Asas Black – contoh soal UN

1. Sepotong aluminium bermassa 500 gram dan memiliki suhu 30 oC dimasukkan ke dalam bejana berisi air bermassa 200 gram dan memiliki suhu 90 oC. Jika diketahui kalor jenis alumunium 0,22 kal/g Co dan kalor jenis air 1 kal/g Co, maka suhu akhir air dan aluminium adalah…
A. 20,3 oC
B. 42,2 oC
C. 68,7 oC
D. 80,5 oC
E. 100 oC
Pembahasan :
Satuan massa, gram (g) tidak perlu diubah ke kilogram (kg) karena kalor jenis aluminium dan kalor jenis air dinyatakan dalam kal/g Co.
Diketahui :
m aluminium = 500 gram
c aluminium = 0,22 kal/gCo
T aluminium = 30 oC
m air = 200 gram
c air = 1 kal/gCo
T air = 90 oC
Ditanya :
Suhu (T) akhir air dan aluminium ?
Jawab :

Rumus kalor : Q = (m)(c)(delta T)

Q air = = (200 gram)(1 kal/gCo)(90 oC – T)
Q aluminium = (500 gram)(0,22 kal/gCo)(T– 30 oC)

Rumus asas Black : Q lepas = Q serap

Air mempunyai suhu awal lebih tinggi (90 oC) sehingga air melepaskan kalor, aluminium mempunyai suhu awal lebih rendah (30 oC) sehingga aluminium menyerap kalor. Suhu akhir campuran air dan aluminium pasti lebih rendah dari suhu awal air dan lebih tinggi dari suhu awal aluminium.
(200 gram)(1 kal/gCo)(90 oC – T) = (500 gram)(0,22 kal/g Co)(T– 30 oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90-T) = (110)(T-30)
18000 – 200 T = 110 T – 3300
18000 + 3300 = 110 T + 200 T
21300 = 310 T
T = 68,7 oC
Suhu akhir gabungan air dan aluminium adalah 68,7 oC.
Jawaban yang benar adalah C.
2. Sepotong logam bermassa 300 gram bersuhu 80 oC dicelupkan ke dalam 200 gram air bersuhu 40 oC. Kalor jenis air = 1 kal/g Co. Jika suhu akhir campuran logam dan air adalah 50o C dan wadahnya tidak menyerap kalor, maka kalor jenis logam adalah…
A. 0,15 kal/g Co
B. 0,22 kal/g Co
C. 1,50 kal/g Co
D. 4,8 kal/g Co
E. 7,2 kal/g Co
Pembahasan :
Diketahui :
m logam = 300 gram
T logam = 80 oC
m air = 200 gram
T air = 40 oC
c air = 1 kal/g Co
T akhir campuran logam dan air = 50 oC
Ditanya :
c logam ?
Jawab :
Q logam = (m)(c)(delta T) = (300 gram)(c logam)(80oC – 50oC) = (300 gram)(c logam)(30 Co)
Q air = (m)(c)(delta T) = (200 gram)(1 kal/g Co)(60oC – 50oC) = (200 gram)(1 kal/g Co)(10 Co)

Rumus asas Black : Q lepas = Q serap

Logam mempunyai suhu awal lebih tinggi (80 oC) sehingga logam melepaskan kalor, air mempunyai suhu awal lebih rendah (40 oC) sehingga air menyerap kalor.
(300 gram)(c logam)(30 Co) = (200 gram)(1 kal/g Co)(10 Co)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 kal/g Co
Kalor jenis logam adalah 0,22 kal/g Co.
Jawaban yang benar adalah B.
3. Dua buah bola sejenis bersuhu sama 40 oC, kedua bola massanya masing-masing 10 gram dan 40 gram. Kedua bola dimasukan ke dalam suatu fluida, sehingga suhu kedua bola naik menjadi 60oC. Apabila kalor jenis bola 2 kal/gr Co dan 1 kalori = 4,2 Joule maka selisih kalor yang diserap oleh masing-masing bola adalah…
A. 5,04 x 103 Joule
B. 7,50 x 103 Joule
C. 10,6 x 103 Joule
D. 40 x 103 Joule
E. 42 x 103 Joule
Pembahasan :
Diketahui :
m1 = 10 gram
m2 = 40 gram
T1 = T2 = 40 oC
T akhir = 60 oC
c bola = 2 kal/gr Co
Ditanya :
Selisih kalor yang diserap oleh masing-masing bola ?
Jawab :
Suhu kedua bola meningkat karenanya kedua bola pasti menyerap kalor.
Q1 = (10 gr)(2 kal/gr Co)(60oC–40oC) = (10 gr)(2 kal/gr Co)(20 Co) = 400 kal = (400)(4,2 J) = 1680 Joule
Q2 = (40 gr)(2 kal/gr Co)(60oC–40oC) = (40 gr)(2 kal/gr Co)(20 Co) = 1600 kal = (1600)(4,2 J) = 6720 Joule
Selisih kalor yang diserap oleh masing-masing bola :
6720 J – 1680 J = 5040 J = 5,04 x 103 J
Jawaban yang benar adalah A.