Formula za toplinu Promjena stanja Prijenos topline

Contoh soal dan Rumus Kalor Perubahan wujud Perpindahan kalor Asas Black

Kalor lebur

1. Kalor lebur air adalah 80 kal/gram. Ini berarti….

A. dibutuhkan 80 kalori untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 derajat
B. dibutuhkan 80 kalori untuk mengubah 1 gram air menjadi uap seluruhnya
C. dibutuhkan 80 kalori untuk mempertahankan temperatur 1 gram air
D. dibutuhkan 80 kalori untuk mengubah 1 gram es menjadi air seluruhnya

Diskusija
Tačan odgovor je D.

Perubahan wujud

2.
Perhatikan grafik hasil suatu percobaan berikut!

Air sebanyak 2 kg bersuhu 60^oC akan diuapkan. Jika kalor uap air 2,27 x 10⁶ J/kg, kalor jenis air 4200 J/(kg ^oC) dan tekanan udara 76 cmHg, maka kalor yang diperlukan untuk proses B-C adalah….

A. 336 kilojoule
B. 4540 kilojoule
C. 4876 kilojoule
D. 5212 kilojoule

Diskusija
Poznato je da:
Masa vode (m) = 2 kg
Suhu air (T) = 60^oC
Toplota vodene pare (L)_V) = 2,27 x 10⁶ J / kg
Kalor jenis air (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Tekanan udara (P) = 76 cmHg
Ditanya : Kalor yang diperlukan untuk proses B-C
Odgovor:
Proses A-B = Air dipanaskan dari suhu 60^oC do 100^oC. Pada proses ini, kalor digunakan untuk menaikan suhu air. Kalor dihitung menggunakan rumus : Q = m c ΔT
Proses B-C = Air diuapkan. Pada proses ini, kalor tidak digunakan untuk menaikkan suhu tetapi digunakan untuk menguapkan air. Kalor dihitung menggunakan rumus : Q = m L_V
Proses C- = Uap dipanaskan. Pada proses ini, kalor digunakan untuk menaikan suhu uap. Kalor dihitung menggunakan rumus : Q = m c ΔT.
Jadi jika suhu air berubah maka rumus kalor yang digunakan adalah Q = m c ΔT, apabila wujud air berubah maka rumus kalor yang digunakan adalah Q = m L_V.

Kalor yang diperlukan untuk proses B-C :
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Joule
Q = 4.540.000 Džula
Q = 4.540 kilojoule
Tačan odgovor je B.

3. Berikut ini adalah kelompok perubahan wujud yang membebaskan kalor :
A. Membeku, mengembun, menyublim
B. Mencair, menguap, menghablur
C. Mencair, menguap, mengembun
D. Membeku, menguap, menyublim
Diskusija
Secara umum terdapat dua jenis perubahan wujud yakni perubahan wujud yang menyerap kalor dan perubahan wujud yang membebaskan/melepaskan kalor.
Pada perubahan wujud yang menyerap kalor, benda menyerap kalor hingga kalor pada benda bertambah lalu wujud benda berubah. Pada perubahan wujud yang melepaskan kalor, benda melepaskan kalor hingga kalor pada benda berkurang lalu wujud benda berubah.
Jika benda menyerap kalor maka wujud benda berubah dari padat ke cair ke gas.
Jika benda melepaskan kalor maka wujud benda berubah dari gas ke cair ke padat.

Perhatikan jawaban soal di atas.
Membeku = wujud benda berubah dari cair ke padat (melepaskan kalor)
Mengembun = wujud benda berubah dari gas ke cair (melepaskan kalor)
Menyublim = wujud benda berubah dari gas ke padat (melepaskan kalor)
Mencair = wujud benda berubah dari padat ke cair (menyerap kalor)
Menguap = wujud benda berubah dari cair ke gas (menyerap kalor)
Menghablur = wujud benda berubah dari padat ke gas (menyerap kalor)
Tačan odgovor je A.

Perpindahan Kalor

4. Sebuah jendela kaca mempunyai tebal 8 mm dan luas 1 m². Jika temperatur udara di luar 30^oC dan di dalam 20^oC serta konduktivitas termal kaca adalah 0,8 W/m^oC, maka jumlah energi yang melewati kaca selama 1 jam adalah…. mega joule
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Diskusija
Poznato je da:
Tebal kaca (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Luas kaca (A) = 1 m²
Perbedaan suhu (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Konduktivitas termal kaca (k) = 0,8 W/m^oC
Selang waktu (t) = 1 jam = 60 (60 sekon) = 3600 sekon
Ditanya : Jumlah energi yang melewati kaca selama 1 jam
Odgovor:
Formula za brzinu prenosa toplote kondukcijom:

Jumlah energi yang melewati kaca selama 1 jam :

Tačan odgovor je D.

5. Sebuah batang logam panjangnya 1 m. Salah satu ujungnya dipanaskan pada suhu tetap 150^oC sementara ujung yang lain dipertahankan pada suhu ruang yaitu 30^oC. Temperatur bagian batang yang berjarak 30 cm dari ujung yang dipanaskan adalah….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Diskusija
Poznato je da:
Panjang batang logam (l) = 1 meter
Perbedaan suhu (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Ditanya : Temperatur bagian batang yang berjarak 30 cm dari ujung yang dipanaskan
Odgovor:
Hitung laju perpindahan kalor secara konduksi :

Hitung temperatur bagian batang yang berjarak 30 cm dari ujung yang dipanaskan :
Panjang batang logam (l) = 30 cm = 0,3 meter
Perbedaan suhu (ΔT) = 150–T

Tačan odgovor je C.

Izvor pitanja:

Pitanja iz fizike za SBMPTN