SOAL DAN PENYELESAIAN AZAS BLACK
Soal-1: Untuk mengubah suhu es sebesar 1⁰C membutuhkan kalor lebih sedikit dari pada mengubah suhu air 1⁰C. Hal ini disebabkan karena...
A. Kalor jenis es lebih kecil dari kalor jenis air.
B. Suhu es lebih dingin dari air.
C. Es cepat mencair.
D. Es memiliki bentuk lebih tetap dibanding air.
E. Air berbentuk seperti wadahnya.
Penyelesaian Fisika: A
Untuk mengubah suhu es sebesar 1⁰C membutuhkan kalor lebih sedikit daripada mengubah suhu air 1⁰C. Hal ini disebabkan oleh kalor jenis es lebih kecil dari kalor jenis air
Soal-2: Sekeping logam aluminium bersuhu 20⁰C, kalor jenis 900 J.kg-1.⁰C-1, jatuh dari ketinggian 18 m. ketika logam membentur lantai, 50% energi diserap logam sebagai kalor. Jika percepatan gravitasi 10 ms-2, suhu akhir logam setelah membentur logam...⁰C
A. 20,05
B. 20,20
C. 20,10
D. 20,25
E. 20,15
Penyelesaian Fisika: C \begin{align*} 50\%E_p&=Q\\0,5mgh&=mc \Delta t \\\Delta t&=\frac{0,5gh}{c}\\ t-20&=\frac{0,5(10)(18)}{900}\\ t&=20+0,1=20,1^oC\end{align*}
Soal-3: Sebanyak 50 gram balok es 0⁰C dicelupkan ke dalam 200 gram air yang bersuhu 30⁰C. Kalor jenis air 4200 J.kg-1.⁰C-1 dan kalor lebur es 336 000 J.kg-1, suhu akhir campuran...⁰C
A. 0
B. 8
C. 4
D. 13
E. 6
Penyelesaian Fisika: B
\[\small \begin{align*} Q_{s(es)}&=Q_{l(air)}\\m_{es}L_{es}+m_{es}c_{air}\Delta t_{air-es}&=m_{air}c_{air} \Delta t _{air}\\m_{es}\left [L_{es}+c_{air}\Delta t_{air-es} \right ]&=m_{air}c_{air} \Delta t _{air}\\0,05\left [(336 000)+(4200)(t-0) \right ]&=0,2(4200)(30-t)\\\text{ruas kiri dan kanan bagi 4200}\\4+0.05t&=6-0,2t\\0,25t&=2\\t&=8^oC\end{align*}\]
Soal-4: Suhu air di dasar air terjun ternyata lebih tinggi dari suhu air di puncak walau suhu di sekelilingnya sama. Jika puncak air terjun tingginya 100 m, kalor jenis air 4000 J.kg-1.⁰C-1, dan semua energi diubah menjadi kalor, maka beda suhu di dasar dengan di puncak adalah...⁰K
A. 0,12
B. 2,00
C. 0,25
D. 4,00
E. 0,50
Penyelesaian Fisika: C \begin{align*} E_p&=Q\\mgh&=mc \Delta t \\\Delta t&=\frac{gh}{c}\\ \Delta t&=\frac{(10)(100)}{4000}\\ \Delta t&=0,25K\end{align*}
Soal-5: Sebanyak 100 gram es -5⁰C dicampur 200 gram air 30⁰C pada tekanan 1 atm. Kalor jenis air 1 kal.gram-1.⁰C-1, kalor jenis es 0,5 kal.gram-1.⁰C-1, kalor lebur es 80 kal.gram-1. Jika hanya terjadi pertukaran panas antara air dengan es, pada keadaan akhir...
A. Suhu di atas 0⁰C air
B. Suhu di bawah 0⁰C es
C. Suhu pada 0⁰C air, dan semua es lebur.
D. Suhu pada 0⁰C es, dan semua air beku.
E. Suhu pada 0⁰C air, sebagian es lebur.
Penyelesaian Fisika: E
Kalor yang tersimpan dalam air: \begin{align*}Q_{air}&=mc\Delta t\\Q_{air}&=200(1)(30)\\Q_{air}&=6000kal\end{align*}Kalor menaikkan suhu es sampai 0⁰C. \begin{align*}Q_{es}&=mc\Delta t\\Q_{es}&=100(0,5)(5)\\Q_{es}&=250kal\end{align*}Kalor mengubah wujud es seluruhnya menjadi air:\begin{align*}Q_{es}&=mL\\Q_{es}&=100(80)\\Q_{es}&=8000kal\end{align*}Kalor yang tersedia dari air hanya 6000kal. Untuk mengubah suhu es menjadi 0⁰C dipelukan 250kal, sisa kalor (6000-250)=5750kal. Kalor ini tidak cukup untuk mengubah es seluruhnya menjadi air. Sehingga pada keadaan akhir Suhu pada 0⁰C air, sebagian es lebur.
