Soal Dan Pembahasan Suhu Dan Kalor

Soal Dan Pembahasan Suhu Dan Kalor 1. Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30 °C. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr °C, tentukan suhu akhir logam! Pembahasan : Di ket Q = 12 kilojoule = 12000 joule m = 2500 gram = 2,5 kg T1 = 30 °C c = 0,2 kal/gr °C = 0,2 x 4200 joule/kg °C = 840 joule/kg °C T2 =...? Q = mcΔT 12000 = (2,5)(840)ΔT ΔT = 12000/2100 = 5,71 °C T2 = T + ΔT1 = 30 + 5,71 = 35,71 °C 2. 500 gram es bersuhu −12 °C dipanaskan hingga suhu −2 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule! Pembahasan Di ket : m = 500 gram T1 = −12 °C T2 = −2 °C ΔT = T2 − T1 = −2 − (−12 ) = 10 °C c = 0,5 kalori/gr °C Q = ....? Q = m.c.Δ.T Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori 1 kalori = 4,2 joule Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule 3. 500 gram es bersuhu 0 °C hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori! Pembahasan Di ket : m = 500 gram L = 80 kalori/gr Q = ....? Q = mL Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

4. 500 gram es bersuhu 0 °C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan! Pembahasan Di ket : m = 500 gram ccair = 1 kalori/gr °C Les = 80 kalori/gr Suhu akhir → 5 °C Q = .....? Untuk menjadikan es °0 C hingga menjadi air 5 °C ada dua proses yang harus dilalui: → Proses meleburkan es 0 °C menjadi air suhu 0 C, kalor yang diperlukan namakan Q1 Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori → Proses menaikkan suhu air 0 °C hingga menjadi air 5 °C, kalor yang diperlukan namakan Q2 Q2 = mcair ΔTair< = (500) (1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori 5. 500 gram es bersuhu −10 °C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es oadalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan! Pembahasan Di ket : m = 500 gram ces = 0,5 kalori/gr °C cair = 1 kal/gr °C Les = 80 kal/gr Suhu akhir → 5 °C Q = .....? Untuk menjadikan es − 10 °C hingga menjadi air 5 °C ada tiga proses yang harus dilalui: → Proses untuk menaikkan suhu es dari −10 °C menjadi es bersuhu 0 °C, kalor yang diperlukan namakan Q1 Q1 = mces ΔTes = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori → Proses meleburkan es 0 °C menjadi air suhu 0 °C, kalor yang diperlukan namakan Q2 Q2 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori → Proses menaikkan suhu air 0 °C hingga menjadi air 5 °C, kalor yang diperlukan namakan Q3 Q3 = mcair ΔTair = (500)(1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q1 +Q2 + Q3 = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori 6. Satu kilogram es suhunya - 2 °C, bila titik lebur es = 0 °C, kalor jenis es = 0,5 kal / g °C, kalor

jenis air = 1 kal / g °C, kalor lebur es = 80 kal / g °C dan 1 kalori = 4,2 joule, maka kalor yang di perlukan untuk meleburkan semua itu adalah .... Pembahasan :

Q = Q1 + Q2 = m.Δt.c + m.k = 1000 (0 - (-2)) . 0,5 + 1000 . 80 = 1000 + 80.000 = 81.000 kalori = 3,402 x 105 Joule soal kalor fisika 7 Soal No. 1 Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga suhu 80° C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan kalori!

Pembahasan Data soal: m = 100 gram c = 1 kal/gr°C T1 = 20°C T2 = 80°C Kalor yang diperlukan: Q = m x c x ΔT Q = 100 x 1 x (80−20) Q = 100 x 60

Q = 6000 kalori Soal No. 2 Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga mendidih. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan joule! Pembahasan m = 100 gram = 0,1 kg c = 4200 J/kg °C T1 = 20°C T2 = 100°C Kalor yang diperlukan: Q = m x c x ΔT Q = 0,1 x 4200 x (100−20) Q = 420 x 80 Q = 33600 joule Soal No. 3 Es massa 200 gram bersuhu − 5°C dipanasi hingga suhunya menjadi − 1° C, jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/gr ° C. Tentukan berapa kalori kalor yang diperlukan dalam proses tersebut! Pembahasan m = 200 gram c = 0,5 kal/gr°C T1 = −5°C T2 = −1°C Kalor yang diperlukan: Q = m x c x ΔT Q = 200 x 0,5 x [−1−(−5)] Q = 100 x 4 Q = 400 kalori Soal No. 4 Es bermassa 150 gram berada pada suhu 0°C dipanasi hingga seluruhnya melebur menjadi air yang bersuhu 0 °C. Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut! Pembahasan Data soal: m = 150 gram

