Contoh soal kalor dan perubahan wujud

15 Contoh soal kalor dan perubahan wujud

Pembahasan Soal Kalor

1. Untuk menaikkan suhu air laut 1°C diperlukan kalor 3900 Joule. Jika kalor jenis air laut 3,9 × 103 J/Kg°C, maka massa air laut adalah …

A. 100 kg

B. 10 kg

C. 1 kg

D. 0,1 kg

Pembahasan

Diketahui :

Perubahan suhu (ΔT) = 1oC

Kalor (Q) = 3900 Joule

Kalor jenis air laut (c) = 3,9 x 103 J/Kg°C = 3900 J/Kg°C

Ditanya : Massa air laut (m)

Jawab :

Rumus kalor :

Q = m c ΔT

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

m = Q / c ΔT = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1

Jadi massa air laut (m) = 1 kilogram

Jawaban yang benar adalah C.

2. Tembaga bermassa 2 kg dengan suhu 30°C. Menerima kalor sebesar 39.000 J. Jika kalor jenis tembaga 390 J/kg °C, maka suhu akhir dari tembaga adalah …

A. 80°C

B. 50°C

C. 30°C

D. 20°C

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 2 kg

Suhu awal (T1) = 30oC

Kalor yang diserap (Q) = 39.000 Joule

Kalor jenis (c) tembaga = 390 J/kg oC

Ditanya : Suhu akhir tembaga (T2)

Jawab :

Rumus kalor :

Q = m c ΔT

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

Q = m c ΔT = m c (T2 – T1)

39.000 = (2)(390)(T2 – 30)

100 = (2)(1)(T2 – 30)

100 = (2)(T2 – 30)

50 = T230

T2 = 50 + 30

T2 = 80oC

Jawaban yang benar adalah A.

3. Untuk menaikkan suhu 5 kg air dari 15°C menjadi 40°C diperlukan kalor sebanyak….

(kalor jenis air 4,2 × 103 J/Kg° C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 5 kg

Suhu awal (T1) = 15°C

Suhu akhir (T2) = 40°C

Kalor jenis air (c) = 4,2 × 103 J/kg° C

Ditanya : Kalor (Q)

Jawab :

Rumus Kalor :

Q = m c ΔT

Q = (5 kg)(4,2 × 103 J/kg°C)(40°C – 15°C)

Q = (5)(4,2 × 103 J)(25)

Q = 525 x 103 J

Q = 525.000 Joule

Jawaban yang benar adalah A.

4. 2 kg air dari suhu 24°C dipanaskan menjadi 90°C. Jika kalor jenis 4.200 Joule/kg°C, maka kalor yang diterima air adalah …

A. 336.000 Joule

B. 259.200 Joule

C. 554.400 Joule

D. 543.600 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 2 kg

Suhu awal (T1) = 24°C

Suhu akhir (T2) = 90°C

Kalor jenis air (c) = 4.200 Joule/kg°C

Ditanya : Kalor (Q) yang diterima air adalah….

Jawab :

Kalor :

Q = m c ΔT

Q = (2 kg)(4.200 Joule/kg°C)(90°C – 24°C)

Q = (2 kg)(4.200 Joule/kg°C)(66°C)

Q = (132)(4.200 Joule)

Q = 554.400 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

5. Air massanya 5 gr dipanaskan dari 10°C sampai 40°C. Jika kalor jenis air 1 kal/ gr°C, banyaknya kalor yang diperlukan untuk suhu air adalah …

A. 100 kalori

B. 150 kalori

C. 200 kalori

D. 400 kalori

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 5 gram

Suhu awal (T1) = 10oC

Suhu akhir (T2) = 40oC

Kalor jenis air (c) = 1 kal/ gr°C

Ditanya : Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air

Jawab :

Rumus kalor :

Q = m c ΔT

Q = (5 gram)(1 kal/ gr°C)(40oC – 10oC)

Q = (5)(1 kal)(30)

Q = 150 kalori

Jawaban yang benar adalah B.

