Modul Ajar Fisika Kelas 11 Bab 7: Termodinamika

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. TP 11.7.1 Menganalisis konsep termodinamika pada proses-proses gas dalam sistem
2. TP 11.7.2 Menganalisis penerapan hukum termodinamika dalam penyelesaian masalah siklus dan mesin kalor
3. TP 11.7.3 Menganalisis penerapan konsep termodinamika untuk mengidentifikasi fenomena perubahan iklim
4. TP 11.7.4 Merencanakan dan memilih metode penyelidikan untuk mengumpulkan data variabel termodinamika
5. TP 11.7.5 Mengomunikasikan hasil penyelidikan termodinamika secara sistematis ditunjang dengan argumen ilmiah

PROFIL LULUSAN

PERTANYAAN PEMANTIK

1. Bagaimana kita dapat mengetahui keadaan suatu gas yang terkurung dalam wadah tertutup tanpa melihat partikel gasnya secara langsung?
2. Jika sebuah titik pada grafik koordinat kartesius mewakili tekanan dan volume gas, bagaimana cara kita menentukan suhu gas pada titik tersebut?
3. Mengapa piston silinder yang dipanaskan pada tekanan konstan dapat bergerak mendorong beban luar, sedangkan panci presto tertutup rapat yang dipanaskan tidak melakukan gerakan mekanik luar sama sekali?
4. Bagaimana menentukan besarnya usaha luar gas jika diketahui grafik tekanan terhadap volume (diagram p-V) berbentuk garis mendatar versus garis tegak lurus?
5. Mengapa saat memompa ban sepeda dengan cepat tabung pompa terasa panas, sedangkan gas yang keluar dari tabung semprotan aerosol terasa sangat dingin?
6. Pada diagram p-V, mengapa kurva ekspansi adiabatik memiliki kemiringan yang lebih curam dibandingkan kurva ekspansi isotermal meskipun berawal dari titik keadaan awal yang sama?
7. Mengapa saat kita memompa ban sepeda secara cepat, ujung pompa terasa menjadi hangat meskipun tidak terkena api?
8. Jika sebuah sistem gas menyerap kalor sebesar 500 Joule dan pada saat yang sama melakukan usaha luar sebesar 200 Joule, apa yang terjadi pada suhu dan energi dalam gas tersebut?
9. Apakah mungkin sebuah mesin kalor mengubah 100% energi panas yang diserap dari bahan bakar seluruhnya menjadi usaha mekanik tanpa ada kalor yang dibuang?
10. Bagaimana tahapan proses gas dalam siklus Carnot sehingga menghasilkan efisiensi teoritis tertinggi di antara dua reservoir suhu?
11. Mengapa bagian belakang kulkas terasa hangat atau panas saat lemari es tersebut mendinginkan minuman di dalamnya?
12. Apakah mungkin mendinginkan seluruh ruangan kamar yang tertutup rapat hanya dengan membuka pintu kulkas secara terus-menerus?
13. Bagaimana prinsip Hukum Termodinamika menjelaskan mengapa suhu rata-rata permukaan Bumi tetap relatif stabil selama ribuan tahun?
14. Apa yang terjadi secara termodinamika pada kesetimbangan energi Bumi ketika konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer meningkat?
15. Mengapa sebuah mesin kendaraan atau pembangkit listrik berbahan bakar fosil tidak mungkin memiliki efisiensi 100% dan selalu membuang panas ke lingkungan?
16. Bagaimana akumulasi kalor buangan (Q_c) dan emisi gas buang dari jutaan mesin termal di bumi mempengaruhi pemanasan global berdasarkan hukum termodinamika?
17. Bagaimana kita membuktikan bahwa gas memuai saat dipanaskan jika udara di dalam wadah tidak terlihat?
18. Variabel apa saja yang harus kita ubah, amati, dan pertahankan konstan agar penyelidikan pemuaian gas valid?
19. Bagaimana kita dapat mengetahui secara akurat kenaikan tekanan gas saat suhunya dinaikkan jika hanya menggunakan alat di laboratorium sekolah?
20. Mengapa pemilihan instrumen pengukur suhu dan tekanan yang tepat menentukan keandalan data dalam penyelidikan hukum-hukum gas?
21. Bagaimana cara menyusun data pengamatan suhu dan volume gas agar pembaca langsung memahami pola termodinamika yang terjadi?
22. Mengapa sebuah laporan ilmiah penyelidikan termodinamika harus menyertakan argumen yang didukung hukum-hukum fisika, bukan sekadar menampilkan angka mentah?
23. Bagaimana prinsip kekekalan energi dan batasan efisiensi termal membantu kita mengevaluasi efektivitas mesin teknologi modern?
24. Mengapa pelepasan kalor sisa dari siklus termodinamika secara masif berdampak langsung pada kesetimbangan termal Bumi?
25. Bagaimana metode pengendalian variabel dan data empiris dapat membuktikan hubungan antarvariabel termodinamika secara ilmiah?

KEGIATAN PEMBELAJARAN

Pertemuan 1 — Menganalisis Variabel Keadaan Gas Ideal pada Diagram Tekanan-Volume (p-V) — 3 JP (3 x 45 menit = 135 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.1 Menganalisis konsep termodinamika pada proses-proses gas dalam sistem

Pendahuluan:

• Guru membuka pembelajaran dengan salam, memeriksa kehadiran murid, dan menyampaikan tujuan pembelajaran mengenai analisis variabel keadaan gas ideal pada diagram p-V (5 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal singkat menggunakan 2 pertanyaan diagnostik kesiapan: (1) 'Tuliskan persamaan gas ideal yang menghubungkan p, V, n, R, dan T!' (acuan jawaban: pV = nRT); (2) 'Pada grafik kartesius 2 dimensi dengan sumbu tegak y dan sumbu mendatar x, jika titik A berada pada koordinat (x=2, y=5), tentukan nilai sumbu tegak dan mendatarnya!' (acuan jawaban: sumbu mendatar x = 2, sumbu tegak y = 5) (10 menit).
• Guru mengaitkan hasil asesmen awal dengan representasi grafik termodinamika di mana sumbu tegak mewakili tekanan (p) dan sumbu mendatar mewakili volume (V), serta membagikan Lembar Kerja Analisis Variabel Keadaan Diagram p-V (5 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Berkesadaran, Bermakna):

• Murid menyimak sajian grafik p-V pada layar dan mencermati bahwa setiap titik tunggal (keadaan) pada koordinat (V, p) merepresentasikan pasangan nilai volume dan tekanan dari suatu sistem gas terisolasi (10 menit).
• Murid secara berkesadaran menganalisis hubungan matematis variabel keadaan menggunakan persamaan gas ideal T = (p * V) / (n * R) untuk menghitung dan membandingkan suhu termodinamika pada titik-titik koordinat yang berbeda (15 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Murid membentuk kelompok berpasangan untuk mengikuti tantangan mini kuis visual 'Detektif Titik Keadaan' dengan mencocokkan 3 kartu profil koordinat (V, p) ke posisi grafik p-V yang tepat secara kompetitif dan menggembirakan; Kartu 1: p = 1 x 10^5 Pa, V = 2 m^3; Kartu 2: p = 3 x 10^5 Pa, V = 2 m^3; Kartu 3: p = 2 x 10^5 Pa, V = 4 m^3 (acuan: Kartu 1 berada di titik kuadran bawah-kiri, Kartu 2 tepat di atas Kartu 1 pada volume sama, Kartu 3 berada di sebelah kanan koordinat V=4) (15 menit).
• Murid dalam kelompok menyelesaikan Lembar Kerja Analisis Variabel Keadaan yang menyajikan sebuah diagram p-V dengan 4 titik keadaan gas ideal (n = 1 mol, R = 8,314 J/mol.K): Titik A (V = 0,02 m^3, p = 100 kPa), Titik B (V = 0,04 m^3, p = 100 kPa), Titik C (V = 0,04 m^3, p = 200 kPa), dan Titik D (V = 0,02 m^3, p = 200 kPa) (20 menit).
• Murid menganalisis dan menghitung nilai variabel keadaan suhu pada masing-masing titik: T_A = (100.000 * 0,02) / (1 * 8,314) = 240,56 K; T_B = (100.000 * 0,04) / (1 * 8,314) = 481,12 K; T_C = (200.000 * 0,04) / (1 * 8,314) = 962,23 K; T_D = (200.000 * 0,02) / (1 * 8,314) = 481,12 K, lalu membandingkan titik mana yang memiliki suhu tertinggi (Titik C) dan titik dengan suhu identik (Titik B dan D) (20 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid bersama pasangannya memverifikasi hasil analisis koordinat dan perhitungan suhu dengan kunci acuan kelas yang diproyeksikan guru serta mengidentifikasi kesalahan pembacaan skala sumbu jika ada (15 menit).

Penutup:

• Murid mengerjakan asesmen akhir mandiri berupa cek pemahaman 2 butir soal membaca diagram p-V (10 menit).
• Guru memberikan umpan balik atas penyelesaian soal, mengarahkan murid mencatat simpulan variabel keadaan p, V, T, dan menutup pembelajaran dengan doa serta salam (10 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Menyediakan diagram p-V dengan grid kotak-kotak berangka eksplisit untuk murid yang membutuhkan panduan visual, serta diagram p-V skala variabel umum (p0, V0) untuk murid berpemahaman cepat.
• Proses: Memberikan scaffolding bertahap berupa rumus turunan T = pV/nR bagi murid yang lambat, serta memberikan tantangan mandiri menentukan rasio suhu antar-titik tanpa kalkulator bagi murid yang cepat.
• Produk: Format penyelesaian lembar kerja dapat berupa tabel tabulasi variabel keadaan maupun anotasi langsung pada grafik koordinat diagram p-V.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Pertanyaan diagnostik tertulis singkat: (1) Tuliskan hubungan p, V, n, R, dan T dalam persamaan gas ideal! (Acuan: pV = nRT); (2) Sebuah titik pada bidang kartesius berada pada posisi horizontal x = 2 dan vertikal y = 4. Jika sumbu x menyatakan volume (m^3) dan sumbu y menyatakan tekanan (kPa), sebutkan nilai volume dan tekanan sistem tersebut! (Acuan: Volume = 2 m^3, Tekanan = 4 kPa).

Proses:

• Observasi formatif kinerja pasangan saat menyelesaikan analisis Lembar Kerja 4 Titik Keadaan (A, B, C, D) pada diagram p-V: ketercapaian membaca nilai koordinat (p dan V) serta ketepatan menghitung nilai T_A, T_B, T_C, T_D menggunakan acuan T = pV/nR (Acuan hasil: T_A = 240,56 K; T_B = 481,12 K; T_C = 962,23 K; T_D = 481,12 K; titik tertinggi = C; titik bernilai sama = B dan D).

Akhir Pertemuan:

• Tes tertulis cek pemahaman akhir sesi (2 butir): Butir 1: 'Gas ideal sebanyak 2 mol (R = 8,314 J/mol.K) berada pada keadaan titik X dengan V = 0,05 m^3 dan p = 400 kPa. Tentukan suhu gas pada titik X!' (Acuan: T_X = (400.000 * 0,05) / (2 * 8,314) = 20.000 / 16,628 = 1202,79 K); Butir 2: 'Jika gas berpindah ke titik Y dengan V = 0,10 m^3 dan p = 200 kPa, bandingkan suhu T_Y dengan T_X!' (Acuan: T_Y = (200.000 * 0,10) / (2 * 8,314) = 20.000 / 16,628 = 1202,79 K, sehingga T_Y = T_X atau suhunya tetap sama).

Formatif:

• Asesmen diagnostik awal kesiapan membaca grafik kartesius dan rumus pV = nRT
• Lembar Kerja Analisis Variabel Keadaan Diagram p-V (perhitungan dan analisis nilai p, V, T pada titik koordinat)
• Cek pemahaman mandiri tertulis 2 butir pada penutup

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah desain diagram p-V yang disediakan mempermudah murid dalam menghubungkan koordinat visual dengan variabel keadaan fisik gas?
• Bagian mana dari analisis matematis variabel keadaan (p, V, T) yang masih menjadi kendala terbesar bagi sebagian murid?

Murid:

• Apakah saya sudah dapat menentukan tekanan, volume, dan suhu suatu gas hanya dengan membaca letak titiknya pada grafik p-V?
• Langkah apa yang paling membantu saya saat membandingkan suhu antara dua titik keadaan yang berbeda?

