Soal Dan Pembahasan Suhu Dan Kalor

Transkripsi

1 Soal Dan 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! : Di ket Q = 12 kilojoule = joule m = 2500 gram = 2,5 kg T 1 = 30 C c = 0,2 kal/gr C = 0,2 x 4200 joule/kg C = 840 joule/kg C T 2 =...? Q = mcδt = (2,5)(840)ΔT ΔT = 12000/2100 = 5,71 C T 2 = T + ΔT 1 = ,71 = 35,71 C 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! Di ket : m = 500 gram T 1 = 12 C T 2 = 2 C ΔT = T 2 T 1 = 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 = joule 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! Di ket : m = 500 gram L = 80 kalori/gr Q =...? Q = ml Q = (500)(80) = kalori = 40 kkal

2 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! Di ket : m = 500 gram c cair = 1 kalori/gr C L es = 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 Q 1 Q 1 = ml es = (500)(80) = kalori Proses menaikkan suhu air 0 C hingga menjadi air 5 C, kalor yang diperlukan namakan Q 2 Q 2 = mc air ΔT air < = (500) (1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q 1 + Q 2 = = kalori 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! Di ket : m = 500 gram c es = 0,5 kalori/gr C c air = 1 kal/gr C L es = 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 Q 1 Q 1 = mc es ΔT es = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori Proses meleburkan es 0 C menjadi air suhu 0 C, kalor yang diperlukan namakan Q 2 Q 2 = ml es = (500)(80) = kalori Proses menaikkan suhu air 0 C hingga menjadi air 5 C, kalor yang diperlukan namakan Q 3 Q 3 = mc air ΔT air = (500)(1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q 1 +Q 2 + Q 3 = = kalori 6. Satu kilogram es suhunya - 2 C, bila titik lebur es = 0 C, kalor jenis es = 0,5 kal / g C, kalor

3 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... : Q = Q 1 + Q 2 = m.δt.c + m.k = 1000 (0 - (-2)). 0, = = kalori = 3,402 x 10 5 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! Data soal: m = 100 gram c = 1 kal/gr C T 1 = 20 C T 2 = 80 C Kalor yang diperlukan: Q = m x c x Δ T Q = 100 x 1 x (80 20) Q = 100 x 60

4 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! m = 100 gram = 0,1 kg c = 4200 J/kg C T 1 = 20 C T 2 = 100 C Kalor yang diperlukan: Q = m x c x Δ T Q = 0,1 x 4200 x (100 20) Q = 420 x 80 Q = 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! m = 200 gram c = 0,5 kal/gr C T 1 = 5 C T 2 = 1 C Kalor yang diperlukan: Q = m x c x Δ T 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! Data soal: m = 150 gram

5 L = 80 kal/gr Kalor untuk melebur seluruh es: Q = m x L Q = 150 x 80 Q = 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! Data soal: m = 250 gram c es = 0,5 kal/gr C L es = 80 kal/gram Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan: Q 1 = m x c x ΔT Q 1 = 250 x 0,5 x 5 Q 1 = 625 kalori kalori Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan: Q 2 = m x L = 250 x 80 = kalori Jumlah kalor seluruhnya yaitu Q 1 + Q 2 Q = Q = 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! Data soal: m es = m air = 200 gram c es = 0,5 kal/gr C c air = 1 kal/gr C L es = 80 kal/gram

6 Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan: Q 1 = m x c x ΔT Q 1 = 200 x 0,5 x 5 Q 1 = 500 kalori Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan: Q 2 = m x L = 200 x 80 = kalori Proses 3, menaikkan suhu air dari 0 hingga 100 Q 3 = m x c x ΔT Q 3 = 200 x 1 x 100 Q 3 = Keseluruhan jumlah kalor yang diperlukan adalah jumlah dari Q 1, Q 2 dan Q 3 : Q = Q = 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! Data soal: m 1 = 200 gram m 2 = 300 gram c 1 = c 2 = 1 kal/gr C ΔT 1 = t 20 ΔT 2 = 90 t Asas pertukaan kalor/asas black Q lepas = Q terima m 2 x c 2 x ΔT 2 = m 1 x c 1 x ΔT x 1 x (90 t) = 200 x 1 x (t 20) t = 200t = 300t + 200t = 500t t = / 500 t = 62 C Soal No. 8