6. Bahan penghantar kalor yang paling baik adalah …

A. alumunium

B. raksa

C. besi

D. kaca

Pembahasan

Suatu bahan dapat menghantar kalor dengan baik atau tidak bergantung pada jenis bahan tersebut. Besaran fisika yang menyatakan kemampuan suatu bahan dalam menghantar kalor disebut konduktivitas termal. Semakin besar nilai konduktivitas termal, semaki baik kemampuan bahan tersebut dalam menghantar kalor.

Di bawah ini adalah nilai konduktivitas termal beberapa bahan :

Aluminium = 200 J/m s Co

Besi = 40 J/m s Co

Raksa = 8,30 J/m s Co

Kaca = 0,84 J/m s Co

Berdasarkan data di atas, nilai konduktivitas termal terbesar adalah aluminium.

Jawaban yang benar adalah A.

7. Air sebanyak 0,2 kg bersuhu 25oC dipanaskan dengan kalor sebesar 42.000 Joule. Bila kalor jenis air = 4200 J/kg oC, maka besar suhu akhir air adalah…..

A. 100oC

B. 80oC

C. 75oC

D. 50oC

Pembahasan

Semua satuan dinyatakan dalam satuan Internasional kecuali satuan suhu tetap menggunakan Celcius karena kalor menggunakan satuan J/kg oC.

Diketahui :

Massa air (m) = 0,2 kg

Kalor (Q) = 42.000 Joule

Kalor jenis air (c) = 4200 J/kg oC

Suhu awal (T1) = 25oC

Ditanya : Suhu akhir (T2)

Jawab :

Rumus kalor :

Q = m c ΔT = m c (T2 – T1)

Keterangan rumus :

Q = kalor, m = massa, c = kalor jenis, ΔT = perubahan suhu, T1 = suhu awal, T2 = suhu akhir

Suhu akhir air adalah :

Q = m c (T2 – T1)

42.000 = (0,2)(4200)(T2 – 25)

42.000 = 840 (T2 – 25)

42.000 = 840 T2 – 21.000

42.000 + 21.000 = 840 T2

63.000 = 840 T2

T2 = 63.000 / 840

T2 = 75oC

Jawaban yang benar adalah C.

Perubahan Suhu dan Perubahan Wujud

8. Berdasarkan grafik, banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh 5 kg air dalam proses dari C ke D (kalor jenis air = 4.200 J/kg oC) adalah…

Contoh soal kalor dan perubahan wujud 1A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 5 kg

Kalor jenis air (c) = 4200 J/kg oC

Suhu awal (T1) = 0 oC

Suhu akhir (T2) = 10 oC

Perubahan suhu (ΔT) = 10 oC – 0 oC = 10 oC

Ditanya : Kalor yang diserap (Q)

Jawab :

Rumus kalor :

Q = m c ΔT = (5 kg)(4200 J/kg oC)(10 oC) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210.000 Joule

Jawaban yang benar adalah A.

9. Perhatikan grafik di samping! Besar kalor yang diperlukan untuk mengubah 200 gram es pada proses A ke C, jika kalor jenis es 2100 J/kg oC dan kalor lebur es 336.000 J/kg adalah…..

A. 4.200 JouleContoh soal kalor dan perubahan wujud 2

B. 67.200 Joule

C. 71.400 Joule

D. 75.600 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Semua satuan harus dinyatakan dalam satuan Sistem Internasional

Massa es (m) = 200 gram = 200/1000 kilogram = 0,2 kilogram

Kalor jenis (c) = 2100 J/kg oC

Kalor lebur es (LF) = 336.000 J/kg

Ditanya : Besar kalor yang diperlukan pada proses A ke C

Jawab :

Pada proses A ke B, kalor diserap es untuk menaikkan suhunya dari -10oC menjadi 0oC.

Banyaknya kalor yang diserap pada proses A ke B dihitung menggunakan rumus kalor :

Q = m c ΔT

Keterangan rumus : Q = kalor yang diserap, m = massa es, c = kalor jenis es, ΔT = perubahan suhu

Jadi banyaknya kalor yang diserap adalah :

Q1 = m c ΔT = (0,2)(2100)(0-(-10) = (0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joule

Pada proses B ke C, kalor diserap untuk mencairkan semua es menjadi air. Pada proses ini hanya terjadi perubahan wujud dan tidak terjadi perubahan suhu. Suhu es dan air tetap 0oC.