Pertemuan 2 — Menganalisis Usaha Luar Gas pada Proses Isobarik dan Isokhorik — 3 JP (3 x 45 menit = 135 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.1 Menganalisis konsep termodinamika pada proses-proses gas dalam sistem

Pendahuluan:

• Guru mengondisikan kelas, mengecek kehadiran, dan menyampaikan fokus kegiatan pertemuan yaitu menganalisis usaha luar gas pada proses isobarik dan isokhorik melalui diagram p-V dan formulasi matematis (5 menit).
• Guru melakukan asesmen diagnostik awal singkat mengenai pemahaman grafik p-V dengan meminta murid menuliskan jawaban pada kertas lembar kerja ringkas: 'Sebutkan apa makna fisis dari perubahan volume ΔV = 0 terhadap pergeseran batas sistem, dan apakah ada luasan di bawah kurva tegak vertikal pada diagram p-V?' (acuan jawaban: bila ΔV = 0 batas sistem tidak berpindah/piston diam, dan garis vertikal tidak memiliki luasan di bawahnya sehingga luas = 0) (10 menit).
• Guru menghubungkan jawaban murid dengan konsep usaha mekanik W = p · ΔV pada sistem gas dan menyampaikan kriteria ketercapaian analisis hari ini (5 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Bermakna, Berkesadaran):

• Murid mencermati demonstrasi visual guru mengenai dua sistem gas ideal: silinder berpenghisap bebas beban konstan (isobarik, p konstan) dan tabung baja kaku bervolume tetap (isokhorik, V konstan) saat kalor diberikan (10 menit).
• Murid menganalisis penurunan persamaan usaha luar W = ∫ p dV: pada proses isobarik karena p tetap maka W = p(V2 - V1) setara dengan luas persegi panjang di bawah kurva diagram p-V; sedangkan pada proses isokhorik karena volume tetap (ΔV = 0) maka piston tidak berpindah (W = 0) sehingga luas di bawah garis vertikal adalah nol (15 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Murid mengikuti aktivitas interaktif berpasangan 'Tantangan Detektif Diagram p-V' untuk menganalisis nilai usaha luar gas pada 4 skenario kartu masalah secara tepat (15 menit). Rincian 4 skenario kartu: (1) Gas memuai secara isobarik pada p = 2 x 10^5 Pa dari V1 = 0,01 m^3 menjadi V2 = 0,04 m^3; (2) Gas mengalami kompresi isobarik pada p = 1,5 x 10^5 Pa dari V1 = 0,05 m^3 menjadi V2 = 0,02 m^3; (3) Gas dipanaskan dalam bejana kaku isokhorik sehingga tekanan naik dari p1 = 10^5 Pa menjadi p2 = 4 x 10^5 Pa pada volume tetap V = 0,02 m^3; (4) Gas didinginkan secara isokhorik hingga tekanan turun dari p1 = 3 x 10^5 Pa menjadi p2 = 10^5 Pa pada volume tetap V = 0,03 m^3. Pasangan mencocokkan hasil perhitungan usaha luar W dengan kartu nilai: (1) W = +6.000 J (usaha oleh sistem); (2) W = -4.500 J (usaha pada sistem); (3) W = 0 J; (4) W = 0 J.
• Murid secara mandiri menyelesaikan Lembar Analisis Termodinamika Terstruktur yang memuat 3 masalah analisis grafik gabungan: Kasus A (Isobarik ekspansi: p = 3 x 10^5 Pa, V bertambah dari 0,02 m^3 ke 0,06 m^3, menghitung W = 3 x 10^5 x 0,04 = +12.000 J); Kasus B (Isokhorik pendinginan: V tetap 0,04 m^3, p turun dari 5 x 10^5 Pa ke 2 x 10^5 Pa, menghitung W = 0 J); Kasus C (Lintasan gabungan Isobarik-Isokhorik: dari titik 1 ke titik 2 isobarik p = 2 x 10^5 Pa dari V = 0,01 m^3 ke 0,03 m^3 dilanjutkan titik 2 ke 3 isokhorik ke p = 4 x 10^5 Pa, menghitung W_total = W_isobarik + W_isokhorik = 4.000 J + 0 J = +4.000 J) (30 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid membandingkan hasil analisis perhitungan dan penafsiran luas kurva diagram p-V mereka dengan kunci solusi guru, serta memeriksa ketelitian tanda aljabar usaha (+ untuk ekspansi, - untuk kompresi, 0 untuk volume tetap) (15 menit).
• Murid menuliskan kesimpulan analitis pribadi mengenai faktor penentu usaha luar gas (keberadaan perubahan volume ΔV dan tekanan p sistem) pada jurnal belajar (15 menit).

Penutup:

• Guru dan murid menyimpulkan kembali perbedaan mendasar usaha luar pada proses isobarik (W = p · ΔV, gas melakukan/menerima usaha) dan proses isokhorik (W = 0, gas tidak melakukan usaha luar) (5 menit).
• Murid mengerjakan tes formatif akhir 2 butir cek pemahaman singkat: Butir 1 menentukan usaha proses isobarik (p = 4 x 10^5 Pa, ΔV = +0,005 m^3; acuan W = +2.000 J) dan Butir 2 menentukan usaha proses isokhorik (p naik dari 10^5 Pa ke 3 x 10^5 Pa pada V = 0,01 m^3; acuan W = 0 J karena ΔV = 0) (10 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Menyediakan diagram p-V dengan bantuan arsiran warna luas daerah di bawah kurva untuk murid yang membutuhkan scaffolding visual, serta menyediakan data diagram tanpa arsiran dengan variasi konversi satuan tekanan (atm dan bar ke Pascal) untuk murid yang lebih cepat.
• Proses: Murid yang membutuhkan bimbingan diberikan panduan langkah demi langkah membedakan sumbu p dan V serta identifikasi nilai ΔV terlebih dahulu; murid berpencapaian tinggi diarahkan langsung menganalisis usaha pada lintasan bertingkat gabungan isobarik dan isokhorik.
• Produk: Hasil analisis Lembar Analisis Terstruktur dikerjakan dengan panduan rumus bertahap untuk kelompok reguler, sedangkan kelompok cepat menyajikan grafik diagram p-V buatan sendiri beserta analisis matematis lengkap.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Diagnostik singkat di awal pelajaran (kertas lembar kerja ringkas): 'Jelaskan apa makna fisis dari perubahan volume ΔV = 0 terhadap pergeseran batas sistem, dan apakah ada luasan di bawah kurva tegak vertikal pada diagram p-V?' (Kunci/acuan jawaban: Bila ΔV = 0, dinding batas sistem/piston tidak bergeser atau diam. Pada diagram p-V garis vertikal tidak menyapu bidang datar sehingga luasan di bawah kurvanya sama dengan nol, yang berarti usaha W = 0).

Proses:

• Aktivitas Berpasangan 'Tantangan Detektif Diagram p-V' (4 skenario): Kunci acuan: Skenario 1 bernilai W = +6.000 J (ekspansi isobarik); Skenario 2 bernilai W = -4.500 J (kompresi isobarik); Skenario 3 bernilai W = 0 J (pemanasan isokhorik); Skenario 4 bernilai W = 0 J (pendinginan isokhorik). Dinilai dari ketepatan pasangan kartu yang dianalisis murid.
• Lembar Analisis Termodinamika Terstruktur (3 Kasus): Kasus A (Isobarik ekspansi: W = 3 x 10^5 Pa x (0,06 - 0,02) m^3 = +12.000 J); Kasus B (Isokhorik pendinginan: W = 0 J karena ΔV = 0); Kasus C (Lintasan Isobarik dilanjutkan Isokhorik: W_total = [2 x 10^5 Pa x (0,03 - 0,01) m^3] + 0 = +4.000 J). Kriteria penilaian: ketepatan rumus yang dipilih, ketepatan substitusi variabel p dan ΔV, serta kebenaran nilai akhir beserta tanda aljabar dan satuan Joule.

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman akhir tertulis 2 butir: (1) Hitung usaha luar yang dilakukan gas jika mengalami ekspansi isobarik pada tekanan konstan 4 x 10^5 Pa dengan pertambahan volume 0,005 m^3! (Acuan: W = p · ΔV = 4 x 10^5 Pa x 0,005 m^3 = +2.000 J); (2) Suatu gas ideal tekanannya dinaikkan dari 10^5 Pa menjadi 3 x 10^5 Pa di dalam tabung kaku bervolume tetap 0,01 m^3. Tentukan besar usaha luar gas tersebut! (Acuan: Karena tabung kaku bervolume tetap, proses berlangsung isokhorik sehingga ΔV = 0 m^3, maka W = p · ΔV = 0 J).

Formatif:

• Diagnostik awal: pemeriksaan jawaban tertulis murid tentang makna fisis perubahan volume dan luasan di bawah kurva tegak diagram p-V
• Observasi unjuk kerja formatif saat aktivitas pencocokan kartu Tantangan Detektif Diagram p-V
• Pemeriksaan hasil penyelesaian Lembar Analisis Termodinamika Terstruktur (Kasus A, B, dan C)
• Cek pemahaman akhir: tes tertulis 2 butir soal perhitungan usaha luar pada proses isobarik dan isokhorik

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah penggunaan grafik diagram p-V efektif membantu murid membedakan usaha luar pada proses isobarik dan isokhorik?
• Bagian mana dari kegiatan penurunan matematis W = p · ΔV yang masih memerlukan perancah (scaffolding) tambahan bagi murid?

Murid:

• Mengapa pada proses isokhorik gas tidak melakukan usaha luar meskipun tekanannya berubah sangat besar?
• Langkah apa yang paling membantuku memahami hubungan antara luas daerah di bawah diagram p-V dengan nilai usaha luar gas?

Pertemuan 3 — Menganalisis Usaha dan Perubahan Keadaan pada Proses Isotermal dan Adiabatik — 3 JP (3 x 45 menit = 135 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.1 Menganalisis konsep termodinamika pada proses-proses gas dalam sistem

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kesiapan belajar murid, dan menyampaikan ruang lingkup pembelajaran mengenai usaha luar serta perubahan keadaan gas pada proses isotermal dan adiabatik (5 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal diagnostik melalui 2 butir soal cepat untuk memetakan kesiapan murid tentang konsep suhu konstan dan kalor pada proses gas (10 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Bermakna, Menggembirakan):

• Murid mencermati demonstrasi guru menggunakan botol plastik berisi sedikit alkohol yang dipompa hingga tutupnya terlepas dan membentuk kabut putih akibat penurunan suhu mendadak (proses adiabatik) (10 menit).
• Murid secara berpasangan berdiskusi menganalisis perbedaan mendasar antara proses isotermal (suhu konstan, T konstan, delta U = 0, Q = W) dan proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor, Q = 0, W = -delta U) berdasarkan persamaan gas dan Hukum I Termodinamika melalui lembar telaah grafik p-V (15 menit).
• Murid mengikuti permainan cepat 'Tebak Kurva dan Besaran' di mana guru menampilkan 3 grafik p-V dan murid secara berpasangan mengangkat kartu penanda proses (Isotermal atau Adiabatik) disertai analisis tanda nilai usaha (+ atau -) dan perubahan energi dalamnya secara antusias (15 menit).

Mengaplikasi (Berkesadaran, Bermakna):

• Murid dalam kelompok kecil (3-4 orang) menerima Lembar Analisis Termodinamika yang berisi 2 permasalahan kuantitatif: (Kasus 1) Menghitung usaha luar gas ideal monoatomik pada proses isotermal ekspansi: W = n*R*T*ln(V2/V1) untuk 1 mol gas pada T = 300 K dari V1 = 0,01 m^3 ke V2 = 0,02 m^3 (diketahui R = 8,31 J/mol.K, ln 2 = 0,693; acuan W = 1 * 8,31 * 300 * 0,693 = 1727,65 Joule); (Kasus 2) Menganalisis proses adiabatik ekspansi gas dengan Q = 0 di mana sistem melakukan usaha W = 600 Joule, sehingga perubahan energi dalam delta U = -600 Joule dan suhu gas mengalami penurunan (20 menit).
• Murid bersama kelompoknya menyelesaikan analisis komparasi kurva p-V untuk membuktikan secara matematis dan grafis bahwa kemiringan kurva adiabatik (gamma * p / V) lebih curam daripada kurva isotermal (p / V) dengan tetapan Laplace gamma = 1,4 (25 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid mengevaluasi hasil lembar kerja kelompok dengan saling mencocokkan hasil perhitungan matematis usaha serta interpretasi fisis delta U pada proses isotermal dan adiabatik bersama umpan balik guru (15 menit).

