15 soal dan pembahasan kalor untuk SMA

kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu, berikut ini akan disajikan 15 soal dan pembahasan kalor untuk SMA. Mudah-mudahan 15 soal dan pembahasan kalor untuk SMA ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1) Perhatikan gambar di bawah ini!

kl3

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 ….
A. 84°C
B. 78°C
C. 72°C
D. 63,3 °C
E. 90°C
Jawaban: D

Diketahui: Tp = 90°
TQ =10°
kQ = k
kp = 2k
Ditanyakan: Suhu pada bidang batas P dan Q (TPQ)?

Pembahasan:
Hantaran kalor pada batas medium adalah sama, jadi:

kl3a

Soal No. 2) Teh panas yang massanya 20 g pada suhu t dituang ke dalam cangkir bermassa 190 g dan bersuhu 20°C. Jika suhu kesetimbangan termal 360C dan panas jenis air teh adalah 8 kali panas jenis cangkir, maka suhu air teh mula-mula adalah ….
A. 50°C
B. 55°C
C. 65°C
D. 75°C
E. 80°C
Jawaban: B

Diketahui: mt = 20 gram
Tot = t
mc = 190 gram
Toc = 20oC
T = Ta = Tc = 36oC
ct = 8 cc
Ditanyakan: Suhu air teh mula-mula (t)?

Pembahasan:
Menurut asas Black,

kl4

Soal No. 3) Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar kedua adalah = 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.

kl5

Jika batang pertama dipanaskan sehingga T1 = 100° C dan T2 = 25° C, maka suhu pada sambungan (T) adalah ….
A. 30° C
B. 35° C
C. 40° C
D. 45° C
E. 50° C
Jawaban: E

kl5a

Diketahui: T1 =100°C
T2 = 25°C
k2 = 2k1
Ditanyakan: Suhu pada sambungan (T)?
Persamaan hantaran kalor pada suatu permukaan benda:

Soal No. 4) Jika 75 gr air yang suhunya 0°C dicampur dengan 50 gr air yang suhunya 100°C. Maka suhu akhir campuran itu adalah ….
A. 25°C
B. 40°C
C. 60°C
D. 65°C
E. 75°C
Jawaban: B

kl1

Diketahui: mA = 75 g
mB = 50 g
ToA = 0°C
ToB = 100°C
Ditanyakan: Suhu akhir campuran (Ts)?

Soal No. 5) 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 …. (cair= 1 kal/g°C; ces = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/g)
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
Jawaban: C

Diketahui: mA = 200 g
mB = 50 g
ToA = 20°C
ToB = –2°C
Ditanyakan: Yang terjadi setelah kesetimbangan?

Pembahasan:

kl2

Soal No. 6) Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air = 1 kal/g.°C) dicampur 40 gram air sejenis bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir campuran adalah ….
A. 15,4°C
B. 23,0°C
C. 46,0°C
D. 64,0°C
E. 77,0°C
Jawaban: D

Diketahui: T1 = 90°C
m1 = 60 g
T2 = 25°C
m2 = 40 g
c1 = c2 = 1 kal/g.°C
Ditanyakan: Suhu campuran (Tc)?

kl6

Soal No. 7) Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30°C dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan bersuhu 90°C. (Kalor jenis air = 1 kal/gram.oC). Suhu air campuran pada saat kesetimbangan termal adalah ….
A. 10°C
B. 30°C
C. 50°C
D. 75°C
E. 150°C
Jawaban: C

Diketahui: m1 = 200 g
m2 = 100 g
T1 = 30°C
T2 = 90°C
cair = 1 kal/g °C
Ditanyakan: Suhu campuran (Tc)?

Pembahasan:
Menurut asas Black:

kl7

Soal No. 8) Sebuah jendela kaca suatu ruangan panjangnya 2 m, lebarnya 1 m dan tebalnya 10 mm. Suhu di permukaan dalam dan permukaan luar kaca masing-masing 23°C dan 33°C. Jika konduktivitas termal = 8 × 10-1 ω/m.K, maka jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu setiap sekon adalah ….
A. 160 J
B. 1600 J
C. 800 J
D. 16000 J
E . 80 J
Jawaban: B

Diketahui: panjang = 2 m
lebar = 1 m
tebal = 10 mm = 0,01 m
ΔT = 33°C – 23°C = 10 oC
k = 8 × 10-1 W/m.K
Ditanyakan: Jumlah kalor yang mengalir ke dalam ruangan melalui jendela itu setiap sekon (ΔQ)?

