Foarbyldfragen oer waarmte en feroaringen yn steat

15 Contoh soal kalor dan perubahan wujud

Pembahasan Soal Kalor

1. Untuk menaikkan suhu air laut 1°C diperlukan hjitte 3900 Joule. Jika spesifike waarmte 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

Diskusje

It is bekend dat:

Perubahan suhu (ΔT) = 1^oC

Kalor (Q) = 3900 Joule

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

Frege: Massa air laut (m)

Antwurd:

Waarmteformule:

Q = mc 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

It goede antwurd is 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

Diskusje

It is bekend dat:

Massa (m) = 2 kg

Begjintemperatuer (T₁) = 30^oC

Kalor yang diserap (Q) = 39.000 Joule

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

Frege: Suhu akhir tembaga (T₂)

Antwurd:

Waarmteformule:

Q = mc ΔT

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

Q = mc² ΔT = mc² (T₂ - T₁)

39.000 = (2)(390)(T₂ - 30)

100 = (2)(1)(T₂ - 30)

100 = (2)(T₂ - 30)

50=T₂ - 30

T₂ = 50 + 30

T₂ = 80^oC

It goede antwurd is 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

Diskusje

It is bekend dat:

Massa (m) = 5 kg

Begjintemperatuer (T₁) = 15°C

Eintemperatuer (T₂) = 40°C

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

Frege: Waarmte (Q)

Antwurd:

Rumus Kalor :

Q = mc 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

It goede antwurd is 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

Diskusje

It is bekend dat:

Massa wetter (m) = 2 kg

Begjintemperatuer (T₁) = 24°C

Eintemperatuer (T₂) = 90°C

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

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

Antwurd:

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

It goede antwurd is 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 kaloaren

B. 150 kaloaren

C. 200 kaloaren

D. 400 kaloaren

Diskusje

It is bekend dat:

Massa (m) = 5 gram

Begjintemperatuer (T₁) = 10^oC

Eintemperatuer (T₂) = 40^oC

Kalor jenis air (c) = 1 kal/ gr°C

Frege: Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air

Antwurd:

Waarmteformule:

Q = mc ΔT

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

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

Q = 150 kaloaren

It goede antwurd is B.

6. Bahan penghantar kalor yang paling baik adalah …

A. aluminium

B. raksa

C. besi

D. kaca

Diskusje

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 C^o

Besi = 40 J/m s C^o

Raksa = 8,30 J/m s C^o

Kaca = 0,84 J/m s C^o

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

It goede antwurd is A.

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

A. 100^oC

B. 80^oC

C. 75^oC

D. 50^oC

Diskusje

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

It is bekend dat:

Massa wetter (m) = 0,2 kg

Kalor (Q) = 42.000 Joule

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

Begjintemperatuer (T₁) = 25^oC

Frege: Eintemperatuer (T₂)

Antwurd:

Waarmteformule:

Q = mc ΔT = mc(T₂ - T₁)

Formulebeskriuwing:

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

Suhu akhir air adalah :

Q = mc (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 = 75^oC

It goede antwurd is 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…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Diskusje

It is bekend dat:

Massa wetter (m) = 5 kg

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

Begjintemperatuer (T₁) = 0 ^oC

Eintemperatuer (T₂) = 10 ^oC

Perubahan suhu (ΔT) = 10 ^oC - 0 ^oC = 10 ^oC

Frege: Kalor yang diserap (Q)

Antwurd:

Waarmteformule:

Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^oC)(10 ^oC) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210.000 Joule

It goede antwurd is 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 Joule

B. 67.200 Joule

C. 71.400 Joule

D. 75.600 Joule

Diskusje

It is bekend dat:

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

Waarmte fan fusje fan iis (L_F) = 336.000 J/kg

Frege: Besar kalor yang diperlukan pada proses A ke C

Antwurd:

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

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

Q = mc ΔT

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

Jadi banyaknya kalor yang diserap adalah :

Q₁ = mc 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 0^oC.

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

Q₂ = m L_F = (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

It goede antwurd is 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 kilojoules

B. 4.540 kiloJoule

C. 4.876 kiloJoule

D. 5.212 kiloJoule

Diskusje

It is bekend dat:

Massa wetter (m) = 2 kg

Waarmte fan wetterdamp (L_V) = 2,27 x 10⁶ J / kg

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

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

Antwurd:

Pada proses A ke B, kalor yang diserap air digunakan untuk menaikan suhu air dari 60^oC oant 100^oC. Pada tekanan udara 1 atmosfir, suhu air mendidih adalah 100^oC dan setelah mencapai suhu 100^oC 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 = mL_V = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg) = 4,54 x 10⁶ Joule = 4540 x 10³ Joule = 4540 kilo Joule

It goede antwurd is B.