Penutup:

• Murid mengerjakan 2 butir soal asesmen akhir (cek pemahaman) secara mandiri untuk mengukur ketercapaian analisis konsep usaha dan perubahan keadaan pada proses isotermal dan adiabatik (15 menit).
• Guru menyampaikan apresiasi, memberikan penguatan konsep secara singkat, dan menginformasikan bahwa pertemuan berikutnya akan melanjutkan bahasan penerapan Hukum Ke Nol dan Hukum Pertama Termodinamika pada sistem gas tertutup (5 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Menyediakan lembar bantu ringkasan rumus (W = n R T ln(V2/V1), Q = 0, W = -delta U, delta U = 3/2 n R delta T) beserta sketsa kurva p-V bertingkat kecuraman bagi kelompok yang membutuhkan perancah konseptual.
• Proses: Kelompok yang membutuhkan bimbingan diberikan perancah langkah demi langkah dalam substitusi nilai rumus usaha W, sedangkan kelompok yang mahir diberikan tantangan menghitung penurunan suhu akhir T2 pada proses adiabatik dari relasi T1*(V1)^(gamma-1) = T2*(V2)^(gamma-1).
• Produk: Format penyelesaian analisis pada lembar kerja dapat disajikan dalam bentuk diagram alur perhitungan analitis berurutan atau tabel pembanding matematis variabel p, V, T, W, Q, dan delta U.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Instrumen Diagnostik Kesiapan Konsep Gas (2 butir): (1) Jika suatu gas ideal mengalami pemuaian pada suhu tetap (isotermal), bagaimanakah perubahan energi dalamnya (delta U)? (Pilihan: A. Positif, B. Negatif, C. Nol; Kunci: C. Nol, karena energi dalam gas ideal hanya bergantung pada suhu mutlak T); (2) Pada proses manakah sistem gas terisolasi secara termal sempurna sehingga tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem? (Pilihan: A. Isobarik, B. Isokhorik, C. Adiabatik; Kunci: C. Adiabatik, karena definisi sistem terisolasi termal adalah Q = 0).

Proses:

• Lembar Observasi Formatif Analisis Proses Gas: Memeriksa kemampuan murid dalam (1) Merumuskan persamaan usaha isotermal W = n R T ln(V2/V1) dan mengaitkannya dengan delta U = 0 serta Q = W; (2) Mengidentifikasi karakteristik adiabatik Q = 0 sehingga W = -delta U = -3/2 n R (T2 - T1); (3) Menganalisis perbedaan gradien kemiringan grafik p-V antara kurva isotermal dan adiabatik.

Akhir Pertemuan:

• Cek Pemahaman Mandiri (2 butir): (1) Suatu gas ideal monoatomik berekspansi secara adiabatik dan melakukan usaha luar sebesar 450 Joule. Tentukan nilai kalor yang diserap gas (Q) dan perubahan energi dalam gas (delta U)! (Kunci: Pada proses adiabatik tidak ada perpindahan kalor sehingga Q = 0 Joule; berdasarkan Hukum I Termodinamika Q = delta U + W, maka 0 = delta U + 450 Joule, sehingga delta U = -450 Joule); (2) Dua mol gas ideal berada pada suhu konstan 400 K dan memuai secara isotermal dari volume awal V menjadi 2V. Jika R = 8,31 J/mol.K dan ln 2 = 0,693, hitunglah usaha yang dilakukan gas! (Kunci: W = n * R * T * ln(V2/V1) = 2 mol * 8,31 J/mol.K * 400 K * ln(2) = 6648 * 0,693 = 4607,064 Joule).

Formatif:

• Asesmen diagnostik awal: Tes tertulis singkat 2 butir pilihan ganda beralasan tentang proses isotermal dan adiabatik.
• Asesmen formatif proses: Lembar analisis kerja kelompok pemecahan masalah usaha luar W, kalor Q, dan energi dalam delta U pada proses isotermal dan adiabatik beserta interpretasi grafik p-V.
• Asesmen akhir (cek pemahaman): Tes tertulis 2 butir uraian analitis perhitungan usaha dan identifikasi variabel keadaan gas.

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah demonstrasi pembentukan kabut adiabatik dan permainan grafik berhasil membantu murid membedakan proses isotermal dan adiabatik secara nyata?
• Bagian manakah dari perhitungan logaritma natural (ln) pada usaha isotermal dan penurunan energi dalam adiabatik yang masih membutuhkan bimbingan intensif bagi murid?

Murid:

• Bagaimanakah saya dapat menjelaskan peristiwa gas semprotan aerosol yang terasa dingin saat ditekan dengan konsep ekspansi adiabatik?
• Langkah analisis mana pada pembacaan diagram p-V yang paling membantu saya membedakan perubahan usaha pada proses isotermal dan adiabatik?

Pertemuan 4 — Menganalisis Penerapan Hukum Ke Nol dan Hukum Pertama Termodinamika pada Sistem Gas — 3 JP (3 x 45 menit = 135 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.2 Menganalisis penerapan hukum termodinamika dalam penyelesaian masalah siklus dan mesin kalor

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kesiapan belajar murid, dan memimpin doa bersama (5 menit).
• Guru mengaitkan materi sebelumnya mengenai usaha luar gas dengan mengajukan pertanyaan pemantik tentang fenomena pompa sepeda yang menghangat saat ditekan (5 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal diagnostik singkat melalui 2 pertanyaan tertulis di papan tulis untuk memetakan pemahaman awal murid tentang kesetimbangan termal dan kekekalan energi (10 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Berkesadaran, Bermakna):

• Murid menyimak demonstrasi sederhana botol kaca berkepala balon yang dimasukkan ke baskom air panas dan air dingin untuk mengamati pemuaian dan pengerutan gas secara sadar dan saksama (15 menit).
• Murid membaca bahan ajar dan menyimak penjelasan guru mengenai konsep kesetimbangan termal pada Hukum Ke Nol Termodinamika (jika benda A setimbang termal dengan B dan C, maka B setimbang dengan C) serta formulasi matematis Hukum Pertama Termodinamika: Q = delta U + W (dengan konvensi: Q positif jika sistem menyerap kalor, W positif jika sistem melakukan usaha ekspansi, dan delta U positif jika energi dalam/suhu naik) (20 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Murid berkelompok (3-4 orang) berpartisipasi dalam 'Tantangan Cepat Kartu Tanda Termodinamika' (Joyful Game): kelompok secara serentak menentukan tanda (+/-) dan nilai variabel delta U dari 3 kartu skenario cepat berikut: (1) Gas menyerap kalor 400 J dan melakukan usaha 150 J; (2) Sistem melepas kalor 200 J saat lingkungan melakukan usaha pada gas sebesar 300 J; (3) Gas mengalami proses adiabatik dan melakukan usaha 250 J (acuan: Skenario 1 -> Q=+400, W=+150, delta U=+250 J; Skenario 2 -> Q=-200, W=-300, delta U=+100 J; Skenario 3 -> Q=0, W=+250, delta U=-250 J) (20 menit).
• Setiap kelompok menyelesaikan Lembar Kerja Analisis Hukum I Termodinamika yang berisi 2 studi kasus kuantitatif: Soal 1: Suatu gas ideal monoatomik dalam silinder berpenghisap menyerap kalor sebesar 800 J pada tekanan tetap 1x10^5 Pa sehingga volumenya memuaskan dari 2x10^-3 m^3 menjadi 5x10^-3 m^3; tentukan usaha gas dan perubahan energi dalamnya. (Acuan langkah: W = p x delta V = 10^5 x (5x10^-3 - 2x10^-3) = 300 J; delta U = Q - W = 800 J - 300 J = 500 J). Soal 2: Sebanyak 1,5 mol gas mengalami proses isokhorik sehingga suhunya naik dari 300 K menjadi 400 K; jika kapasitas kalor molar pada volume tetap Cv = 12,5 J/mol.K, hitung usaha W, perubahan energi dalam delta U, dan kalor Q yang diserap gas. (Acuan langkah: Pada isokhorik delta V = 0 sehingga W = 0 J; delta U = n x Cv x delta T = 1,5 x 12,5 x (400 - 300) = 1875 J; Q = delta U + W = 1875 J + 0 = 1875 J) (30 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Perwakilan kelompok mempresentasikan hasil analisis lembar kerja di papan tulis, sementara kelompok lain membandingkan kesesuaian tanda aljabar dan ketepatan perhitungan matematisnya (15 menit).
• Murid bersama guru menyimpulkan inti pembelajaran bahwa Hukum Pertama Termodinamika adalah wujud hukum kekekalan energi pada sistem gas, di mana kalor yang masuk diubah menjadi energi dalam dan usaha luar (5 menit).

Penutup:

• Murid mengerjakan tes formatif akhir berupa cek pemahaman 2 butir soal individu untuk mengukur ketercapaian analisis penerapan Hukum I Termodinamika (7 menit).
• Guru memberikan umpan balik langsung terhadap pengerjaan cek pemahaman, memfasilitasi refleksi diri murid, dan menutup pembelajaran dengan salam (3 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Menyediakan lembar ringkasan tabel konvensi tanda aljabar (Q, W, delta U) dan rumus gas ideal untuk murid yang memerlukan dukungan visual tambahan.
• Proses: Murid yang membutuhkan bimbingan diberikan panduan bertahap (scaffolding) dalam membedakan usaha pada proses isobarik vs isokhorik; murid yang mahir diberikan tantangan analisis kasus gabungan di mana kalor dilepas bersamaan dengan kompresi gas.
• Produk: Format penyelesaian Lembar Kerja dapat berupa uraian grafis diagram alir energi sistem atau penyelesaian matematis analitis terstruktur.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Soal Diagnostik 1: Benda A bersuhu 80 C disentuhkan ke benda B hingga mencapai kesetimbangan termal. Kemudian benda B disentuhkan ke benda C yang awalnya bersuhu 40 C. Bagaimana hubungan suhu akhir ketiga benda tersebut jika sistem terisolasi? (Acuan jawaban: Menurut Hukum Ke Nol Termodinamika, jika terjadi kesetimbangan termal antara A, B, dan C, maka suhu akhir ketiga benda adalah sama besar).
• Soal Diagnostik 2: Sebuah wadah gas dipanaskan dengan kalor 1000 J. Jika gas memuai dan mendorong piston dengan usaha sebesar 400 J, ke manakah sisa energi 600 J tersebut dialirkan? (Acuan jawaban: Sisa energi 600 J tersimpan di dalam sistem sebagai peningkatan energi dalam / delta U, yang ditandai dengan kenaikan suhu gas sesuai hukum kekekalan energi Q = delta U + W).

Proses:

• Pengamatan keterlibatan dan ketepatan murid saat Tantangan Kartu Tanda Termodinamika (menilai ketepatan penentuan tanda Q, W, dan delta U pada 3 skenario acuan).
• Pemeriksaan kemajuan penyelesaian Soal 1 dan Soal 2 pada Lembar Kerja Analisis Hukum I Termodinamika saat guru berkeliling meja kelompok.

Akhir Pertemuan:

• Cek Pemahaman Butir 1: Suatu sistem gas menerima kerja dari lingkungan sebesar 450 J (W = -450 J) dan pada saat yang sama melepas kalor ke lingkungan sebesar 150 J (Q = -150 J). Berapakah perubahan energi dalam sistem gas tersebut? (Acuan kunci jawaban: delta U = Q - W = (-150 J) - (-450 J) = +300 J; energi dalam bertambah 300 J).
• Cek Pemahaman Butir 2: Dalam proses isobarik pada tekanan tetap 2x10^5 Pa, volume gas menyusut dari 0,04 m^3 menjadi 0,02 m^3. Jika energi dalam sistem berkurang sebesar 1000 J (delta U = -1000 J), tentukan kalor yang terlibat dan apakah kalor diserap atau dilepas sistem. (Acuan kunci jawaban: W = p x delta V = 2x10^5 x (0,02 - 0,04) = -4000 J; Q = delta U + W = -1000 J + (-4000 J) = -5000 J; tanda negatif menunjukkan kalor dilepas oleh sistem ke lingkungan sebesar 5000 J).

Formatif:

• Asesmen diagnostik awal tertulis 2 butir pemetaan konsep dasar
• Observasi unjuk kerja saat Tantangan Kartu Tanda Termodinamika dan diskusi kelompok Lembar Kerja Analisis Hukum I Termodinamika
• Cek pemahaman individu pada akhir sesi pembelajaran

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah alokasi waktu 135 menit mencukupi bagi murid untuk memahami konvensi tanda aljabar Hukum I Termodinamika?
• Bagian mana dari Lembar Kerja (kasus isobarik atau isokhorik) yang paling banyak memicu miskonsepsi tanda aljabar pada murid?

Murid:

• Apa perbedaan mendasar antara usaha yang bernilai positif dan usaha yang bernilai negatif pada sistem gas?
• Bagaimana pemahaman tentang Hukum I Termodinamika membantu saya memahami prinsip kerja kenaikan energi dalam pada sistem tertutup?

