Jawablah
Soal tentang Suhu dan Kalor berikut ini dengan baik dan benar!
1.
Suhu udara di ruangan 95o F. Nyatakan suhu tersebut ke
dalam skala Kelvin!
Penyelesaian:
95o
F = 5/9 (9 5 − 3 2 ) = 35o C
35o
C = (35 + 273) K = 308 K
2.
Sebatang besi dengan panjang 4 m dan lebar 20 cm bersuhu 20 oC.
Jika besi tersebut dipanaskan hingga mencapai 40 oC,
berapakah luas kaca setelah dipanaskan? ( α = 12 × 10 -6 / oC)
Penyelesaian:
Diketahui:
A0
= 4 × 0,2 = 0,8 m 2
Δ T
= (40 – 20) o C = 20 oC
α =
12 × 10 -6 / o C → β = 24 × 10 -6 / oC
Ditanya:
A = ... ?
Jawab:
Δ A
= β .A0 . Δ T = (24 × 10 -6 )(0,8)(20) = 384
× 10 -6 m 2 = 0,384 × 10 -3 m 2
A =
(800 × 10 -3 ) + (0,384 × 10 -3 ) = 800,384 ×
10 -3 m 2 = 0,800384 m 2
3.
Gas dalam ruang tertutup dengan volume 5 liter bersuhu 37 o
C pada tekanan 3 atm. Jika gas tersebut dipanaskan sampai 52 o
C, volumenya menjadi 6,5 liter. Berapakah perubahan tekanannya?
Penyelesaian:
Diketahui:
V
1 = 5 liter
V
2 = 6,5 liter
T
1 = 37 o C
T 2
= 52 o C
P 1
= 3 atm
Ditanya:
Δ P = ... ?
Jawab:
ΔP
= 3 – 2,4 = 0,6 atm
4.
Air sebanyak 3 kg bersuhu 10 o C dipanaskan hingga bersuhu
35 o C. Jika kalor jenis air 4.186 J/kg o C,
tentukan kalor yang diserap air tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
m =
3 kg
c =
4.186 J/kg o C,
Δ t
= (35 – 10) o C = 25 o C
Ditanya:
Q =
... ?
Jawab:
Q =
m.c. Δ t = 3 kg × 4.186 J/kg o C × 25 o C =
313.950 J
5.
Jika teh 200 cm 3 pada suhu 95 o C dituangkan
ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu 25 o C, berapa suhu
akhir (T ) dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan
menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya?
Penyelesaian:
Karena
teh sebagian besar berupa air, maka teh memiliki kalor jenis (C )
4.186 J/kg o C.
V =
200 cm 3 = 200 × 10 - 6 m 3
massa,
m = ρ .V = (1,0 × 10 3 kg/m 3 )(200 × 10 -
6 m 3 ) = 0,20 kg
Dengan
menerapkan Hukum Kekekalan Energi, maka:
kalor
yang hilang dari teh = kalor yang diterima cangkir
m
teh .c teh (95 o C – T ) = m cangkir
.c cangkir (T – 25 o C)
di
mana T adalah temperatur yang masih belum diketahui.
(0,20
kg)(4.186 J/kg o C)(95 o C – T ) = (0,15
kg)(840 J/kg o C)(T – 25 o C)
79.534
J – (837,2)T = (126)T – 3.150 J
T =
85 o C
Teh
berkurang suhunya sebesar 10 o C dalam mencapai
kesetimbangan dengan cangkir.
6.
Es sebanyak 3 kg pada suhu 0 o C dibiarkan pada suhu ruang
hingga seluruhnya mencair. Berapakah kalor yang diperlukan untuk
mencairkan es tersebut? (kalor lebur air = 3,33 × 10 -5
J/kg)
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
L =
3,33 × 10 -5 J/kg
Ditanya:
Q =
... ?
Jawab:
Q =
m.L = (3 kg)(3,33 × 10 -5 J/kg) = 9,99 × 10 -5
J ≈ 10 -4 J