7 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! Data soal: m 1 = 100 gram m 2 = 200 gram c 1 = 0,2 kal/gr c 2 = 1 kal/gr C ΔT 1 = t 30 ΔT 2 = 90 t Asas pertukaan kalor/asas black Qlepas = Qterima m 2 x c 2 x ΔT 2 = m 1 x c 1 x ΔT x 1 x (90 t) = 100 x 0,2 x (t 30) t = 20 t = 200t + 20t = 220t t = / 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! 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

8 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! Q = m x c x Δ T Q = 0,5 x 4200 x 50 Q = joule Q = 105 kj 14.Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30 o C. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr o C, tentukan suhu akhir logam! Data : Q = 12 kilojoule = joule m = 2500 gram = 2,5 kg T 1 = 30 o C c = 0,2 kal/gr o C = 0,2 x 4200 joule/kg o C = 840 joule/kg o C T 2 =...? Q = mcδt

9 12000 = (2,5)(840)ΔT ΔT = / 2100 = 5,71 o C T 2 = T 1 + ΔT = ,71 = 35,71 o C gram es bersuhu 12 o C dipanaskan hingga suhu 2 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule! Data : m = 500 gram T 1 = 12 o C T 2 = 2 o C ΔT = T 2 T 1 = 2 o ( 12 ) = 10 o C c = 0,5 kalori/gr o C Q =...? Q = mcδt Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori 1 kalori = 4,2 joule Q = 2500 x 4,2 = joule gram es bersuhu 0 o C hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori! Data yang diperlukan: m = 500 gram L = 80 kalori/gr Q =...? Q = ml Q = (500)(80) = kalori = 40 kkal gram es bersuhu 0 o C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g o C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

10 Data yang diperlukan: m = 500 gram c air = 1 kalori/gr o C L es = 80 kalori/gr Suhu akhir 5 o C Q =...? Untuk menjadikan es 0 o C hingga menjadi air 5 o C ada dua proses yang harus dilalui: Proses meleburkan es 0 o C menjadi air suhu 0 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 1 Q 1 = ml es = (500)(80) = kalori Proses menaikkan suhu air 0 o C hingga menjadi air 5 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 2 Q 2 = mc air ΔT air = (500)(1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q 1 + Q 2 = = kalori gram air bersuhu 80 o C dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20 o C. Tentukan suhu campurannya! Data yang diperlukan: m 1 = 200 gram m 2 = 300 gram ΔT 1 = 80 t ΔT 2 = t 20 Suhu akhir = t =...? Q lepas = Q terima m 1 c 1 ΔT 1 = m 2 c 2 ΔT 2 (200)(1)(80 t) = (300)(1)(t 20) (2)(1)(80 t) = (3)(1)(t 20) 160 2t = 3t 60 5t = 220 t = 44 o C

11 23.Air dengan massa A gram pada suhu 10 0 C dicampur dengan B gram air bersuhu 60 0 C. Jika suhu akhir campuran 30 0 C, maka perbandingan A dan B... Penyelesaian: Q serap = Q terima M A.c.(30-10) = m B.c.(60-30) M A.20 =m B.30 M A /M B = 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? : M=4,0 x 10-3 kg

12 =70-20 =50 k Q=m..c =4x =90j gram benda yang memiliki kalor jenis 3600j/kg k dipanaskan,sehingga suhunya naik dari 25 c menjadi 100 c.tentukan kapasitas kaornya? : C=m.c =0, = Dengan menggunakan thermometer celcius suatu zat terukur 50 C. berapa suhu zat tersebut bila diukur oleh temperature reamur? Penyelesaian : Diketahui : t = 50 C Ditanya : 50 o C =. R Jawab : 50 o C = 4/5 (50 o ) = 40 o C 27.Thermometer celcius dan fahrenheit menunjukkan angka yang samapada suhu berapa? Penyelesaian = Diketahui : C = 5 F =9 X o C = (9/5x +32) o F X = 9/5x +32 x-9/5x = 32

13 -4/5x = 32 -x = 160/4 = 40 o X = -40 o Jadi skala celcius akan sama dengan Fahrenheit pada suhu -40 o 29. Suhu di suatu daerah mencapai 100 o C. berapakah suhu daerah tersebut jika diukur dalam Fahrenheit? Penyelesaian : X o C = (9/5 x + 32) o F 100 o C = (9/5 (100) + 32 ) o F 100 o C = ( ) 0 F 100 o C = 212 o F Suhu 100 o C sama dengan 212 o f 30. Sebanyak 2,25 x 10 4 J energy kalor diberikan kepada 5 kg kubus perak pada awal 30 o C. berapakah suhu akhir balok tersebut? Jawab : kalor Q Massa : 5 kg Kalor jenis prak C= 230 Q = m.c. T T = = 19,5