Pertemuan 5 — Menganalisis Penerapan Siklus Termodinamika dan Efisiensi Mesin Kalor Carnot — 3 JP (3 x 45 menit = 135 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.2 Menganalisis penerapan hukum termodinamika dalam penyelesaian masalah siklus dan mesin kalor

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kehadiran murid, dan mengondisikan suasana ruang belajar yang fokus dan nyaman (5 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal diagnostik melalui 2 pertanyaan tertulis singkat: (1) 'Berapakah perubahan energi dalam total (Delta U) dari suatu gas ideal yang mengalami satu siklus tertutup penuh?' (acuan kunci: Delta U = 0 J karena kembali ke keadaan awal) dan (2) 'Tuliskan persamaan hubungan antara usaha total (W), kalor masuk (Q_h), dan kalor keluar (Q_c) pada mesin kalor!' (acuan kunci: W = Q_h - Q_c) (10 menit).
• Guru menyampaikan tujuan pembelajaran pertemuan ini, yaitu menganalisis proses siklus termodinamika serta menghitung efisiensi mesin kalor Carnot berdasarkan Hukum I dan II Termodinamika (5 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Berkesadaran, Bermakna):

• Murid mengamati diagram p-V siklus Carnot yang ditayangkan guru di papan tulis yang memuat 4 proses berurutan: proses 1-2 (ekspansi isotermal pada suhu tinggi T_h), proses 2-3 (ekspansi adiabatik dari T_h ke T_c), proses 3-4 (kompresi isotermal pada suhu rendah T_c), dan proses 4-1 (kompresi adiabatik dari T_c ke T_h) (15 menit).
• Guru memodelkan analisis penerapan Hukum I Termodinamika (Q = Delta U + W dengan Delta U_siklus = 0 sehingga W_total = Q_h - Q_c) dan penurunan efisiensi termal Carnot eta = 1 - (T_c / T_h) atau eta = (W / Q_h) x 100% menggunakan satu contoh soal numerik terstruktur (15 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Murid membentuk kelompok berpasangan untuk mengikuti kuis tantangan estafet berpasangan 'Tantangan Siklus Carnot' yang menyenangkan, di mana pasangan murid bekerja sama menyelesaikan 3 butir soal analisis siklus mesin kalor pada lembar kerja (30 menit). Butir 1: 'Sebuah mesin Carnot menyerap kalor Q_h = 2.000 J dari reservoir suhu tinggi T_h = 800 K dan membuang kalor ke reservoir suhu rendah T_c = 400 K. Hitunglah efisiensi mesin Carnot tersebut!' (acuan kunci: eta = 1 - (400 / 800) = 0,5 atau 50%). Butir 2: 'Berdasarkan data butir 1, hitunglah besar usaha mekanik (W) yang dihasilkan mesin serta kalor yang dibuang (Q_c)!' (acuan kunci: W = eta x Q_h = 0,5 x 2.000 J = 1.000 J; Q_c = Q_h - W = 2.000 J - 1.000 J = 1.000 J). Butir 3: 'Jika efisiensi ingin dinaikkan menjadi 60% tanpa mengubah suhu T_c (400 K), tentukan suhu reservoir tinggi baru (T_h_baru)!' (acuan kunci: 0,60 = 1 - (400 / T_h_baru) -> 400 / T_h_baru = 0,40 -> T_h_baru = 1.000 K).
• Guru berkeliling mengamati proses pemecahan masalah tiap pasangan, mencatat ketercapaian analisis murid pada lembar observasi formatif, dan memberikan pertanyaan penuntun (scaffolding) jika terdapat kesalahan konseptual dalam memasukkan nilai suhu mutlak Kelvin (20 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Dua orang perwakilan murid menuliskan tahapan penyelesaian butir soal nomor 3 di papan tulis, lalu seluruh murid bersama guru menganalisis mengapa mesin dengan efisiensi 100% tidak mungkin terwujud sesuai Hukum II Termodinamika (karena mensyaratkan T_c = 0 K atau Q_c = 0 J) (15 menit).

Penutup:

• Guru bersama murid menyimpulkan kembali 4 tahapan siklus Carnot serta formulasi efisiensi mesin kalor berdasarkan perbandingan suhu dan kalor (10 menit).
• Murid mengerjakan cek pemahaman akhir 1 butir soal: 'Sebuah mesin kalor beroperasi di antara suhu 500 K dan 300 K. Tentukan efisiensi maksimumnya dan jelaskan mengapa efisiensi riil selalu lebih kecil dari nilai tersebut!' (acuan kunci: eta = 1 - (300/500) = 40%; efisiensi riil lebih kecil karena adanya gesekan dan proses riil tidak reversibel sempurna) (8 menit).
• Guru menutup pertemuan dengan memberikan apresiasi kerja sama murid dan menginformasikan topik pertemuan berikutnya mengenai penerapan Hukum Kedua Termodinamika pada mesin pendingin dan pompa kalor (2 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Murid yang membutuhkan bimbingan diberikan kartu panduan rumus konversi satuan suhu Celcius ke Kelvin dan bagan alir siklus p-V; murid mahir diberikan data mesin kalor dengan variasi rasio kompresi volume.
• Proses: Murid yang belum menguasai perhitungan dasar dibimbing bertahap melalui langkah aljabar efisiensi oleh guru; murid mahir menyelesaikan analisis variasi kenaikan suhu secara mandiri dalam kelompok.
• Produk: Semua murid menyelesaikan lembar kerja analisis siklus termodinamika mesin Carnot dengan tingkat rincian langkah perhitungan yang disesuaikan dengan tingkat kesiapan belajarnya.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Dua pertanyaan diagnostik tertulis sebelum inti: (1) Berapakah perubahan energi dalam total (Delta U) pada 1 siklus tertutup penuh? (Acuan kunci: Delta U = 0 J, karena keadaan awal dan akhir sistem sama); (2) Rumus usaha total siklus dari kalor diserap Q_h dan dilepas Q_c? (Acuan kunci: W = Q_h - Q_c).

Proses:

• Observasi keterlibatan dan ketepatan analisis murid selama mengerjakan 3 butir soal tantangan siklus Carnot: Butir 1 (efisiensi eta = 50%), Butir 2 (usaha W = 1.000 J dan Q_c = 1.000 J), Butir 3 (suhu reservoir tinggi baru T_h = 1.000 K).

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman mandiri di akhir sesi (1 butir): Menghitung efisiensi mesin Carnot yang bekerja antara 500 K dan 300 K serta menjelaskan batasannya. Acuan jawaban: eta = 1 - (300/500) = 0,40 atau 40%; efisiensi mesin riil lebih rendah karena adanya gesekan mekanik dan ketakberbalikan (irreversibilitas) proses termal nyata.

Formatif:

• Asesmen diagnostik awal tertulis berupa 2 butir pertanyaan dasar konsep siklus dan usaha gas
• Observasi unjuk kerja penyelesaian masalah analisis siklus dan efisiensi mesin Carnot selama aktivitas berpasangan
• Cek pemahaman akhir tertulis berupa perhitungan efisiensi dan analisis penyebab keterbatasan mesin riil

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah murid telah memahami secara tepat bahwa efisiensi mesin Carnot bergantung mutlak pada temperatur reservoir dalam skala Kelvin?
• Bagian mana dari analisis 4 proses diagram p-V siklus Carnot yang masih sering membingungkan murid?
• Apakah aktivitas tantangan estafet berpasangan berhasil meningkatkan antusiasme dan kolaborasi murid selama menyelesaikan soal?

Murid:

• Mengapa suhu dalam rumus efisiensi mesin Carnot wajib diubah terlebih dahulu ke satuan Kelvin?
• Apakah saya dapat menjelaskan kembali 4 tahapan proses gas dalam satu siklus mesin Carnot?
• Tantangan apa yang saya hadapi ketika menganalisis hubungan antara kalor masuk, usaha yang dihasilkan, dan kalor yang terbuang ke lingkungan?

Pertemuan 6 — Menganalisis Penerapan Hukum Kedua Termodinamika pada Mesin Pendingin dan Pompa Kalor — 3 JP (3 x 45 menit = 135 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.2 Menganalisis penerapan hukum termodinamika dalam penyelesaian masalah siklus dan mesin kalor

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kehadiran murid, serta mengondisikan kelas agar kondusif (5 menit).
• Guru memfasilitasi asesmen awal diagnostik singkat menggunakan 2 pertanyaan tertulis: (1) 'Kemana arah aliran kalor alami antara dua benda berbeda suhu?' (acuan: mengalir spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah); (2) 'Dapatkah kalor mengalir dari suhu rendah ke suhu tinggi tanpa bantuan usaha luar?' (acuan: tidak dapat mengalir secara spontan tanpa adanya usaha luar yang diberikan pada sistem) (10 menit).
• Guru menyampaikan tujuan pembelajaran pertemuan ini, yaitu menganalisis penerapan Hukum Kedua Termodinamika (pernyataan Clausius) pada prinsip kerja mesin pendingin dan pompa kalor serta menghitung koefisien kinerjanya (5 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Berkesadaran, Bermakna):

• Guru menayangkan diagram alir energi mesin pendingin dan pompa kalor serta menjelaskan pernyataan Clausius dari Hukum Kedua Termodinamika bahwa kalor tidak dapat mengalir secara spontan dari reservoir dingin (Q_L) ke reservoir panas (Q_H) tanpa adanya usaha luar (W) yang diberikan pada sistem, di mana berlaku kekekalan energi Q_H = Q_L + W (15 menit).
• Guru memodelkan analisis matematis perhitungan Koefisien Kinerja (Coefficient of Performance) untuk mesin pendingin (COP_ref = Q_L / W atau COP_ref_Carnot = T_L / (T_H - T_L)) dan pompa kalor (COP_hp = Q_H / W atau COP_hp_Carnot = T_H / (T_H - T_L)), beserta hubungan matematis COP_hp = COP_ref + 1 dengan satuan suhu mutlak Kelvin (15 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Guru membagi murid berpasangan dan mengadakan aktivitas tantangan cepat 'Kuis Aliran Kalor' berpasangan di mana murid mencocokkan arah panah kalor, usaha luar, dan reservoir suhu pada skema mesin pendingin dan pompa kalor untuk memperkuat konsep secara interaktif (15 menit).
• Murid dalam pasangan menganalisis Lembar Kerja Penerapan Termodinamika yang berisi 2 studi kasus kuantitatif: Kasus 1: Kulkas menyerap kalor Q_L = 600 J dari ruang dalam bersuhu T_L = -3°C (270 K) dan membuang kalor Q_H = 800 J ke ruangan bersuhu T_H = 27°C (300 K). Hitung usaha luar W dan koefisien kinerja aktual kulkas (acuan: W = Q_H - Q_L = 800 - 600 = 200 J; COP_ref = Q_L / W = 600 / 200 = 3,0). Kasus 2: Sebuah pompa kalor ideal (Carnot) menyerap kalor dari luar bersuhu T_L = 7°C (280 K) untuk memanaskan rumah bersuhu T_H = 27°C (300 K). Hitung COP maksimum pompa kalor tersebut dan tentukan besar kalor yang dilepaskan ke rumah (Q_H) jika usaha yang diberikan kompresor adalah W = 1000 J (acuan: COP_hp_Carnot = T_H / (T_H - T_L) = 300 / (300 - 280) = 300 / 20 = 15; Q_H = COP_hp * W = 15 * 1000 J = 15000 J) (15 menit).
• Guru berkeliling memberikan bimbingan dan umpan balik langsung pada pasangan yang sedang memproses data perhitungan nilai COP dan kesesuaian aliran energinya (15 menit).

Merefleksi (Berkesadaran, Bermakna):

• Perwakilan murid menuliskan solusi analisis Kasus 1 dan Kasus 2 di papan tulis serta menjelaskan logika penerapan Hukum Kedua Termodinamika dan kekekalan energinya, ditanggapi bersama di bawah konfirmasi guru (15 menit).
• Murid bersama guru merefleksikan makna fisis nilai koefisien kinerja (COP) dan alasan ilmiah mengapa membuka pintu kulkas tidak akan pernah bisa mendinginkan seluruh ruangan karena kalor yang dibuang ke ruangan (Q_H = Q_L + W) selalu lebih besar daripada kalor yang diserap (Q_L) (10 menit).

Penutup:

• Guru memberikan asesmen akhir berupa 1 soal cek pemahaman mandiri: 'Sebuah mesin pendingin menyerap kalor 1200 J dari reservoir dingin dan memerlukan usaha luar sebesar 400 J. Tentukan besar kalor yang dibuang ke reservoir panas dan nilai koefisien kinerjanya!' (acuan: Q_H = Q_L + W = 1200 + 400 = 1600 J; COP = Q_L / W = 1200 / 400 = 3,0) (10 menit).
• Guru bersama murid menyimpulkan pembelajaran mengenai arah aliran kalor tak spontan serta rumus COP, lalu menutup sesi pembelajaran dengan doa dan salam tanpa mengakhiri keseluruhan bab karena masih ada pertemuan berikutnya (5 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Menyediakan diagram alur visual berwarna untuk murid yang memerlukan visualisasi arah aliran kalor, serta kartu rumus konversi satuan Celsius ke Kelvin.
• Proses: Memberikan scaffolding panduan bertahap pada murid yang kesulitan dalam mengidentifikasi Q_H, Q_L, dan W; sementara pasangan yang cepat diberikan tantangan menganalisis perbedaan nilai COP aktual dengan COP Carnot.
• Produk: Hasil analisis penyelesaian masalah pada lembar kerja mencakup perhitungan kuantitatif dan interpretasi arah aliran energi.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Tes tertulis singkat 2 butir soal diagnostik: (1) Menentukan arah aliran kalor alami antara dua benda bersuhu berbeda (acuan: mengalir spontan dari suhu tinggi ke suhu rendah); (2) Menentukan apakah kalor dapat mengalir dari suhu rendah ke suhu tinggi tanpa usaha luar (acuan: tidak dapat mengalir tanpa bantuan usaha luar dari lingkungan).

