نمونه سوالات مبحث دما و گرما

15 Contoh soal Suhu dan Kalor

Kalibrasi Termometer

1. Termometer X yang telah ditera menunjukkan angka -30^o pada titik beku air dan 90^o pada titik didih air. Suhu 60^oX sama dengan …

A. 20 ^oC

B. 45 ^oC

C. 50 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80 ^oC

پمباهاسان

معلوم است که:

Titik beku air pada termometer X = -30^o

Titik didih air pada termometer X = 90^o

پرسیده شد: 60^oایکس = ….. ^oC

جواب:

در مقیاس فارنهایت، نقطه انجماد آب ۳۲ است.^oفارنهایت و نقطه جوش آب ۲۱۲ است^oو. بین نقطه انجماد و نقطه جوش آب ۲۱۲ درجه اختلاف وجود دارد.^o - 32^o = 180^o.

در مقیاس سلسیوس، نقطه انجماد آب صفر است^oدرجه سانتیگراد و نقطه جوش آب ۱۰۰ است^oج. بین نقطه انجماد و نقطه جوش آب ۱۰۰ درجه سانتیگراد اختلاف وجود دارد.^o - 0^o = 100^o.

Pada skala X, titik beku air adalah -30^oX dan titik didih air adalah 90^oX. Antara titik beku dan titik didih air terdapat selisih 90^o – (-30^o) = 90،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^o + 30^o = 120^o.

Ubah skala X ke skala Celcius :

جواب صحیح D است.

گسترش

2. Sebatang logam dipanaskan sehingga suhunya 80^oطول C برابر با 115 سانتی‌متر می‌شود. اگر ضریب انبساط خطی فلز 3.10 باشد^{-3 o}C^-1 و دمای اولیه فلز 30 است^oC، آنگاه طول اولیه فلز ... است.

الف. ۴ سانتی‌متر

ب. ۵ سانتی‌متر

ج. ۸ سانتی‌متر

d.102,5cm

E. 103 سانتی‌متر

پمباهاسان

معلوم است که:

دمای اولیه (T)₁) = 30،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

دمای نهایی (T)₂) = 80،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

تغییر دما (ΔT) = 80^oج - 30^oC = 50^oC

ضریب انبساط خطی فلز (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

طول نهایی فلز (L) = 115 سانتی‌متر

پرسیده شد: طول اولیه فلز (L)_o)

جواب:

فرمول انبساط طول:

جواب صحیح الف است.

۶. یک میله برنجی در ابتدا ۴۰ سانتی‌متر طول دارد. وقتی در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود^oطول C برابر با ۴۰.۰۴ سانتی‌متر می‌شود. اگر ضریب انبساط خطی برنج ۲.۰ × ۱۰ باشد^{-5 o}C^-1 بنابراین دمای اولیه میله برنجی ... است.

A. 20 ^oC

B. 22 ^oC

C. 25 ^oC

D. 30 ^oC

E. 50 ^oC

پمباهاسان

معلوم است که:

دمای نهایی (T)₂) = 80،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

طول اولیه (L)_o) = ۶ سانتی‌متر

طول نهایی (L) = 40,04 سانتی‌متر

افزایش طول (ΔL) = ۴۰.۰۴ سانتی‌متر – ۴۰ سانتی‌متر = ۰.۰۴ سانتی‌متر

ضریب انبساط خطی برنج (α) = 2,0 x 10^{-5 o}C^-1

پرسیده شد: دمای اولیه (T)₁)

جواب:

فرمول انبساط فلز:

0,04 = (2,0 10 XNUMX^-5)(40)(80 – تی₁)

0,04 = (80 10 XNUMX^-5)(80 – T₁)

0,04 = 0,0008 (80 – T₁)

۰.۰۴ = ۰.۰۶۴ – ۰.۰۰۰۸ ت₁

0,0008 T₁ = 0,064 - 0,040

0,0008 T₁ = 0,024

T₁ = 30^oC

جواب صحیح D است.

