Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten/kota – Kalor, perubahan wujud, perpindahan kalor, asas Black

Kalor lebur

1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.43

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

Pembahasan
Jawaban yang benar adalah D.

Perubahan wujud

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.41
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota – Kalor, perubahan wujud, perpindahan kalor, asas Black 1Perhatikan grafik hasil suatu percobaan berikut!

Air sebanyak 2 kg bersuhu 60oC 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

Pembahasan
Diketahui :
Massa air (m) = 2 kg
Suhu air (T) = 60oC
Kalor uap air (LV) = 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
Jawab :
Proses A-B = Air dipanaskan dari suhu 60oC sampai 100oC. 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 LV
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 LV.

Kalor yang diperlukan untuk proses B-C :
Q = m LV
Q = (2 kg)(2,27 x 106 J/kg)
Q = 4,54 x 106 Joule
Q = 4.540.000 Joule
Q = 4.540 kilojoule
Jawaban yang benar adalah B.

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.44
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
Pembahasan
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)
Jawaban yang benar adalah A.

Perpindahan Kalor

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.46
Sebuah jendela kaca mempunyai tebal 8 mm dan luas 1 m2. Jika temperatur udara di luar 30oC dan di dalam 20oC serta konduktivitas termal kaca adalah 0,8 W/moC, maka jumlah energi yang melewati kaca selama 1 jam adalah…. mega joule
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Pembahasan
Diketahui :
Tebal kaca (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Luas kaca (A) = 1 m2
Perbedaan suhu (ΔT) = 30oC–20oC = 10oC
Konduktivitas termal kaca (k) = 0,8 W/moC
Selang waktu (t) = 1 jam = 60 (60 sekon) = 3600 sekon
Ditanya : Jumlah energi yang melewati kaca selama 1 jam
Jawab :
Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota – Kalor, perubahan wujud, perpindahan kalor, asas Black 2

Jumlah energi yang melewati kaca selama 1 jam :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota – Kalor, perubahan wujud, perpindahan kalor, asas Black 3

Jawaban yang benar adalah D.

5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.46
Sebuah batang logam panjangnya 1 m. Salah satu ujungnya dipanaskan pada suhu tetap 150oC sementara ujung yang lain dipertahankan pada suhu ruang yaitu 30oC. Temperatur bagian batang yang berjarak 30 cm dari ujung yang dipanaskan adalah….
A. 36oC
B. 84oC
C. 114oC
D. 125oC
Pembahasan
Diketahui :
Panjang batang logam (l) = 1 meter
Perbedaan suhu (ΔT) = 150oC–30oC = 120oC
Ditanya : Temperatur bagian batang yang berjarak 30 cm dari ujung yang dipanaskan
Jawab :
Hitung laju perpindahan kalor secara konduksi :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota – Kalor, perubahan wujud, perpindahan kalor, asas Black 4

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

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota – Kalor, perubahan wujud, perpindahan kalor, asas Black 5

Jawaban yang benar adalah C.

Asas Black

6. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.44
Berapa suhu akhir campuran jika 50 gram air bersuhu 0oC ditambahkan ke 100 gram air bersuhu 90oC ?
A. 15oC
B. 45oC
C. 60oC
D. 75oC
Pembahasan
Diketahui :
Massa air 1 (m1) = 50 gram
Suhu air 1 (T1) = 0oC
Massa air 2 (m2) = 100 gram
Suhu air 2 (T2) = 90oC
Ditanya : Berapa suhu akhir campuran ?
Jawab :
Asas Black menyatakan bahwa kalor yang dilepas air bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diserap air bersuhu rendah.
Q lepas = m c ΔT = (50)(c air)(T–0) = (50)(c air)(T)
Q serap = m c ΔT = (100)(c air)(90–T) = (100)(c air)(90-T)

Q lepas = Q serap
(50)(c air)(T) = (100)(c air)(90-T)
50 T = 100 (90-T)
50 T = 9000 – 100 T
50 T + 100 T = 9000
150 T = 9000
T = 9000 / 150 = 900 / 15
T = 60oC
Jawaban yang benar adalah C.

7. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.40
Pada temperatur ruangan 0oC dan tekanan udara 1 atm, 10 gram es dimasukkan ke dalam 10 gram air di dalam suatu wadah. Jika temperatur ruangan dan tekanan udara dijaga tetap, maka pada akhirnya yang didapatkan di dalam wadah adalah…
A. 10 gram es dan 10 gram air
B. 20 gram es
C. 20 gram air
D. 5 gram es dan 15 gram air
Pembahasan
Es berwujud padat dicampur dengan air berwujud cair pada suhu 0oC dan suhu dijaga agar selalu 0oC. Bila suhu tetap 0oC maka tidak ada perpindahan kalor di antara es dan air. Jadi pada akhirnya tetap ada 10 gram es dan 10 gram air.
Jawaban yang benar adalah A.

Catatan :
– Kata ES menerangkan bahwa air berwujud padat dan kata AIR menerangkan bahwa air berwujud cair.
– Jika suhu es kurang dari 0oC maka sebelum mencair, suhu es harus naik hingga 0oC
– Pada suhu 0oC terjadi perubahan wujud air dari padat (es) menjadi cair (air). Jadi es bisa bersuhu 0oC dan air juga bisa bersuhu 0oC. Ketika bersuhu 0oC, es berwujud padat sedangkan air berwujud cair.

Ukuran Kertas : F4, Jumlah halaman : 74

Materi Pembahasan Soal :

  • Besaran, satuan, dimensi, pengukuran dan angka penting
  • Resultan vektor, besaran vektor dan skalar
  • Hukum Gerak Newton
  • Gerak Lurus
  • Usaha dan Energi Mekanik, Pesawat Sederhana
  • Fluida Statis
  • Gelombang Bunyi
  • Osilasi
  • Gelombang Mekanik
  • Alat Optik Cermin dan Lensa
  • Alat Optik Mata, Kacamata dan Teropong
  • Gelombang Cahaya
  • Pemuaian
  • Skala Suhu, Kalibrasi termometer
  • Kalor, Perubahan Wujud, Perpindahan Kalor, Asas Black
  • Muatan listrik, Gaya listrik
  • Rangkaian listrik, Hambatan listrik
  • Energi dan Daya listrik, Gerak Partikel Bermuatan
  • Hukum Ampere, GGL induksi, Transformator
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: