15 Contoh soal Suhu dan Kalor
Kalibrasi Termometer
1. Termometer X yang telah ditera menunjukkan angka -30o pada titik beku air dan 90o pada titik didih air. Suhu 60oX sama dengan …
A. 20 oC
B. 45 oC
C. 50 oC
D. 75 oC
Э. 80 oC
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Titik beku air pada termometer X = -30o
Titik didih air pada termometer X = 90o
Пурсида шуд: 60oX = ….. oC
Ҷавоб:
Дар миқёси Фаренгейт, нуқтаи яхбандии об 32 дараҷа астoF ва нуқтаи ҷӯшиши об 212 аст.oF. Байни нуқтаи яхкунӣ ва нуқтаи ҷӯшидани об фарқияти 212 вуҷуд дорадo - 32o = 180o.
Дар миқёси Селсий нуқтаи яхбандии об 0 астoC ва нуқтаи ҷӯшиши об 100 дараҷа аст.oC. Байни нуқтаи яхкунӣ ва нуқтаи ҷӯшидани об фарқияти 100°C вуҷуд дорад.o - 0o = 100o.
Pada skala X, titik beku air adalah -30oX dan titik didih air adalah 90oX. Antara titik beku dan titik didih air terdapat selisih 90o – (-30o) = 90o + 30o = 120o.
Ubah skala X ke skala Celcius :
Ҷавоби дуруст D аст.
Васеъшавӣ
2. Sebatang logam dipanaskan sehingga suhunya 80oДарозии C 115 см мешавад. Агар коэффитсиенти васеъшавии хаттии металл 3.10 бошад-3 oC-1 ва ҳарорати ибтидоии металл 30 астoC бошад, пас дарозии ибтидоии металл… аст.
А. 100 см
B. 101,5 см
C. 102 см
D. 102,5 см
E. 103 см
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Ҳарорати ибтидоӣ (T)1) = 30oC
Ҳарорати ниҳоӣ (T)2) = 80oC
Тағйирёбии ҳарорат (ΔT) = 80oC - 30oC = 50oC
Коэффитсиенти васеъшавии хаттии металл (α) = 3.10-3 oC-1
Дарозии ниҳоии металл (L) = 115 см
Пурсида шуд: Дарозии ибтидоии металл (L)o)
Ҷавоб:
Формулаи васеъшавии дарозӣ:
Ҷавоби дуруст А аст.
3. Мили биринҷӣ дар аввал 40 см дарозӣ дорад. Ҳангоми гарм кардан дар ҳарорати 80oДарозии C 40,04 см мешавад. Агар коэффитсиенти васеъшавии хаттии биринҷ 2,0 x 10 бошад-5 oC-1 Пас, ҳарорати ибтидоии милаи биринҷӣ… аст.
A. 20 oC
B. 22 oC
C. 25 oC
D. 30 oC
Э. 50 oC
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Ҳарорати ниҳоӣ (T)2) = 80oC
Дарозии ибтидоӣ (L)o) = 40 см
Дарозии ниҳоӣ (L) = 40,04 см
Афзоиши дарозӣ (ΔL) = 40,04 см – 40 см = 0,04 см
Коэффитсиенти васеъшавии хаттии биринҷӣ (α) = 2,0 x 10-5 oC-1
Пурсида шуд: Ҳарорати ибтидоӣ (T)1)
Ҷавоб:
Формулаи васеъшавии металл:
0,04 = (2,0х10-5)(40)(80 – Т1)
0,04 = (80х10-5)(80 – Т1)
0,04 = 0,0008 (80 – T1)
0,04 = 0,064 – 0,0008 Т1
0,0008 T1 = 0,064 - 0,040
0,0008 T1 = 0,024
T1 = 30oC
Ҷавоби дуруст D аст.
