soal dan pembahasan : suhu dan kalor

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Kalor dan Pemuaian, Materi Fisika SMA Kelas 10 (X) mencakup kalor jenis, kalor laten (kalor lebur, kalor uap), Asas Pertukaran kalor / Asas Black dan pemuaian panjang, volume suatu bahan.

Soal No. 1
Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30^oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr^oC, tentukan suhu akhir logam!

Pembahasan
Data :
Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T₁ = 30^oC
c = 0,2 kal/gr^oC = 0,2 x 4200 joule/kg ^oC = 840 joule/kg ^oC
T₂ =...?

Q = mcΔT
12000 = (2,5)(840)ΔT
ΔT = ¹²⁰⁰⁰/₂₁₀₀ = 5,71 ^oC

T₂ = T₁ + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 ^oC

Soal No. 2
500 gram es bersuhu −12^oC dipanaskan hingga suhu −2^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
Data :
m = 500 gram
T₁ = −12^oC
T₂ = −2^oC
ΔT = T₂ − T₁ = −2^o − (−12 ) = 10^oC
c = 0,5 kalori/gr^oC
Q = ....?

Q = mcΔT
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

Soal No. 3
500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
L = 80 kalori/gr
Q = ....?

Q = mL
Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

Soal No. 4
500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
c_air = 1 kalori/gr^oC
L_es = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5^oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es 0^oC hingga menjadi air 5^oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0^oC menjadi air suhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0^oC hingga menjadi air 5^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mc_{_air}ΔT_{_air} = (500)(1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ + Q₂ = 40000 + 2500 = 42500 kalori

Soal No. 5
500 gram es bersuhu −10^oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
c_es = 0,5 kalori/gr^oC
c_air = 1 kal/gr^oC
L_es = 80 kal/gr
Suhu akhir → 5^oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es − 10^oC hingga menjadi air 5^oC ada tiga proses yang harus dilalui:
→ Proses untuk menaikkan suhu es dari −10^oC menjadi es bersuhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mc_{_es}ΔT_{_es} = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

→ Proses meleburkan es 0^oC menjadi air suhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0^oC hingga menjadi air 5^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₃
Q₃ = mc_{_air}ΔT_{_air} = (500)(1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ +Q₂ + Q₃ = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori

Soal No. 6
200 gram air bersuhu 80^oC dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20^oC. Tentukan suhu campurannya!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m₁ = 200 gram
m₂ = 300 gram
ΔT₁ = 80 − t
ΔT₂ = t − 20
Suhu akhir = t = ......?

Q_lepas = Q_terima
m₁c₁ΔT₁ = m₂c₂ΔT₂
(200)(1)(80 − t) = (300)(1)(t − 20)
(2)(1)(80 − t) = (3)(1)(t − 20)
160 − 2t = 3t − 60
5t = 220
t = 44^oC

Soal No.7
Sepotong es bermassa 100 gram bersuhu 0°C dimasukkan kedalam secangkir air bermassa 200 gram bersuhu 50°C.

Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C, kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor lebur es 80 kal/gr dan cangkir dianggap tidak menyerap kalor, berapa suhu akhir campuran antara es dan air tersebut?
Pembahasan
Soal di atas tentang pertukaran kalor / Asas Black. Kalor yang dilepaskan air digunakan oleh es untuk mengubah wujudnya menjadi air dan sisanya digunakan untuk menaikkan suhu es yang sudah mencair tadi.

$\100dpi \inline \\Q_{lepas}=Q{terima}\\ \quad \quad Q_1=Q_2+Q_3\\m_ac_a\Delta T_a=m_{es}L_{es}+m_{es}c_{a}\Delta T_{es}\\200.1.(50-t)=100.80+100.1.(t-0)\\100-2t=80+t\\3t=20\\t=6,67\,^0C$

dengan Q₁adalah kalor yang dilepaskan air, Q₂ adalah kalor yang digunakan es untuk melebur/mencair dan Q₃ adalah kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu es yang telah mencair.