Perpindahan Kalor Secara Konduksi

4. Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini. Jika konduktivitas termal logam I = 4 kali konduktivitas logam II, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah…

A. 45⁰ C

B. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25⁰ C

پمباهاسان

معلوم است که:

Ukuran batang sama

رسانایی حرارتی فلز I = 4k

رسانایی گرمایی فلز II = k

Suhu ujung logam I = 50⁰ C

Suhu ujung logam II = 0⁰ C

پرسیده شد: دما در محل اتصال دو فلز

جواب:

فرمول نرخ انتقال حرارت از طریق رسانش:

شرح: Q/t = نرخ انتقال حرارت، k = رسانایی حرارتی، A = مساحت سطح، T₁-T₂ = تغییر دما، l = طول میله

دما در صفحه مرزی P و Q:

دو میله فلزی A و B هم اندازه هستند، بنابراین مساحت سطح (A) و طول (l) میله‌ها از معادله حذف می‌شوند.

جواب صحیح B است.

۱۷. به عبارت زیر توجه کنید!

(1) رسانایی فلز

(2) اختلاف دما بین دو انتهای فلز

(3) طول فلز

(4) جرم فلزی

عواملی که میزان انتشار گرما در فلز را تعیین می‌کنند عبارتند از ...

الف. (1)، (2) و (3)

ب. (1) و (4)

ج. (2) و (4)

د. (3) و (4)

ه. فقط (4)

پمباهاسان

بر اساس فرمول نرخ انتقال حرارت از طریق رسانش، عواملی که نرخ انتقال حرارت را تعیین می‌کنند عبارتند از رسانایی فلز (k)، اختلاف دما بین دو انتهای فلز (T) و طول فلز (l). جرم فلز هیچ تاثیری ندارد.

جواب صحیح الف است.

6. Dua buah batang PQ dengan ukuran yang sama, tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti gambar di bawah ini. Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah …

الف. ۸۰ درجه سانتی‌گراد

ب. ۵۰ درجه سانتی‌گراد

ج. 72 درجه سانتیگراد

د. 70 درجه سانتیگراد

۶۲۷ درجه سانتیگراد

پمباهاسان

معلوم است که:

Batang PQ mempunyai ukuran yang sama.

Koefisien konduksi termal logam P (k_P) = 2k

Koefisien konduksi termal logam Q (k_Q) = ک

پرسیده شد: دما در صفحه مرزی P و Q

جواب:

فرمول نرخ انتقال حرارت از طریق رسانش:

شرح: Q/t = نرخ انتقال حرارت، k = رسانایی حرارتی، A = مساحت سطح، T₁-T₂ = تغییر دما، l = طول میله

دما در صفحه مرزی P و Q:

Batang PQ mempunyai ukuran yang sama sehingga A dan l dilenyapkan dari persamaan.

هیچ جواب درستی وجود ندارد.

Perubahan Wujud

7. 1 kg es pada suhu 0 ^oC dicampur dengan 0,5 kg air pada suhu 0 ^oC, maka …

A. sebagian air membeku

B. sebagian es mencair

C. semua es mencair

D. semua air membeku

E. jumlah massa es dalam air tetap

پمباهاسان

Kata es menunjukkan air berwujud padat, sedangkan kata air menunjukkan air berwujud cair.

در دمای ۲۰^oC es mengalami perubahan wujud padat menjadi cair. Agar wujudnya berubah maka harus ada kalor yang diserap oleh es. Es dicampur dengan air sehingga es seharusnya menyerap kalor dari air. Walaupun demikian, suhu air juga 0^oC sehingga tidak ada kalor yang dapat diserap es. Dengan demikian, jumlah massa es dalam air tetap.

پاسخ صحیح E است.

اصل سیاه

8. Di dalam sebuah bejana besi bermassa 200 gr terdapat 100 gr minyak bersuhu 20 ^oC. Di dalam bejana dimasukkan 50 gr besi bersuhu 75 ^oC. Bila suhu bejana naik 5^oسی و گرمای ویژه minyak = 0,43 kal/g ^oC, maka kalor jenis besi adalah …

A. 0,143 kal/g ^oC

B. 0,098 kal/g ^oC

C. 0,084 kal/g ^oC

D. 0,075 kal/g ^oC

E. 0,064 kal/g ^oC

پمباهاسان

معلوم است که:

Massa bejana besi (m) = 200 gr

Suhu awal bejana besi (T₁) = 20،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

Minyak berada di dalam bejana besi sehingga suhu minyak = suhu bejana besi.

Suhu akhir bejana besi (T₂) = 20،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oسی + ۲۲^oC = 25^oC

Massa minyak (m) = 100 gram

Kalor jenis minyak (c minyak) = 0,43 kal/g ^oC

Suhu awal minyak (T₁) = 20،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

Minyak berada di dalam bejana sehingga minyak setimbang termal dengan bejana besi. Jadi apabila suhu akhir bejana besi adalah 25^oC maka suhu akhir minyak adalah 25^oC.

