JAWABAN SOAL UK BAB 5 FISIKA KELAS XI SUHU KALOR DAN PERPINDAHAN KALOR
Dalam bab lima yg berjudul Suhu, Kalor, dan Perpindahan Kalor, kita akan menyelidiki mengenai suhu, kalor dan perpindahannya, dan fenomen-kenyataan yg ditimbulkan sang perubahan suhu serta perpindahan kalor. Berikut merupakan jawaban soal UK Bab lima Fisika Kelas XI tentang Suhu, Kalor, serta Perpindahan Kalor. Jika terdapat kesalahan kata ataupun jawaban mohon dimaafkan.
1). Ketika es sedang mencair, besaran yang tidak berubah antara lain:
(1) massa totalnya
(dua) volume totalnya
(tiga) suhunya
(4) massa jenisnya
Pernyataan yg sahih adalah...
a. (1), (2), serta (3)
b. (1) dan (tiga)
c. (dua) dan (4)
d. (4) saja
e. (1), (dua), (tiga), serta (4)
Jawab:
*apabila es pada suhu 0°C diberikan kalor, ternyata suhu es tidak mengalami perubahan, tetapi es berubah wujud menjadi air.
*Ketika es mencair, wujud zat berubah sebagai sebuah cairan, dan lantaran hal itu massa jenis menjadi berkurang.
*Pada waktu es mencair, beliau mengalami pengurangan volume. Lantaran disebabkan oleh perubahan struktur menurut padat ke cair yang mengakibatkan "ruang" menjadi lebih renggang.
*Walaupun es dicairkan, massa totalnya nir akan berubah sedikitpun alias tetap.
(Jawabannya: B)
2). Gelas berisi 200 gram air bersuhu 20°C dimasukkan 50 gram es bersuhu -2°C. Apabila hanya terjadi pertukaran kalor antara air serta es saja, selesainya terjadi kesetimbangan akan diperoleh...
a. Seluruh es mencair serta suhunya pada atas 0°C
b. Seluruh es mencair serta suhunya 0°C
c. Tidak semua es mencair serta suhunya 0°C
d. Suhu seluruh sistem pada bawah 0°C
e. Sebagian air membeku serta suhu sistem 0°C
Diketahui:
m air = 200 gr
T air = 20°C
m es = 50 gr
T es = -2°C
kalor jenis (c) air = 1 kal/g°C
kalor jenis (c) es = 0,5 kal/g°C
kalor lebur (L) es = 80 kal/g
Ditanya: Jika terjadi kesetimbangan (yaitu suhu es serta air sebagai seimbang) akan diperoleh...?
Jawab:
Kalor yg diperlukan es buat mencair dalam suhu 0°C
Q es = m es . C es . ΔT es + m es . L es
Q es = 50 . 0,5 . (0 - (-2)) + 50 . 80
Q es = 50 + 4000
Q es = 4050 kal
Kalor yg dilepas air apabila mendingin sampai suhunya 0°C
Q air = m air . C air . ΔT air
Q air = 200 . 1 . (20-0)
Q air = 4000 kal
Dikarenakan Q es lebih besar daripada Q air, berarti masih ada es yang belum mencair, walaupun suhu adonan es dan air telah seimbang menjadi 0°C.
(Jawaban: C)
3). Zat cair yg massanya 10 kg dipanaskan berdasarkan suhu 25°C sebagai 75°C, memerlukan panas sebanyak 4 x 105 joule. Kalor jenis zat cair tadi merupakan...
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
Diketahui:
m = 10 kg
ΔT = 75°C - 25°C = 50°C
Q = 4 x 105 J
Ditanya: c (kalor jenis) zat cair tersebut?