Soal-6: Grafik di bawah ini menunjukan pemanasan 10 gram campuran logam, sehingga seluruhnya menguap.
B. Suhu es lebih dingin dari air.
C. Es cepat mencair.
D. Es memiliki bentuk lebih tetap dibanding air.
E. Air berbentuk seperti wadahnya.
Penyelesaian Fisika: A
Untuk mengubah suhu es sebesar 1⁰C membutuhkan kalor lebih sedikit daripada mengubah suhu air 1⁰C. Hal ini disebabkan oleh kalor jenis es lebih kecil dari kalor jenis air
Soal-2: Sekeping logam aluminium bersuhu 20⁰C, kalor jenis 900 J.kg-1.⁰C-1, jatuh dari ketinggian 18 m. ketika logam membentur lantai, 50% energi diserap logam sebagai kalor. Jika percepatan gravitasi 10 ms-2, suhu akhir logam setelah membentur logam...⁰C
A. 20,05
B. 20,20
C. 20,10
D. 20,25
E. 20,15
Penyelesaian Fisika: C \begin{align*} 50\%E_p&=Q\\0,5mgh&=mc \Delta t \\\Delta t&=\frac{0,5gh}{c}\\ t-20&=\frac{0,5(10)(18)}{900}\\ t&=20+0,1=20,1^oC\end{align*}
Soal-3: Sebanyak 50 gram balok es 0⁰C dicelupkan ke dalam 200 gram air yang bersuhu 30⁰C. Kalor jenis air 4200 J.kg-1.⁰C-1 dan kalor lebur es 336 000 J.kg-1, suhu akhir campuran...⁰C
A. 0
B. 8
C. 4
D. 13
E. 6
Penyelesaian Fisika: B
\[\small \begin{align*} Q_{s(es)}&=Q_{l(air)}\\m_{es}L_{es}+m_{es}c_{air}\Delta t_{air-es}&=m_{air}c_{air} \Delta t _{air}\\m_{es}\left [L_{es}+c_{air}\Delta t_{air-es} \right ]&=m_{air}c_{air} \Delta t _{air}\\0,05\left [(336 000)+(4200)(t-0) \right ]&=0,2(4200)(30-t)\\\text{ruas kiri dan kanan bagi 4200}\\4+0.05t&=6-0,2t\\0,25t&=2\\t&=8^oC\end{align*}\]Soal-4: Suhu air di dasar air terjun ternyata lebih tinggi dari suhu air di puncak walau suhu di sekelilingnya sama. Jika puncak air terjun tingginya 100 m, kalor jenis air 4000 J.kg-1.⁰C-1, dan semua energi diubah menjadi kalor, maka beda suhu di dasar dengan di puncak adalah...⁰K
A. 0,12
B. 2,00
C. 0,25
D. 4,00
E. 0,50
Penyelesaian Fisika: C \begin{align*} E_p&=Q\\mgh&=mc \Delta t \\\Delta t&=\frac{gh}{c}\\ \Delta t&=\frac{(10)(100)}{4000}\\ \Delta t&=0,25K\end{align*}
Soal-5: Sebanyak 100 gram es -5⁰C dicampur 200 gram air 30⁰C pada tekanan 1 atm. Kalor jenis air 1 kal.gram-1.⁰C-1, kalor jenis es 0,5 kal.gram-1.⁰C-1, kalor lebur es 80 kal.gram-1. Jika hanya terjadi pertukaran panas antara air dengan es, pada keadaan akhir...