L = 80 kal/gr Kalor untuk melebur seluruh es: Q=mxL Q = 150 x 80 Q = 12000 kalori Soal No. 5 Es bermassa 250 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 0°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan kalor yang diperlukan untuk proses tersebut! Pembahasan Data soal: m = 250 gram ces = 0,5 kal/gr°C Les = 80 kal/gram Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan: Q1 = m x c x ΔT Q1 = 250 x 0,5 x 5 Q1 = 625 kalori kalori Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan: Q2 = m x L = 250 x 80 = 20000 kalori Jumlah kalor seluruhnya yaitu Q1 + Q2 Q = 625 + 20000 Q = 20625 kalori Soal No. 6 Es bermassa 200 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 100°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut! Pembahasan Data soal: mes = mair = 200 gram ces = 0,5 kal/gr°C cair = 1 kal/gr°C Les = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan: Q1 = m x c x ΔT Q1 = 200 x 0,5 x 5 Q1 = 500 kalori Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan: Q2 = m x L = 200 x 80 = 16000 kalori Proses 3, menaikkan suhu air dari 0 hingga 100 Q3 = m x c x ΔT Q3 = 200 x 1 x 100 Q3 = 30000 Keseluruhan jumlah kalor yang diperlukan adalah jumlah dari Q1, Q2 dan Q3: Q = 500 + 16000 + 30000 Q = 46500 kalori Soal No. 7 Air bersuhu 20°C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 90°C bermassa 300 gram. Tentukan suhu akhir campuran! Pembahasan Data soal: m1 = 200 gram m2 = 300 gram c1 = c2 = 1 kal/gr°C ΔT1 = t − 20 ΔT2 = 90 − t Asas pertukaan kalor/asas black Qlepas = Qterima m2 x c2 x ΔT2 = m1 x c1 x ΔT1 300 x 1 x (90 − t) = 200 x 1 x (t − 20) 27000 − 300t = 200t − 4000 27000 + 4000 = 300t + 200t 31000 = 500t t = 31000 / 500 t = 62°C Soal No. 8

Sepotong logam dengan kalor jenis 0,2 kal/gr°C bermassa 100 gram bersuhu 30°C dimasukkan pada bejana berisi air yang bersuhu 90°C bermassa 200 gram. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan pengaruh bejana diabaikan tentukan suhu akhir logam! Pembahasan Data soal: m1 = 100 gram m2 = 200 gram c1 = 0,2 kal/gr° c2 = 1 kal/gr°C ΔT1 = t − 30 ΔT2 = 90 − t Asas pertukaan kalor/asas black Qlepas = Qterima m2 x c2 x ΔT2 = m1 x c1 x ΔT1 200 x 1 x (90 − t) = 100 x 0,2 x (t − 30) 18000 − 200t = 20 t − 600 18000 + 600 = 200t + 20t 18600 = 220t t = 18600 / 220 t = 84,5 °C Soal No. 9 Peristiwa-peristiwa berikut berkaitan dengan proses perpindahan kalor: 1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas. 2) terjadinya angin darat dan angin laut 3) sinar matahari sampai ke bumi 4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas 5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur 6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas. 7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas. 8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering Pilahkan peristiwa-peristiwa di atas berdasarkan kaitannya dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi! Pembahasan 1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas → konduksi 2) terjadinya angin darat dan angin laut→ konveksi 3) sinar matahari sampai ke bumi → radiasi

4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas → radiasi 5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur → konveksi 6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas → konveksi 7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas→ konduksi 8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering→ konduksi Soal No. 10 Perhatikan grafik berikut:

Air bermassa 500 gram mengalami penurunan suhu dari D menjadi C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, tentukan jumlah kalor yang dilepaskan oleh air, nyatakan dalam satuan kilojoule! Pembahasan Q = m x c x ΔT Q = 0,5 x 4200 x 50 Q = 105000 joule Q = 105 kJ

