contoh soal dan pembahasan tentang kalor

 salam fisikawan muda...hehehe buat agan-agan nih yang kebingungan mengerjakan soal-soal fisika tentang kalor bisa liat langsung diblog ini, disini akan dibahas beberapa soal mengenai kalor, yah walaupun tidak banyak sih setidak nya bisa bermanfaat dan membantu agan-agan sekalian,,selamat membaca :D

1. Banyaknya kalor yang harus diserap untuk mengubah wujud 1 gram emas dari padat menjadi cair adalah….. (Kalor lebur emas = 64,5 x 10³ J/kg)

Pembahasan

Diketahui :

Massa emas (m) = 1 gram = 1 x 10^-3 kg

Kalor lebur emas (L_F) = 64,5 x 10³ J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang diserap emas

Jawab :

Q = m L_F

Q = (1 x 10^-3 kg)(64,5 x 10³ J/kg)

Q = 64,5 Joule

2. Banyaknya kalor yang harus dilepaskan 1 gram raksa untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat adalah….. Kalor lebur raksa = 11,8 x 10³ J/kg

Pembahasan

Diketahui :

Massa raksa (m) = 1 gram = 1 x 10^-3 kg

Kalor lebur raksa (L_F) = 11,8 x 10³ J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang dilepaskan raksa

Jawab :

Q = m L_F

Q = (1 x 10^-3 kg)(11,8 x 10³ J/kg)

Q = 11,8 Joule

3. Kalor yang diserap untuk menguapkan 1 kg air adalah….. Kalor uap air = 2256 x 10³ J/kg

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 1 kg

Kalor uap air (L_V) = 2256 x 10³ J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang diserap air

Jawab :

Q = m L_V

Q = (1 kg)(2256 x 10³ J/kg)

Q = 2256 x 10³ Joule

4. Kalor yang dilepaskan untuk mencairkan 1 gram gas nitrogen adalah….. Kalor uap nitrogen = 200 x 10³ J/kg

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 1 gram = 1 x 10^-3 kg

Kalor uap nitrogen (L_V) = 200 x 10³ J/kg

Ditanya : Kalor (Q) yang dilepaskan gas nitrogen

Jawab :

Q = m L_V

Q = (1 x 10^-3 kg)(200 x 10³ J/kg)

Q = 200 Joule

5. Timah bermassa 2 kilogram mempunyai kalor jenis 1400 J.kg^-1C^-1. Banyaknya kalor yang diserap timah untuk menaikkan suhunya dari 50^oC sampai 100^oC adalah….

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 2 kg

Kalor jenis timah (c) = 1400 J.kg^-1C^-1

Perubahan suhu (ΔT) = 100^oC – 50^oC = 50^oC

Ditanya : Kalor (Q) yang diserap timah

Jawab :

Rumus kalor :

Q = m c ΔT

Keterangan : Q = kalor, m = massa, c = kalor jenis, ΔT = perubahan suhu

Kalor yang diserap timah :

Q = (2 kg)(1400 J.kg^-1C^-1)(50^oC)

Q = (100)(1400)

Q = 140.000 Joule

Q = 1,4 x 10⁵ Joule

6. Tembaga dengan kalor jenis 0,1 kal.gr^{-1 o}C^-1 mengalami perubahan suhu 40^oC. Apabila kalor yang diserap tembaga selama suhunya berubah adalah 200 kalori, maka massa tembaga tersebut adalah….

Pembahasan

Diketahui :

Kalor jenis tembaga (c) = 0,1 kal.gr^{-1 o}C^-1

Perubahan suhu (ΔT) = 40^oC

Kalor (Q) = 200 kalori

Ditanya : Massa (m) tembaga

Jawab :

Q = m c ΔT

200 kal = (m)(0,1 kal.gr^{-1 o}C^-1)(40^oC)

200 = (m)(0,1 gr^-1)(40)

200 = (m)(1 gr^-1)(4)

200 = (m)(4 gr^-1)

m = 200 / 4 gr^-1

m = 50 gr

Massa tembaga adalah 50 gram.

7. Air bermassa 20 gram dengan kalor jenis 1 kal g^{-1 o}C^-1 pada mulanya bersuhu 30^oC. Tentukan perubahan suhu air jika banyaknya kalor yang diserap air adalah 300 kalori!

