Soal dan pembahasan kalor untuk sma

Apakah Anda tahu apa itu kalor? Ada baiknya sebagai pengantar soal dan pembahasan tentang kalor simak dulu penjelasan singkat tentang topik ini di bagian bawah. Kalor adalah energi yang ditransfer dari satu benda ke benda yang lain sebagai hasil dari perbedaan suhu. Jika dua benda pada temperatur yang berbeda didekatkan bersama-sama, energi akan ditransfer, panas mengalir dari benda-panas ke dingin.

Advertisement

Efek dari transfer ini energi biasanya, tapi tidak selalu menimbulkan peningkatan suhu benda dingin dan penurunan suhu benda panas.

Sebuah zat dapat menyerap kalor tanpa mengalami peningkatan suhu dengan mengubah dari satu keadaan fisik (atau fase) ke yang lain, seperti dari padat menjadi cair (mencair), dari padat menjadi uap (sublimasi), dari cairan ke uap (mendidih), atau dari satu bentuk padat yang lain (biasanya disebut transisi kristal).

Perbedaan penting antara kalor dan suhu (kalor menjadi bentuk energi dan suhu ukuran dari jumlah energi yang hadir dalam benda) diklarifikasi selama abad 18 dan 19.

1. Jika 75 gr air yang suhunya 0°C dicampur dengan 50 gr air yang suhunya 100°C. Maka suhu akhir campuran itu adalah ….

  1. 25°C
  2. 40°C
  3. 60°C
  4. 65°C
  5. 75°C

kl1

Advertisement

Jawaban: B

Diketahui: mA = 75 g

mB = 50 g

ToA = 0°C

ToB = 100°C

Ditanyakan: Suhu akhir campuran (Ts)?

Jawab:

2. 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 …. (cair= 1 kal/g°C; ces = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/g)

  1. seluruh es mencair dan suhunya di atas 0°C
  2. seluruh es mencair dan suhunya 0°C
  3. tidak seluruh es mencair dan suhunya 0°C
  4. suhu seluruh sistem di bawah 0°C
  5. sebagian air membeku dan suhu sistem 0°C

Jawaban: C

Diketahui: mA = 200 g

mB = 50 g

ToA = 20°C

ToB = –2°C

Ditanyakan: Yang terjadi setelah kesetimbangan?

Jawab:

kl2

3. Perhatikan gambar di bawah ini!

kl3

Dua buah batang PQ dengan ukuran yang sama, tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti gambar di bawah ini. Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah ….

  1. 84°C
  2. 78°C
  3. 72°C
  4. 63,3 °C
  5. 90°C

Jawaban: D

Diketahui: Tp = 90°

TQ =10°

kQ = k

kp = 2k

Ditanyakan: Suhu pada bidang batas P dan Q (TPQ)?

Jawab:

Hantaran kalor pada batas medium adalah sama, jadi:

kl3a

4. Teh panas yang massanya 20 g pada suhu t dituang ke dalam cangkir bermassa 190 g dan bersuhu 20°C. Jika suhu kesetimbangan termal 360C dan panas jenis air teh adalah 8 kali panas jenis cangkir, maka suhu air teh mula-mula adalah ….

  1. 50°C
  2. 55°C
  3. 65°C
  4. 75°C
  5. 80°C

Jawaban: B

Diketahui: mt = 20 gram

Tot = t

mc = 190 gram

Toc = 20oC

T = Ta = Tc = 36oC

ct = 8 cc

Ditanyakan: Suhu air teh mula-mula (t)?

Jawab:

Menurut asas Black,

kl4

5. Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar kedua adalah = 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.

kl5

Jika batang pertama dipanaskan sehingga T1 = 100° C dan T2 = 25° C, maka suhu pada sambungan (T) adalah ….

  1. 30° C
  2. 35° C
  3. 40° C
  4. 45° C
  5. 50° C

kl5a

Jawaban: E

Diketahui: T1 =100°C

T2 = 25°C

k2 = 2k1

Ditanyakan: Suhu pada sambungan (T)?

Persamaan hantaran kalor pada suatu permukaan benda:

6. Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air = 1 kal/g.°C) dicampur 40 gram air sejenis bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir campuran adalah ….

  1. 15,4°C
  2. 23,0°C
  3. 46,0°C
  4. 64,0°C
  5. 77,0°C

Jawaban: D

Diketahui: T1 = 90°C

m1 = 60 g

T2 = 25°C

m2 = 40 g

c1 = c2 = 1 kal/g.°C

Ditanyakan: Suhu campuran (Tc)?

kl6

7. Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30°C dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan bersuhu 90°C. (Kalor jenis air = 1 kal/gram.oC). Suhu air campuran pada saat kesetimbangan termal adalah ….

  1. 10°C
  2. 30°C
  3. 50°C
  4. 75°C
  5. 150°C

Jawaban: C

Diketahui: m1 = 200 g

m2 = 100 g

T1 = 30°C

T2 = 90°C

cair = 1 kal/g °C

Ditanyakan: Suhu campuran (Tc)?

Jawab:

Menurut asas Black:

kl7

8. Sebuah jendela kaca suatu ruangan panjangnya 2 m, lebarnya 1 m dan tebalnya 10 mm. Suhu di permukaan dalam dan permukaan luar kaca masing-masing 23°C dan 33°C. Jika konduktivitas termal = 8 × 10-1 ω/m.K, maka jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu setiap sekon adalah ….