Soal No. 8
Perhatikan gambar beikut! Dua buah logam terbuat dari bahan yang sama disambungkan.

Jika panjang logam P adalah dua kali panjang logam Q dan konduktivitas thermal logam P adalah setengah dari logam Q, tentukan suhu pada sambungan antara kedua logam!

Pembahasan
Banyaknya kalor persatuan waktu yang melalui logam P sama dengan kalor yang melalui logam Q. Gunakan rumus perpindahan kalor secara konduksi :

$\120dpi \inline \\\frac{k_pA_p\Delta T_p}{L_p}=\frac{k_qA_q\Delta T_q}{L_q} \\karena\,\,jenis\,\, dan\,\,luasnya\,\,sama\,\,maka\\\frac{\Delta T_p}{L_p}=\frac{\Delta T_q}{L_q}\\\frac{(120-t)}{2L}=\frac{(t-30)}{L}\\t=\frac {150}{3}=50\,^oC$

Soal No. 9
Sebuah tangki baja yang memiliki koefisien muai panjang 12 x 10^-6/°C, dan bervolume 0,05 m³diisi penuh dengan bensin yang memiliki koefisien muai ruang 950 x 10^-6/°C pada temperatur 20°C. Jika kemudian tangki ini dipanaskan sampai 50°C, tentukan besar volume bensin yang tumpah! (Sumber : Soal SPMB)

Pembahasan
$\100dpi \\\gamma_{bensin}=950\times10^{-6}/^oC\\ \gamma _{baja}=3\alpha_{baja}=36\times 10^{-6}/^oC\\ V_{Tumpah}=\DeltaV_{bensin}-\Delta V_{baja}\\ V_{Tumpah}=V_o(\gamma _{bensin}-\gamma _{baja})\Delta T\\ V_{Tumpah}=0,05(950\times 10^{-6}-36\times 10^{-6})(50-20)\\ V_{Tumpah}=1,371\times 10^{-6}\,\,m^3$

Title : soal dan pembahasan : suhu dan kalor
Description : Contoh Soal dan Pembahasan tentang Kalor dan Pemuaian, Materi Fisika SMA Kelas 10 (X) mencakup kalor jenis, kalor laten (kalor lebur, kalo...

12 Responses to "soal dan pembahasan : suhu dan kalor"

shintaWed May 11, 07:57:00 PM
bisa bantu ngerjain tugas?
AnonymousWed Jun 08, 11:13:00 PM
bisa berikan kalor jenis air, es,uap air atau uap es dengan satuan joule dan berikan berikan beberapa soal.?
rofy fahlevie smpn2 rsbi dumaiWed Jun 08, 11:16:00 PM
berikan beberapa soal azas black dengan bilingual langauge....
AnonymousTue Jun 14, 09:20:00 PM
makasih
file educationMon Apr 09, 02:32:00 AM
makasih ya mas lengkap n mudah dipahami
AnonymousMon May 14, 08:50:00 PM
terima kasih sblumnya
tpi kalau soal pemuaian zat ada nggak ?
AnonymousMon Dec 03, 09:00:00 PM
kurang dimengrti nih,tentang pembahasan kalor uap :/
AnonymousThu Mar 21, 09:20:00 PM
sangat bermanfaat ...(y)
ety manroeTue Apr 02, 08:45:00 PM
bagaimana cara mengerjakan soal apabila dik:
TTA pada derajat A 100 derajat B 100 dan TTB pada derajat A adalah 25 dan selisih antara TTA dan TTB pada derajat A adalah 75 dan selisih antara TTA dan TTB pada derajat B adalah 50 maka berapa kah TTB derajat B???
bentuk soal tentang skala termometer...
terimakasih
riri fazrianFri Apr 12, 10:42:00 PM
terima kasih pembahasan asas black nya bemanfaat bagi saya
UnknownSun May 12, 11:11:00 PM
sama-sama.... semoga bermnfaat....
UnknownThu Nov 21, 01:51:00 AM
semoga apa yang telah di sampaikan bermanfaat untuk orang banyak