Jawab:
c = Q / m . ΔT
c = 4 x 105 / 10 . 50
c = 400000 / 500
c = 800 J kg-1 K-1
(Jawaban: D)
4). Lima puluh gr es pada suhu 0°C di masukkan ke pada 200 gr air yg bersuhu 20°C. Jika kalor lebur es = 80 kal/g dan kalor jenis air = 1 kal/g°C, suhu akhir adonan merupakan...
a. 0°C
b. 1,8°C
c. 2°C
d. Tiga,tiga°C
e. 5°C
Diketahui:
m es = 50 gr
T es = 0°C
m air = 200 gr
T air = 20°C
kalor lebur (L) es = 80 kal/g
kalor jenis (c) air = 1 kal/g°C
kalor jenis (c) es = 0,5 kal/g°C
Ditanya: t (suhu akhir campuran)?
Jawab:
Q tanggal = Q terima
m air . C air . ΔT air = m es . C es . ΔT es + m es . L es
200 . 1 . (20 - t) = 50 . 0,lima . (t - 0) + 50 . 80
4000 - 200t = 25t + 4000
-25 t - 200 t = 4000 - 4000
-225 t = 0
t = 0°C
Berarti, suhu akhir campurannya merupakan 0°C (Jawaban: A)
5). Hubungan antara P serta T berdasarkan fase-fase yg diiliki sang air dapat digambarkan menjadi berikut. Yang dianggap menjadi titik tripel serta titik kritis adalah...
a. Titik O serta A
b. Titik A serta B
c. Titik C dan O
d. Titik A serta C
e. Titik O dan C
Jawab:
(Sesuai gambar) titik tripel adalah titik A serta titik kritis adalah C. (Jawaban: D)
6). Di pada bejana, terdapat air teh sebanyak 50 mL dengan suhu 70°C. Kemudian, ke pada gelas tersebut ditambahkan air sebanyak 30 mL bersuhu lima°C. Apabila 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,lima°C
e. 45625°C
Diketahui:
v teh = 50 mL
T teh = 70°C
v air = 30 mL
T air = 5°C
Ditanya: Jika kalor jenis air teh sama dengan kalor jenis air dingin, berapakah suhu adonan air tersebut (t) ?
Jawab:
Memakai rumus persamaan Azas Black.
t = (Vteh . Tteh + Vair . Tair) / (Vteh + Vair)
t = (50 . 70 + 30 . 5) / (50 + 30)
t = (3500 + 150) / 80
t = 3650 / 80
t = 45,625°C (Jawaban: B)
7). Sepotong alumunium massanya 0,5 kg serta 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 merupakan...J/kg°C
a. 459
b. 594
c. 918
d. 721
e. 1377
Diketahui:
m alumunium = 0,lima kg (disingkat menjadi mAl supaya gampang)
T alumunium = 100°C (disingkat sebagai TAl supaya gampang)
m air = 0,lima kg
T air = 25°C
t = 36°C
c air = 4.200 J/kg°C
Ditanya: c alumunium (kalor jenis alumunium)?
Jawab:
Memakai rumus persamaan Azas Black.
Q tanggal = Q terima
mAl . CAl . ΔTAl = m air . C air . ΔT air
0,lima . CAl . (100-36) = 0,lima . 4.200 . (36-25)
0,lima . CAl . 64 = 2100 . 11
32 . CAl = 23.100
cAl = 23.100 / 32
cAl = 721.875 J/kg°C (Jawaban yg mendekati adalah: D)
8). Besarnya pertambahan panjang suatu zat jika zat tadi dipanaskan bergantung pada:
1). Jenis zatnya
2). Kenaikan suhu zat
3). Panjangnya mula-mula; dan
4). Massa zatnya
Pernyataan yg sahih adalah...