Banyaknya kalor yang diserap pada proses B ke C dihitung menggunakan rumus kalor :

Q2 = m LF = (0,2 kg)(336.000 J/kg) = 67200 Joule

Banyaknya kalor yang diserap pada proses A ke C :

Q = Q1 + Q2 = 4200 Joule + 67200 Joule = 71400 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

10. Perhatikan grafik hasil percobaan berikut!

Bila 2 kg air dipanaskan, dan kalor uap air = 2,27 x 106 J/kg, kalor jenis air = 4.200 J/kg oC dan tekanan udara 1 atmosfir, maka jumlah kalor yang diperlukan untuk proses dari B ke C adalah sebesar…

A. 3.360 kiloJouleContoh soal kalor dan perubahan wujud 3

B. 4.540 kiloJoule

C. 4.876 kiloJoule

D. 5.212 kiloJoule

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 2 kg

Kalor uap air (LV) = 2,27 x 106 J/kg

Kalor jenis air (c) = 4.200 J/kg oC

Ditanya : Jumlah kalor yang diserap untuk proses dari B ke C.

Jawab :

Pada proses A ke B, kalor yang diserap air digunakan untuk menaikan suhu air dari 60oC sampai 100oC. Pada tekanan udara 1 atmosfir, suhu air mendidih adalah 100oC dan setelah mencapai suhu 100oC air tidak mengalami perubahan suhu lagi tetapi mengalami perubahan wujud cair menjadi gas.

Pada proses B ke C, kalor yang diserap digunakan untuk menguapkan semua air menjadi gas. Banyaknya kalor yang diserap dihitung menggunakan rumus :

Q = m LV = (2 kg)(2,27 x 106 J/kg) = 4,54 x 106 Joule = 4540 x 103 Joule = 4540 kilo Joule

Jawaban yang benar adalah B.

11.

Contoh soal kalor dan perubahan wujud 4Perhatikan grafik berikutl
Es yang massanya 50 gram dipanaskan dari -5oC menjadi air bersuhu 60oC air. Jika kalor lebur es = 80 kal/gram, kalor jenis es = 0,5 kal/gram oC, kalor jenis air = 1 kal/gram oC, maka banyaknnya kalor yang diperlukan pada saat proses dari C ke D adalah….

A. 125 kalori
B. 3.000 kalori
C. 4.000 kalori
D. 7.125 kalori

Pembahasan

Diketahui :
Massa es (m es) = 50 gram
Suhu es (T es) = -5 oC
Kalor jenis es (c es) = 0,5 kal/gram oC
Kalor lebur es (L es) = 80 kal/gram
Suhu air (T air) = 60 oC
Kalor jenis air (c air) = 1 kal/gram oC
Ditanya : Banyaknya kalor pada proses C ke D
Jawab :

Pada proses A ke B, suhu es berubah dari -5 oC menjadi 0 oC
Pada proses B ke C, semua es berubah menjadi air (wujud padat berubah menjadi wujud cair). Pada proses ini, suhu tidak berubah.
Pada proses C ke D, suhu air berubah dari 0 oC menjadi 60 oC

Kalor yang diperlukan pada proses A ke B :
Q = m c ΔT
Q = (mes)(ces)(0 – Tes)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalori
Kalor yang diperlukan pada proses B ke C :
Q = m L
Q = mes Les
Q = (50)(80) = 4000 kalori
Kalor yang diperlukan pada proses C ke D :
Q = m c ΔT
Q = (mair)(cair)(Tair – 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kalori

Kalor yang diperlukan pada proses A ke D :
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kalori

Penulis menghitung jumlah kalor pada semua proses agar anda dapat memahami cara menyelesaikan soal sejenis ini. Yang ditanyakan adalah kalor yang diperlukan pada proses C ke D.

Jawaban yang benar adalah B.

12.