Perpindahan Kalor Secara Konduksi
4. Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini. Jika konduktivitas termal logam I = 4 kali konduktivitas logam II, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah…
A. 450 C
B. 400 C
C. 350 C
D. 300 C
Э. 250 C
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Ukuran batang sama
Konduktivitas termal logam I = 4k
Konduktivitas termal logam II = k
Suhu ujung logam I = 500 C
Suhu ujung logam II = 00 C
Пурсида шуд: Suhu pada sambungan kedua logam
Ҷавоб:
Формула барои суръати интиқоли гармӣ тавассути гузаронандагӣ:
Тавсиф: Q/t = суръати интиқоли гармӣ, k = гузаронандагии гармӣ, A = масоҳати сатҳ, T1-T2 = тағйирёбии ҳарорат, l = дарозии чӯбча
Ҳарорат дар ҳамвории сарҳадии P ва Q:
Ду милаи металлии A ва B андозаи якхела доранд, аз ин рӯ масоҳати сатҳ (A) ва дарозии (l) милаҳо аз муодила хориҷ карда мешаванд.
Ҷавоби дуруст Б аст.
5. Ба изҳороти зерин диққат диҳед!
(1) Ноқилияти металлӣ
(2) Тафовути ҳарорат байни нӯгҳои металлӣ
(3) Дарозии металл
(4) Массаи металлӣ
Омилҳое, ки суръати паҳншавии гармиро дар металл муайян мекунанд, инҳоянд: ...
А. (1), (2) ва (3)
Б. (1) ва (4)
C. (2) ва (4)
D. (3) ва (4)
Танҳо E. (4)
Пембахасан
Бар асоси формулаи суръати интиқоли гармӣ тавассути гузаронандагӣ, омилҳое, ки суръати интиқоли гармиро муайян мекунанд, инҳоянд: гузаронандагии металл (k), фарқияти ҳарорат байни нӯгҳои металл (T) ва дарозии металл (l). Массаи металл ягон таъсир надорад.
Ҷавоби дуруст А аст.
6. Dua buah batang PQ dengan ukuran yang sama, tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti gambar di bawah ini. Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah …
А. 84°C
Б. 78°C
C. 72°C
D. 70°C
Шарқӣ 90°C
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Batang PQ mempunyai ukuran yang sama.
Koefisien konduksi termal logam P (kP) = 2k
Koefisien konduksi termal logam Q (kQ) = k
Пурсида шуд: Ҳарорат дар ҳамвории сарҳадии P ва Q
Ҷавоб:
Формула барои суръати интиқоли гармӣ тавассути гузаронандагӣ:
Тавсиф: Q/t = суръати интиқоли гармӣ, k = гузаронандагии гармӣ, A = масоҳати сатҳ, T1-T2 = тағйирёбии ҳарорат, l = дарозии чӯбча
Ҳарорат дар ҳамвории сарҳадии P ва Q:
Batang PQ mempunyai ukuran yang sama sehingga A dan l dilenyapkan dari persamaan.
Ҷавоби дуруст вуҷуд надорад.
Perubahan Wujud
7. 1 kg es pada suhu 0 oC dicampur dengan 0,5 kg air pada suhu 0 oC, maka …
A. sebagian air membeku
B. sebagian es mencair
C. semua es mencair
D. semua air membeku
E. jumlah massa es dalam air tetap
Пембахасан
Kata es menunjukkan air berwujud padat, sedangkan kata air menunjukkan air berwujud cair.
Дар ҳарорати 0oC es mengalami perubahan wujud padat menjadi cair. Agar wujudnya berubah maka harus ada kalor yang diserap oleh es. Es dicampur dengan air sehingga es seharusnya menyerap kalor dari air. Walaupun demikian, suhu air juga 0oC sehingga tidak ada kalor yang dapat diserap es. Dengan demikian, jumlah massa es dalam air tetap.
Ҷавоби дуруст E аст.
Принсипи сиёҳ
8. Di dalam sebuah bejana besi bermassa 200 gr terdapat 100 gr minyak bersuhu 20 oC. Di dalam bejana dimasukkan 50 gr besi bersuhu 75 oC. Bila suhu bejana naik 5oC ва гармии мушаххас minyak = 0,43 kal/g oC, maka kalor jenis besi adalah …
A. 0,143 kal/g oC
B. 0,098 kal/g oC
C. 0,084 kal/g oC
D. 0,075 kal/g oC
E. 0,064 kal/g oC
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Massa bejana besi (m) = 200 gr
Suhu awal bejana besi (T1) = 20oC
Minyak berada di dalam bejana besi sehingga suhu minyak = suhu bejana besi.