14.Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/groC, tentukan suhu akhir logam! Pembahasan Data : Q = 12 kilojoule = 12000 joule m = 2500 gram = 2,5 kg T1 = 30oC c = 0,2 kal/groC = 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 15.500 gram es bersuhu −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule! Pembahasan Data : m = 500 gram T1 = −12oC T2 = −2oC ΔT = T2 − T1 = −2o − (−12 ) = 10oC c = 0,5 kalori/groC Q = ....? Q = mcΔT Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori 1 kalori = 4,2 joule Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

16.500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, 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 17.500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan Data yang diperlukan: m = 500 gram cair = 1 kalori/groC Les = 80 kalori/gr Suhu akhir → 5oC Q = .....? Untuk menjadikan es 0oC hingga menjadi air 5oC ada dua proses yang harus dilalui: → Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1 Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori → Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang diperlukan namakan Q2 Q2 = mcairΔTair = (500)(1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori

18.200 gram air bersuhu 80oC dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20oC. Tentukan suhu campurannya! Pembahasan Data yang diperlukan: m1 = 200 gram m2 = 300 gram ΔT1 = 80 − t ΔT2 = t − 20 Suhu akhir = t = ......? Qlepas = Qterima 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 = 44oC

23.Air dengan massa A gram pada suhu 100C dicampur dengan B gram air bersuhu 600C. Jika suhu akhir campuran 300C, maka perbandingan A dan B . . . Penyelesaian: Qserap

= Qterima

MA.c.(30-10) = mB.c.(60-30) MA.20

=mB.30

MA/MB

= 30/20 = 3:2

24. Kalor jenis air =4200 j kg-1 k-1. Kalor jenis zat lain.berapakah kalor yang harus ditambahkan pada 4,0 x 10-3 kg bola baja untuk menaikkan suhunya dari 20°c menjadi 70°c?

Pembahasan: M=4,0 x 10-3 kg

=70°-20°=50°k Q=m.

.c

=4x10-3.50.450 =90j 25. 100 gram benda yang memiliki kalor jenis 3600j/kg k dipanaskan ,sehingga suhunya naik dari 25°c menjadi 100°c.tentukan kapasitas kaornya?

Pembahasan: C=m.c =0,1 . 3600 =360 26. Dengan menggunakan thermometer celcius suatu zat terukur 50°C. berapa suhu zat tersebut bila diukur oleh temperature reamur? Penyelesaian : Diketahui

: t = 50°C

Ditanya

: 50oC = …. R

Jawab

: 50oC = 4/5 (50o) = 40oC

27.Thermometer celcius dan fahrenheit menunjukkan angka yang samapada suhu berapa? Penyelesaian = Diketahui : F =9 XoC = (9/5x +32)oF X = 9/5x +32 x-9/5x = 32

C=5

-4/5x = 32 -x = 160/4 = 40o X = -40o Jadi skala celcius akan sama dengan Fahrenheit pada suhu -40o

29. Suhu di suatu daerah mencapai 100oC. berapakah suhu daerah tersebut jika diukur dalam Fahrenheit ? Penyelesaian : Xo C = (9/5 x + 32)o F 100 o C = (9/5 (100) + 32 )o F 100 o C = ( 180 + 32 )0 F 100 o C = 212o F Suhu 100 o C sama dengan 212o f

30. Sebanyak 2,25 x 104 J energy kalor diberikan kepada 5 kg kubus perak pada awal 30oC. berapakah suhu akhir balok tersebut? Jawab : kalor Q Massa : 5 kg Kalor jenis prak C= 230 Q = m.c. T=

= 19,5

T

T = suhu akhir – suhu awal Suhu akhir

=

T + suhu awal

= 19,5 + 30 Jadi, suhu akhir kubus perak adalah 49,5

31. Sebuah tembaga bermassa 100g dipanaskan hingga suhunya 90o, lalu dicelupkan kedalam bejana yang berisi 150g air pada suhu 30oC. dengan menggunakan pertukaran kallor terhadap lingkungan sekitar dan kalor yang diserap bejana. Hitunglah suhu akhir campuran kalor jenis 390 J / kg K, kalor jenis air 4200 J /kg K penyelesaian : M1.10009 = 0,1 kg C1 = 390 J/Kg K T1 = 90o C

m2 = 150 = 0,15 Kg c2 = 4200 J/Kg K T2 = 30oC

Jawab : M1.c1.