A. Suhu di atas 0⁰C air
B. Suhu di bawah 0⁰C es
C. Suhu pada 0⁰C air, dan semua es lebur.
D. Suhu pada 0⁰C es, dan semua air beku.
E. Suhu pada 0⁰C air, sebagian es lebur.
Penyelesaian Fisika: E
Kalor yang tersimpan dalam air: \begin{align*}Q_{air}&=mc\Delta t\\Q_{air}&=200(1)(30)\\Q_{air}&=6000kal\end{align*}Kalor menaikkan suhu es sampai 0⁰C. \begin{align*}Q_{es}&=mc\Delta t\\Q_{es}&=100(0,5)(5)\\Q_{es}&=250kal\end{align*}Kalor mengubah wujud es seluruhnya menjadi air:\begin{align*}Q_{es}&=mL\\Q_{es}&=100(80)\\Q_{es}&=8000kal\end{align*}Kalor yang tersedia dari air hanya 6000kal. Untuk mengubah suhu es menjadi 0⁰C dipelukan 250kal, sisa kalor (6000-250)=5750kal. Kalor ini tidak cukup untuk mengubah es seluruhnya menjadi air. Sehingga pada keadaan akhir Suhu pada 0⁰C air, sebagian es lebur.
Soal-6: Grafik di bawah ini menunjukan pemanasan 10 gram campuran logam, sehingga seluruhnya menguap.
Kalor penguapan campuran logam...J/kg.
A. 200
B. 400
C. 4000
D. 8000
E. 80000
Penyelesaian Fisika: E \begin{align*}\Delta Q&=mL\\L&=\frac {\Delta Q}{m}=\frac {1200-400}{0,01}\\L&=80000J.kg^{-1}\end{align*}
Soal-7: Sekeping uang logam bermassa 50 gram bersuhu 85⁰C dicelupkan ke dalam 50 gram air bersuhu 29,8⁰C, kalor jenis air 1 kal.gram-1. ⁰C-1. Jika pertukaran panas hanya air dengan keping logam, sedangkan suhu akhirnya 37⁰C, kalor jenis logam...kal.gram-1.⁰C-1.
A. 0,15
B. 4,8
C. 0,30
D. 7,2
E. 1,50
Penyelesaian Fisika: A \begin{align*}Q_l&=Q_a\\m_lc_l(t_l-t)&=m_ac_a(t-t_a)\\50(c_l)(85-37)&=50(1)(37-29,8)\\48c_l&=7,2\\c_l&=0,15\end{align*}
Soal-8: Es bermassa x gram bersuhu 0⁰C, dimasukan ke dalam 340 gram air bersuhu 20⁰C. Kalor lebur es 80 kal. gram-1, kalor jenis air 1 kal.gram-1.⁰C-1. Jika suhu akhir keduanya adalah 5⁰C, maka x adalah ...gram
A. 60
B. 80
C. 68
D. 170
E. 75
Penyelesaian Fisika: A \[\small \begin{align*}Q_{es}&=Q_{air}\\m_{es}L{es}+m_{(air-es)}c_{air}(t)&=m_{air}c_{air}(t_{air}-t)\\x(80)+x(1)5&=340(1)(20-5)\\85x&=153000\\x&=60\textrm{ gram}\end{align*}\]
Soal-9: Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 500 gram es 0⁰C , kalor lebur es = 80 kal.gram-1, menjadi air bersuhu 5⁰C adalah...kkal
A. 200
B. 400
C. 4000
D. 8000
E. 80000
Penyelesaian Fisika: E \begin{align*}\Delta Q&=mL\\L&=\frac {\Delta Q}{m}=\frac {1200-400}{0,01}\\L&=80000J.kg^{-1}\end{align*}
Soal-7: Sekeping uang logam bermassa 50 gram bersuhu 85⁰C dicelupkan ke dalam 50 gram air bersuhu 29,8⁰C, kalor jenis air 1 kal.gram-1. ⁰C-1. Jika pertukaran panas hanya air dengan keping logam, sedangkan suhu akhirnya 37⁰C, kalor jenis logam...kal.gram-1.⁰C-1.