kl8

Soal No. 9) Jika titik lebur es 0°C, kalor jenis es 0,5 kal/g°C, kalor jenis air 1 kal/gr °C, kalor lebur es 80 kal/g, maka kalor yang diperlukan untuk melebur 1 kg es pada suhu –2°C adalah ….
A. 4,1 × 103 kal
B. 6,2 × 103 kal
C. 8,1 × 103 kal
D. 8,1 × 104 kal
E. 9,0 × 104 kal
Jawaban: D

Diketahui: ces = 0,5 kal/g°C
cair = 1 kal/g°C
L = 80 kal/g
mes = 1 kg = 1000 gram,
t = –2°C
Ditanyakan: Kalor yang diperlukan untuk melebur 1 kg es pada suhu –2°C (Q)?

Pembahasan:

  • Tahap pertama menurunkan suhu es dari –2°C menjadi 0°C:

Q1 = m.ces. Δt = 1000.0,5.(0 – (–2)) = 1000 kalori

  • Tahap kedua meleburkan es pada suhu 0°C:

Q2 = m.L = 1000.80 = 80000 kalori

Jadi total kalori yang dibutuhkan adalah:
QT = Q1 + Q2 = 1000 + 80000 = 81000 = 8,1 × 104 kalori.

Soal No. 10) Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor :
(1) sebanding dengan selisih suhu antara kedua ujungnya.
(2) berbanding terbalik dengan panjang konduktor.
(3) sebanding dengan luas penampang konduktor.
(4) tergantung pada jenis konduktor.

Pernyataan di atas yang benar adalah ….
A. (1), (2), (3)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (4) saja
E. (1), (2), (3), (4)
Jawaban: E

Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor dapat dihitung dengan rumus:

kl12

Dari rumus di atas dapat disimpulkan bahwa kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor:

  • Sebanding dengan selisih suhu antara kedua ujungnya.
  • Berbanding terbalik dengan panjang konduktor.
  • Sebanding dengan luas penampang konduktor.
  • Tergantung pada jenis konduktor.

Soal No. 11) Dua buah batang PQ dengan ukuran yang sama, tetapi jenis logam berbeda dilekatkan seperti gambar di berikut ini.

kl13

Jika koefisien konduksi termal P adalah dua kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada bidang batas P dan Q adalah ….
A. 84°C
B. 78°C
C. 72°C
D. 66°C
E. 60°C
Jawaban: E

Diketahui: Tp = 90°
TQ = 0o
kQ = k
kp = 2k
Ditanyakan: Suhu pada bidang batas P dan Q (TPQ)?

Pembahasan:

kl13a

Soal No. 12) Perpindahan kalor konveksi terjadi pada ….
A. hanya dalam zat cair
B. hanya dalam zat padat
C. hanya dalam gas
D. hanya dalam zat cair dan gas
E. hanya dalam zat padat, cair dan gas
Jawaban: D

Konveksi adalah salah satu bentuk perpindahan kalor Perpindahan kalor secara konveksi berupa sebuah aliran zat, sehingga hanya terjadi pada zat cair dan gas.

Soal No. 13) Laju kalor pada sebatang logam yang panjang­nya x, luas penampangnya A, dan perbedaan suhunya ΔT adalah ….
A. berbanding lurus dengan luas penam­pang
B. berbanding terbalik dengan perbedaan suhu
C. berbanding lurus dengan panjang logam
D. berbanding terbalik dengan luas penam­pang
E. berbanding lurus dengan waktu
Jawaban: A

Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui logam tersebut dapat dihitung dengan rumus:

kl15

Dari rumus tersebut, dapat disimpulkan bahwa laju laju kalor konduksi berbanding lurus dengan luas penampangnya.

10 Contoh Soal Suhu dan Kalor beserta Jawabannya

Selamat berjumpa kembali kawan-kawan, berikut ini akan disajikan 10 Contoh Soal Suhu dan Kalor beserta Jawabannya. Mudah-mudahan 10 Contoh Soal Suhu dan Kalor beserta Jawabannya ini memberikan manfaat yang banyak.

Soal No. 1). Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30°C. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr°C, tentukan suhu akhir logam ?