T1 = m2.c2. T2

0,1.390.(90-x) = 0,15.4200.(x-30) 39 (90-x) = 630 (x-30) 3510.(39x) = 630x – 18900 630 + 39x = 3510 + 18900 669 = 41310 = 61,7 = 62 . Bentuk energi yang pindah karena adanya perbedaan suhu disebut ... a. kalori b. kalor c. radiasi d. konduksi

pembahasan : kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah jawaban : b 2. Suatu benda jika diberi kalor akan mengalami ... a. perubahan wujud dan massa zat b. perubahan ukuran dan massa zat c. perubahan suhu dan wujud zat d. perubahan suhu dan ukuran zat pembahasan : salah satu bentuk f enomena yang berkaitan dengan kalor adalah terjadinya perubahan suhu suatu zat dan perubahan wujud zat dari satu bentuk ke bentuk lain, namun tidak mengubah massa suatu zat jawaban : c 3. Satu kilokalori setara dengan ...

pembahasan : Antonie Laurent Lavoisier mengemukakan bahwa kalor adalah sejenis zat cair (disebut kalorik) yang terkandung dalam setiap benda dan tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Berdasarkan teori ini, satuan kalor disebut kalori. James Prescott Joule menemukan hubungan antara kalor dan energi. Hasil percobaan Joule adalah adanya hubungan antara satuan kalor dan satuan energi yaitu 1 kal = 4,2 joule. Dengan demikian

jawaban : b

4. Apabila dua buah benda yang suhunya berbeda disentuhkan maka ... a. kalor mengalir dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi b. kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah c. benda bersuhu rendah melepaskan kalor d. benda bersuhu tinggi suhunya bertambah

pembahasan : kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah ketika kedua benda disentuhkan. Benda bersuhu tinggi melepaskan kalor sehingga suhunya turun, sedangkan benda bersuhu rendah menerima kalor sehingga suhunya naik atau bertambah

jawaban : b

5. Bilangan yang menyatakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat 1 derajat C disebut ... a. massa jenis b. kapasitasn kalor c. kalor jenis d. rambatan kalor

pembahasan : massa jenis suatu zat : massa zat dibagi volumenya kapasitas kalor : banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar 1 derajat C kalor jenis suatu zat : banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat C rambatan kalor : perpindahan kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah jawaban : c

6. Jika air dingin dicampur dengan air panas maka akan terjadi peristiwa ... a. air dingin dan air panas sama-sama melepas kalor b. air dingin dna air panas menerima kalor c. air dingin melepas kalor dan air panas menerima kalor d. air dingin menerima kalor dna air panas melepas kalor

pembahasan : jika air panas dan air dingin dicampur maka air dingin akan menerima kalor dari air panas sehingga suhu air dingin naik dan air panas akan melepas kalor sehingga suhu menjadi turun

jawaban : d

pembahasan :

jawaban : c

Δt = Q/(m c) = 84000/((5)(4200)) = 4 derajat C

jawaban : d

CONTOH SOAL SUHU Soal :Termometer Celcius dan Reamur digunakan untuk mengukur suhu suatu benda ternyata jumlah skala yang ditunjukkan oleh kedua termometer = 90o. Berapa oC dan oR suhu benda tersebut? Jawab :C + R = 90R = 90-CC: R = 5 : 4C: (90 – C) = 4C450 – 5C = 4C450 = 9CC = 50R = 90 – CR = 90 – 50 = 40Jadi suhu benda tersebut: 50oC dan 40oR Soal :Suhu sebuah benda 80oC nyatakan suhu benda tersebut dalam derajat Reamur dan derajat

Fahrenheit. Ditanya: a) oR = …?b) oF = …? Jawab :a) C: R = 5: 480: R = 5: 45 R = 320R = 64oRJadi 80oC = 64oR b) C: (F – 32) = 5: 980: (F – 32) = 5: 95(F – 32) = 7205F – 160 = 7205F = 880F = 176Jadi 80oC = 176oF

CONTOH SOAL KALOR Soal :Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25 °C dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut. Jawab :Diketahui: m = 100 gram,T0 = 25 °C,cair = 1 kal/g°C, danQ = 1.000 kal.Dengan menggunakan Persamaan (7–11), diperolehQ = mc ΔTΔT = Q/mc = 1.000 kal / 100 gram × 1 kal/g°CΔT = 10°CPerubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.ΔT = T – T010°C = T – 25°CT = 35°CJadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35°C.