Suhu akhir bejana besi (T2) = 20oC+5oC = 25oC
Massa minyak (m) = 100 gram
Kalor jenis minyak (c minyak) = 0,43 kal/g oC
Suhu awal minyak (T1) = 20oC
Minyak berada di dalam bejana sehingga minyak setimbang termal dengan bejana besi. Jadi apabila suhu akhir bejana besi adalah 25oC maka suhu akhir minyak adalah 25oC.
Suhu akhir minyak (T2) = 20oC+5oC = 25oC
Massa besi (m) = 50 gram
Suhu awal besi (T1) = 75oC
Besi dicelupkan ke dalam minyak yang berada di dalam bejana karenanya besi setimbang termal dengan minyak dan bejana. Jadi jika suhu akhir bejana adalah 25oC maka suhu akhir besi adalah 25oC.
Пурсида шуд: Kalor jenis besi (c besi)
Ҷавоб:
Kalor yang dilepaskan oleh besi :
Q = m c ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kalori
Kalor yang diserap oleh bejana besi :
Q = m c ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kalori
Kalor yang diserap oleh minyak :
Q = m c ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalori
Asas Black menyatakan bahwa di dalam sistem tertutup terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi diserap oleh benda bersuhu rendah.
Q lepas = Q serap
2500c = 1000c + 215
2500c – 1000c = 215
1500c = 215
с = 215/1500
c = 0,143 kal/g oC
Ҷавоби дуруст А аст.
9. Gelas berisi 200 gram air bersuhu 20°C dimasukkan 50 gram es bersuhu -2°C. Jika hanya terjadi pertukaran kalor antara air dan es saja, setelah terjadi kesetimbangan akan diperoleh… (c air = 1 kal/gr°C; ces = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/gr)
A. seluruh es mencair dan suhunya di atas 0°C
B. seluruh es mencair dan suhunya 0°C
C. tidak seluruh es mencair dan suhunya 0°C
D. suhu seluruh sistem di bawah 0°C
E. sebagian air membeku dan suhu sistem 0°C
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Массаи об (м)ҳаво) = 200 грамм
Ҳарорати об (Т)ҳаво) = 20oC
Гармии мушаххаси об (см)ҳаво) = 1 kal/gr°C
Massa es (mes) = 50 грамм
Suhu es (Tes) = -2oC
Kalor jenis es (ces) = 0,5 kal/gr°C
Kalor lebur air (L) = 80 kal/gr
Ҷавоб:
Kalor untuk menaikkan suhu es dari -2oАз C то 0oC:
Q = mc ΔT
Q = (50 gram)(0,5 kal/gr°C)(0oC – (-2oВ))
Q = (50)(0,5 kal)(2)
Q = 50 калория
Kalor untuk mencairkan semua es menjadi air :
Q = m L = (50 gram)(80 kal/gram) = 4000 kalori
Kalor untuk menurunkan suhu semua air dari 20oАз C то 0oC:
Q = mc ΔT
Q = (200 gram)(1 kal/gr°C)(0oC – (20)oВ))
Q = (200)(1 kal)(-20)
Q = -4000 kalori
Tanda positif artinya kalor ditambahkan, tanda negatif artinya kalor dilepaskan.
Kalor untuk menaikkan suhu es ke 0oC adalah 50 kalori dan kalor untuk mencairkan semua es adalah 4000 kalori. Jadi kalor total untuk mencairkan semua es adalah 4050 kalori. Kalor yang tersedia adalah kalor yang dilepaskan air sebanyak 4000 kalori.
Dapat disimpulkan bahwa kalor yang tersedia tidak cukup untuk mencairkan semua es menjadi air. Sebagian besar es telah mencair menjadi air tetapi sebagian kecil belum mencair. Air dan sisa es ini berada pada suhu 0oC.
Ҷавоби дуруст C аст.