a. (1), (2), serta (3)
b. (1) dan (tiga)
c. (1), (dua), (3), serta (4)
d. (4) saja
e. (2) dan (4)
Jawab:
Rumus pertambahan panjang merupakan:
ΔL = α.L0.ΔT
LT - L0 = α.L0.ΔT
LT = L0 + α.L0.ΔT
LT = L0(1 + α.ΔT)
Dengan berita:
α = Koefisien muai panjang
LT = Panjang akhir
L0 = Panjang mula-mula
ΔT = Perubahan suhu
Berarti besarnya pertambahan panjang suatu zat jika dipanaskan bergantung dalam (1) Jenis zatnya, (2) kenaikan suhu zat, dan (3) panjang mula-mula (Jawaban: A)
9). Batang logam bertambah panjang sebagai 0,4% jika mengalami suhu 20°C. Agar pertambahan panjangnya sebagai 1%, suhunya wajib dinaikkan sebagai...
a. 10°C
b. 30°C
c. 40°C
d. 50°C
e. 60°C
Diketahui:
ΔL1 = 0,4%
T1 = 20°C
ΔL2 = 1%
Ditanya: T2 (suhu yang wajib dinaikkan)?
Jawab:
Karena hanya logam, berarti koefisien (α) muainya sama, dan pula panjang mula-mula batang tadi (L0) sama maka sanggup dihilangkan)
α1 = α2
ΔL1 / L0.T1 = ΔL2 / L0.T2
ΔL1 / T1 = ΔL2 / T2
0,4 / 20 = 1 / T2
T2 = 1 x 20 / 0,4
T2 = 50°C
10). Sejumlah air didinginkan berdasarkan suhu 277 K sebagai 273 K dalam tekanan permanen maka volumenya akan...
a. Berkurang
b. Bertambah
c. Tetap
d. Bergantung pada tekanan uapnya
e. Semua Jawaban Salah
Jawab:
Jika air didinginkan menurut suhu 277 K (atau 4°C) menjadi 273 K (atau 0°C) maka volumenya akan bertambah/mengembang (memuai) karena sifat anomali air. (Jawaban: B)
11). Batang alumunium bersuhu 10°C panjangnya 2 meter. Jika koefisien muai panjang alumunium dua,5 x 10-5/°C, panjangnya akan bertambah sebesar 0,2% dalam suhu...
a. 60°C
b. 70°C
c. 80°C
d. 90°C
e. 120°C
Diketahui:
T0 = 10°C
L0 = 2 m
α = dua,5 x 10-5/°C
ΔL = 0,dua% x dua m = 0,004 m
Ditanya: Tt (suhu yang menciptakan panjang bertambah sebanyak 0,2%)?
Jawab:
Tt - T0 = ΔL / (L0 x α)
Tt - 10 = 0,004 / (dua x dua,5 x 10-5)
Tt - 10 = 0,004 / (lima x 10-5)
Tt - 10 = 0,004 / 0,00005
Tt - 10 = 80
Tt = 80 + 10
Tt = 90°C (Jawaban: D)
12). Es (kalor jenis 0,5 kal/g°C) sebanyak 10 gram pada suhu 0°C diberi kalor sebesar 1000 kalori. Apabila kalor lebur es sama dengan 80 kal/g, maka air yang terjadi memiliki suhu...
a. 0°C
b. 10°C
c. 20°C
d. 40°C
e. 100°C
Diketahui:
c es = 0,5 kal/g°C
c air = 1 kal/g°C
m = 10 gram
T awal (T0) = 0°C
Q = 1000 kal
L es = 80 kal/g
Ditanya: Tt (suhu akhir air)?
Jawab:
Kalor yang diharapkan buat perubahan wujud berdasarkan es sebagai air:
Q = m.L
Q = 10 . 80
Q = 800 kal
Berarti kalori yang tersisa merupakan 1000 - 800 = 200 kal.