14 T = suhu akhir suhu awal Suhu akhir = T + suhu awal = 19, Jadi, suhu akhir kubus perak adalah 49,5 31. Sebuah tembaga bermassa 100g dipanaskan hingga suhunya 90 o, lalu dicelupkan kedalam bejana yang berisi 150g air pada suhu 30 o C. 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 : M = 0,1 kg m2 = 150 = 0,15 Kg C1 = 390 J/Kg K T1 = 90 o C c2 = 4200 J/Kg K T2 = 30 o C Jawab : M1.c1. T1 = m2.c2. T2 0,1.390.(90-x) = 0, (x-30) 39 (90-x) = 630 (x-30) 3510.(39x) = 630x x = = = 61,7 = 62. Bentuk energi yang pindah karena adanya perbedaan suhu disebut... a. kalori b. kalor c. radiasi d. konduksi

15 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

16 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

17 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 :

18 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 = = 40Jadi suhu benda tersebut: 50oC dan 40oR Soal :Suhu sebuah benda 80oC nyatakan suhu benda tersebut dalam derajat Reamur dan derajat

19 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 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 = kal.dengan menggunakan Persamaan (7 11), diperolehq = mc ΔTΔT = Q/mc = 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 T o C = (100/150)T o X = (2/3)T o X Jadi, hubungan antara termometer ini dengan termometer Celsius adalah T o C = (100/150)T o X = (2/3)T o X 2. Suhu sebuah benda 80 o C nyatakan suhu benda tersebut dalam derajat Reamur dan derajat Fahrenheit. Penyelesaian: Diketahui: t = 80 o C Ditanya: a) o R =? b) o F =? Jawab : a) C: R = 5: 4 80: R = 5: 4 5 R = 320 R = 64 o R Jadi 80 o C = 64 o R b) C: (F 32) = 5: 9 80: (F 32) = 5: 9 5(F 32) = 720 5F 160 = 720 5F = 880 F = 176 Jadi 80 o C = 176 o F 3. Termometer Celcius dan Reamur digunakan untuk mengukur suhu suatu benda ternyata jumlah skala yang ditunjukkan oleh kedua termometer = 90 o. Berapa o C dan o R suhu benda tersebut? Penyelesaian: Diketahui: C + R = 90 o Ditanya: t dalam o C dan o R Jawab :

20 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 = = 40 Jadi suhu benda tersebut: 50 o C dan 40 o R 3. Sebuah termometer x setelah ditera dengan termometer Celcius di dapat 40 o C = 80 o x dan 20 o C = 50 o x. Jika suhu sebuah benda 80 o C, maka berapa o x suhu benda tersebut? Penyelesaian: Diketahui: 40 o C = 80 o x 20 o C = 50 o x Ditanya: 80 o C = o x 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 o C = 140 o x Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25 C dipanaskan dengan energi sebesar kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g C, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut. Jawab Diketahui: m = 100 gram, T 0 = 25 C, cair = 1 kal/g C, dan Q = kal. Dengan menggunakan Persamaan (7 11), diperoleh Q = mc ΔT ΔT = Q/mc = 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

21 T = 35 C Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35 C. SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA SUHU KALOR Jumat, 13 Desember komentar بح حسم ح ا حاللهال رر حح مم ح ن اا رر ححميم : الحمد لله رب العالممين, وصل ة والسل م على أشرف المرسلمين. أما بعد Soal No. 1 Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30 o C. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr o C, tentukan suhu akhir logam! Data : Q = 12 kilojoule = joule m = 2500 gram = 2,5 kg T 1 = 30 o C c = 0,2 kal/gr o C = 0,2 x 4200 joule/kg o C = 840 joule/kg o C T 2 =...? Q = mcδt = (2,5)(840)ΔT ΔT = / 2100 = 5,71 o C T 2 = T 1 + ΔT = ,71 = 35,71 o C Soal No gram es bersuhu 12 o C dipanaskan hingga suhu 2 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule! Data : m = 500 gram T 1 = 12 o C

22 T 2 = 2 o C ΔT = T 2 T 1 = 2 o ( 12 ) = 10 o C c = 0,5 kalori/gr o C Q =...? Q = mcδt Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori 1 kalori = 4,2 joule Q = 2500 x 4,2 = joule Soal No gram es bersuhu 0 o C hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori! Data yang diperlukan: m = 500 gram L = 80 kalori/gr Q =...? Q = ml Q = (500)(80) = kalori = 40 kkal Soal No gram es bersuhu 0 o C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g o C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan! Data yang diperlukan: m = 500 gram c air = 1 kalori/gr o C L es = 80 kalori/gr Suhu akhir 5 o C Q =...?