A. 0,15
B. 4,8
C. 0,30
D. 7,2
E. 1,50
Penyelesaian Fisika: A \begin{align*}Q_l&=Q_a\\m_lc_l(t_l-t)&=m_ac_a(t-t_a)\\50(c_l)(85-37)&=50(1)(37-29,8)\\48c_l&=7,2\\c_l&=0,15\end{align*}
Soal-8: Es bermassa x gram bersuhu 0⁰C, dimasukan ke dalam 340 gram air bersuhu 20⁰C. Kalor lebur es 80 kal. gram-1, kalor jenis air 1 kal.gram-1.⁰C-1. Jika suhu akhir keduanya adalah 5⁰C, maka x adalah ...gram
A. 60
B. 80
C. 68
D. 170
E. 75
Penyelesaian Fisika: A \[\small \begin{align*}Q_{es}&=Q_{air}\\m_{es}L{es}+m_{(air-es)}c_{air}(t)&=m_{air}c_{air}(t_{air}-t)\\x(80)+x(1)5&=340(1)(20-5)\\85x&=153000\\x&=60\textrm{ gram}\end{align*}\]
Soal-9: Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 500 gram es 0⁰C , kalor lebur es = 80 kal.gram-1, menjadi air bersuhu 5⁰C adalah...kkal
A. 20 ,0
B. 60,0
C. 30,0
D. 70,0
E. 42,5
Penyelesaian Fisika: E \begin{align*}Q_{t}&=Q_1+Q_2\\Q_{t}&=m_{es}L{es}+m_{(air-es)}c_{air}(t)\\&=500(80)+500(1)(5)\\&=40000+2500=42500\\&=42,5\textrm{ kkal}\end{align*}
Soal-10: Air 200 gram 10⁰C, dimasukkan 50 gram logam 100⁰C. Kalor jenis air dan logam masing-masing 1 kal.gram-1.⁰C-1 dan 0,1 kal.gram-1.⁰C-1, suhu akhir...⁰C.
A. 12,2
B. 24,4
C. 14,2
D. 30,2
E. 20,0
Penyelesaian Fisika: A \begin{align*}Q_l&=Q_a\\m_lc_l(t_l-t)&=m_ac_a(t-t_a)\\50(0,1)(100-t)&=200(1)(t-10)\\500-5t&=200t-2000\\205t&=2500\\t&=12,2^oC\end{align*}
Soal-11: Untuk mendidihkan 1 liter air dari suhu awal 20⁰C, digunakan kompor listrik 500 Watt. Bila kalor jenis air adalah 4200 Joule/kg.⁰C, maka dibutuhkan waktu selama...,
B. 60,0
C. 30,0
D. 70,0
E. 42,5
Penyelesaian Fisika: E \begin{align*}Q_{t}&=Q_1+Q_2\\Q_{t}&=m_{es}L{es}+m_{(air-es)}c_{air}(t)\\&=500(80)+500(1)(5)\\&=40000+2500=42500\\&=42,5\textrm{ kkal}\end{align*}
Soal-10: Air 200 gram 10⁰C, dimasukkan 50 gram logam 100⁰C. Kalor jenis air dan logam masing-masing 1 kal.gram-1.⁰C-1 dan 0,1 kal.gram-1.⁰C-1, suhu akhir...⁰C.
A. 12,2
B. 24,4
C. 14,2
D. 30,2
E. 20,0
Penyelesaian Fisika: A \begin{align*}Q_l&=Q_a\\m_lc_l(t_l-t)&=m_ac_a(t-t_a)\\50(0,1)(100-t)&=200(1)(t-10)\\500-5t&=200t-2000\\205t&=2500\\t&=12,2^oC\end{align*}
Soal-11: Untuk mendidihkan 1 liter air dari suhu awal 20⁰C, digunakan kompor listrik 500 Watt. Bila kalor jenis air adalah 4200 Joule/kg.⁰C, maka dibutuhkan waktu selama...,
A. 12 menit 20 s
B. 10 menit 30 s
C. 20 menit 10 s
D. 11 menit 12 s
E. 9 menit 45 s
Penyelesaian Fisika: D \begin{align*}Q_l&=Q_a\\P.t&=m_ac_a(t-t_a)\\500t&=1(4200)(100-20)
\\500t&=336000\\t&=672s=\textrm{11 menit 12 s}\end{align*}Lanjut suhu dan kalor lainnya...
B. 10 menit 30 s
C. 20 menit 10 s
D. 11 menit 12 s
E. 9 menit 45 s
Penyelesaian Fisika: D \begin{align*}Q_l&=Q_a\\P.t&=m_ac_a(t-t_a)\\500t&=1(4200)(100-20)
\\500t&=336000\\t&=672s=\textrm{11 menit 12 s}\end{align*}Lanjut suhu dan kalor lainnya...