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 20 gr

Suhu awal (T₁) = 30^oC

Kalor jenis air (c) = 1 kal gr^{-1 o}C^-1

Kalor (Q) = 300 kal

Ditanya : Perubahan suhu air

Jawab :

Q = m c ΔT

Q = m c (T₂ – T₁)

300 kal = (20 gr)(1 kal gr^{-1 o}C^-1)(T₂ – 30^oC)

300 = (20)(1)(T₂ – 30)

300 = 20 (T₂ – 30)

300 = 20 T₂ – 600

300 + 600 = 20 T₂

900 = 20 T₂

T₂ = 900 / 20

T₂ = 49^oC

Perubahan suhu :

ΔT = 49^oC – 30^oC

ΔT = 19^oC

8. Manakah yang lebih cepat panas jika dijemur bersamaan pada terik matahari, aluminium atau tembaga ? Kalor jenis aluminium = 900 J/kg ^oC dan kalor jenis tembaga = 390 J/kg ^oC.

Pembahasan

Semakin besar kalor jenis benda, semakin lama panas benda tersebut, sebaliknya semakin kecil kalor jenis benda, semakin cepat panas benda tersebut.

Kalor jenis tembaga lebih kecil dari kalor jenis aluminium karenanya tembaga lebih cepat panas.

9. Suatu benda bermassa 2 kg menyerap kalor sebanyak 100 kalori ketika suhunya berubah dari 20^oC hingga 70^oC. Kalor jenis benda tersebut adalah…..

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 2 kg = 2000 gr

Kalor (Q) = 100 kal

Perubahan suhu (ΔT) = 70^oC – 20^oC = 50^oC

Ditanya : Kalor jenis benda (c)

Jawab :

c = Q / m ΔT

c = 100 kal / (2000 gr)(50^oC)

c = 100 kal / 100.000 gr ^oC

c = 10² kal / 10⁵ gr ^oC

c = (10² kal)(10^-5 gr^{-1 o}C^-1)

c = 10^-3 kal gr^{-1 o}C^-1

c = 10^-3 kal/gr ^oC

Kalor jenis benda tersebut adalah 10^-3 kal/gr ^oC

10. Kalor jenis air adalah 4180 J/kg C^o. Kapasitas kalor 2 kg air adalah…..

Pembahasan

Diketahui :

Kalor jenis air (c) = 4180 J/kg C^o

Massa (m) = 2 kg

Ditanya : Kapasitas kalor (C)

Jawab :

C = m c

C = (2 kg)(4180 J/kg C^o)

C = (2)(4180 J/C^o)

C = 8360 J/C^o

11. Kalor jenis aluminium adalah 900 J/kg C^o. Kapasitas kalor 2 gram aluminium adalah…..

Pembahasan

Diketahui :

Kalor jenis aluminium (c) = 900 J/kg C^o = 9 x 10² J/kg C^o

Massa (m) = 2 gram = 2/1000 kg = 2/10³ kg = 2 x 10^-3 kg

Ditanya : Kapasitas kalor (C)

Jawab :

C = m c

C = (2 x 10^-3 kg)(9 x 10² J/kg C^o)

C = 18 x 10^-3 x 10² J/C^o

C = 18 x 10^-1 J/C^o

C = 1,8 J/C^o

12. Suhu sebuah benda jika diukur menggunakan termometer celsius akan bernilai 45. Berapa nilai yang ditunjukkan oleh termometer Reamur, Fahrenheit dan kelvin ?
Diketahui
T = 5⁰C
Ditanya
a. T⁰R . . . . ?
b. T⁰F. . . . ?
c. T K . . . . ?
Jawab :
a. T⁰C = 4/5 (T) ⁰R
= 4/5 (45) ⁰R
= 36⁰R
b. T⁰C = (9/5 x T) + 32 ⁰F
= (9/5 X 45) + 32 ⁰F
= 113 ⁰F
c. 45⁰C = 318 K
Jadi benda itu ketika diukur dengan temometer Reamur akan menunjukkan 36⁰R, diukur dengan termometer fahrenheit menunjukkan 113⁰F dan 318 ketika diukur dengan termometer Kelvin.

13. Berapa kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 kg air yang bersuhu 20⁰C menjadi 100⁰C jika diketahui kalor jenis air 1000 J/kg⁰C ?
Diketahui :
m = 1 kg
c = 1000 J/kg⁰C
ΔT = 100⁰C - 20⁰C = 80⁰C
Ditanya :
Q . . . ?
Jawab :
Q = m. c ΔT
Q = 1. 1000. 80
Q = 80.000 J
Jadi kalor yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut sebesar 80.000J atau 80KJ

14. Diketahui massa sebuah aluminum 500 gram bersuhu 10⁰C. Aluminium kemudian menyerap kalor sebesar 1.5kilojoule sehingga suhunya naik menjadi 20⁰C.