10. Potongan aluminium bermassa 200 gram dengan suhu 20oC dimasukan ke dalam bejana air bermassa 100 gram dan suhu 80oC. Jika diketahui kalor jenis aluminium 0,22 kal/g oC dan kalor jenis air 1 kal/g oC, maka suhu akhir aluminium mendekati…
A. 20oC
B. 42oC
C. 62oC
D. 80oC
Э. 100oC
Пембахасан
Рӯшан аст :
Massa aluminium = 200 gram
Suhu aluminium = 20oC
Massa air = 100 gram
Ҳарорати об = 80oC
Kalor jenis aluminium = 0,22 kal/g oC
Kalor jenis air = 1 kal/g oC
Пурсида шуд : suhu akhir aluminium
Ҷавоб :
Aluminium berada di dalam air sehingga suhu akhir aluminium = suhu akhir air.
Kalor yang dilepas air bersuhu lebih tinggi (Q lepas) = kalor yang diserap aluminium bersuhu lebih rendah (Q serap)
mҳаво c (ΔT) = mалюминий c (ΔT)
(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)
(100)(80 – Т) = (44)(Т – 20)
8000 – 100T = 44T – 880
8000 + 880 = 44T + 100T
8880 = 144T
Т = 62oC
Ҷавоби дуруст C аст.
11. Sepotong uang logam bermassa 50 g bersuhu 85 °C dicelupkan ke dalam 50 g air bersuhu 29,8 °C (kalor jenis air = 1 kal.g -1 .°C-1 ). Jika suhu akhirnya 37 °C dan wadah tidak menyerap kalor, maka kalor jenis logam adalah…
A. 0,15 kal.g -1 .°C-1
B. 0,30 kal.g -1 .°C-1
C. 1,50 kal.g -1 .°C-1
D. 4,8 kal.g -1 .°C-1
E. 7,2 kal.g -1 .°C-1
Пембахасан
Рӯшан аст :
Массаи металл (млогам) = 50 грамм
Suhu logam = 85oC
Массаи об (м)ҳаво) = 50 грамм
Ҳарорати об = 29,8oC
Гармии мушаххаси об (см)ҳаво) = 1 kal.g -1 .°C-1
Suhu akhir campuran = 37oC
Пурсида шуд : kalor jenis logam (c logam)
Ҷавоб :
Kalor yang dilepas logam bersuhu lebih tinggi (Q lepas) = kalor yang diserap air bersuhu lebih rendah (Q serap)
mлогам c (ΔT) = mҳаво c (ΔT)
(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)
(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)
48 с = 7,2
c = 0,15 kal.g -1 .°C-1
Ҷавоби дуруст А аст.
12. Balok es bermassa 50 gram bersuhu 0°C dicelupkan pada 200 gram air bersuhu 30°C yang diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air 1 kal.g- 1 ° C -1 dan kalor lebur es 80 kal.g -1, maka suhu akhir campuran adalah….
А. 5°C
Б. 8°C
C. 11°C
D. 14°C
Шарқӣ 17°C
Пембахасан
Рӯшан аст :
Massa es (mes) = 50 грамм
Suhu es = 0°C
Массаи об (м)ҳаво) = 200 грамм
Ҳарорати об = 30oC
Гармии мушаххаси об (см)ҳаво) = 1 kal.g- 1 ° C -1
Гармии омехташавии ях (л)es) = 80 kal.g -1
Пурсида шуд : suhu akhir campuran
Ҷавоб :
Terlebih dahulu perkirakan keadaan akhir :
Kalor yang dilepaskan oleh air untuk menurunkan suhunya dari 30oАз C то 0oC:
Qлепас = мҳаво cҳаво (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000
Kalor yang diperlukan untuk meleburkan semua es :
Qlebur = мes Les = (50)(80) = 4000
Kalor yang digunakan untuk meleburkan semua es hanya 4000 sedangkan jumlah kalor yang tersedia adalah 6000. Dapat disimpulkan bahwa suhu akhir campuran berada di atas 0oC.
Принсипи сиёҳ :
Kalor yang dilepas oleh air = kalor untuk meleburkan semua es + kalor untuk menaikan suhu air es
(mҳаво)(сҳаво)(ΔT) = (mes)(Лes) + (мes)(сҳаво)(ΔT)
(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)
(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)
6000 – 200T = 4000 + 50T – 0
6000 – 4000 = 50T + 200T
2000 = 250T
Т = 2000/250
Т = 8oC
Ҷавоби дуруст Б аст.
