Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Kalor

gammafisblog.blogspot.com - pada kesempatan kali ini kita akan belajar mengenai Kalor. Adapun tujuan dari artikel ini adalah untuk memahami besaran-besaran atau hukum hukum yang terkait dengan kalor serta dinamika dan penerapan dalam kehidupan sehari-hari. Kalor, sesuatu yang sungguh sangat luar biasa dan indah untuk dipaham. Apa itu kalor dan apa manfaat kalor?

Kalor Jenis dan Mekanisme Perpindahan Energi (Konduksi, Konveksi dan Radiasi)

Kalor Jenis.

Ketika sejumlah energi di tambahkan kedalah suatu sistem dan dimana sistem tidak mengalami perubahan energi kinetik maupun energi potensial biasanya suahu suatu sitem akan meningkat, terkecuali jika sistem mengalami perubahan fase atau perubahan wujud zat. Jika suatu sistem tersusun dari suatu zat maka untuk menaikan suhu sistem tersebut bergantung pada jenis zat yang terkandung dalam sistem. Jadi besarnya energi yang dibutuhkan untuk menaikan suhu suatu zat akan berbeda beda pula jika zatnya bebeda beda.

Sebagai contoh : Untuk menaikan suhu 1 Kg air sebesar 1 derajat Celsius dibutuhkan energi sebesar 4.186 Kj sedangkan Untuk menaikan suhu 1 Kg tembaga sebesar 1 drajat Celcisus dibutuhkan energi sebesar 387 J.

Kapasitas Kalor (C) dari suatu zat tetentu adalah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat tersebut sebesar 1 drajat Celcius.

Kalor Jenis (c) adalah Kapasitas Kalor (C) persatuan massa, yaitu energi yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 Kg zat sebesar 1 drajat Celsius.

pada dasarnya kalor jenis adalah merupakan ukuran seberapa sesar sensitifitas suatu zat secara termal terhadap penambahan energi. Semakin besar kalor jenis suatu zat maka energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat tersebut akan besar pula, jadi energi yang dibutuhkan untk menaikan suhu zat berbanding lurus dengan kalor jenis zat.

Kalor jenis dan kapasitas kalor

Kalor Laten.

Suatu sistem seringkali mengalami perubahan suhu ketika energi berpindah dari sistem kelingkungan atau dari lingkungan kesistem. Akan tetapi, dalam beberapa kasus dimana perpindahan energi tidak disertai dengan perubahan suhu. Keadan ini terjadi ketika karakter fisi suatu zat berubah dari wujut yang satu kewujud yang lain, seperti dari padat ke cair, dari cair ke gas ataupun sebaliknya. dalam pembahasan kali ini kalor merupan meknisme perpindahan energi.

Kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan untuk merubah wujut (fase) suatu zat murni yang bermassa (m). disini ada 2 istilah kalor laten yang akan digunakan yaitu kalor laten peleburan (Lf), merupakan istlah yang digunakan ketika fese zat berunah dari padatan ke cairan dan kalor laten penguapan (Lv) yaitu istilah yang digunakan ketika wujud zat berubah dari cairan ke gas(Menguap).

Suhu Campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal

Mekanisme Perpindahan Energi

Konduksi

Ketika ada sebatang besi sepanjang L dan dipanaskan salah satu ujungnya maka lama kelamaan ujung yang lain akan terasa panas pula, mengapa demikian?

Hal ini terjadi ketika suaatu benda padat (Logam) yang dipanaskan maka molekukul-molekul penyusun logam akan bergerak dan menumbuk satu sama lain akibat dari struktur logam yang padat sehingga energi berupa panas akan berpindah dari satu titik ketitik lain akibat terjadinya tumbukan, tetapi molekul-molekulnya tetap. Proses inilah yang disebut sebagai Proses Konduksi.

"Proses perpindahan energi berupa kalor melalui zat penghantar tanpa disertai dengan perpindahan molekul disebut sebagai proses konduksi, seperti perambatan kalor melalui logam".

Konveksi

Mengapa air bisa mendidih? mengapa angin bisa menghembus?

Tentunya kedua pertanyaan tersebut tidak terlepas dari hukum fisis yang disebut pristiwa konveksi. Ketika air di beri enrgi berupa kalor atau sederhananya dipanaskan, maka molekul molekul air di bagian bawah akan menalami pemuaian sehingga masa jenis air dibagian bawah akan berkurang lebih kecil dibandingkan dengan massa jenis air dibagian atas. Massa jenis air pada bagian atas akan mengalir atau turun kebawah, peristiwa ini terjadi secara terus menerus sampai batas masimum atau terjadi penguapan.

Begitu pula dengan peristiwa hembusan angin. Contohnya peristiwa angin darat dan angin laut.

