Soal Jawab Fisika [PDF]

Citation preview

1. Air sebanyak 3 kg bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kalor jenis air 4.186 J/kgoC, tentukan kalor yang diserap air tersebut? Penyelesaian: Diketahui: m = 3 kg c = 4.186 J/kgoC ∆T = (35 – 10)oC = 25oC Ditanyakan: Q = …? Jawab: Q = mc∆T Q = 3 kg × 4.186 J/kgoC × 25oC Q = 313.950 J 2. Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut! Penyelesaian: Diketahui: m = 100 gram T0 = 25oC cair = 1 kal/goC Q = 1.000 kal Jawab: Dengan menggunakan persamaan (3), diperoleh: Q = mc∆T ∆T = ∆T =



Q mc 1.000 kal 100 gram × 1 kal/goC



∆T = 10oC 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 T = 35°C Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35oC. 3. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari suhu 30oC menjadi 50oC. Jika kalor jenis



air adalah 1 kal/goC atau 4.200 J/kg K, tentukan: a) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori). b) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule). Penyelesaian: Diketahui: m = 300 g = 0,3 kg ∆T = 50oC – 30oC = 20oC c = 1 kal/goC = 4.200 J/kg K Ditanyakan: Q dalam kalor dan joule Jawab: a) Menentukan jumlah kalor dalam kalori Q = mc∆T Q = 300 g × 1 kal/goC × 20oC Q = 6.000 kalori 4. Air yang mula-mula bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kapasitas kalor air tersebut adalah 12.558 J/oC, tentukan kalor yang diserap air tersebut? Penyelesaian: Diketahui:



∆T = 35oC – 10oC = 25oC C = 12.558 J/oC Ditanyakan: Q Jawab: Dari persamaan (1) kita peroleh: Q ∆T Q = C × ∆T C =



Q = 12.558 J/oC × 25oC Q = 313.950 joule Untuk menaikkan suhu 5 kg air dari 15°C menjadi 40°C diperlukan kalor sebanyak…. (kalor jenis air 4,2 × 103 J/Kg° C) A. 525.000 J B. 420.000 J C. 150.000 J D. 21.000 J Pembahasan Diketahui : Massa (m) = 5 kg Suhu awal (T1) = 15°C Suhu akhir (T2) = 40°C Kalor jenis air (c) = 4,2 × 103 J/kg° C Ditanya : Kalor (Q) Jawab : Rumus Kalor : Q = m c ΔT Q = (5 kg)(4,2 × 103 J/kg°C)(40°C – 15°C) Q = (5)(4,2 × 103 J)(25)



Q = 525 x 103 J Q = 525.000 Joule Jawaban yang benar adalah A. 2 kg air dari suhu 24°C dipanaskan menjadi 90°C. Jika kalor jenis 4.200 Joule/kg°C, maka kalor yang diterima air adalah … A. 336.000 Joule B. 259.200 Joule C. 554.400 Joule D. 543.600 Joule Pembahasan Diketahui : Massa air (m) = 2 kg Suhu awal (T1) = 24°C Suhu akhir (T2) = 90°C Kalor jenis air (c) = 4.200 Joule/kg°C Ditanya : Kalor (Q) yang diterima air adalah…. Jawab : Kalor : Q = m c ΔT Q = (2 kg)(4.200 Joule/kg°C)(90°C – 24°C) Q = (2 kg)(4.200 Joule/kg°C)(66°C) Q = (132)(4.200 Joule) Q = 554.400 Joule Jawaban yang benar adalah C.



5. Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100oC dituangkan ke dalam bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. Jika suhu awal bejana sebesar 25oC, kalor jenis aluminium 900 J/kgoC, dan kalor jenis air 4.200 J/kgoC, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)



Penyelesaian: Diketahui: mbjn = 0,5 kg mair = 0,5 kg Tair = 100oC Tbjn = 25oC cair = 4.200 J/kgoC cbjn = 900 J/kgoC Ditanyakan: Takhir/Ttermal = … ? Jawab: QLepas = QTerima mair × cair × ∆Tair = mbjn × cbjn × ∆Tbjn mair × cair × (Tair – Ttermal) = mbjn × cbjn × (Ttermal – Tbjn) 0,5 × 4.200 × (100 – Ttermal) = 0,5 × 900 × (Ttermal – 25) 2.100 × (100 – Ttermal) = 450 × (Ttermal – 25) 210.000 – 2.100Ttermal = 450Ttermal – 11.250 450Ttermal + 2.100Ttermal = 210.000 + 11.250 2.550Ttermal = 221.250 Ttermal = 221.250/2.550 Ttermal = 86,76oC Jadi, suhu kesetimbangannya adalah 86,76oC. Jika teh 200 cm3 pada suhu 95oC dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu 25oC, berapa suhu akhir (T) dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya? (kalor jenis cangkir gelas adalah 840 J/kgoC) Penyelesaian: Diketahui:



teh sebagian besar berupa air, maka kalor jenisnya adalah kalor jenis air. cteh = cair = 4.200 J/kgoC Vteh = 200 cm3 = 200 × 10-6 m3 mteh = ρteh × Vteh mteh = ρair × Vteh mteh = (1,0 × 103 kg/m3)(200 × 10-6 m3) mteh = 200 × 10-3 kg = 0,2 kg mgls = 150 g = 0,15 kg cgls = 840 J/kgoC Tteh = 95oC Tgls = 25oC Ditanyakan: T akhir (Tc) = …? Jawab: Dengan menerapkan Hukum Kekekalan Energi Kalor, maka: Kalor yang hilang dari teh = kalor yang diterima canggir gelas QLepas = QTerima mteh × cteh × ∆Tteh = mgls × cgls × ∆Tgls mteh × cteh × (Tteh – Tc) = mgls × cgls × (Tc – Tgls) 0,2 × 4.200 × (95 – Tc) = 0,15 × 840 × (Tc – 25) 840 × (95 – Tc) = 126 × (Tc – 25) 79.800 – 840Tc = 126Tc – 3.150 126Tc + 840Tc = 79.800 + 3.150 966Tc = 82.950 Tc = 82.950/966 Tc = 85,87oC Jadi, suhu kesetimbangan atau suhu akhir the dengan cangkir adalah 85,86oC.



6.