Perubahan wujud zat
13. Grafik di bawah ini menyatakan hubungan antara suhu (T) dengan kalor (Q) yang diberikan pada 1 gram zat padat. Besar kalor uap zat padat tersebut adalah…
A. 60 kalori/gram
B. 70 kalori/gram
C. 80 kalori/gram
D. 90 kalori/gram
E. 100 kalori/gram
Муҳокима:
Kalor uap adalah banyaknya kalor yang diserap (atau dilepaskan) oleh 1 gram benda untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi gas (atau dari gas menjadi cair).
Рӯшан аст :
Kalor yang diserap atau dilepas : Q = 140 kalori – 60 kalori = 80 kalori
Massa zat padat : m = 1 gram
Пурсида шуд :
Гармии буғӣ (л)v) zat padat ?
Ҷавоб :
Rumus untuk menentukan kalor uap :
Q = м Lv
Keterangan : Q = kalor yang diserap atau dilepaskan, m = massa zat, Lv = kalor uap
Lv = Q / m
Lv = 80 kalori / 1 gram
Lv = 80 kalori/gram
Ҷавоби дуруст C аст.
14. Di bawah ini adalah grafik kalor terhadap suhu dari 1 kg uap pada tekanan normal. Kalor didih air 2256 x 103 J/kg dan kalor jenis air 4,2 x 103 J/kg K, maka kalor yang dilepas pada perubahan dari uap menjadi air adalah…
А. 4,50 × 103 Joule
B. 5,20 × 103 Joule
C. 2,00 × 106 Joule
D. 2,26 × 106 Joule
E. 4,40 × 106 Joule
Муҳокима:
Рӯшан аст :
Kalor uap atau kalor didih (Lv) = 2.256 x 103 Ҷ/кг
Kalor jenis air (c) = 4200 J/kg K
Massa uap (m) = 1 kg
Пурсида шуд :
Kalor yang dilepas (Q) ?
Ҷавоб :
Q = м Lv
Q = (1 кг)(2.256 x 10)3 Ҷ/кг)
Q = 2256 x 103 Joule
Q = 2,256 x 106 Joule
Ҷавоби дуруст D аст.
15. Banyaknya kalor yang diserap untuk menaikan suhu air bermassa 2 kg dari -2 oАз C то 10 oC adalah… Kalor jenis air = 4.200 J/kg Co, kalor jenis es = 2.100 J/kg Co, kalor lebur air (LF) = 334.000 Ҷ/кг
А. 760.400 Ҷ
Б. 750.000 Ҷ
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Муҳокима:
Рӯшан аст :
Massa (m) air = 2 kg
Suhu (T) awal = -2 oC
Ҳарорати ниҳоӣ (T) = 10 oC
Kalor jenis es (c es) = 2100 J/kg Co
Kalor jenis air (c air) = 4200 J/kg Co
Kalor lebur air (LF) = 334.000 Ҷ/кг
Пурсида шуд :
Kalor yang diserap (Q) ?
Ҷавоб :
Perubahan suhu dari -2 oАз C то 10 oC dilalui melalui beberapa tahap.
Tahap 1, suhu es meningkat dari -2 oАз C то 0 oC (kenaikan suhu es berhenti pada suhu titik beku air yakni 0 oC)
Tahap 2, semua es mencair (wujud padat berubah menjadi wujud cair pada suhu titik beku air yakni 0 oC)
Tahap 3, suhu air meningkat lagi dari 0 oАз C то 10 oC)
Jadi dari suhu -2 oАз C то 0 oC, air masih dalam wujud padat. Pada suhu 0 oC, terjadi perubahan wujud padat menjadi cair. Setelah wujud padat berubah menjadi wujud cair, suhu air meningkat lagi dari 0 oАз C то 10 oC.
Q1 = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg Co)(0 oC – (-2 oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q2 = (m)(LF) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q3 = (m)(c air)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg Co)(10 oC - 0 oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Kalor yang diserap :
С = С1 + С2 + С3
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Ҷоул
Ҷавоби дуруст А аст.
Манбаи савол:
Саволҳои имтиҳони миллии физика барои мактаби миёна/мактаби миёнаи касбӣ
