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 caloric 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

Se știe că:

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

Întrebat: Massa air laut (m)

Jawab:

Rumus kalor :

Q = mc² 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

Răspunsul corect este 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

Se știe că:

Masă (m) = 2 kg

Suhu awal (T₁) = 30^oC

Kalor yang diserap (Q) = 39.000 Joule

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

Întrebat: Suhu akhir tembaga (T₂)

Jawab:

Rumus kalor :

Q = mc² 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)(T)₂ - 30)

100 = (2)(T)₂ - 30)

50=T₂ - 30

T₂ = 50 + 30

T₂ = 80^oC

Răspunsul corect este 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

Se știe că:

Masă (m) = 5 kg

Suhu awal (T₁) = 15°C

Suhu akhir (T₂) = 40°C

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

Întrebat: Kalor (Q)

Jawab:

Rumus Kalor :

Q = mc² ΔT

Q = (5 kg)(4,2 10 ׳ J/kg°C)(40°C – 15°C)

Q= (5)(4,2 10 ׳ J)(25)

Q = 525 x 10³ J

Q = 525.000 Jouli

Răspunsul corect este 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

Se știe că:

Massa air (m) = 2 kg

Suhu awal (T₁) = 24°C

Suhu akhir (T₂) = 90°C

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

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

Jawab:

Kalor :

Q = m c ΔT

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

Q = (2 kg)(4.200 Jouli/kg°C)(66°C)

Q = (132)(4.200 Jouli)

Q = 554.400 Jouli

Răspunsul corect este 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

Se știe că:

Massa (m) = 5 gram

Suhu awal (T₁) = 10^oC

Suhu akhir (T₂) = 40^oC

Kalor jenis air (c) = 1 kal/ gr°C

Întrebat: Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air

Jawab:

Rumus kalor :

Q = mc² ΔT

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

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

Q = 150 kalori

Răspunsul corect este 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 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.

Răspunsul corect este 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

Pembahasan

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

Se știe că:

Massa air (m) = 0,2 kg

Kalor (Q) = 42.000 Joule

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

Suhu awal (T₁) = 25^oC

Întrebat: Suhu akhir (T₂)

Jawab:

Rumus kalor :

Q = mc² ΔT = mc (T₂ - T₁)

Descrierea formulei:

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

Suhu akhir air adalah :

Q = mc² (T₂ - T₁)

42.000 = (0,2)(4200)(T)₂ - 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

Răspunsul corect este 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

Pembahasan

Se știe că:

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

Întrebat: Kalor yang diserap (Q)

Jawab:

Rumus kalor :

Q = mc² ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^oC)(10 ^oC) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210.000 Joule

Răspunsul corect este 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

Pembahasan

Se știe că:

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

Întrebat: Besar kalor yang diperlukan pada proses A ke C

Jawab:

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

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

Q = mc² 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 + Î₂ = 4200 Jouli + 67200 Jouli = 71400 Jouli

Răspunsul corect este 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 kiloJoule

B. 4.540 kiloJoule

C. 4.876 kiloJoule

D. 5.212 kiloJoule

Pembahasan

Se știe că:

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

Întrebat: 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 la 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

Răspunsul corect este B.

11.

Perhatikan grafik berikutl
Es yang massanya 50 gram dipanaskan dari -5^oC menjadi air bersuhu 60^oC 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

Se știe că:
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 devine 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 devine 60 ^oC

Kalor yang diperlukan pada proses A ke B :
Q = mc ΔT
Q = (m_es)(c_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalori
Kalor yang diperlukan pada proses B ke C :
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 kalori
Kalor yang diperlukan pada proses C ke D :
Q = mc ΔT
Q = (m_aer)(c_aer)(T_aer - 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.

Răspunsul corect este B.

12.

Berdasarkan grafik di samping banyaknya caloric yang dibutuhkan 3 kg es dalam proses dari A-B-C adalah… (kalor jenis 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

Pembahasan

Grafik di atas menggambarkan proses perubahan wujud es menjadi air.
Pada proses A-B, kalor digunakan untuk menaikan suhu es dari -10^oC la 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 = m L_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
Răspunsul corect este 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

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 L_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joule
Pada proses C-D, kalor digunakan untuk menaikkan suhu air dari 0^oC la 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
Răspunsul corect este 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
Pembahasan
Pada proses P-Q, kalor digunakan untuk menaikkan suhu es dari -5^oC la 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 = m L_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
Răspunsul corect este D.

15. Perhatikan grafik pemanasan 1 kg es berikut ini!

Dacă 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

Pembahasan

Se știe că:

Massa es = 1 kg

Kalor lebur es (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

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

Jawab:

Pada proses P ke Q, kalor digunakan untuk menaikkan suhu es dari -5^oC devine 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 la 0^oC.

Kalor yang diperlukan pada proses P ke Q :

Q = mc² 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 = m L_F = (1)(336.000) = 336.000 Jouli

Kalor total :

10500 + 336.000 = 346.500 Jouli

Răspunsul corect este D.

Sursa întrebării:

Întrebări pentru examenul național de științe pentru gimnaziu/gimnaziu islamic