Q = m . C air . ΔT (memakai kalor jenis air lantaran es telah menjadi air)
200 = 10 . 1 (Tt - T0)
200 = 10 (Tt - 0)
200 = 10 Tt
Tt = 200 / 10
Tt = 20°C (Jawaban: C)
13). Pada malam hari yang dingin, sebuah rel kereta api panjangnya 20 m. Pada siang hari yg panas, rel tadi akan bertambah panjang sebanyak 4 mm maka bila dalam malam hari panjangnya 18 m, pertambahan panjang rel dalam siang hari adalah...
a. Dua,6 mm
b. Dua,8 mm
c. Tiga,0 mm
d. Tiga,2 mm
e. 3,6 mm
Diketahui:
L1 = 20 m
ΔL1 = 4 mm => 0,004 m
L2 = 18 m
Ditanya: ΔL2 (Pertambahan panjang rel dalam siang hari apabila pada malam hari panjangnya 18 m)?
Jawab:
Koefisien muainya sama, berarti:
α1 = α2
ΔL1 / (L1.ΔT) = ΔL2 / (L2.ΔT)
Karena tidak diketahui suhunya, maka mampu kita asumsikan suhunya sama. Berarti ΔT dicoret masing-masing persamaan.
ΔL1 / L1 = ΔL2 / L2
0,004 / 20 = ΔL2 / 18
ΔL2 = 18 x 0,004 / 20
ΔL2 = 0,0036 m
ΔL2 = tiga,6 mm (Jawaban: E)
14). Sebuah bola baja menggunakan diameter 20 centimeter akan dimasukkan ke pada sebuah ring yg juga terbuat berdasarkan baja menggunakan diameter 19,975 cm. Agar bola masuk, ring besi harus dipanaskan. Perubahan suhu yg diperlukan buat maksud tadi merupakan...
a. 101°C
b. 102°C
c. 103°C
d. 104°C
e. 105°C
Sementara Belum Diisi
15). Sebatang logam dipanaskan sehingga suhunya 80°C panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien muai panjang logam tiga x 10-tiga/°C serta suhu mula-mula 30°C, maka panjang mula-mula logam merupakan...
a. 100 cm
b. 101,5 cm
c. 102 cm
d. 102,5 cm
e. 103 cm
Diketahui:
ΔT = Tt - T0 = 80°C - 30°C = 50°C
α = tiga x 10-tiga/°C = 0,003/°C
Lt = 115 centimeter = 1,15 m
Ditanya: L0 (Panjang mula-mula logam)?
Jawab:
Lt = L0 (1 + α.ΔT)
1,15 = L0 (1 + 0,003.50)
1,15 = L0 (1 + 0,15)
1,15 = L0 (1,15)
1,15 = 1,15L0
L0 = 1,15/1,15
L0 = 1 m
L0 = 100 cm (Jawaban: A)
16). Pada tekanan 1 atmosfer, gas dipanaskan dalam volume permanen sebagai akibatnya tekanannya sebagai 2 atmosfer. Kenaikan suhu gas tadi merupakan sebanyak...
a. 27°C
b. 45,5°C
c. 91°C
d. 136,lima°C
e. 273°C
Diketahui:
P0 = 1 atm
Pt = 2 atm
Ditanya: Kenaikan suhu gas tersebut sebanyak?
Jawab:
Menggunakan persamaan.
Pt = P0 (1 + (1/273).ΔT)
2 = 1 (1 + (1/273).ΔT)
2 = 1 + (1/273).ΔT
2 -1 = (1/273).ΔT
1 = (1/273).ΔT
ΔT = 1 / (1/273)
ΔT = 273°C (Jawaban: E)
17). Dua logam X serta Y terbuat menurut bahan yg sama. Perbandingan luas penampang ke 2 logam 4:tiga, dan perbandingan panjangnya 1:dua. Jika beda suhu antara ke 2 ujungnya sama, perbandingan laju rambatan kalor pada X serta Y adalah...
a. 1:1
b. 4:6
c. 6:4
d. 3:8
e. 8:3
Diketahui:
Bahannya sama berarti koefisien konduksi termalnya sama.
A1:A2 = 4:3
L1:L2 = 1:2
Ditanya: Perbandingan laju rambatan kalor X serta Y?