Suhu akhir minyak (T₂) = 20،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oسی + ۲۲^oC = 25^oC

Massa besi (m) = 50 gram

Suhu awal besi (T₁) = 75،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

Besi dicelupkan ke dalam minyak yang berada di dalam bejana karenanya besi setimbang termal dengan minyak dan bejana. Jadi jika suhu akhir bejana adalah 25^oC maka suhu akhir besi adalah 25^oC.

پرسیده شد: Kalor jenis besi (c besi)

جواب:

Kalor yang dilepaskan oleh besi :

Q = m c ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kalori

Kalor yang diserap oleh bejana besi :

Q = m c ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kalori

Kalor yang diserap oleh minyak :

Q = m c ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalori

Asas Black menyatakan bahwa di dalam sistem tertutup terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi diserap oleh benda bersuhu rendah.

Q lepas = Q serap

۲۵۰۰ درجه سانتیگراد = ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد + ۲۱۵

۲۵۰۰ درجه سانتیگراد – ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد = ۲۱۵

۱۵۰۰ درجه سانتیگراد = ۲۱۵

ج = ۲۱۵/۱۵۰۰

c = 0,143 kal/g ^oC

جواب صحیح الف است.

9. Gelas berisi 200 gram air bersuhu 20°C dimasukkan 50 gram es bersuhu -2°C. Jika hanya terjadi pertukaran kalor antara air dan es saja, setelah terjadi kesetimbangan akan diperoleh… (c air = 1 kal/gr°C; c_es = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/gr)

A. seluruh es mencair dan suhunya di atas 0°C

B. seluruh es mencair dan suhunya 0°C

C. tidak seluruh es mencair dan suhunya 0°C

D. suhu seluruh sistem di bawah 0°C

E. sebagian air membeku dan suhu sistem 0°C

پمباهاسان

معلوم است که:

Massa air (m_هوا) = 200 گرم

Suhu air (T_هوا) = 20،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC

Kalor jenis air (c_هوا) = 1 kal/gr°C

Massa es (m_es) = 50 گرم

Suhu es (T_es) = -2^oC

Kalor jenis es (c_es) = 0,5 kal/gr°C

Kalor lebur air (L) = 80 kal/gr

جواب:

Kalor untuk menaikkan suhu es dari -2^oسی تا ۰^oج:

Q = mc₂ ΔT

Q = (50 gram)(0,5 kal/gr°C)(0^oج – (-2)^oج))

Q = (50)(0,5 kal)(2)

Q = ۱۵۰ کالری

Kalor untuk mencairkan semua es menjadi air :

Q = m L = (50 gram)(80 kal/gram) = 4000 kalori

Kalor untuk menurunkan suhu semua air dari 20^oسی تا ۰^oج:

Q = mc₂ ΔT

Q = (200 gram)(1 kal/gr°C)(0^oج – (20)^oج))

Q = (200)(1 kal)(-20)

Q = -4000 kalori

Tanda positif artinya kalor ditambahkan, tanda negatif artinya kalor dilepaskan.

Kalor untuk menaikkan suhu es ke 0^oC adalah 50 kalori dan kalor untuk mencairkan semua es adalah 4000 kalori. Jadi kalor total untuk mencairkan semua es adalah 4050 kalori. Kalor yang tersedia adalah kalor yang dilepaskan air sebanyak 4000 kalori.

Dapat disimpulkan bahwa kalor yang tersedia tidak cukup untuk mencairkan semua es menjadi air. Sebagian besar es telah mencair menjadi air tetapi sebagian kecil belum mencair. Air dan sisa es ini berada pada suhu 0^oC.

جواب صحیح C است.

10. Potongan aluminium bermassa 200 gram dengan suhu 20^oC dimasukan ke dalam bejana air bermassa 100 gram dan suhu 80^oC. Jika diketahui kalor jenis aluminium 0,22 kal/g ^oC dan kalor jenis air 1 kal/g ^oC, maka suhu akhir aluminium mendekati…

A. 20^oC

B. 42^oC

C. 62^oC

D. 80^oC

E. 100^oC

پمباهاسان

شناخته شده است :

Massa aluminium = 200 gram

Suhu aluminium = 20^oC

Massa air = 100 gram

دمای آب = ۵۰^oC

Kalor jenis aluminium = 0,22 kal/g ^oC

Kalor jenis air = 1 kal/g ^oC

پرسیده شد : suhu akhir aluminium

جواب :

Aluminium berada di dalam air sehingga suhu akhir aluminium = suhu akhir air.