  1. 160 J
  2. 1600 J
  3. 800 J
  4. 16000 J
  5. E . 80 J

Jawaban: B

Diketahui: panjang = 2 m

lebar = 1 m

tebal = 10 mm = 0,01 m

ΔT = 33°C – 23°C = 10 oC

k = 8 × 10-1 W/m.K

Ditanyakan: Jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu setiap sekon (ΔQ)?

kl8

9. Perhatikan pernyataan berikut:

(1) konduktivitas logam

(2) perbedaan suhu ujung-ujung logam

(3) panjang logam

(4) massa logam

Faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah ….

  1. (1), (2), dan (3)
  2. (1) dan (4)
  3. (2) dan (4)
  4. (3) dan (4)
  5. (4) saja

Jawaban: A

Untuk mengukur laju kalor digunakan persamaan:

kl9

Dimana:

H = perambatan kalor tiap satuan waktu (J/s)

K = koefisien konduksi termal (W/m.K)

ΔT = perbedaan suhu (K)

A = luas penampang (m2)

L = panjang (m)

Jadi, faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah konduktivitas logam, perbedaan suhu di ujung-ujung logam, dan panjangnya.

10. Bila kalor jenis es = 0,5 kal/g°C, maka untuk menaikkan suhu 800 gram es dari suhu –12°C menjadi 0°C dibutuhkan kalor sebanyak ….

  1. 2,08 × 10-4 kal
  2. 1,50 × 10-2 kal
  3. 3,33 × 102 kal
  4. 4,80 × 103 kal
  5. 1,92 × 10 4 kal

Jawaban: D

Diketahui:

ces = 0,5 kal/g.°C

mes = 800 g

to = –12°C

t1 = 0°C

Ditanyakan: Banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 800 gram es dari suhu –12°C menjadi 0°C (Q)?

Jawab:

Q = m.c. t

= 800.0,5. (0 – (–12))

= 400.12

= 4800 kalori = 4,8 × 103 kalori

Jadi kalor yang dibutuhkan sebanyak 4,8 × 103 kalori.

11. Jika titik lebur es 0°C, kalor jenis es 0,5 kal/g°C, kalor jenis air 1 kal/gr °C, kalor lebur es 80 kal/g, maka kalor yang diperlukan untuk melebur 1 kg es pada suhu –2°C adalah ….

  1. 4,1 × 103 kal
  2. 6,2 × 103 kal
  3. 8,1 × 103 kal
  4. 8,1 × 104 kal
  5. 9,0 × 104 kal

Jawaban: D

Diketahui: ces = 0,5 kal/g°C

cair = 1 kal/g°C

L = 80 kal/g

mes = 1 kg = 1000 gram,

t = –2°C

Ditanyakan: Kalor yang diperlukan untuk melebur 1 kg es pada suhu –2°C (Q)?

Jawab:

  • Tahap pertama menurunkan suhu es dari –2°C menjadi 0°C:

Q1 = m.ces. Δt = 1000.0,5.(0 – (–2)) = 1000 kalori

  • Tahap kedua meleburkan es pada suhu 0°C:

Q2 = m.L = 1000.80 = 80000 kalori

Jadi total kalori yang dibutuhkan adalah:

QT = Q1 + Q2 = 1000 + 80000 = 81000 = 8,1 × 104 kalori.

12. Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor :

(1) sebanding dengan selisih suhu antara kedua ujungnya.

(2) berbanding terbalik dengan panjang konduktor.

(3) sebanding dengan luas penampang konduktor.

(4) tergantung pada jenis konduktor.

Pernyataan di atas yang benar adalah ….

  1. (1), (2), (3)
  2. (1) dan (3)
  3. (2) dan (4)
  4. (4) saja
  5. (1), (2), (3), (4)

Jawaban: E

Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor dapat dihitung dengan rumus:

kl12

Dari rumus di atas dapat disimpulkan bahwa kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor:

  • Sebanding dengan selisih suhu antara kedua ujungnya.
  • Berbanding terbalik dengan panjang konduktor.
  • Sebanding dengan luas penampang konduktor.
  • Tergantung pada jenis konduktor.

13. Dua buah batang PQ dengan ukuran yang sama, tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti gambar di berikut ini.

kl13

Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah ….

  1. 84°C
  2. 78°C
  3. 72°C
  4. 66°C
  5. 60°C

Jawaban: E

Diketahui: Tp = 90°

TQ = 0o

kQ = k

kp = 2k

Ditanyakan: Suhu pada bidang batas P dan Q (TPQ)?

Jawab:

kl13a

14. Perpindahan kalor konveksi terjadi pada ….

  1. hanya dalam zat cair
  2. hanya dalam zat padat
  3. hanya dalam gas
  4. hanya dalam zat cair dan gas
  5. hanya dalam zat padat, cair dan gas

Jawaban: D

Konveksi adalah salah satu bentuk perpindahan kalor Perpindahan kalor secara konveksi berupa sebuah aliran zat, sehingga hanya terjadi pada zat cair dan gas.

15. Laju kalor pada sebatang logam yang panjang­nya x, luas penampangnya A, dan perbedaan suhunya ΔT adalah ….

  1. berbanding lurus dengan luas penam­pang
  2. berbanding terbalik dengan perbedaan suhu
  3. berbanding lurus dengan panjang logam
  4. berbanding terbalik dengan luas penam­pang
  5. berbanding lurus dengan waktu

Jawaban: A

Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui logam tersebut dapat dihitung dengan rumus:

kl15

Dari rumus tersebut, dapat disimpulkan bahwa laju laju kalor konduksi berbanding lurus dengan luas penampangnya.

Advertisement

Leave a Reply

Your email address will not be published.