23 Untuk menjadikan es 0 o C hingga menjadi air 5 o C ada dua proses yang harus dilalui: Proses meleburkan es 0 o C menjadi air suhu 0 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 1 Q 1 = ml es = (500)(80) = kalori Proses menaikkan suhu air 0 o C hingga menjadi air 5 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 2 Q 2 = mc airδt air = (500) (1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q 1 + Q 2 = = kalori Soal No gram es bersuhu 10 o C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 o C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g o C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g o C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan! Data yang diperlukan: m = 500 gram c es = 0,5 kalori/gr o C c air = 1 kal/gr o C L es = 80 kal/gr Suhu akhir 5 o C Q =...? Untuk menjadikan es 10 o C hingga menjadi air 5 o C ada tiga proses yang harus dilalui: Proses untuk menaikkan suhu es dari 10 o C menjadi es bersuhu 0 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 1 Q 1 = mc esδt es = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori Proses meleburkan es 0 o C menjadi air suhu 0 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 2 Q 2 = ml es = (500)(80) = kalori Proses menaikkan suhu air 0 o C hingga menjadi air 5 o C, kalor yang diperlukan namakan Q 3 Q 3 = mc airδt air = (500)(1)(5) = 2500 kalori Kalor total yang diperlukan: Q = Q 1 +Q 2 + Q 3 = = kalori

24 Soal No gram air bersuhu 80 o C dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20 o C. Tentukan suhu campurannya! Data yang diperlukan: m 1 = 200 gram m 2 = 300 gram ΔT 1 = 80 t ΔT 2 = t 20 Suhu akhir = t =...? Q lepas = Q terima m 1c 1ΔT 1 = m 2c 2ΔT 2 (200)(1) (80 t) = (300)(1)(t 20) (2)(1)(80 t) = (3)(1)(t 20) 160 2t = 3t 60 5t = 220 t = 44 o C 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? 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.

25 dengan Q 1 adalah kalor yang dilepaskan air, Q 2 adalah kalor yang digunakan es untuk melebur/mencair dan Q 3 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! 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 m 1 = 800 g c 1 = 1 kal/g C -Air dingin m 2 = 100 g c 2 = 1 kal/g C -Wadah m 3 = 200 g c 3 = 0,20 kal/g C

26 Q lepas = Q terima m 1c 1ΔT 1 = m 2c 2ΔT 2 + m 3c 3ΔT 3 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! Banyaknya kalor persatuan waktu yang melalui logam P sama dengan kalor yang melalui logam Q. Gunakan rumus perpindahan kalor secara konduksi :

27 Soal No. 10 Sebuah tangki baja yang memiliki koefisien muai panjang 12 x 10-6 / C, dan bervolume 0,05 m 3 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) Bila diperlukan gunakan c air = 1 kal/gr o C, ces = 0,5 kal/gr o C, danl es = 80 kal/gr 1. Suhu suatu benda 50 o F. Berapa suhu benda itu dalam skala: a. Celcius b. Reamur c. Kelvin Jawab :

28 2. Pada suhu berapakah (dalam skala Reamur) ketika termometer Fahrenheit dan Reamur menunjukkan angka yang sama? Jawab : Menunjuk angka yang sama berarti nilai t r = t f 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 o C b. 68 o F Jawab :

29 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 o B, berapakah suhu benda tersebut menurut pengukuran termometer A? 5. Sejumlah kalor diberikan kepada 100 gram es yang suhunya -10 o C. Tentukan keadaan akhir dari es itu (fase zat dan suhunya) bila jumlah kalor yang diberikan : a kalori b 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 0 0 es diperlukan kalor = ,5. 10 = 500 kalori dan untuk perubahan wujud menjadi air diperlukan kalor = = 8000 kalori. Jadi total untuk meleburkan es dibutuhkan kalor = = 8500 kalori. Maka kita baru bisa menjawab pertanyaan jika di beri kalor maka akan tersisa = 4000 kalor, kalor 4000 ini digunakan untuk naik suhunya dari 0 melalui perhitungan 4000 = t maka akan didapat t = 40 0 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 0 0 C es, dan sisa kalor sebanyak = 4000 kalori untuk merubah wujud es sebanyak 4000 = m es. 80 dan didapat m es = 50 gram, jadi es yang melebur hanya 50 gram dan suhu masih 0 0 C