Contoh soal kalor dan perubahan wujud 5Berdasarkan grafik di samping banyaknya kalor yang dibutuhkan 3 kg es dalam proses dari A-B-C adalah… (kalor jenis es = 2.100 J/kgoC, kalor lebur es = 336.000 J/kg)

A. 630 kJ
B. 819 kJ
C. 1071 kJ
D. 3276 kJ

Pembahasan

Grafik di atas menggambarkan proses perubahan wujud es menjadi air.
Pada proses A-B, kalor digunakan untuk menaikan suhu es dari -10oC sampai 0oC.
Q = m c (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 Joule = 63 kJ (kj = kilo Joule)
Pada proses B-C, kalor digunakan untuk mencairkan semua es menjadi air. Pada proses ini, suhu es tidak mengalami perubahan
Q = m LF
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Joule
Banyaknya kalor yang dibutuhkan es pada proses A-B-C adalah :
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
Jawaban yang benar adalah C.

13.

Contoh soal kalor dan perubahan wujud 6Perhatikan grafik pemanasan 500 gram es suhu -10oC berikut! Jika kalor jenis es 2100 J/kgoC, kalor jenis air 4.200 J/kgoC, dan kalor lebur es 336.000 J/kg. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk proses dari B-C-D ?

A. 31.500 J
B. 63.000 J
C. 168.000 J
D. 231.000 J

Pembahasan
Massa es dinyatakan dalam satuan gram karenanya ubah menjadi satuan kilogram (satuan internasional). 500 gram = 0,5 kg.
Pada proses B-C, kalor digunakan untuk mencairkan semua es menjadi air
Q = m LF
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joule
Pada proses C-D, kalor digunakan untuk menaikkan suhu air dari 0oC sampai 30oC
Q = m c (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 Joule
Banyaknya kalor yang dibutuhkan es pada proses B-C-D :
168.000 Joule + 63.000 Joule = 231.000 Joule
Jawaban yang benar adalah D.

14.
Contoh soal kalor dan perubahan wujud 8Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini! Jika kalor jenis es 2.100 J/kgoC, kalor lebur es 336.000 J/kg dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kgoC, maka kalor yang dibutuhkan dalam proses dari P-Q-R adalah…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Pembahasan
Pada proses P-Q, kalor digunakan untuk menaikkan suhu es dari -5oC sampai 0oC
Q = m c (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 Joule
Pada proses Q-R, kalor digunakan untuk mencairkan semua es menjadi air
Q = m LF
Q = (1)(336.000) = 336.000 Joule
Banyaknya kalor yang dibutuhkan es pada proses P-Q-R adalah :
10.500 Joule + 336.000 Joule = 346.500 Joule
Jawaban yang benar adalah D.

15. Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini!

Jika kalor jenis es 2.100 J/kgoC, kalor lebur es 336.000 J/kg dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kgoC, maka kalor yang dibutuhkan dalam proses dari P-Q-R adalah…

A. 10.500 JContoh soal kalor dan perubahan wujud 9

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Pembahasan

Diketahui :

Massa es = 1 kg

Kalor lebur es (LF) = 336.000 J/kg

Kalor jenis es (c es) = 2.100 J/kgoC

Kalor jenis air (c air) = 4.200 J/kgoC

Ditanya : Kalor yang diperlukan pada proses P-Q-R

Jawab :

Pada proses P ke Q, kalor digunakan untuk menaikkan suhu es dari -5oC menjadi 0oC. Kalor dihitung menggunakan rumus : Q = m c ΔT, di mana Q = kalor, m = massa es, c = kalor jenis es, ΔT = perubahan suhu dari -5oC sampai 0oC.

Kalor yang diperlukan pada proses P ke Q :

Q = m c ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joule

Pada proses Q ke R, kalor digunakan untuk mencairkan semua es menjadi air. Pada proses ini, suhu tidak berubah. Kalor dihitung menggunakan rumus : Q = m LF, di mana Q = kalor, m = massa es, LF = kalor lebur es.

Kalor yang diperlukan pada proses Q ke R :

Q = m LF = (1)(336.000) = 336.000 Joule

Kalor total :

10500 + 336.000 = 346.500 Joule

Jawaban yang benar adalah D.

Sumber soal:

Soal UN IPA SMP/MTs

Alexsander San Lohat

Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Guru Fisika di SMAN 2 Nubatukan Lewoleba, Kabupaten Lembata, Provinsi Nusa Tenggara Timur.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.