Jawab:
-Memakai rumus:
Q/t = k.A (ΔT/L)
-menggunakan warta:
Q/t = laju rambatan kalor
k = koefisien konduksi termal
A = luas penampang
ΔT = perbedaan suhu
L = panjang benda
(Q/t)1 = (Q/t)2
k1.A1 (ΔT/L1) = k2.A2 (ΔT/L2) ---->lantaran beda suhu serta koefisien konduksi termal sama maka dicoret.
A1. 1/L1 = A2. 1/L2
4 . 1/1 = 3. 1/2
4 = 3/dua ----> dua dipindah keruas kanan
4.2 = 3
8 = 3
Berarti perbandingan laju rambatan kalor pada X serta Y adalah 8:tiga (Jawaban: E)
18). Logam tembaga bersuhu 100°C dimasukkan ke dalam air yg bermassa 128 gram dan bersuhu 30°C. Kalor jenis air 1 kal/g°C serta kalor jenis tembaga 0,1 kal/g°C. Apabila kesetimbangan termal terjadi pada suhu 36°C, maka massa logam tadi adalah...
a. 140 gram
b. 120 gram
c. 100 gram
d. 80 gram
e. 75 gram
Diketahui:
T1 = 100°C
m2 = 128 gr
T2 = 30°C
c2 = 1 kal/g°C
c1 = 0,1 kal/g°C
TC = 36°C
Ditanya: m1 (massa logam)?
Jawab:
Menggunakan persamaan Azas Black.
Q tanggal = Q terima
m1 . C1 . ΔT1 = m2 . C2 . ΔT2
m1 . C1 . (T1-TC) = m2 . C2 . (TC-T2)
m1 . 0,1 . (100-36) = 128 . 1 . (36-30)
m1 . 0,1 . 64 = 128 . 1 . 6
m1 . 6,4 = 768
m1 = 768 / 6,4
m1 = 120 gram (Jawaban: B)
19). Dua batang logam P serta Q memiliki luas penampang dan panjang sama, disambung dengan cara dilas. Koefisien konduksi termal logam P adalah tiga kali koefisien konduksi termal logam Q. Jika ujung bebas logam P bersuhu 180°C dan ujung bebas logam Q bersuhu 60°C, suhu sambungan ke 2 logam tersebut adalah...
a. 80°C
b. 90°C
c. 100°C
d. 120°C
e. 150°C
Diketahui:
TP = 180°C
TQ = 60°C
kP = tiga kQ
AP = AQ
LP = LQ
Ditanya: Suhu sambungan kedua logam (T) ?
Jawab:
Perlu diketahui pada perpindahan kalor secara konduksi, laju kalor yg dilepas logam panas akan sama menggunakan laju kalor yg diterima logam suhu rendah.
berarti HP = HQ
HP = HQ
kP.ap .[ΔT/LP] = kQ.aq .[ΔT/LQ] ----> lantaran luas dan panjang sama, maka A serta L dihapus.
kP.ΔT = kQ.ΔT
3kQ.(180-T) = kQ.(T-60) -----> coret kQ
540 - 3T = T - 60
540 + 60 = 3T + T
600 = 4T
T = 600/4
T = 150°C (Jawaban: E)
20). Diketahui perbandingan jumlah energi radiasi kalor setiap satuan luas bagian atas dan satuan saat antara 2 benda hitam merupakan 1:16. Jika galat satunya bersuhu 47°C, suhu benda hitam yang lain adalah...
a. 63°C
b. 94°C
c. 180°C
d. 367°C
e. 752°C
Diketahui:
karena keduanya adalah hitam sempurna maka e1 = e2
P1:P2 = 1:16
T1 = 47°C
Ditanya: T2 (suhu benda yg lain)?
Jawab:
(T2/T1)4 = P2/P1
T2/47 = 4√16/1
T2/47 = 2
T2 = 2 x 47
T2 = 94°C (Jawaban:B)