Kalor yang dilepas air bersuhu lebih tinggi (Q lepas) = kalor yang diserap aluminium bersuhu lebih rendah (Q serap)

m_هوا c (ΔT) = m_{آلومینیوم} c (ΔT)

(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)

(100)(80 – T) = (44)(T – 20)

۸۰۰۰ – ۱۰۰T = ۴۴T – ۸۸۰

۸۰۰۰ + ۸۸۰ = ۴۴T + ۱۰۰T

۱۱۰ = ۲T

T = 62^oC

جواب صحیح C است.

11. Sepotong uang logam bermassa 50 g bersuhu 85 °C dicelupkan ke dalam 50 g air bersuhu 29,8 °C (kalor jenis air = 1 kal.g ^-1 .°C^-1 ). Jika suhu akhirnya 37 °C dan wadah tidak menyerap kalor, maka kalor jenis logam adalah…

A. 0,15 kal.g ^-1 .°C^-1

B. 0,30 kal.g ^-1 .°C^-1

C. 1,50 kal.g ^-1 .°C^-1

D. 4,8   kal.g ^-1 .°C^-1

E. 7,2   kal.g ^-1 .°C^-1

پمباهاسان

شناخته شده است :

Massa logam (m_logam) = 50 گرم

Suhu logam = 85^oC

Massa air (m_هوا) = 50 گرم

دمای آب = ۵۰^oC

Kalor jenis air (c_هوا) = 1 kal.g ^-1 .°C^-1

Suhu akhir campuran = 37^oC

پرسیده شد : kalor jenis logam (c logam)

جواب :

Kalor yang dilepas logam bersuhu lebih tinggi (Q lepas) = kalor yang diserap air bersuhu lebih rendah (Q serap)

m_logam c (ΔT) = m_هوا c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(ج)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

۴۸ ج = ۷.۲

c = 0,15 kal.g ^-1 .°C^-1

جواب صحیح الف است.

12. Balok es bermassa 50 gram bersuhu 0°C dicelupkan pada 200 gram air bersuhu 30°C yang diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air 1 kal.g^{- 1} ° C ^-1 dan kalor lebur es 80 kal.g ^-1, maka suhu akhir campuran adalah….

الف. ۸۰ درجه سانتی‌گراد

ب. ۵۰ درجه سانتی‌گراد

ج. 11 درجه سانتیگراد

د. 14 درجه سانتیگراد

۶۲۷ درجه سانتیگراد

پمباهاسان

شناخته شده است :

Massa es (m_es) = 50 گرم

Suhu es = 0°C

Massa air (m_هوا) = 200 گرم

دمای آب = ۵۰^oC

Kalor jenis air (c_هوا) = 1 kal.g^{- 1} ° C ^-1

گرمای ذوب یخ (L)_es) = 80 kal.g ^-1

پرسیده شد : suhu akhir campuran

جواب :

Terlebih dahulu perkirakan keadaan akhir :

Kalor yang dilepaskan oleh air untuk menurunkan suhunya dari 30^oسی تا ۰^oج:

Q_لپا = متر_هوا c_هوا (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Kalor yang diperlukan untuk meleburkan semua es :

Q_lebur = متر_es L_es = (50)(80) = 4000

Kalor yang digunakan untuk meleburkan semua es hanya 4000 sedangkan jumlah kalor yang tersedia adalah 6000. Dapat disimpulkan bahwa suhu akhir campuran berada di atas 0^oC.

اصل سیاه :

Kalor yang dilepas oleh air = kalor untuk meleburkan semua es + kalor untuk menaikan suhu air es

(m_هوا)(ج_هوا)(ΔT) = (m_es)(ل_es) + (متر_es)(ج_هوا)(ΔT)

(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)

(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)

۶۰۰۰ – ۲۰۰ تن = ۴۰۰۰ + ۵۰ تن – ۰

۶۰۰۰ – ۴۰۰۰ = ۵۰ تن + ۲۰۰ تن

۱۱۰ = ۲T

تی = ۲۰۰۰/۲۵۰

T = 8^oC

جواب صحیح B است.