Proses:

• Observasi keterlibatan aktif dan ketepatan perhitungan dalam menyelesaikan 2 kasus pada lembar kerja: Kasus 1 perhitungan usaha W kulkas (acuan: 200 J) dan COP kulkas (acuan: 3,0); Kasus 2 perhitungan COP Carnot pompa kalor (acuan: 15) dan kalor Q_H (acuan: 15000 J).

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman tertulis 1 butir di akhir pertemuan: Menghitung kalor buang Q_H (acuan: 1600 J) dan nilai COP pendingin (acuan: 3,0) dari mesin yang menyerap Q_L = 1200 J dengan usaha W = 400 J.

Formatif:

• Asesmen diagnostik tertulis awal pertemuan mengenai arah aliran kalor spontan dan syarat aliran non-spontan
• Observasi unjuk kerja berpasangan pada lembar kerja analisis kuantitatif COP mesin pendingin dan pompa kalor
• Asesmen cek pemahaman mandiri tertulis pada kegiatan penutup

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah alokasi waktu 135 menit mencukupi bagi seluruh murid untuk menguasai perhitungan COP mesin pendingin dan pompa kalor?
• Bagian mana dari konsep pernyataan Clausius dan diagram aliran energi yang masih dirasa membingungkan oleh murid?

Murid:

• Apakah saya sudah memahami perbedaan mendasar arah aliran kalor pada mesin kalor dibandingkan dengan mesin pendingin/pompa kalor?
• Dapatkah saya menghitung koefisien kinerja kulkas atau pendingin ruangan jika besaran usaha dan kalornya diketahui?

Pertemuan 7 — Menganalisis Penerapan Konsep Efek Rumah Kaca Berdasarkan Keseimbangan Termal Global — 2 JP (2 x 45 menit = 90 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.3 Menganalisis penerapan konsep termodinamika untuk mengidentifikasi fenomena perubahan iklim

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kehadiran, dan menyampaikan fokus kegiatan yaitu menganalisis fenomena efek rumah kaca melalui prinsip keseimbangan termal global (3 menit).
• Guru memfasilitasi asesmen awal diagnostik melalui 2 pertanyaan tertulis singkat: (1) Apa syarat keadaan seimbang secara termal menurut Hukum ke Nol Termodinamika? (acuan: laju kalor masuk sama dengan laju kalor keluar sehingga suhu sistem konstan); (2) Radiasi jenis apakah yang dipancarkan Matahari dan yang diradiasikan balik oleh permukaan Bumi? (acuan: Matahari meradiasikan gelombang pendek/cahaya tampak-UV, sedangkan permukaan Bumi meradiasikan gelombang panjang/inframerah) (7 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Bermakna, Menggembirakan):

• Murid mencermati diagram neraca radiasi energi Bumi yang disajikan guru di papan tulis/proyektor, mengamati aliran daya radiasi masuk dari Matahari (Pin) dan daya radiasi yang dipancarkan keluar ke angkasa (Pout) (10 menit).
• Dalam format tantangan berpasangan 'Tebak Alur Radiasi', murid secara interaktif memasangkan 3 kartu alur termal: (1) Radiasi gelombang pendek Matahari menembus atmosfer tanpa diserap gas rumah kaca; (2) Permukaan Bumi menyerap radiasi dan memancarkan kembali radiasi inframerah; (3) Molekul gas rumah kaca menyerap radiasi inframerah dan memancarkannya kembali ke segala arah termasuk kembali ke permukaan Bumi (acuan urutan: 1-2-3) (10 menit).

Mengaplikasi (Bermakna):

• Murid bekerja dalam kelompok menganalisis Lembar Kerja Termodinamika Iklim yang berisi skenario kesetimbangan energi: Murid menghitung dan menganalisis dampak kenaikan konsentrasi gas rumah kaca terhadap neraca energi sistem Bumi (diberikan kondisi Pin = 240 W/m²; kondisi awal Pout = 240 W/m² sehingga dU/dt = 0; lalu kondisi terganggu ketika Pout yang lolos ke angkasa turun menjadi 237 W/m² akibat serapan atmosfer sehingga terjadi ketidakseimbangan radiatif Pin - Pout = +3 W/m² yang menyebabkan akumulasi energi dalam dU/dt > 0 dan kenaikan suhu global) (25 menit).
• Setiap kelompok menyelesaikan 2 soal analisis kasus: (Kasus 1) Analisis perubahan energi dalam Bumi (dU) berdasarkan Hukum I Termodinamika (dU = dQ - dW) di mana dW = 0 pada volume atmosfer konstan, sehingga penambahan dQ positif langsung menaikkan suhu rata-rata global; (Kasus 2) Analisis pergeseran kesetimbangan termal baru pada suhu permukaan yang lebih tinggi agar radiasi benda hitam Stefan-Boltzmann (P = eσAT⁴) kembali menyamai Pin (15 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid secara hening dan berkesadaran menyimpulkan bagaimana hukum kekekalan energi dan radiasi termal mengatur iklim planet Bumi serta mengenali tanggung jawab manusia dalam membatasi emisi gas rumah kaca untuk mencegah pemanasan global berlebih (10 menit).

Penutup:

• Murid mengerjakan asesmen akhir mandiri singkat berupa 2 soal analisis tertulis untuk memverifikasi pencapaian kompetensi penerapan termodinamika pada efek rumah kaca (8 menit).
• Guru memberikan umpan balik langsung terhadap hasil cek pemahaman dan menyampaikan topik pertemuan berikutnya mengenai analisis pembuangan kalor mesin termal terhadap pemanasan global (2 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Murid yang membutuhkan perancah diberikan lembar skema alur neraca radiasi dengan label formula termodinamika lengkap; murid yang mahir diberikan data kuantitatif forcing radiatif riil IPCC dalam satuan Watt per meter persegi.
• Proses: Pada tahap analisis kesetimbangan, guru membimbing langsung kelompok yang kesulitan menghubungkan konsep dU = Q - W dengan akumulasi suhu, sedangkan kelompok cepat diarahkan langsung menghitung suhu kesetimbangan baru menggunakan hukum Stefan-Boltzmann.
• Produk: Analisis dituangkan pada lembar kerja terstruktur: murid kelompok reguler menyelesaikan analisis rantai sebab-akibat fisika 3 langkah, murid mahir melengkapi analisis dengan perhitungan laju penumpukan energi termal.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Diagnostik tertulis 2 butir soal: (1) Sebutkan syarat fisis terjadinya kesetimbangan termal antara dua sistem menurut Hukum ke Nol Termodinamika! (Acuan: Tidak ada perpindahan kalor netto antar-sistem karena kedua sistem memiliki suhu yang sama / laju kalor masuk sama dengan laju kalor keluar); (2) Bedakan karakteristik panjang gelombang radiasi matahari yang datang ke Bumi dengan radiasi termal yang dipancarkan balik oleh permukaan Bumi! (Acuan: Radiasi matahari didominasi spektrum tampak dan UV dengan gelombang pendek, sedangkan radiasi permukaan Bumi adalah gelombang panjang inframerah).

Proses:

• Observasi formatif keterlibatan analisis kelompok pada Lembar Kerja Termodinamika Iklim dengan memeriksa ketepatan penentuan neraca energi: (1) Identifikasi laju radiasi masuk Pin = 240 W/m² dan radiasi keluar Pout = 237 W/m²; (2) Perhitungan fluks kalor netto dQ/dt = Pin - Pout = +3 W/m²; (3) Kesimpulan termodinamika: dU/dt > 0 menyebabkan kenaikan suhu rata-rata global (pemanasan global) hingga tercapai titik kesetimbangan termal baru.

Akhir Pertemuan:

• Tes tertulis cek pemahaman 2 butir soal: (1) Mengapa gas rumah kaca di atmosfer seperti CO₂ dan CH₄ mampu mengganggu keseimbangan termal global jika ditinjau dari interaksi radiasinya? (Acuan: Gas rumah kaca transparan terhadap radiasi gelombang pendek matahari tetapi menyerap kuat radiasi inframerah gelombang panjang dari Bumi, lalu memancarkannya kembali ke permukaan sehingga Pout yang lepas ke angkasa berkurang); (2) Berdasarkan Hukum I Termodinamika dU = Q - W, tentukan apakah energi dalam sistem Bumi bertambah, berkurang, atau tetap ketika laju kalor masuk melebihi laju kalor keluar radiasi! (Acuan: Bertambah / dU positif, karena volume sistem atmosfer-Bumi konstan sehingga W = 0 dan akumulasi kalor Q netto positif secara langsung menaikkan energi dalam dan suhu sistem).

Formatif:

• Penilaian kinerja pengerjaan LKPD analisis kesetimbangan termal global
• Tes tertulis objektif singkat cek pemahaman akhir sesi

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah penggunaan analogi neraca energi radiasi mempermudah murid mengaitkan Hukum I Termodinamika dengan fenomena pemanasan global?
• Bagaimana keterlibatan aktif murid saat tantangan berpasangan 'Tebak Alur Radiasi' berlangsung?

Murid:

• Bagaimana pemahaman konsep kesetimbangan termal mengubah caraku memandang isu perubahan iklim saat ini?
• Bagian analisis termodinamika mana pada efek rumah kaca yang paling menantang untuk saya pahami hari ini?

Pertemuan 8 — Menganalisis Penerapan Pembuangan Kalor Mesin Termal terhadap Pemanasan Global — 2 JP (2 x 45 menit = 90 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.3 Menganalisis penerapan konsep termodinamika untuk mengidentifikasi fenomena perubahan iklim

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, menyapa murid, dan mengondisikan kesiapan belajar (3 menit).
• Guru mengaitkan materi pertemuan sebelumnya tentang siklus mesin kalor dengan hukum termodinamika melalui pertanyaan apersepsi terkait knalpot kendaraan yang panas (4 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal diagnostik singkat berupa 2 pertanyaan lisan: (1) 'Berdasarkan Hukum II Termodinamika Kelvin-Planck, mungkinkah suatu mesin kalor mengubah seluruh kalor masukan menjadi usaha tanpa membuang kalor?' (acuan: Tidak mungkin, mesin kalor pasti membuang sebagian kalor Q_c ke reservoir suhu rendah); (2) 'Ke manakah kalor sisa/buangan mesin kendaraan bermotor dibuang?' (acuan: Dibuang ke lingkungan sekitar/atmosfer) (5 menit).
• Guru menyampaikan tujuan pembelajaran pertemuan ini, yaitu menganalisis penerapan pembuangan kalor mesin termal terhadap pemanasan global berdasarkan konsep termodinamika (3 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Bermakna):

• Murid menyimak paparan guru tentang diagram aliran energi mesin kalor menurut Hukum I Termodinamika (Q_h = W + Q_c) dan konsekuensi Hukum II Termodinamika pernyataan Kelvin-Planck bahwa pembuangan kalor buang (Q_c) ke lingkungan adalah sebuah keniscayaan fisik (10 menit).
• Murid mengamati data efisiensi termal berbagai mesin nyata (mesin bensin efisiensi 25-30%, mesin diesel 40-45%, PLTU batubara 35-40%) dan menganalisis bahwa 55% hingga 75% energi masukan dari bahan bakar fosil dilepaskan langsung sebagai kalor terbuang (waste heat) ke lingkungan (10 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Murid secara berpasangan mengikuti aktivitas permainan kartu tantangan hitung cepat 'Tantangan Neraca Kalor Mesin' (Joyful/Menggembirakan): tiap pasangan menganalisis data 2 mesin buatan: Mesin A (Q_in = 1000 J, Efisiensi = 30%) dan Mesin B (Q_in = 2000 J, Efisiensi = 40%) untuk menghitung kalor buangan Q_c (acuan: Mesin A membuang Q_c = 700 J; Mesin B membuang Q_c = 1200 J) (10 menit).
• Murid secara mandiri menyelesaikan Lembar Analisis Termodinamika Lingkungan yang memuat 3 tugas analisis: (1) Menganalisis neraca energi PLTU batubara dengan daya masukan kalor 500 MW dan efisiensi 35%, menghitung laju kalor buangan ke lingkungan (acuan: laju kalor buang Q_c = 65% x 500 MW = 325 MW); (2) Menganalisis mekanisme fisis bagaimana kalor buangan langsung (thermal pollution) dan produk pembakaran mesin termal (CO2 sebagai gas rumah kaca) berkontribusi menaikkan suhu rata-rata global (acuan: kalor buang menaikkan energi termal lokal secara langsung, sedangkan emisi gas buang CO2 menjebak radiasi inframerah balik dari bumi sehingga menggeser kesetimbangan radiasi global); (3) Menganalisis hubungan antara efisiensi mesin dengan laju pemanasan global (acuan: semakin rendah efisiensi mesin, semakin besar proporsi kalor Q_c yang dibuang ke lingkungan untuk usaha W yang sama, sehingga mempercepat pemanasan termal dan meningkatkan konsumsi bahan bakar) (25 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid mengevaluasi hasil analisis neraca energi dan dampak termal mesin bersama guru melalui pencocokan terhadap kunci acuan di papan tulis secara berkesadaran (mindful) (10 menit).
• Murid menuliskan refleksi singkat di buku catatan mengenai keterkaitan langsung antara ketergantungan manusia pada mesin berbahan bakar fosil, efisiensi termodinamika, dan tanggung jawab terhadap krisis iklim global (5 menit).