11.

Jou omtinken oan de folgjende grafyk
Iis mei in massa fan 50 gram wurdt ferwaarme fan -5^oC oan wetter by in temperatuer fan 60^oC wetter. As de waarmte fan smelten fan iis = 80 kal/gram, dan is de spesifike waarmte fan iis = 0,5 kal/gram ^oC, spesifike waarmte fan wetter = 1 kal/gram ^oC, dan is de hoemannichte waarmte dy't nedich is tidens it proses fan C nei D….

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

Diskusje

It is bekend dat:
Massa fan iis (m es) = 50 gram
Iistemperatuer (T es) = -5 ^oC
Spesifike waarmte fan iis (c es) = 0,5 kal/gram ^oC
Waarmte fan smeltend iis (L iis) = 80 kal/gram
Wettertemperatuer (T wetter) = 60 ^oC
Spesifike waarmte fan wetter (c wetter) = 1 kal/gram ^oC
Fraach: De hoemannichte waarmte yn it proses C oant D
Antwurd:

Yn proses A nei B feroaret de temperatuer fan it iis fan -5 ^oC wurdt 0 ^oC
Yn proses B oant en mei C feroaret al it iis yn wetter (de fêste stof feroaret yn in floeistof). Yn dit proses feroaret de temperatuer net.
Yn proses C nei D feroaret de wettertemperatuer fan 0 ^oC wurdt 60 ^oC

Waarmte nedich yn proses A oant B:
Q = mc ΔT
Q = (m_es)(c_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kaloaren
Waarmte nedich yn proses B oant C:
Q = mL
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 kaloaren
Waarmte nedich yn proses C oant D:
Q = mc ΔT
Q = (m_loft)(c_loft)(T_loft - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kaloaren

Waarmte nedich yn proses A oant en mei D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kaloaren

De auteur berekkent de hoemannichte waarmte dy't nedich is foar elk proses om jo te helpen begripe hoe't jo dit soarte probleem oplosse kinne. De fraach is de waarmte dy't nedich is foar proses C oant en mei D.

It goede antwurd is B.

12.

Berdasarkan grafik di samping banyaknya hjitte yang dibutuhkan 3 kg es dalam proses dari A-B-C adalah… (spesifike waarmte es = 2.100 J/kg^oC, kalor lebur es = 336.000 J/kg)

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

Diskusje

Grafik di atas menggambarkan proses perubahan wujud es menjadi air.
Pada proses A-B, kalor digunakan untuk menaikan suhu es dari -10^oC oant 0^oC.
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 = mL_F
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
It goede antwurd is C.

13.

Perhatikan grafik pemanasan 500 gram es suhu -10^oC berikut! Jika kalor jenis es 2100 J/kg^oC, kalor jenis air 4.200 J/kg^oC, 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

Diskusje
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 = mL_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joule
Pada proses C-D, kalor digunakan untuk menaikkan suhu air dari 0^oC oant 30^oC
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
It goede antwurd is D.

14.
Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini! Jika kalor jenis es 2.100 J/kg^oC, kalor lebur es 336.000 J/kg dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kg^oC, 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
Diskusje
Pada proses P-Q, kalor digunakan untuk menaikkan suhu es dari -5^oC oant 0^oC
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 = mL_F
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
It goede antwurd is D.

15. Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini!

As spesifike waarmte es 2.100 J/kg^oC, kalor lebur es 336.000 J/kg dan kalor jenis air adalah 4.200 J/kg^oC, 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

Diskusje

It is bekend dat:

Massa es = 1 kg

Waarmte fan fusje fan iis (L_F) = 336.000 J/kg

Kalor jenis es (c es) = 2.100 J/kg^oC

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

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

Antwurd:

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

Kalor yang diperlukan pada proses P ke Q :

Q = mc 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 L_F, di mana Q = kalor, m = massa es, L_F = kalor lebur es.

Kalor yang diperlukan pada proses Q ke R :

Q = mL_F = (1)(336.000) = 336.000 Joule

Kalor total :

10500 + 336.000 = 346.500 Joule

It goede antwurd is D.

Boarne fan 'e fraach:

Fragen foar it Nasjonaal Eksamen Wittenskip foar de Middelbere Skoalle/Islamityske Middelbere Skoalle