50 SOAL DAN PENYELESAIAN SUHU - KALOR bagian 2

Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - Soal Jawab Suhu, kalor dan rambatan kalor di bawah ini adalah 50 SOAL JAWAB SUHU - KALOR DAN PERPINDAHAN KALOR untuk melatih kemampuan anda dalam mengerjakan soal-soal suhu dan kalor.

Semoga bermanfaat.

---

11. Gelas berisi 200 gram air bersuhu 20°C dimasukkan 50 gram es bersuhu -2°C. Jika hanya terjadi pertukaran kalor antara air dan es saja, setelah terjadi kesetimbangan akan diperoleh...
a. Seluruh es mencair dan suhunya di atas 0°C
b. Seluruh es mencair dan suhunya 0°C
c. Tidak seluruh es mencair dan suhunya 0°C
d. Suhu seluruh sistem di bawah 0°C
e. Sebagian air membeku dan suhu sistem 0°C
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: C
Kalor yang diperlukan es untuk mencair pada suhu 0°C
$$\\Q_{_{es}}= m_{_{es}}.c_{_{es}} .\Delta t_{es}+m_{es}.L_{es}\\ Q_{es}= 50 . 0,5 . (0 - (-2))+ 50 . 80\\ Q_{es}= 50+ 4000\\ Q_{es}= 4050 kal$$
Kalor yang dilepas air jika mendingin hingga suhunya 0°C
$$\\Q_{air}= m_{air}.c_{air}.\Delta t_{air}\\ Q_{air}= 200 . 1 . (20-0)\\ Q_{air}= 4000 kal$$ Karena Q es lebih besar dari Qair, maka tidak semua es meleburpada suhu 0°C.

---

12. Zat cair yang massanya 10 kg dipanaskan dari suhu 25°C menjadi 75°C, memerlukan panas sebesar 4 x 10⁵ joule. Kalor jenis zat cair tersebut adalah...
a. 200 J kg^-1 K^-1
b. 400 J kg^-1 K^-1
c. 600 J kg^-1 K^-1
d. 800 J kg^-1 K^-1
e. 1000 J kg^-1 K^-1
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
$$\\c = \frac{Q}{m\Delta t}\\\\c = \frac{4.10^{5}}{10.50}\\\\c = 800 J kg^{-1}K^{-1}$$

---

13. Lima puluh gram es pada suhu 0°C di masukkan ke dalam 200 gram air yang bersuhu 20°C. Jika kalor lebur es = 80 kal/g dan kalor jenis air = 1 kal/g°C, suhu akhir campuran adalah...
a. 0°C
b. 1,8°C
c. 2°C
d. 3,3°C
e. 5°C
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Kalor tersipam air:
$$\\Q=m_{air} . c_{air} .\Delta t_{air}\\ Q=200.1.20)\\ Q=4000kal$$ Kalor melebur es:
$$\\Q= m_{es}. L_{es}\\ Q= 50.80=4000kal$$ Jumlah kalor yang tersimpan di air sama dengan kalor yang dibutuhkan untuk mengubah es menjadi air, sehingga keadaan akhir seluruhnya menjadi air pada suhu 0°C

---

14. Hubungan antara P dan T dari fase-fase yang diiliki oleh air dapat digambarkan sebagai berikut. Yang disebut sebagai titik tripel dan titik kritis adalah...

a. Titik O dan A
b. Titik A dan B
c. Titik C dan O
d. Titik A dan C
e. Titik O dan C
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Sesuai gambar - titik tripel adalah titik A dan titik kritis adalah C.