Berapa kalor jenis aluminium tersebut ?
Diketahui :
m = 500 gram = 0.5 kg
Q = 1.5 kj = 1500 J
ΔT = 20⁰C - 10⁰C = 10⁰C
Ditanya :
c . . . ?
jawab :
c = Q / m.ΔT
c = 1500 J / (0.5 kg.10⁰C)
c = 300 J/kg⁰C
Jadi kalor jenis aluminium tersebut bernilai 300J/kg⁰C

15. Tentukan banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 500gram es yang bersuhu - 12⁰C menjadi - 2⁰C. Nyatakan dalam satuan joule jika diketahui kalor jenis es 0.5 kalori/gr⁰C !
Diketahui :
m = 500 gram
c = 0.5 kal/gr⁰C
ΔT = -2 ⁰C – (-12⁰C) = 10⁰C
Ditanya :
Q . . . ?
Jawab :
Q = m.c.ΔT
Q = (500).(0.5).(10)
Q = 2500 kalori

Ingat1 kalori = 4.2 joule maka,
2500 (4.2) = 10.500 Joule
Jadi kalor yang diperlukan utuk memanaskan es tersebut sebesar 10.500Joule.

16. Sebuah benda bersuhu 5⁰C menyerap kalor sebesar 1500 joule sehingga suhunya naik menjadi 32⁰C. Tentukan kapasitas kalor benda tersebut !
Diketahui :
Q = 1500 J
ΔT = 32⁰C – 5 ⁰C = 27⁰C = 300K
Ditanya :
C . . . ?
Jawab :
C = Q / ΔT
C = 1500J / 300K
C = 5J/K
Jadi kapasitas kalor benda tersebut sebesar 5J/K.

17. Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30 °C. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr °C, tentukan suhu akhir logam!
Pembahasan :
Di ket
Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T₁ = 30 °C
c = 0,2 kal/gr °C = 0,2 x 4200 joule/kg °C = 840 joule/kg °C
T₂ =...?
Q = mcΔT 12000 = (2,5)(840)ΔT
ΔT = 12000/2100 = 5,71 °C
T₂ = T + ΔT₁ = 30 + 5,71 = 35,71 °C

18. 500 gram es bersuhu −12 °C dipanaskan hingga suhu −2 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!
Pembahasan
Di ket :
m = 500 gram
T₁ = −12 °C T₂ = −2 °C
ΔT = T₂ − T₁ = −2 − (−12 ) = 10 °C
c = 0,5 kalori/gr °C
Q = ....?
Q = m.c.Δ.T
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori
1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

19. 500 gram es bersuhu 0 °C hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!
Pembahasan
Di ket :
m = 500 gram
L = 80 kalori/gr
Q = ....?
Q = mL
Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

20. 500 gram es bersuhu 0 °C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!
Pembahasan
Di ket :
m = 500 gram
c_cair = 1 kalori/gr °C
L_es = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5 °C
Q = .....?
Untuk menjadikan es °0 C hingga menjadi air 5 °C ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0 °C menjadi air suhu 0 C, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori
→ Proses menaikkan suhu air 0 °C hingga menjadi air 5 °C, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mc_air ΔT_air< = (500) (1)(5) = 2500 kalori
Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ + Q₂ = 40000 + 2500 = 42500 kalori

21. 500 gram es bersuhu −10 °C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es oadalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!
Pembahasan
Di ket :
m = 500 gram
c_es = 0,5 kalori/gr °C
c_air = 1 kal/gr °C
L_es = 80 kal/gr
Suhu akhir → 5 °C
Q = .....?
Untuk menjadikan es − 10 °C hingga menjadi air 5 °C ada tiga proses yang harus dilalui:
→ Proses untuk menaikkan suhu es dari −10 °C menjadi es bersuhu 0 °C, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mc_es ΔT_es = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori
→ Proses meleburkan es 0 °C menjadi air suhu 0 °C, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori
→ Proses menaikkan suhu air 0 °C hingga menjadi air 5 °C, kalor yang diperlukan namakan Q₃
Q₃ = mc_air ΔT_air = (500)(1)(5) = 2500 kalori
Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ +Q₂ + Q₃ = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori

22. Satu kilogram es suhunya - 2 °C, bila titik lebur es = 0 °C, kalor jenis es = 0,5 kal / g °C, kalor jenis air = 1 kal / g °C, kalor lebur es = 80 kal / g °C dan 1 kalori = 4,2 joule, maka kalor yang di perlukan untuk meleburkan semua itu adalah ....
Pembahasan :

Q = Q₁ + Q₂

= m.Δt.c + m.k

= 1000 (0 - (-2)) . 0,5 + 1000 . 80

= 1000 + 80.000

= 81.000 kalori

= 3,402 x 10⁵ Joule

23. Berapa panas yang dilepaskan jika 50 gr besi (c = 460 J/kg K) turun suhunya dari 100°C menjadi 20°C?

Penyelesaian:
Diketahui: m = 50gr = 0,05 kg
               c = 460 J/kg K
               Δt = 100°C - 20°C = 80°C

Ditanya: Q = ?

