Pembahasan soal kalor dan perubahan wujud

1. Soal UN IPA SMP C4-P12 No.5

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

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.

2. Soal UN IPA SMP tahun 2010 P16-C4 No. 5 – Perubahan wujud

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

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 (L_F) = 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 -10^oC menjadi 0^oC.

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 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

Jawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN IPA SMP tahun 2011 No. 9 – Perubahan wujud

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 kiloJoule

B. 4.540 kiloJoule

C. 4.876 kiloJoule

D. 5.212 kiloJoule

Pembahasan

Diketahui :

Massa air (m) = 2 kg

Kalor uap air (L_V) = 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 60^oC sampai 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 = m L_V = (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.