meter ini dibagi dalam 150 skala. Perbandingan antara termometer X dan termometerCelsius, yakni ( C – 0)/ 100 =( X – 0 / )150 ToC = (100/150)ToX = (2/3)ToX Jadi, hubungan antara termometer ini dengan termometer Celsius adalah T oC = (100/150)ToX = (2/3)ToX 2. Suhu sebuah benda 80oC nyatakan suhu benda tersebut dalam derajat Reamur dan derajat Fahrenheit. Penyelesaian: Diketahui: t = 80oC Ditanya: a) oR = …? b) oF = …? Jawab : a) C: R = 5: 4 80: R = 5: 4 5 R = 320 R = 64oR Jadi 80oC = 64oR

b) C: (F – 32) = 5: 9 80: (F – 32) = 5: 9 5(F – 32) = 720 5F – 160 = 720 5F = 880 F = 176 Jadi 80oC = 176oF

3. Termometer Celcius dan Reamur digunakan untuk mengukur suhu suatu benda ternyata jumlah skala yang ditunjukkan oleh kedua termometer = 90 o. Berapa oC dan oR suhu benda tersebut? Penyelesaian: Diketahui: C + R = 90o Ditanya: t dalam oC dan oR Jawab :

C + R = 90 R = 90-C C: R = 5 : 4 C: (90 – C) = 4C 450 – 5C = 4C 450 = 9C C = 50 R = 90 – C R = 90 – 50 = 40 Jadi suhu benda tersebut: 50oC dan 40oR 3. Sebuah termometer x setelah ditera dengan termometer Celcius di dapat 40 oC = 80ox dan 20oC = 50ox. Jika suhu sebuah benda 80oC, maka berapa ox suhu benda tersebut? Penyelesaian: Diketahui: 40oC = 80ox 20oC = 50ox Ditanya: 80oC = … ox Jawab : (80-40)/(80-20) = (tx – 80)/(tx – 50) 40/60= (tx – 80)/(tx – 50) 4tx – 200 = 6tx – 480 2tx = 280 tx = 140 Jadi 80 oC = 140 ox Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25 °C dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut. Jawab Diketahui: m = 100 gram, T0 = 25 °C, cair = 1 kal/g°C, dan Q = 1.000 kal. Dengan menggunakan Persamaan (7–11), diperoleh Q = mc ΔT ΔT = Q/mc = 1.000 kal / 100 gram × 1 kal/g°C ΔT = 10°C Perubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut. ΔT = T – T0 10°C = T – 25°C

T = 35°C Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35°C.

SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA SUHU KALOR Jumat, 13 Desember 20130 komentar

‫حميم‬ ‫ســــــــــــــــم ح ا ح‬ ‫ن اارر ح‬ ‫ﷲالرر ح‬ ‫بح ح‬ ‫ح م‬ ‫م ح‬ ‫ أما بعد‬.‫ وصل ة والسل م على أشرف المرسلمين‬,‫ الحمد لله رب العالممين‬: 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/groC, tentukan suhu akhir logam! Pembahasan Data : Q = 12 kilojoule = 12000 joule m = 2500 gram = 2,5 kg T1 = 30oC c = 0,2 kal/groC = 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 −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule! Pembahasan Data : m = 500 gram T1 = −12oC

T2 = −2oC ΔT = T2 − T1 = −2o − (−12 ) = 10oC c = 0,5 kalori/groC 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 0oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, 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 0oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, 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 cair = 1 kalori/groC Les = 80 kalori/gr Suhu akhir → 5oC Q = .....?

Untuk menjadikan es 0oC hingga menjadi air 5oC ada dua proses yang harus dilalui: → Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1 Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori → Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang diperlukan namakan Q2 Q2 = mcairΔTair = (500) (1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori Soal No. 5 500 gram es bersuhu −10oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, 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 ces = 0,5 kalori/groC cair = 1 kal/groC Les = 80 kal/gr Suhu akhir → 5oC Q = .....? Untuk menjadikan es − 10oC hingga menjadi air 5oC ada tiga proses yang harus dilalui: → Proses untuk menaikkan suhu es dari −10oC menjadi es bersuhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1 Q1 = mcesΔTes = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori → Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q2 Q2 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori → Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang diperlukan namakan Q3 Q3 = mcairΔTair = (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 80oC dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20oC. Tentukan suhu campurannya! Pembahasan Data yang diperlukan: m1 = 200 gram m2 = 300 gram ΔT1 = 80 − t ΔT2 = t − 20 Suhu akhir = t = ......? Qlepas = Qterima 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 = 44oC 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.

