SOAL DAN PEMBAHASAN

1.        Jawablah titik – titik di bawah ini dengan menggunakan rumus yang benar !

a.    20 °R = ……….. °C

b.    16 °R = ……….. °K

c.     68 °F = ……….. °R

d.    50 °Rn = ……….. °F 

2.        Air mendidih bersuhu 30 °C termometer X mempunyai TTA 150 °X dan TTB -50 °X termometer Y mempunyai TTA 130 °Y dan TTB 30 °Y. Tentukan berapa suhu air mendidih menurut termometer X dan Y.

Penyelesaian:

Diket : Air mendidih suhu = 30 °C

       TTA_X   = 130 °X, TTB_X = -50 °X

       TTA_Y   = 130 °Y, TTB_Y = 30 °Y

Ditanya : Suhu termometer X dan Y …… ?

Jawab :             

 

Termometer X 

Contoh Soal:

1.          Suatu batang logam yang terbuat dari aluminium panjangnya 2 m  pada suhu 30 °C. Bila koefisien muai panjang aluminium 25 x 10^–6 /°C.Berapakah pertambahan panjang batang aluminium tersebut bila suhunya dinaikkan  menjadi 50 °C.

Jawab : 

Δl = l_o . α . Δt

  = 2 . ( 25 x 10 ^-6 ) . (50 – 30 )

  = 10 ^-3 m

Δl = 0,1 cm

2.         Jika besi sepanjang 20 m dengan koefisien muai panjang 1,2. 10^-5 /K dipanaskan  dari suhu 0⁰C hingga 100⁰C, maka tentukan pertambahan panjangnya !

Jawab :

∆l  = l_o .a. ∆t          

∆l = 20 . 1,2.10^-5. (100– 0)

∆l =2,4.10^-3 m

Contoh:

3.         Sebuah balok kuningan mempunyai panjang 5 m, tinggi 2 m, dan lebar 1 m pada suhu 20 °C. Jika kalor jenis kuningan 1,8 . 10^-5 /K, tentukan volume kuningan pada suhu 120 °C !

Jawab :

V_t =V_o (1+ g.∆t)

V_t =(5 x 2 x 1) (1+3.x1,8.10^-5.(120 – 20 )

V_t =10,054 m³

4.         Suatu gas mula-mula volumenya V, berapa besarkah suhu harus dinaikkan supaya volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula, dengan tekanan tetap.

Penyelesaian:

Diketahui :

V_o = V dan V_t = 2V

            Ditanya : Dt ....?

Jawab :

                      V_t = V_o ( 1 + 1/ 273 Δt )

                      2V = V ( 1+ 1/ 273 Δt )

                      2   = ( 1 + 1/ 273 Δt )

                      1 = 1/ 273 Δt

                      Δt= 273 °C

Jadi suhu gas tersebut harus dinaikkan sebesar 273 °C

 

1.          Ubahlah satuan berikut ini :

a.         5 J = …….kal

b.         2 kal = …….J

Jawab :

a.         5 joule = 5 : 4,184 kal = 20,92 kal

b.         2 kal  = 2 x 4,184 J = 8,368 J

2.         Tentukan kapasitas kalor suatu zat, jika untuk menaikkan suhu 4 °C dari zat itu diperlukan  kalor 10 joule !

Jawab :

3.          Jika kalor sebanyak 12 joule digunakan untuk menaikkan suhu 10 °C zat sebanyak 0,5 kg , maka tentukan kalor jenis dari zat tersebut !

Jawab : 

1.           1. Jika 2 kg air bersuhu 5 ⁰C dicampur dengan 5 kg air bersuhu 26 ⁰C, maka tentukan suhu akhir campuran kedua zat !

Jawab :

Karena kedua zat sejenis, maka kalor jenis dari kedua zat adalah sama, dan dapat saling meniadakan.

Q serap = Q lepas

m₁.c.∆t₁ = m₂.c. ∆t₂

2.c.(t-5) = 5.c.(26-t)

2.t – 10 = 130-5.t

t = 140 : 7

t = 20⁰C

2.         Jika 0,5 kg es bersuhu -10 ⁰C dicampur dengan sejumlah air bersuhu 40 ⁰C, sehingga  suhu campurannya adalah 20 ⁰C, maka tentukan massa dari air yang dicampurkan !

(c_es  =  2100 J/kg.⁰C, c _air  =  4200 J/kg.K, L_es = 3,35.105 J/kg)

Jawab :

Dalam proses ini es akan mengalami tiga tahap wujud , yaitu padat (es),

melebur dan wujud cair. Sedang air bersuhu 40⁰C hanya mengalami satu tahapan, yaitu perubahan suhu.

Q _{serap (es)} = Q _{lepas (air)}

                                                                                                                       Q₁ + Q₂ +Q₃ = Q₄

                                                                                  m₁.c_es.∆t₁ + m₁.L + m₁.c_air.∆t₂ = m₂.c_air.∆t₃

0,5x2.100x(0-(-10)) + 0,5x3,35.10⁵ + 0,5x4.200x(40-20)= m₂x4.200(40-20)

     10.500 + 1,675.10⁵ + 42.000  =  84.000 x m₂

           m₂  = 2,61kg

Contoh soal:

1.      Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter, keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab:

Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka

[k .A.∆T/L)] _besi = [k . A ∆T/L)] _kuningan

k . A (500 - T) / 2 = 3 k A (T - 350)/ l

T= 2600/7= 371,4ºC

2.    Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m² dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77ºC, hitunglah:

a.    kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas.

b.    energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka  e = 1

  T₁ = 300 K

              T₂ = 350 K

               s = 5,672.10^-8 watt/m²K⁴

a.    R = e s ( T₂⁴ - T₁⁴)
    = 1. 5,672.10^-8 (350⁴ - 300⁴)
    = 391,72 watt/m²

b.    R = Q/A.t

    Q = R. A. t
           Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule