Soal No. 1
Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang mempunyai suhu 30oC. Jika kalor jenis logam ialah 0,2 kalori/groC, tentukan suhu tamat 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 ialah 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 ialah 0,5 kal/goC, dan kalor lebur es ialah 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 ialah 0,5 kal/goC, kalor lebur es ialah 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 tamat → 5oC
Q = .....?
Untuk menimbulkan es 0oC hingga menjadi air 5oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang dibutuhkan namakan Q1
Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori
→ Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang dibutuhkan 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 ialah 0,5 kal/goC, kalor lebur es ialah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, 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 tamat → 5oC
Q = .....?
Untuk menimbulkan 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 dibutuhkan namakan Q1
Q1 = mcesΔTes = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori
→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang dibutuhkan namakan Q2
Q2 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori
→ Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang dibutuhkan 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 tamat = 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 ialah 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 tamat adonan antara es dan air tersebut?
Pembahasan
Soal di atas perihal pertukaran kalor / Asas Black. Kalor yang dilepaskan air dipakai oleh es untuk mengubah wujudnya menjadi air dan sisanya dipakai untuk menaikkan suhu es yang sudah mencair tadi.
dengan Q1 adalah kalor yang dilepaskan air, Q2 ialah kalor yang dipakai es untuk melebur/mencair dan Q3 ialah kalor yang dipakai untuk menaikkan suhu es yang telah mencair.
Berikutnya ialah pola soal perihal pencampuran air panas dan air masbodoh dengan memperhitungkan kalor yang diserap oleh baskom atau wadahnya:
Soal No. 8
Air bermassa 100 g bersuhu 20°C berada dalam wadah terbuat dari materi yang mempunyai 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 ialah 1 kal/g°C, tentukan suhu tamat air campuran!
Pembahasan
Kalor yang berasal dari air panas 90°C ketika 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 masbodoh
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 ialah dua kali panjang logam Q dan konduktivitas thermal logam P ialah 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 mempunyai koefisien muai panjang 12 x 10-6/°C, dan bervolume 0,05 m3 diisi penuh dengan bensin yang mempunyai koefisien muai ruang 950 x 10-6/°C pada temperatur 20°C. Jika kemudian tangki ini dipanaskan hingga 50°C, tentukan besar volume bensin yang tumpah! (Sumber : Soal SPMB)
Pembahasan
Sumber: fisikastudycenter.com
Sumber http://fisika-indonesia.blogspot.com
EmoticonEmoticon