Jawaban

Q = 12 kj = 12 kilo joule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T1 = 30°C
c = 0,2 kal/gr °C = 0,2 x 4200 joule/kg °C = 840 joule/kg °CQ = m.c.ΔT
12000 = (2,5).(840).ΔT
ΔT =

12000 2100

= 5,71°C
T2 = T + ΔT1 = 30 + 5,71 = 35,71°C

Soal No. 2). Sepotong besi 500 gram memiliki suhu 310 K. Besi itu dibiarkan hingga mencapai suhu kamar sekitar 300 K. Kalor jenis besi 450 J/kg.K. Hitunglah kalor yang dilepaskan ?

Jawaban

m = 500 gram = 0,5 kg
ΔT = Suhu akhir – Suhu awal
ΔT = 300 K – 310 K
ΔT = -10 K (Karena negatif, berarti besi melepaskan energi kalor)
c = 450 J/kg.K

Q = m.c.ΔT
Q = (0,5).(450).(-10)
Q = -2250 Joule (maka besi itu melepaskan kalor sebesar 2.250 Joule)

Soal No. 3). Potongan aluminium bermassa 200 gram dengan suhu 20°C dimasukan ke dalam bejana air bermassa 100 gram dan suhu 80°C . Jika diketahui kalor jenis aluminium 0,22 kal/g °C dan kalor jenis air 1 kal/g °C , maka suhu akhir aluminium mendekati…

Jawaban

malumunium = 200 gram
Talumunium = 20°C
mair = 100 gram
Tair = 80°C
calumunium = 0,22 kal/g°C
cair = 1 kal/g°C

Ditanya : suhu akhir aluminium
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)
mair.cair.ΔT = malumunium.calumunium.ΔT
(100).(1)(80 – T) = (200).(0,22).(T-20)
8000 – 100T = 44T – 880
8000 + 880 = 44T + 100T
8880 = 144T
T =

8880 144

= 62°C
Maka suhu akhir aluminium mendekati 62°C

Soal No. 4). 500 gram es bersuhu 0°C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5°C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr dan kalor jenis air 1 kal/g °C. Tentukan banyak kalor yang dibutuhkan ?

Jawaban

Untuk menjadikan es 0°C hingga menjadi air 5°C, maka terdapat dua proses yang harus dilalui :

  1. Proses meleburkan es 0°C menjadi air dengan suhu 0°C, kalor yang diperlukan dinamakan Q1
    Q1 = m.Les
    Q1 = (500).(80) = 40000 kalori
  2. Proses menaikkan suhu air 0°C hingga menjadi air dengan suhu 5°C, kalor yang diperlukan dinamakan Q2
    Q2 = m.cair.ΔTair
    Q2 = (500).(1).(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan adalah :
Q = Q1 + Q2
Q = 40000 + 2500 = 42500 kalori

Soal No. 5). 200 gram air bersuhu 80°C dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20°C . Tentukan suhu campurannya ?

Jawaban

m1 = 200 gram
m2 = 300 gram
ΔT1 = 80 − T
ΔT2 = T − 20
Suhu akhir = T = ……?
Qlepas = QTerima
m1.c1.ΔT1 = m2.c2.ΔT2
(200).(1).(80 − T) = (300).(1).(T − 20)
(2).(1).(80 − T) = (3).(1).(T − 20)
160 − 2T = 3T − 60
5T = 220
T = 44°C
Soal No. 6). Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30 °C. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr °C, tentukan suhu akhir logam!Pembahasan

Diketahui :

Q = 12 kilojoule = 12000 joule

m = 2500 gram = 2,5 kg

T1= 30 °C

c = 0,2 kal/gr °C = 0,2 x 4200 joule/kg °C = 840 joule/kg °C

T2=…?

Jawaban :

soal suhu dan kalor no 1

Soal No. 7). 500 gram es bersuhu −12 °C dipanaskan hingga suhu −2 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan :

Diket :

m = 500 gram

T1 = −12 °C T2 = −2 °C

ΔT = T2 − T1 = −2 − (−12 ) = 10 °C

c = 0,5 kalori/gr °C

Q = ….?

Jawaban

Q = m. c . Δ . T

Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule

Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

Soal No. 8). 500 gram es bersuhu 0 °C hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Pembahasan :

Di ket :

m = 500 gram

L = 80 kalori/gr

Q = ….?

Jawaban :

Q = mL

Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

Soal No. 9). 500 gram es bersuhu 0 °C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan :

Diketahui :

m = 500 gram

ccair = 1 kalori/gr °C

Les = 80 kalori/gr

Suhu akhir → 5 °C

Q = …..?