Penutup:

• Guru bersama murid menyimpulkan konsep utama: bahwa menurut hukum termodinamika, pembuangan kalor mesin termal ke lingkungan adalah hal mutlak, dan peningkatan efisiensi termal merupakan upaya meminimalkan kalor buangan serta emisi pemicu pemanasan global (3 menit).
• Guru memberikan umpan balik atas pemahaman murid dan menginformasikan topik pertemuan berikutnya (Pertemuan 9: Merencanakan Desain dan Menentukan Variabel Penyelidikan Proses Pemuaian Gas Sederhana) tanpa menutup bab (2 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Murid yang membutuhkan bimbingan diberikan panduan skema diagram Sankey sederhana untuk membaca aliran energi Q_h, W, dan Q_c. Murid mahir diberikan data komparasi efisiensi siklus gabungan gas-uap (combined cycle) untuk menganalisis penurunan rasio kalor buangan.
• Proses: Murid berpencapaian lambat dipandu langkah demi langkah dalam menentukan rumus Q_c = Q_h - W = (1 - eta) * Q_h. Murid berpencapaian cepat menganalisis secara mandiri dampak termodinamika pembuangan kalor pada skala megawatt PLTU.
• Produk: Seluruh murid menyelesaikan target kompetensi analisis yang sama pada Lembar Analisis; murid cepat melengkapi dengan analisis kuantitatif efisiensi gabungan.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Tanya jawab lisan diagnostik: (1) Mengapa mesin kalor tidak dapat mengubah 100% kalor masukan menjadi kerja mekanik? (acuan: Berdasarkan Hukum II Termodinamika pernyataan Kelvin-Planck, tidak ada siklus mesin kalor yang mampu menyerap kalor dari satu reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi kerja tanpa membuang sebagian kalor Q_c ke reservoir dingin); (2) Ke manakah sisa energi kalor dari mesin mobil dibuang? (acuan: Dibuang ke lingkungan/udara atmosfer sekitar).

Proses:

• Pemeriksaan ketepatan pengerjaan 'Tantangan Neraca Kalor Mesin' berpasangan: Mesin A (Q_in = 1000 J, eta = 30% -> Q_c = 700 J) dan Mesin B (Q_in = 2000 J, eta = 40% -> Q_c = 1200 J).
• Penilaian Lembar Analisis Termodinamika Lingkungan (3 butir analisis): Butir 1 menghitung laju kalor buangan PLTU (Q_c = (1 - 0,35) x 500 MW = 325 MW); Butir 2 menganalisis mekanisme kalor buang langsung dan gas rumah kaca hasil pembakaran mesin termal terhadap pemanasan global; Butir 3 menganalisis hubungan keterbalikan antara efisiensi mesin termal dan kalor buang terlepas per satuan usaha.

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman penutup (1 butir pertanyaan singkat tertulis): 'Jika sebuah mesin bensin beroperasi dengan efisiensi 25% dan menghasilkan usaha mekanik 50 kJ, berapa kalor yang dibuang langsung ke atmosfer, dan apa dampaknya jika mesin tersebut beroperasi terus-menerus terhadap lingkungan?' (acuan: Q_in = W / eta = 50 kJ / 0,25 = 200 kJ; Q_c = Q_in - W = 150 kJ dibuang ke atmosfer; dampaknya menambah beban panas lingkungan secara lokal dan memicu pemanasan global akibat akumulasi energi termal serta emisi pembakaran).

Formatif:

• Asesmen diagnostik lisan kesiapan konsep Hukum II Termodinamika dan kalor buang pada pendahuluan
• Pemeriksaan lembar kerja mandiri analisis penerapan pembuangan kalor mesin termal terhadap pemanasan global berdasarkan acuan kunci

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah murid berhasil memahami bahwa pembuangan kalor mesin termal merupakan konsekuensi mutlak hukum termodinamika yang berdampak pada lingkungan global?
• Apakah aktivitas permainan 'Tantangan Neraca Kalor Mesin' efektif memotivasi murid dalam menganalisis data termodinamika secara antusias?

Murid:

• Bagian mana dari konsep keterkaitan efisiensi mesin termal dan kalor buangan terhadap pemanasan global yang paling saya pahami?
• Bagaimana pemahaman tentang hukum termodinamika ini mengubah pandangan saya terhadap penggunaan energi dan kendaraan bermotor dalam kehidupan sehari-hari?

Pertemuan 9 — Merencanakan Desain dan Menentukan Variabel Penyelidikan Proses Pemuaian Gas Sederhana — 2 JP (2 x 45 menit = 90 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.4 Merencanakan dan memilih metode penyelidikan untuk mengumpulkan data variabel termodinamika

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kesiapan belajar murid, dan menyampaikan ruang lingkup kegiatan hari ini, yaitu merencanakan desain dan menentukan variabel penyelidikan pemuaian gas sederhana (5 menit).
• Guru melaksanakan asesmen diagnostik singkat: murid menjawab kuis diagnostik berupa identifikasi jenis variabel pada rancangan pemuaian udara dalam botol bertutup balon (acuan: variabel manipulasi/bebas = suhu air penangas, variabel respon/terikat = volume balon/volume udara, variabel kontrol = jumlah partikel/massa gas dan tekanan udara luar) (10 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Bermakna, Menggembirakan):

• Murid mencermati demonstrasi singkat guru yang mencelupkan botol kaca berbalon kempis ke wadah air panas sehingga balon mengembang, lalu menganalisis variabel termodinamika yang terlibat dalam pemuaian tersebut (15 menit).
• Dalam kelompok berpasangan, murid mengikuti 'Tantangan Tebak Variabel': mencocokkan 3 kartu komponen penyelidikan (kartu 1: suhu pemanas, kartu 2: perubahan volume gas, kartu 3: ukuran botol awal) ke dalam slot peran variabel (acuan: kartu 1 = variabel bebas, kartu 2 = variabel terikat, kartu 3 = variabel kontrol) secara antusias dan tepat (15 menit).

Mengaplikasi (Berkesadaran, Bermakna):

• Setiap kelompok merancang draf desain penyelidikan pemuaian gas sederhana pada Lembar Kerja Perencanaan: menentukan alat dan bahan (misalnya botol kaca, balon/sedotan berpenanda tetes cairan, bejana air panas/dingin), menggambarkan sketsa susunan alat eksperimen, serta merumuskan tabel variabel penyelidikan secara lengkap (25 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid melakukan peer-review antar-kelompok yang berdampingan untuk memeriksa apakah variabel kontrol dan desain susunan alat pada draf rencana penyelidikan sudah logis dan dapat diuji secara ilmiah (10 menit).

Penutup:

• Guru memberikan umpan balik atas draf rencana desain penyelidikan yang telah disusun kelompok dan menegaskan ketepatan penentuan ketiga variabel termodinamika (5 menit).
• Murid melakukan cek pemahaman akhir dan mencatat kelengkapan rencana desain eksperimen yang akan dilanjutkan ke tahap perumusan prosedur pengukuran pada pertemuan berikutnya (5 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Menyediakan panduan diagram sketsa peralatan dasar bagi kelompok yang membutuhkan dukungan visual tambahan, serta opsi rancangan pemuaian bertekanan konstan atau volume konstan bagi kelompok yang lebih siap.
• Proses: Memberikan scaffolding bertahap melalui kartu bantu klasifikasi variabel bagi murid yang kesulitan, serta tantangan mandiri merumuskan mekanisme kontrol variabel secara mendalam bagi murid yang mahir.
• Produk: Draf perencanaan penyelidikan disajikan dalam format lembar bagan visual atau format proposal tabel terstruktur sesuai kenyamanan kelompok.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Murid mengidentifikasi 3 jenis variabel pada rancangan pemanasan udara dalam botol tertutup balon (acuan: variabel bebas = suhu penangas air, variabel terikat = volume gas/balon, variabel kontrol = massa gas/jenis wadah)

Proses:

• Pemeriksaan ketepatan pengisian Lembar Kerja Perencanaan Desain: ketepatan sketsa susunan alat penyelidikan pemuaian gas dan ketepatan klasifikasi 3 variabel (bebas, terikat, dan kontrol)

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman tertulis singkat: Murid menuliskan fungsi mempertahankan variabel kontrol (massa gas dan tekanan lingkungan) agar perubahan volume gas semata-mata diakibatkan oleh perubahan suhu (acuan: agar data pertambahan volume sahih dan valid mencerminkan pengaruh perubahan suhu tanpa gangguan kebocoran materi)

Formatif:

• Kuis diagnostik penentuan variabel termodinamika di awal pembelajaran
• Observasi unjuk kerja perancangan desain alat dan penentuan variabel pada lembar kerja penyelidikan
• Lembar peer-review keselarasan variabel dan desain alat eksperimen

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah desain penyelidikan yang dirancang murid dapat direalisasikan menggunakan alat dan bahan sederhana di laboratorium/kelas?
• Bagian mana dari penentuan variabel termodinamika (bebas, terikat, kontrol) yang paling membutuhkan bimbingan intensif?

Murid:

• Apakah rancangan alat yang saya buat sudah dapat mengukur atau menunjukkan pemuaian gas dengan jelas?
• Bagaimana kelompok saya memastikan variabel kontrol tidak berubah selama proses pemanasan gas?

Pertemuan 10 — Merencanakan Prosedur Pengukuran dan Memilih Instrumen Pengumpulan Data Suhu dan Tekanan — 2 JP (2 x 45 menit = 90 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.4 Merencanakan dan memilih metode penyelidikan untuk mengumpulkan data variabel termodinamika

Pendahuluan:

• Guru membuka pelajaran dengan salam, memeriksa kehadiran murid, dan menyampaikan tujuan pembelajaran pertemuan ke-10, yaitu merencanakan prosedur pengukuran dan memilih instrumen pengumpulan data suhu dan tekanan gas (5 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal diagnostik singkat dengan mengajukan pertanyaan lisan mengenai fungsi instrumen termodinamika: 'Sebutkan instrumen pengukur suhu dan instrumen pengukur tekanan gas tertutup yang kalian ketahui!' (Acuan jawaban benar: instrumen pengukur suhu = termometer alkohol/raksa/digital/termokopel; instrumen pengukur tekanan = manometer terbuka/tertutup atau pressure gauge/Bourdon tube) (5 menit).
• Guru mengaitkan hasil asesmen awal dengan tantangan penyelidikan hubungan tekanan dan suhu pada volume konstan (proses isokhorik) serta membagi murid ke dalam kelompok kerja yang beranggotakan 4 orang (5 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Bermakna):

• Murid dalam kelompok mengamati demonstrasi visual berbagai instrumen laboratorium yang ditampilkan guru (termometer digital probe, termometer kaca zat cair, manometer tabung U, dan pressure gauge Bourdon) beserta spesifikasi rentang ukur dan skala terkecilnya (10 menit).
• Murid berdiskusi mengidentifikasi kriteria pemilihan instrumen pengumpulan data suhu dan tekanan berdasarkan skenario penyelidikan gas pada wadah tertutup yang dipanaskan dari 30 °C hingga 80 °C (10 menit).