Perubahan wujud zat

13. Grafik di bawah ini menyatakan hubungan antara suhu (T) dengan kalor (Q) yang diberikan pada 1 gram zat padat. Besar kalor uap zat padat tersebut adalah…
A. 60 kalori/gram
B. 70 kalori/gram
C. 80 kalori/gram
D. 90 kalori/gram
E. 100 kalori/gram
بحث:Kalor uap adalah banyaknya kalor yang diserap (atau dilepaskan) oleh 1 gram benda untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi gas (atau dari gas menjadi cair).
شناخته شده است :
Kalor yang diserap atau dilepas : Q = 140 kalori – 60 kalori = 80 kalori
Massa zat padat : m = 1 gram
پرسیده شد :
Kalor uap (L_v) zat padat ?
جواب :
Rumus untuk menentukan kalor uap :
Q = m³ L_v
Keterangan : Q = kalor yang diserap atau dilepaskan, m = massa zat, L_v = kalor uap
L_v = Q / m
L_v = 80 kalori / 1 gram
L_v = 80 kalori/gram
جواب صحیح C است.

14. Di bawah ini adalah grafik kalor terhadap suhu dari 1 kg uap pada tekanan normal. Kalor didih air 2256 x 10³ J/kg dan kalor jenis air 4,2 x 10³ J/kg K, maka kalor yang dilepas pada perubahan dari uap menjadi air adalah…
الف. ۹ × ۱۰³ ژول
ب. ۱۸ × ۱۰³ ژول
ج. ۵۲ × ۱۰⁶ ژول
د. ۶۰ × ۱۰⁶ ژول
۸۱ × ۱۰⁶ ژول

بحث:
شناخته شده است :
Kalor uap atau kalor didih (L_v) = ۲ × ۱۰³ J / kg
Kalor jenis air (c) = 4200 J/kg K
Massa uap (m) = 1 kg
پرسیده شد :
Kalor yang dilepas (Q) ?
جواب :
Q = m³ L_v
Q = (1 کیلوگرم)(2.256 x 10)³ ژول/کیلوگرم)
Q = 2256 × 10³ ژول
Q = 2,256 × 10⁶ ژول
جواب صحیح D است.

15. Banyaknya kalor yang diserap untuk menaikan suhu air bermassa 2 kg dari -2 ^oسی تا ۰ ^oC adalah… Kalor jenis air = 4.200 J/kg C^o, kalor jenis es = 2.100 J/kg C^o, kalor lebur air (L_F) = ۳۳۶۰۰۰ ژول بر کیلوگرم
الف. 760.400 جی
ب. ۱۰۰ ژول
سی. ۲۰۰ ژول
دی. ۴۰۰ جی
ه. 540.000 ژول
بحث:
شناخته شده است :
Massa (m) air = 2 kg
Suhu (T) awal = -2 ^oC
دمای نهایی (T) = 10 ^oC
Kalor jenis es (c es) = 2100 J/kg C^o
Kalor jenis air (c air) = 4200 J/kg C^o
Kalor lebur air (L_F) = ۳۳۶۰۰۰ ژول بر کیلوگرم
پرسیده شد :
Kalor yang diserap (Q) ?
جواب :
Perubahan suhu dari -2 ^oسی تا ۰ ^oC dilalui melalui beberapa tahap.
Tahap 1, suhu es meningkat dari -2 ^oسی تا ۰ ^oC (kenaikan suhu es berhenti pada suhu titik beku air yakni 0 ^oC)
Tahap 2, semua es mencair (wujud padat berubah menjadi wujud cair pada suhu titik beku air yakni 0 ^oC)
Tahap 3, suhu air meningkat lagi dari 0 ^oسی تا ۰ ^oC)
Jadi dari suhu -2 ^oسی تا ۰ ^oC, air masih dalam wujud padat. Pada suhu 0 ^oC, terjadi perubahan wujud padat menjadi cair. Setelah wujud padat berubah menjadi wujud cair, suhu air meningkat lagi dari 0 ^oسی تا ۰ ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg C^o)(0 ^oج – (-2) ^oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q₂ = (m)(L_F) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q₃ = (m)(c air)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o)(10 ^oج - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Kalor yang diserap :
کیو = کیو₁ + س₂ + س₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 ژول
جواب صحیح الف است.

منبع سوال:

سوالات فیزیک آزمون سراسری برای دبیرستان/هنرستان فنی و حرفه ای