dengan Q1 adalah 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. Berikutnya adalah contoh soal tentang pencampuran air panas dan air dingin dengan memperhitungkan kalor yang diserap oleh bejana atau wadahnya: Soal No. 8 Air bermassa 100 g bersuhu 20°C berada dalam wadah terbuat dari bahan yang memiliki kalor jenis 0,20 kal/g°C dan bermassa 200 g. Ke dalam wadah kemudian dituangkan air panas bersuhu 90°C sebanyak 800 g. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/g°C, tentukan suhu akhir air campuran! Pembahasan Kalor yang berasal dari air panas 90°C saat pencampuran, sebagian diserap oleh air yang bersuhu 20° dan sebagian lagi diserap oleh wadah. Tidak ada keterangan terkait dengan suhu awal wadah, jadi anggap saja suhunya sama dengan suhu air di dalam wadah, yaitu 20°C. Data : -Air panas m1 = 800 g c1 = 1 kal/g°C -Air dingin m2 = 100 g c2 = 1 kal/g°C -Wadah m3 = 200 g c3 = 0,20 kal/g°C

Qlepas = Qterima m1c1ΔT1 = m2c2ΔT2 + m3c3ΔT3

Soal No. 9 Perhatikan gambar berikut! 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 :

Soal No. 10 Sebuah tangki baja yang memiliki koefisien muai panjang 12 x 10-6/°C, dan bervolume 0,05 m3 diisi 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

Bila diperlukan gunakan cair = 1 kal/groC, ces = 0,5 kal/groC, danLes = 80 kal/gr 1. Suhu suatu benda 50 oF. Berapa suhu benda itu dalam skala: a. Celcius b. Reamur c. Kelvin Jawab :

2. Pada suhu berapakah (dalam skala Reamur) ketika termometer Fahrenheit dan Reamur menunjukkan angka yang sama ? Jawab : Menunjuk angka yang sama berarti nilai tr = tf

3. Termometer X yang telah ditera menunjukkan suhu 140 untuk titik didih air dan -10 untuk titik beku air. Berapa suhu yang ditunjukkan termometer itu bila digunakan untuk mengukur benda yang suhunya: a. 60 oC b. 68 oF Jawab :

4. Suhu air mendidih menurut pengukuran termometer A adalah 140, sedangkan menurut termometer B suhunya 90. Termometer A menunjuk angka -10 sedangkan termometer B menunjuk angka 10 ketika keduanya digunakan untuk mengukur suhu air membeku. Bila suatu benda suhunya 34 oB, berapakah suhu benda tersebut menurut pengukuran termometer A ?

5. Sejumlah kalor diberikan kepada 100 gram es yang suhunya -10 oC. Tentukan keadaan akhir dari es itu (fase zat dan suhunya) bila jumlah kalor yang diberikan : a. 12.500 kalori b. 4.500 kalori Jawab : Untuk bentuk soal seperti ini kita uji andaikan es melebur semua membutuhkan kalor berapa ? Kita hitung dengan persamaan Q = m c t dan Q = m . L Dari suhu – 10 menjadi 00 es diperlukan kalor = 100 . 0,5 . 10 = 500 kalori dan untuk perubahan wujud menjadi air diperlukan kalor = 100 . 80 = 8000 kalori. Jadi total untuk meleburkan es dibutuhkan kalor = 500 + 8000 = 8500 kalori. Maka kita baru bisa menjawab pertanyaan jika di beri kalor 12.500 maka akan tersisa 12.500 – 8500 = 4000 kalor, kalor 4000 ini digunakan untuk naik suhunya dari 0 melalui perhitungan 4000 = 100 . 1 . t maka akan didapat t = 400 C dan semua es sudah menjadi air Dan jika di beri kalor 4500 kalori tidak akan cukup untuk meleburkan es semuanya, pertama sebanyak 500 kalori untuk menaikkan suhu es semuanya menjadi 00 C es, dan sisa kalor sebanyak 4500 – 500 = 4000 kalori untuk merubah wujud es sebanyak 4000 = m es . 80 dan didapat mes = 50 gram, jadi es yang melebur hanya 50 gram dan suhu masih 00 C