---

15. Di dalam bejana, terdapat air teh sebanyak 50 mL dengan suhu 70°C. Kemudian, ke dalam gelas tersebut ditambahkan air sebanyak 30 mL bersuhu 5°C. Jika diketahui kalor jenis air teh sama dengan kalor jenis air dingin, suhu campuran air tersebut adalah...
a. 4,5625°C
b. 45,625°C
c. 456,25°C
d. 4562,5°C
e. 45625°C
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Memakai rumus persamaan Azas Black.
$$t=\frac{m_{teh}.c_{teh}.t_{teh}+m_{air}.c_{air}.t_{air}}{m_{teh}.c_{teh}+m_{air}.c_{air}}\\t = \frac{50 . 70+ 30 . 5}{50+ 30}\\ t = \frac{3500+ 150}{80}\\ t = 3650 / 80\\ t = 45,625^{o}C$$

---

16. Sepotong alumunium massanya 0,5 kg dan suhunya 100°C dimasukkan ke dalam air yang massanya 0,5 kg dan suhu air 25°C. Setelah terjadi kesetimbangan suhunya menjadi 36°C. Dari hasil percobaan ini, kalor jenis alumunium adalah...J/kg°C
a. 459
b. 594
c. 918
d. 721
e. 1377
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:

$$\\Q _{lepas} = Q _{terima}\\m_{al} . c_{al} .\Delta t_{al}= m_{air}.c_{air}.\Delta t_{air}\\ 0,5c_{al}.(100-36) = 0,5 . 4200 . (36-25)\\0,5 c_{al}.64 = 2100 . 11\\ 32c_{al}= 23.100\\c_{al}= 721.875 J.kg^{-1}C^{-1}$$

---

17. Besarnya pertambahan panjang suatu zat jika zat tersebut dipanaskan bergantung pada:
1). Jenis zatnya
2). Kenaikan suhu zat
3). Panjangnya mula-mula
4). Massa zat
Pernyataan yang benar adalah...
a. (1), (2), dan (3)
b. (1) dan (3)
c. (1), (2), (3), dan (4)
d. (4) saja
e. (2) dan (4)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:A
Rumus pertambahan panjang adalah: $$\\\Delta L =\alpha .L_o.\Delta t \\L_T - L_o = \alpha .L_o.\Delta t \\L_T = L_o+\alpha .L_o.\Delta t \\L_T = L_o(1+\alpha .\Delta t)$$ Pertambahan panjang suatu zat jika dipanaskan bergantung pada:
(1) jenis zatnya ($\alpha$),
(2) kenaikan suhu zat ($\Delta t$ ), dan
(3) panjang mula-mula ($L_o$)

---

18. Batang logam bertambah panjang menjadi 0,4% jika mengalami suhu 20°C. Agar pertambahan panjangnya menjadi 1%, suhunya harus dinaikkan menjadi...
a. 10°C
b. 30°C
c. 40°C
d. 50°C
e. 60°C
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Karena hanya logam, berarti koefisien (α) muainya sama, dan juga panjang mula-mula batang tersebut (L₀) sama maka bisa dihilangkan)
$$\\\alpha _{1}=\alpha _{2}\\\\ \frac{\Delta L_{1}}{L_{o}.T_{1}}=\frac{\Delta L_{2}}{{L_{o}.T_{2}}} \\\\ \frac{\Delta L_{1}}{T_{1}}=\frac{\Delta L_{2}}{T_{2}}\\\\ T_{2}=50^{o}C$$

---

19. Sejumlah air didinginkan dari suhu 277 K menjadi 273 K pada tekanan tetap maka volumenya akan...
a. Berkurang
b. Bertambah
c. Tetap
d. Bergantung pada tekanan uapnya
e. Semua Jawaban Salah
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: B
Jika air didinginkan dari suhu 277 K (atau 4°C) menjadi 273 K (atau 0°C) maka volumenya akan bertambah (memuai) karena sifat anomali air.

---

20. Batang alumunium bersuhu 10°C panjangnya 2 meter. Jika koefisien muai panjang alumunium 2,5 x 10^-5/°C, panjangnya akan bertambah sebesar 0,2% pada suhu...
a. 60°C
b. 70°C
c. 80°C
d. 90°C
e. 120°C
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
$$t-t_{o} =\frac{\Delta L}{L_{o}\alpha }\\\\ t - 10 = \frac{0,004}{2.2,5.10^{5}}\\\\ t - 10 = 80\\\\ t = 90^{o}C$$

bersambung ke: 50 SOAL JAWAB SUHU - KALOR bagian 3