Mengaplikasi (Menggembirakan, Bermakna):

• Sebagai aktivitas yang menggembirakan, setiap kelompok mengikuti tantangan berpasangan 'Pilah Alat & Susun Langkah': murid memilah 4 instrumen tepat dari daftar opsi dan menyusun 5 urutan langkah prosedur pengukuran data suhu dan tekanan pada Lembar Rencana Penyelidikan (15 menit).
• Kelompok menyusun draf dokumen prosedur pengukuran yang memuat: (1) instrumen suhu terpilih (termometer digital probe) dan instrumen tekanan terpilih (manometer pipa U/pressure gauge) beserta alasannya; (2) prosedur kalibrasi awal/pembacaan titik nol; (3) teknik pembacaan skala untuk menghindari paralaks; dan (4) tabel pencatatan data suhu-tekanan dengan minimal 5 variasi titik pengambilan data suhu (mis. 30, 40, 50, 60, 70 °C) (20 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid melakukan tinjauan silang antarkelompok dengan mencocokkan kelayakan rancangan prosedur dan pemilihan instrumen menggunakan lembar ceklist panduan kelayakan penyelidikan ilmiah (10 menit).

Penutup:

• Murid bersama guru menyimpulkan prinsip utama dalam merencanakan prosedur pengukuran suhu dan tekanan, yaitu kesesuaian rentang ukur, sensitivitas instrumen, dan prosedur pembacaan yang meminimalkan galat pengukuran (5 menit).
• Guru memberikan asesmen akhir berupa 2 butir cek pemahaman mandiri dan menyampaikan tindak lanjut untuk pertemuan berikutnya, yaitu mengomunikasikan laporan hasil penyelidikan secara ilmiah (5 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Kelompok yang membutuhkan bimbingan diberikan format rancangan prosedur rumpang dengan opsi instrumen yang disederhanakan; kelompok mahir diberikan tantangan merencanakan prosedur pengukuran menggunakan sensor digital ganda (pressure sensor dan thermocouple) pada rentang suhu lebih lebar.
• Proses: Guru memberikan scaffolding terarah pada kelompok yang kesulitan menentukan langkah kalibrasi titik nol dan pencegahan kebocoran tekanan.
• Produk: Rencana prosedur pengukuran disajikan dalam format bagan alir berurutan atau tabel operasional terstruktur sesuai pilihan kelompok.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Pertanyaan lisan diagnostik: 'Sebutkan 1 instrumen untuk mengukur variabel suhu dan 1 instrumen untuk mengukur variabel tekanan gas tertutup!' (Acuan jawaban benar: Suhu = termometer zat cair/digital probe/termokopel; Tekanan = manometer tabung U/pressure gauge Bourdon/sensor tekanan gas).

Proses:

• Pemeriksaan Lembar Rencana Penyelidikan saat kerja kelompok dengan acuan 4 kriteria: (1) Pemilihan instrumen suhu yang tepat (termometer digital probe/termometer raksa skala hingga 100 °C, bukan termometer klinis badan 35-42 °C); (2) Pemilihan instrumen tekanan yang tepat (manometer pipa U atau pressure gauge 0-2 bar, bukan barometer ruangan); (3) Prosedur pencatatan titik nol/kalibrasi dan mitigasi kebocoran wadah; (4) Langkah pengukuran berulang minimal 5 titik kenaikan suhu dan pencatatan tekanan yang bersesuaian.

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman tertulis singkat (2 soal): (1) 'Mengapa termometer badan klinis (rentang 35 °C - 42 °C) tidak tepat dipilih untuk mengukur kenaikan suhu gas pada pemanasan air hingga 80 °C?' (Acuan: Karena rentang ukur termometer klinis maksimal hanya 42 °C sehingga akan pecah/rusak dan tidak mampu mengukur hingga 80 °C); (2) 'Tuliskan posisi mata yang benar saat membaca skala meniskus cairan pada manometer pipa U!' (Acuan: Posisi mata harus tegak lurus mendatar/sejajar dengan dasar meniskus cairan untuk mencegah galat/kesalahan paralaks).

Formatif:

• Penilaian performa lembar rencana penyelidikan (pemilihan instrumen dan keruntutan prosedur pengukuran suhu serta tekanan)
• Observasi diskusi perancangan metode pengumpulan data termodinamika

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah alokasi waktu 90 menit mencukupi bagi murid untuk merancang prosedur pengukuran suhu dan tekanan secara detail?
• Bagian mana dari perencanaan prosedur pengukuran yang paling banyak memerlukan bimbingan guru?

Murid:

• Apa pertimbangan paling penting yang saya pelajari hari ini saat memilih instrumen ukur tekanan dan suhu untuk suatu percobaan?
• Langkah apa dalam prosedur pengukuran yang menurut saya paling rawan menimbulkan kesalahan pembacaan data jika tidak direncanakan dengan baik?

Pertemuan 11 — Mengomunikasikan Laporan Hasil Analisis Penyelidikan Gas dan Siklus Termodinamika secara Ilmiah — 2 JP (2 x 45 menit = 90 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.5 Mengomunikasikan hasil penyelidikan termodinamika secara sistematis ditunjang dengan argumen ilmiah

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kehadiran murid, dan menciptakan suasana belajar yang kondusif (3 menit).
• Guru menyampaikan tujuan pembelajaran pertemuan ke-11, yaitu menyusun dan mengomunikasikan laporan hasil analisis penyelidikan gas dan siklus termodinamika secara sistematis dengan argumen ilmiah (3 menit).
• Guru melaksanakan asesmen awal singkat: murid diminta mencocokkan 3 komponen laporan ilmiah penyelidikan termodinamika dengan fungsinya pada lembar diagnostik cepat, yaitu: (1) Penyajian Data Grafik p-V; (2) Analisis Hubungan Variabel; (3) Kesimpulan Berbasis Hukum Termodinamika. (Acuan pencocokan: 1 -> Menampilkan visualisasi perubahan keadaan tekanan terhadap volume; 2 -> Menguraikan korelasi kenaikan suhu terhadap usaha atau energi dalam; 3 -> Menarik inferensi kesesuaian data empiris dengan Hukum I Termodinamika) (9 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Berkesadaran, Bermakna):

• Murid mencermati format baku laporan ilmiah penyelidikan termodinamika yang memuat 4 struktur utama: (1) Data Hasil Penyelidikan, (2) Pengolahan Grafik/Diagram Keadaan, (3) Pembahasan Ilmiah Hubungan Variabel, dan (4) Kesimpulan Berbasis Kaidah Termodinamika (8 menit).
• Murid menganalisis contoh kutipan laporan penyelidikan pemuaian gas untuk membedakan antara pernyataan klaim tanpa dasar dengan argumen ilmiah yang ditunjang data variabel (tekanan, volume, suhu) dan persamaan keadaan gas (7 menit).

Mengaplikasi (Bermakna, Menggembirakan):

• Dalam kelompok kerja, murid menyusun draf laporan hasil analisis penyelidikan termodinamika (berdasarkan data penyelidikan proses pemuaian gas dan siklus yang diperoleh dari pertemuan sebelumnya) dengan melengkapi tabel data, grafik p-V, dan argumen matematis sesuai kaidah Hukum Termodinamika (22 menit).
• Aktivitas Menggembirakan 'Galeri Mini Argumen Termodinamika': Setiap kelompok menempelkan ringkasan laporan hasil analisisnya pada papan peraga kelas; perwakilan kelompok berkeliling membaca dan memberikan umpan balik tertulis menggunakan kartu telaah ilmiah yang menilai keruntutan sistematika dan ketajaman argumen fisika kelompok lain (15 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Murid kembali ke kelompoknya untuk meninjau masukan pada kartu telaah dan menyempurnakan argumen ilmiah serta sistematika laporan akhir kelompok mereka (10 menit).
• Perwakilan murid menyampaikan temuan penting mengenai bagaimana data penyelidikan suhu dan tekanan dapat dijelaskan secara konsisten menggunakan konsep usaha dan energi dalam pada laporan mereka (5 menit).

Penutup:

• Guru dan murid bersama-sama merangkum prinsip utama mengomunikasikan penyelidikan ilmiah termodinamika: sistematika runtut, penyajian data akurat, dan argumen berpijak pada hukum fisika (4 menit).
• Guru memberikan konfirmasi atas perbaikan laporan kelompok serta mengingatkan murid untuk mempersiapkan diri menghadapi pelaksanaan asesmen sumatif bab Termodinamika pada pertemuan berikutnya, lalu menutup pembelajaran dengan doa (4 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Murid yang membutuhkan bimbingan diberikan templat panduan rincian struktur bab laporan ilmiah; murid mahir menganalisis data set lengkap dengan variasi galat pengukuran pada grafik p-V.
• Proses: Scaffolding bertahap pada perumusan kalimat argumen ilmiah bagi kelompok yang kesulitan menghubungkan data empiris dengan persamaan Hukum Termodinamika.
• Produk: Format penyampaian laporan penyelidikan disesuaikan: laporan tertulis berseri infografis atau dokumen laporan komprehensif berstandar ilmiah.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Diagnostik pemahaman sistematika komunikasi ilmiah termodinamika: Murid mencocokkan 3 bagian laporan dengan fungsinya. Butir: (1) Data Hasil Penyelidikan dan Grafik p-V; (2) Analisis Variabel Termodinamika; (3) Kesimpulan Ilmiah. Pasangan acuan benar: Butir 1 berpasangan dengan 'Menampilkan visualisasi kuantitatif perubahan tekanan dan volume gas'; Butir 2 berpasangan dengan 'Menguraikan korelasi kenaikan suhu terhadap perubahan energi dalam dan usaha luar secara matematis'; Butir 3 berpasangan dengan 'Menyimpulkan validitas proses termodinamika berdasarkan Hukum I Termodinamika'.

Proses:

• Observasi formatif keterlibatan kelompok dalam menyusun argumen ilmiah laporan: memeriksa apakah setiap klaim kenaikan energi dalam didukung data perubahan suhu dan kerja sistem sesuai rumus Delta U = Q - W.
• Pemeriksaan kartu telaah umpan balik teman sejawat pada kegiatan 'Galeri Mini Argumen Termodinamika' untuk memantau ketepatan koreksi antar-kelompok.

Akhir Pertemuan:

• Cek pemahaman akhir sesi: Murid menjawab 1 pertanyaan reflektif penutup secara tertulis: 'Tuliskan 1 contoh argumen ilmiah yang menghubungkan data kenaikan suhu gas pada volume konstan (isokhorik) dengan perubahan energi dalam dan usaha luar gas!' (Kriteria penerimaan: Jawaban benar wajib memuat fakta bahwa pada proses isokhorik perubahan volume nol sehingga usaha luar W = 0, akibatnya seluruh kalor yang diserap menaikkan suhu dan setara dengan peningkatan energi dalam sistem, Q = Delta U).

Formatif:

• Penilaian asesmen awal mencocokkan komponen laporan penyelidikan ilmiah dengan fungsinya
• Penilaian unjuk kerja penyusunan dan pengomunikasian draf laporan hasil penyelidikan termodinamika menggunakan rubrik observasi sistematika dan argumen ilmiah

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah alokasi waktu kegiatan 'Galeri Mini Argumen Termodinamika' mencukupi untuk memfasilitasi seluruh murid membaca dan memberi umpan balik ilmiah?
• Bagian sistematika laporan mana yang masih menjadi kendala utama bagi murid dalam menyajikan data termodinamika?

Murid:

• Apakah data yang kelompok saya kumpulkan pada pertemuan penyelidikan sebelumnya sudah tertuang secara jelas dan runtut dalam laporan ilmiah ini?
• Bagaimana argumen fisika yang kami tuliskan dapat membuktikan hubungan antara perubahan suhu, kalor, dan usaha pada gas?

Pertemuan 12 — Asesmen Sumatif Bab — 2 JP (2 x 45 menit = 90 menit)

Tujuan Pertemuan:

• TP 11.7.1 Menganalisis konsep termodinamika pada proses-proses gas dalam sistem
• TP 11.7.2 Menganalisis penerapan hukum termodinamika dalam penyelesaian masalah siklus dan mesin kalor
• TP 11.7.3 Menganalisis penerapan konsep termodinamika untuk mengidentifikasi fenomena perubahan iklim
• TP 11.7.4 Merencanakan dan memilih metode penyelidikan untuk mengumpulkan data variabel termodinamika
• TP 11.7.5 Mengomunikasikan hasil penyelidikan termodinamika secara sistematis ditunjang dengan argumen ilmiah

Pendahuluan:

• Guru membuka kelas dengan salam, memeriksa kesiapan ruang ujian, dan memimpin doa pembuka (2 menit).
• Guru menyampaikan tujuan sesi asesmen sumatif bab yang mencakup tes tertulis uraian individual (50 menit) dan presentasi unjuk kerja rancangan penyelidikan kelompok (35 menit) beserta alokasi waktu dan tata tertib pelaksanaannya (3 menit).

Kegiatan Inti:

Memahami (Berkesadaran):

• Guru membagikan lembar tes tertulis uraian yang memuat 3 butir masalah komprehensif, menjelaskan petunjuk pengerjaan mandiri, serta menegaskan kriteria penyelesaian analitis (3 menit).

