Rumus asas Black

Contoh soal dan Rumus asas Black

1. Berapa suhu akhir campuran jika 50 gram air bersuhu 0^oC ditambahkan ke 100 gram air bersuhu 90^oC ?
A. 15^oC
B. 45^oC
C. 60^oC
D. 75^oC
Pembahasan
Diketahui :
Massa air 1 (m₁) = 50 gram
Suhu air 1 (T₁) = 0^oC
Massa air 2 (m₂) = 100 gram
Suhu air 2 (T₂) = 90^oC
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 = 60^oC
Jawaban yang benar adalah C.

2. Pada temperatur ruangan 0^oC 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 0^oC dan suhu dijaga agar selalu 0^oC. Bila suhu tetap 0^oC 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 0^oC maka sebelum mencair, suhu es harus naik hingga 0^oC
– Pada suhu 0^oC terjadi perubahan wujud air dari padat (es) menjadi cair (air). Jadi es bisa bersuhu 0^oC dan air juga bisa bersuhu 0^oC. Ketika bersuhu 0^oC, es berwujud padat sedangkan air berwujud cair.

3. Hasil campuran 1 gram es bersuhu 0oC dengan 1 cc air bersuhu 0oC dalam wadah berdinding adiabatik adalah…

A. Air dan es yang jumlahnya tidak dapat ditentukan

B. Air sedikit lebih banyak daripada es

C. 0,5 gram es dan 1,5 cc air

D. 1 gram es dan 1 cc air

E. 1,5 gram es dan 0,5 cc air

Pembahasan

Wadah adiabatik artinya tidak ada kalor yang berpindah dari luar wadah ke dalam wadah. Semikian juga sebaliknya, kalor tidak berpindah dari dalam wadah ke luar wadah.

Suhu sama sehingga tidak terjadi pertukaran kalor.

Jawaban yang benar adalah D.

Sumber soal:

Soal OSN Fisika SMP

Soal SBMPTN Fisika