalor
Bentuk energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah.
Kalor Jenis
Banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1°C atau 1 K.
Konveksi
Perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya (pada zat cair dan gas).
Keping Bimetal
Dua keping logam berbeda koefisien muai panjang yang dikeling menjadi satu, yang akan melengkung jika dipanaskan atau didinginkan.

Instrumen asesmen formatif & contoh soal pembelajaran

5 butir instrumen soal pilihan ganda berbasis HOTS untuk mengukur pemahaman konsep pada bab ini. Dilengkapi kunci jawaban dan uraian pembahasan analitis.

Soal 1

Suhu zat cair terukur sebesar 60°C. Jika diukur menggunakan termometer berskala Fahrenheit, suhu zat cair tersebut adalah...

  • A. 108°F
  • B. 120°F
  • C. 140°F
  • D. 172°F
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan C

Pembahasan: Konversi Celcius ke Fahrenheit: F = (9/5 x C) + 32 = (9/5 x 60) + 32 = 108 + 32 = 140°F.

Soal 2

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 kg air dari suhu 25°C menjadi 75°C (kalor jenis air = 4.200 J/kg°C) adalah...

  • A. 210.000 J
  • B. 420.000 J
  • C. 630.000 J
  • D. 840.000 J
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: Q = m x c x ΔT = 2 kg x 4.200 J/kg°C x (75 - 25)°C = 2 x 4.200 x 50 = 420.000 Joule.

Soal 3

Pemasangan sambungan rel kereta api sengaja diberi celah longgar dengan tujuan untuk...

  • A. Mengurangi gesekan roda kereta api dengan rel
  • B. Mencegah rel melengkung pada siang hari saat memuai
  • C. Mempercepat laju jalannya kereta api
  • D. Mencegah rel berkarat terkena air hujan
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: Celah pada sambungan rel berfungsi memberikan ruang bagi batang baja rel untuk memanjang saat mengalami pemuaian termal di siang hari, sehingga rel tidak saling mendesak dan melengkung.

Soal 4

Peristiwa perpindahan kalor secara radiasi ditunjukkan oleh peristiwa...

  • A. Panasnya ujung sendok logam saat mengaduk teh panas
  • B. Terjadinya angin darat dan angin laut di pesisir pantai
  • C. Panas api unggun yang terasa hangat pada tubuh saat berkemah
  • D. Mendidihnya air di dalam panci yang dipanaskan
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan C

Pembahasan: Panas api unggun merambat melalui pancaran gelombang elektromagnetik tanpa memerlukan zat perantara, yang merupakan contoh perpindahan kalor secara radiasi.

Soal 5

Keping bimetal terbuat dari logam tembaga (koefisien muai lebih besar) dan besi (koefisien muai lebih kecil). Jika keping bimetal tersebut dipanaskan, maka keping akan melengkung ke arah...

  • A. Logam tembaga
  • B. Logam besi
  • C. Tetap lurus tidak melengkung
  • D. Berputar spiral
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: Saat dipanaskan, logam dengan koefisien muai lebih besar (tembaga) memanjang lebih cepat daripada logam berkoefisien muai kecil (besi), sehingga keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang muainya lebih kecil (logam besi).

Petunjuk penggunaan berkas

Setelah mengunduh berkas perangkat ajar, ikuti langkah berikut untuk menggunakannya secara optimal:

  1. Buka dokumen menggunakan Microsoft Word, Google Docs, atau LibreOffice.
  2. Sesuaikan identitas satuan pendidikan, nama guru pengampu, NIP, serta alokasi waktu kelas.
  3. Cetak instrumen asesmen atau bagikan lembar kerja (LKPD) kepada peserta didik.

Bahan ajar Ilmu Pengetahuan Alam lainnya

  • Hakikat Ilmu Sains dan Metode Ilmiah

    Ilmu Pengetahuan Alam SMP Kelas 7 · Semester 1

  • Zat dan Perubahannya

    Ilmu Pengetahuan Alam SMP Kelas 7 · Semester 1

  • Gerak dan Gaya

    Ilmu Pengetahuan Alam SMP Kelas 7 · Semester 2