Mengaplikasi (Bermakna):

• Murid secara individual dan mandiri mengerjakan 3 soal tes tertulis uraian pada lembar jawaban masing-masing (40 menit). Butir soal dan kunci penyelesaian: [Soal 1 - TP 11.7.1] Suatu gas ideal monoatomik (n = 2 mol) mengalami pemuaian isobarik pada tekanan konstan P = 2 x 10^5 Pa dari volume V1 = 0,01 m^3 menjadi V2 = 0,03 m^3. Hitunglah usaha luar W yang dilakukan gas, perubahan energi dalam Delta U (Cv = 3/2 R), dan kalor Q yang diserap gas! (Kunci: W = P * Delta V = 2 x 10^5 * (0,03 - 0,01) = 4000 J; Delta U = 3/2 * P * Delta V = 3/2 * 2 x 10^5 * 0,02 = 6000 J; Q = Delta U + W = 6000 + 4000 = 10000 J). [Soal 2 - TP 11.7.2] Sebuah mesin kalor Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi T_H = 800 K dan reservoir suhu rendah T_C = 400 K. Pada setiap siklus, mesin menyerap kalor sebesar Q_in = 6000 J dari reservoir tinggi. Tentukan efisiensi termal mesin (eta), besar usaha mekanik total (W) yang dihasilkan per siklus, dan kalor yang dibuang ke reservoir dingin (Q_out)! (Kunci: eta = 1 - (T_C / T_H) = 1 - (400 / 800) = 0,5 atau 50%; W = eta * Q_in = 0,5 * 6000 = 3000 J; Q_out = Q_in - W = 6000 - 3000 = 3000 J). [Soal 3 - TP 11.7.3] Jelaskan mekanisme pembuangan kalor mesin termal industri dan emisi gas rumah kaca dalam mengubah keseimbangan termal radiasi Bumi sehingga memicu pemanasan global berdasarkan Hukum Pertama dan Kedua Termodinamika! (Kunci: Berdasarkan Hukum II Termodinamika, tidak ada mesin kalor yang memiliki efisiensi 100%, sehingga seluruh aktivitas konversi energi mekanik/termal industri dan transportasi pasti membuang kalor sisa Q_out ke lingkungan sekitar. Pada saat yang sama, pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan gas rumah kaca (seperti CO2) yang menyerap radiasi inframerah termal dari permukaan Bumi dan memancarkannya kembali ke permukaan; akibatnya, menurut Hukum I Termodinamika, laju energi masuk netto melebihi laju energi keluar, menyebabkan akumulasi energi dalam atmosfer dan naiknya suhu rata-rata global).
• Guru mengumpulkan seluruh lembar jawaban tes tertulis uraian tepat waktu dan mempersiapkan sesi unjuk kerja presentasi kelompok (2 menit).
• Tiap kelompok (7 kelompok @ 4 murid) secara bergiliran mempresentasikan dokumen rancangan metode penyelidikan pemuaian gas/variabel termodinamika selama 5 menit per kelompok (total 35 menit: 3 menit pemaparan dokumen metode dan 2 menit tanya jawab argumen ilmiah). Dokumen rancangan yang dinilai mencakup: perumusan variabel (bebas, terikat, kontrol), instrumen pengukuran (sensor suhu/termometer, manometer/tekanan), prosedur kalibrasi dan pengumpulan data, serta argumen ilmiah pengujian hipotesis termodinamika (35 menit).

Merefleksi (Berkesadaran):

• Guru memberikan umpan balik ringkas mengenai ketercapaian target penguasaan konsep, ketepatan analisis matematis, dan ketelitian metodologis penyelidikan kelompok berdasarkan performa yang ditampilkan (3 menit).

Penutup:

• Murid melakukan refleksi mandiri singkat mengenai kesiapan belajar, integritas, dan kendala yang dihadapi selama asesmen sumatif bab berlangsung (1 menit).
• Guru merangkum ketercapaian seluruh rangkaian Bab 7 Termodinamika, mengapresiasi kerja keras seluruh murid, dan menutup pertemuan dengan salam penutup (1 menit).

Diferensiasi:

• Konten: Akomodasi format visual lembar soal dengan ukuran huruf yang diperbesar bagi murid dengan hambatan penglihatan tanpa mengubah substansi butir masalah termodinamika.
• Proses: Penyediaan meja baris depan untuk murid dengan hambatan visual/pendengaran selama sesi presentasi dan pengerjaan tes tertulis, dengan batas waktu dan standar instrumen yang tetap sama.
• Produk: Media tayang presentasi kelompok dapat berupa salinan cetak bagan dokumen alir prosedur atau salinan digital proyektor, dengan kriteria rubrik penilaian yang seragam.

Asesmen Pertemuan:

Awal:

• Pengecekan kesiapan alat tulis, kalkulator saintifik non-diprogram, dan kelengkapan dokumen rancangan metode penyelidikan kelompok sebelum tes dimulai (acuan kesiapan: kartu identitas meja, lembar draf metode penyelidikan, dan alat tulis lengkap).

Proses:

• Observasi keteraturan dan kepatuhan terhadap integritas akademik selama pengerjaan tes uraian individual berlangsung.
• Observasi partisipasi anggota kelompok dalam menyampaikan argumen ilmiah dan menanggapi pertanyaan penguji/teman selama sesi unjuk kerja presentasi.

Sumatif Bab:

• Asesmen kombinasi: tes tertulis uraian komprehensif individual dan unjuk kerja presentasi kelompok: Lembar jawaban uraian analisis proses, siklus mesin, dan dampak perubahan iklim serta dokumen rancangan metode penyelidikan yang dipresentasikan secara kelompok dengan argumen ilmiah
• tes tertulis uraian pemecahan masalah serentak: lembar jawaban uraian murid yang memuat analisis proses gas (P-V-T), kalkulasi matematis siklus dan efisiensi mesin termal, serta kajian keterkaitan konsep termodinamika dengan fenomena perubahan iklim, dikerjakan serentak seluruh kelas (50 menit; individual; instrumen: kunci jawaban dan rubrik penskoran analitik)
• unjuk kerja presentasi rancangan penyelidikan kelompok: dokumen rancangan metode penyelidikan pengendalian variabel termodinamika yang dipaparkan lisan secara kelompok (7 kelompok @ 4 murid; 5 menit presentasi dan tanya jawab per kelompok = 35 menit; 5 menit pengantar/penutup) (40 menit; kelompok; instrumen: rubrik penilaian kinerja perancangan dan komunikasi ilmiah)

Sumatif:

• Asesmen kombinasi: tes tertulis uraian komprehensif individual dan unjuk kerja presentasi kelompok: Lembar jawaban uraian analisis proses, siklus mesin, dan dampak perubahan iklim serta dokumen rancangan metode penyelidikan yang dipresentasikan secara kelompok dengan argumen ilmiah
• tes tertulis uraian pemecahan masalah serentak: lembar jawaban uraian murid yang memuat analisis proses gas (P-V-T), kalkulasi matematis siklus dan efisiensi mesin termal, serta kajian keterkaitan konsep termodinamika dengan fenomena perubahan iklim, dikerjakan serentak seluruh kelas (50 menit; individual; instrumen: kunci jawaban dan rubrik penskoran analitik)
• unjuk kerja presentasi rancangan penyelidikan kelompok: dokumen rancangan metode penyelidikan pengendalian variabel termodinamika yang dipaparkan lisan secara kelompok (7 kelompok @ 4 murid; 5 menit presentasi dan tanya jawab per kelompok = 35 menit; 5 menit pengantar/penutup) (40 menit; kelompok; instrumen: rubrik penilaian kinerja perancangan dan komunikasi ilmiah)

Rubrik Pertemuan:

Refleksi Pertemuan:

Guru:

• Apakah alokasi waktu 50 menit untuk tes tertulis dan 35 menit untuk presentasi 7 kelompok berjalan efektif dan tepat waktu?
• Bagaimana tingkat penguasaan konsep dan kemampuan analitis murid pada pemecahan masalah siklus Carnot dan kaitan termodinamika dengan perubahan iklim?
• Apakah instrumen rubrik analitik mampu membedakan tingkat kompetensi murid secara objektif dan akurat?

Murid:

• Bagian mana dari analisis proses dan siklus termodinamika yang paling menantang untuk saya selesaikan secara mandiri?
• Apakah strategi kelompok kami dalam merancang dan mempresentasikan metode penyelidikan variabel termodinamika sudah didukung bukti dan argumen yang kuat?
• Keterampilan atau pemahaman baru apa yang paling berharga yang saya peroleh selama menyelesaikan seluruh pembelajaran Bab Termodinamika ini?

SUMBER BELAJAR

1. Buku Panduan Guru Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika
2. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika Subbab C (Diagram p-V dan Variabel Keadaan)
3. Lembar Kerja Murid: Grafik Koordinat p-V dan Variabel Keadaan Gas
4. Slide proyektor grafik p-V interaktif / Geogebra simulasi grafik p-V
5. Buku Panduan Guru Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika Subbab C.
6. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika, Halaman 186-187.
7. Set kartu diagram p-V dan kartu skenario 'Tantangan Detektif Diagram p-V'.
8. Lembar Kerja Analisis Termodinamika Terstruktur.
9. Buku Panduan Guru Fisika SMA/MA Kelas XI, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Republik Indonesia 2022 (Bab 7 Termodinamika).
10. Buku Siswa Fisika SMA/MA Kelas XI, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Republik Indonesia 2022 (Subbab C: Proses-Proses Termodinamika).
11. Aparatus sederhana: Botol plastik transparan, pompa sepeda dengan pentil karet, cairan alkohol 70% untuk demonstrasi kabut adiabatik.
12. Lembar Kerja Murid (LKPD): Analisis Perhitungan Usaha Isotermal dan Adiabatik serta Interpretasi Kurva Diagram p-V.
13. Buku Panduan Guru Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek (Bab 7 Subbab D: Hukum-Hukum Termodinamika)
14. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek (Bab 7: Termodinamika)
15. Alat peraga demonstrasi: botol kaca, balon karet, wadah air panas, dan wadah air dingin
16. Kartu Tantangan Tanda Termodinamika dan Lembar Kerja Analisis Hukum I Termodinamika
17. Buku Panduan Guru Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek (2022), Bab 7 Subbab D
18. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek (2022), Bab 7: Aktivitas 7.4 dan Aktivitas 7.5
19. Diagram interaktif p-V Siklus Carnot dan lembar kerja analisis mesin kalor
20. Buku Siswa Fisika SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika
21. Buku Panduan Guru Fisika SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022
22. Diagram skema aliran energi mesin pendingin dan pompa kalor
23. Lembar Kerja Murid (LKPD) Perhitungan Koefisien Kinerja (COP)
24. Buku Panduan Guru Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Bab 7 Termodinamika (Kemendikbudristek 2022)
25. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Bab 7 Subbab Keseimbangan Termal dan Lingkungan
26. Diagram Neraca Energi Global NASA Earth Observatory
27. Kartu Alur Termal Efek Rumah Kaca dan Lembar Kerja Analisis Kesetimbangan Energi Bumi
28. Buku Panduan Guru Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek, Subbab E: Mesin Kalor dan Pompa Kalor
29. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek, Bab 7 Termodinamika
30. Lembar Analisis Termodinamika Lingkungan dan Kartu Kasus Mesin Termal
31. Buku Panduan Guru Fisika SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika
32. Buku Siswa Fisika SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Subbab C Proses-proses Termodinamika
33. Perangkat peraga sederhana: botol kaca, balon karet, wadah baskom, air panas, dan termometer laboratorium
34. Lembar Kerja Siswa: Perencanaan Desain dan Penentuan Variabel Penyelidikan Termodinamika
35. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, Kemendikbudristek 2022, Bab 7 Termodinamika
36. Perangkat laboratorium: Termometer batang zat cair, termometer probe digital, manometer pipa U, pressure gauge Bourdon, labu erlenmeyer tertutup bersumbat selang
37. Lembar Kerja Rencana Penyelidikan Termodinamika
38. Buku Panduan Guru Fisika SMA/MA Kelas XI, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi RI (2022)
39. Buku Siswa Fisika SMA/MA Kelas XI Bab 7: Termodinamika, Kemendikbudristek RI (2022)
40. Lembar Kerja Format Laporan Penyelidikan Ilmiah Fisika
41. Papan pameran kelas / kertas plano dan kartu telaah umpan balik sejawat
42. Buku Siswa Fisika SMA/MA Kelas XI Bab 7 Termodinamika, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi, 2022
43. Buku Panduan Guru Fisika SMA/MA Kelas XI Bab 7 Termodinamika, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi, 2022
44. Lembar Soal dan Format Jawaban Asesmen Sumatif Termodinamika
45. Dokumen Laporan Rancangan Penyelidikan Variabel Termodinamika Tiap Kelompok