Jawaban :

Untuk menjadikan es °0 C hingga menjadi air 5 °C ada dua proses yang harus dilalui:

→ Proses meleburkan es 0 °C menjadi air suhu 0 C, kalor yang diperlukan namakan Q1

Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0 °C hingga menjadi air 5 °C, kalor yang diperlukan namakan Q2

Q2 = mcair ΔTair< = (500) (1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:

Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori

Soal No. 10). 500 gram es bersuhu −10 °C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 °C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g °C, kalor lebur es oadalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan :

Diketahui :

m = 500 gram

ces = 0,5 kalori/gr °C

cair = 1 kal/gr °C

Les = 80 kal/gr

Suhu akhir → 5 °C

Q = …..?

Jawaban :

Untuk menjadikan es − 10 °C hingga menjadi air 5 °C ada tiga proses yang harus dilalui:

→ Proses untuk menaikkan suhu es dari −10 °C menjadi es  bersuhu 0 °C, kalor yang diperlukan namakan Q1

Q1 = mces ΔTes = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

→ Proses meleburkan es 0 °C menjadi air suhu 0 °C, kalor yang diperlukan namakan Q2

Q2 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0 °C hingga menjadi air 5 °C, kalor yang diperlukan namakan Q3

Q3 = mcair ΔTair = (500)(1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:

Q = Q1 +Q2 + Q3 = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori

Contoh Soal dan Jawaban Suhu dan Kalor

Hai kawan-kawan, berikut ini akan disajikan Contoh Soal dan Jawaban Suhu dan Kalor . Mudah-mudahan Contoh Soal dan Jawaban Suhu dan Kalor  ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1). 500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Jawaban:
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
cair = 1 kalori/groC
Les = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5oC
Q = …..?

Untuk menjadikan es 0oC hingga menjadi air 5oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1
Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang diperlukan namakan Q2
Q2 = mcairΔTair = (500) (1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori

Soal No. 2). 200 gram air bersuhu 80 derajat C dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20 derajat C. Tentukan suhu campurannya!

Jawaban
Data yang diperlukan:
m1 = 200 gram
m2 = 300 gram
ΔT1 = 80 − t
ΔT2 = t − 20
Suhu akhir = t = ……?

Qlepas = Qterima
m1c1ΔT1 = m2c2ΔT2
(200)(1) (80 − t) = (300)(1)(t − 20)
(2)(1)(80 − t) = (3)(1)(t − 20)
160 − 2t = 3t − 60
5t = 220
t = 44oC

Soal No. 3). Sebuah wadah terbuat dari logam yang memiliki kalor jenis 350 J/kg °C. Jika massa wadah adalah 500 gram, tentukan kapasitas kalor dari wadah!

Jawaban:
Hubungan massa (m), kalor jenis (c) dan kapasitas kalor (C) sebagai berikut:

C = mc

Data:
c = 350 J/kg °C
m = 500 gram = 0,5 kg
C =…….

C = mc
C = 0,5(350)
C = 175 J/°C

Soal No. 4). Pemanas air dari 210 watt, digunakan untuk memanaskan 2 liter air. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan kalor jenis air 4200 J/kg°C, perkirakan lama waktu yang diperlukan untuk kenaikan suhu air sebesar 36°C!

Jawaban:
Hubungan materi suhu dan kalor dengan energi dan daya listrik:

Massa air yang dipanaskan
m = ρ V
m = 1000 kg/m3 x (2 x 10−3 m3 )= 2 kg

Waktu yang diperlukan, energi dari pemanas W = Pt diubah menjadi panas atau kalor Q = mcΔT untuk menaikkan suhu benda.
W = Q
Pt = mcΔT
(210)t = 2(4200)(36)
t = 1440 sekon = 1440 / 60 = 24 menit

Soal No. 5). Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/groC, tentukan suhu akhir logam!

Jawaban:

Data :

Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T1 = 30oC
c = 0,2 kal/groC = 0,2 x 4200 joule/kg oC = 840 joule/kg oC
T2 =…?

Q = mcΔT
12000 = (2,5)(840)ΔT
ΔT = 12000/2100 = 5,71 oC

T2 = T1 + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 oC

Soal No. 6). 500 gram es bersuhu −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Jawaban:
Data :
m = 500 gram
T1 = −12oC
T2 = −2oC
ΔT = T2 − T1 = −2o − (−12 ) = 10oC
c = 0,5 kalori/groC
Q = ….?

Q = mcΔT
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule