VII Kalor

Soal No. 1
Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga suhu 80° C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan kalori!



Pembahasan
Data soal:
m = 100 gram
c = 1 kal/gr°C
T₁ = 20°C
T₂ = 80°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 100 x 1 x (80−20)
Q = 100 x 60
Q = 6000 kalori

Soal No. 2
Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga mendidih. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
m = 100 gram = 0,1 kg
c = 4200 J/kg °C
T₁ = 20°C
T₂ = 100°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 0,1 x 4200 x (100−20)
Q = 420 x 80
Q = 33600 joule

Soal No. 3
Es massa 200 gram bersuhu − 5°C dipanasi hingga suhunya menjadi − 1° C, jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/gr ° C. Tentukan berapa kalori kalor yang diperlukan dalam proses tersebut!

Pembahasan
m = 200 gram
c = 0,5 kal/gr°C
T₁ = −5°C
T₂ = −1°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 200 x 0,5 x [−1−(−5)]
Q = 100 x 4
Q = 400 kalori

Soal No. 4
Es bermassa 150 gram berada pada suhu 0°C dipanasi hingga seluruhnya melebur menjadi air yang bersuhu 0 °C. Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan
Data soal:
m = 150 gram
L = 80 kal/gr

Kalor untuk melebur seluruh es:
Q = m x L
Q = 150 x 80
Q = 12000 kalori

Soal No. 5
Es bermassa 250 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 0°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan
Data soal:
m = 250 gram
c_es = 0,5 kal/gr°C
L_es = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:
Q₁ = m x c x ΔT
Q₁ = 250 x 0,5 x 5
Q₁ = 625 kalori kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:
Q₂ = m x L = 250 x 80 = 20000 kalori

Jumlah kalor seluruhnya yaitu Q₁ + Q₂
Q = 625 + 20000
Q = 20625 kalori

Soal No. 6
Es bermassa 200 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 100°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan
Data soal:
m_es = m_air = 200 gram
c_es = 0,5 kal/gr°C
c_air = 1 kal/gr°C
L_es = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:
Q₁ = m x c x ΔT
Q₁ = 200 x 0,5 x 5
Q₁ = 500 kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:
Q₂ = m x L = 200 x 80 = 16000 kalori

Proses 3, menaikkan suhu air dari 0 hingga 100
Q₃ = m x c x ΔT
Q₃ = 200 x 1 x 100
Q₃ = 30000

Keseluruhan jumlah kalor yang diperlukan adalah jumlah dari Q₁, Q₂ dan Q₃:
Q = 500 + 16000 + 30000
Q = 46500 kalori

Soal No. 7
Air bersuhu 20°C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 90°C bermassa 300 gram. Tentukan suhu akhir campuran!

Pembahasan
Data soal:
m₁ = 200 gram
m₂ = 300 gram
c₁ = c₂ = 1 kal/gr°C
ΔT₁ = t − 20
ΔT₂ = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black
Q_lepas = Q_terima
m₂ x c₂ x ΔT₂ = m₁ x c₁ x ΔT₁
300 x 1 x (90 − t) = 200 x 1 x (t − 20)
27000 − 300t = 200t − 4000
27000 + 4000 = 300t + 200t
31000 = 500t
t = 31000 / 500
t = 62°C

Soal No. 8
Sepotong logam dengan kalor jenis 0,2 kal/gr°C bermassa 100 gram bersuhu 30°C dimasukkan pada bejana berisi air yang bersuhu 90°C bermassa 200 gram. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan pengaruh bejana diabaikan tentukan suhu akhir logam!

Pembahasan
Data soal:
m₁ = 100 gram
m₂ = 200 gram
c₁ = 0,2 kal/gr°
c₂ = 1 kal/gr°C
ΔT₁ = t − 30
ΔT₂ = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black
Qlepas = Qterima
m₂ x c₂ x ΔT₂ = m₁ x c₁ x ΔT₁
200 x 1 x (90 − t) = 100 x 0,2 x (t − 30)
18000 − 200t = 20 t − 600
18000 + 600 = 200t + 20t
18600 = 220t
t = 18600 / 220
t = 84,5 °C

Soal No. 9
Peristiwa-peristiwa berikut berkaitan dengan proses perpindahan kalor:
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas.
2) terjadinya angin darat dan angin laut
3) sinar matahari sampai ke bumi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas.
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas.
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering
Pilahkan peristiwa-peristiwa di atas berdasarkan kaitannya dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi!

Pembahasan
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas → konduksi
2) terjadinya angin darat dan angin laut→ konveksi
3) sinar matahari sampai ke bumi → radiasi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas → radiasi
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur → konveksi
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas → konveksi
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas→ konduksi
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering→ konduksi

Soal No. 10
Perhatikan grafik berikut:



Air bermassa 500 gram mengalami penurunan suhu dari D menjadi C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, tentukan jumlah kalor yang dilepaskan oleh air, nyatakan dalam satuan kilojoule!

Pembahasan
Q = m x c x Δ T
Q = 0,5 x 4200 x 50
Q = 105000 joule
Q = 105 kJ