Jawab: Q = m . c. Δt
           Q = 0,05 kg . 460 J/kg K. 80°C = 1840 joule

24. Aluminium dengan massa 0,1 kg suhunya mula - mula 10 °C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 900 joule/kg°C, berapakah suhu akhir yang dihasilkan jika diberi kalor sebesar 8.100 joule?

Penyelesaian:
Diketahui: m = 0,1 kg
               c = 900 joule/kg°C
               Q = 8.100 joule

Ditanya: suhu akhir = ? 

Jawab = Q = m . c. Δt
            8.100 joule = 0,1 kg. 900 joule/kg°C. Δt
            Δt = 8.100joule : 90 joule/kg°C
            Δt = 90°C
            Jadi, suhu akhir yang dihasilkan: 90°C + 10°C = 100°C

25. Untuk menaikkan suhu 500 gr tembaga dari 10 °C menjadi 110°C diperlukan kalor 20.000 joule. Berapakah kalor jenis tembaga?

Penyelesaian:
Diketahui: Q = 20.000 joule
               m = 500 gr = 5 kg
               Δt = 110°C - 10°C = 100°C

Ditanya: c = ?

Jawab: Q = m . c. Δt
           20.000 joule = 5 kg. c. 100°C
           c = 20.000 joule : 5 kg. 100°C
           c = 40 joule/kg°C

26. Suatu kalorimeter berisi es dengan kalor jenis es =0,5 kal/(gK), kalor lebur es=80 kal/g sebanyak 36 gram pada suhu –6^oC. Kapasitias kalor kalorimeter ialah 27 kal/K. Kemudian ke dalam kalorimeter dituangkan alkohol (kalor jenis 0,58 kal/(gK) pada suhu 50^oC yang menyebabkan suhu akhir menjadi 8^oC. Maka massa alkohol yang dituangkan adalah …(gram).

Jawab:

Untuk memahami soal di atas akan lebih mudah jika dibuat grafik Q-T:

Q4 adalah kalor yang diserap oleh kalorimeter. Sesuai azas Black penyelesaian menjadi:

                                                Q₁ + Q₂+ Q₃+Q₄ = Q₅

m_es.c_es.(0-(-6)) + m_es.L_es+ m_air.c_air.(8-0)+ H. (8-(-6)) = m_alkohol.c_alkohol.(50-8) 

                 35 x 0,5 x 6 + 36 x 80 + 36 x 1 x 8 + 27 x 4 = m_alkoholx 0,58 x 42

                                              108 + 2880 + 288 + 378 = 24,36 m_alkohol

                                                                    m_alkohol = 3654/24,36

                                                                                 = 150 gram

27. Dalam botol termos terdapat 230 gram kopi pada suhu 90^oC. Ke dalam botol tersebut ditambahkan suhu sebanyak 20 gram bersuhu 5^oC. Berapakah suhu campuran? (jika tidak ada kalor kalor pencampuran maupun kalor yang terserap botol termos. c_air = c_kopi = c_susu = 1 kal/g^oC)

a. 5^oC
b. 20^oC
c. 47^oC
d. 83^oC
e. 90^oC

(UMPTN 1998)

Jawab:
    Soal tersebut adalah tentang penerapan azas Black.

Cara I:

dalam kasus di atas yang menyerap kalor adalah susu, sedang yang melepas adalah kopi. Jadi untuk menghitung suhu campuran, adalah:
m_susu.c_susu(T_c – 5) = m_kopi.c_kopi(90-T_c)
            20 (T_c – 5) = 230 (90-T_c)
                   25 T_c = 2080
                        T_c = 83,2^oC
Jadi suhu campuran kopi dan susu (T_c) adalah 83,2^oC atau dibulatkan 83^oC (d)

Cara II:
Selain cara di atas kita juga bisa menentukan suhu campuran dengan cara berikut:

Diakses dari:

http://milka9bp2.blogspot.com/p/contoh-soal-asas-black.html

dogleg.jw.lt/bimbel/sma/fisika/soal/suhu

gurumuda.net › Pembahasan Soal Fisika SMA

www.informasi-pendidikan.com › Fisika › Pelajaran

#Precident_physic