Ketika siang hari suhu didaratan lebih besar dibangdingkan dengan suhu di daerah pantai. daratan lebih cepat menyerap kalor dibandingkan dengan lautan. Sehingga suhu daratan yang lebih tinggi menyebabkan terjadinya pemuaian pada molekul udara yan berada di sekitar. sehingga meneyebabkan massa jenis udara di daratan lebih rendah dari pada massa jenis udara di lautan. akibatnya tekanan udara di daratan menjadi lebih rendah dari lautan sehingga molekul udara akan mengalir atau berpindah dari lautan kedaran peristiwa ini dekenal dengan hembusan angin laut.

Sebaliknya ketika malam hari. karena daratan lebih cepat menerap kalor maka daratan pun lebih cepat melepaskan kalor. sedangkan lautan lebih lambat, sehingga suhu di lautan pada malam hari lehih tinggi dibandikan dengan daratan. sehingga tekanan udara di laut lebih rendah, mengakibatkan angin bertiup dari daratan ke lautan atau yang dikenal dengan peristiwa hembusan angin darat.

"Perpindahan energi berupa kalor melalui zat penghantar dengan disertai perpindahan molekul dari zat itu sendiri, sperti perambatan kalor melalui fluida cair"

Radiasi

Cahaya adalah sumber energi terbesar bagi bumi kita. cahaya merambat tanpa membtuhkan medium perambatan. sehingga energi berupa kalor dari mata hari dapat langsung kita rasakan.

"Perpindahan Energi (kalor) tanpa memerlukan medium perambatan, contohnya perambatan cahaya matahari"

Konduksi, Konveksi dan Radiasi

Contoh Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA:

1. Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penmpang yang sama disambung menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. koefesien konduksi termal batang penghantar kedua = 2 kali koefesien konduksi termal batang pertama.

Jika batang pertama di panaskan sehingga T1 = 100 drajat Celcius dan T2 = 25 drajat Celcius, maka suhu pada sambungan (T) adalah...?

A. 30 C

B. 35 C

C. 40 C

D. 45 C

E. 50 C

Jawabanya : E

Solusi:

Diketahui:

k2 = 2 k1

L1 = L2 = L

A1 = A2 = A

T1 = 100 drajat Celcius

T2 = 25 drajat Celcius

Ditanya: Suhu sambungan (Ts) = ...?

Jawab :

Konduksi dengan panjang sama

2. Dua batang A dan B yang mempunyai ukuran sama di sambungkan satu sama lain pada salah satu ujungnya(seperti pada gambar). Jika suhu batang logam A adalah 210 drajat Celcius dan diujung bebas logam B adalah 30 drajat Celcius dan koefesian konduksi termal logam A adalah dua kali Koefesien termal logam B, maka suhu pada sambugan kedua logam adalah...

A. 80 C

B. 90 C

C. 120 C

D. 150 C

E. 180 C

Jawabanya: D

Solusi:

Diketahui:

La = Lb = L

Aa = Ab = A

Ta = 100 drajat Celcius

Tb = 30 drajat Celcius

ka = 2 kb

Ditanya: suhu sambungan (Ts) =...?

Jawab:

Konduksi dengan panjang sama

3. Dua buah batang logam P dan Q dengan suhu ujung-ujung berbeda diletakkan seperti pada gambar. Apabila koefesian konduktivitas logam P adalah setengah kali koefesian konduktivitas logam Q, serta AC = 2 CB, suhu di titik C adalah...

A. 35 C

B. 40 C

C. 54 C

D. 70 C

E. 80 C

Jawabanya: C

Solusi:

Diketahui:

kp = 0.5 kq atau

kq = 2 kp

Lp = AC = 2 CB

Lq = CB

Tp = 110 drajat Celcius

Tq = 40 drajat Celcius

Ditanya: Suhu sambungan (Ts) = ...?

Jawab:

Konduksi dengan panjang berbeda

4. Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30 C di campurkan dengan air mendidih bermassa 100 gram dan bersuhu 90 C. (Kalor jenis air 1 kal/gram C). Suhu air campuran pada saat kesetimbangan termal adalah:...?

A. 10 C

B. 30 C

C. 50 C

D. 75 C

E. 150 C

Jawabanya : C

Solusi:

Diketahui:

M1 = 200 gram

M2 = 100 gram

T1 = 30 drajat Celcius

T2 = 90 drajat Celcius

c.air = 1 kal/gram C

Ditanya:

Jawab:

Mencari suhu campuran

5. Susus cair sebanyak 80 gram dan bersuhu 25 C dituangkan ke dalam sebuah cangkir. selanjutnya, kopi panas sebanyak 120 gram dan bersuhu 80 C ditambahkan kedalam cangkir tersebut. Anggap kalor jenis kedua cairan sama dan cangkir tidak menyerap kalor. Kesetimbangan termal terjadi pada suhu:...

A. 36 C

B. 48 C

C. 50 C

D. 58 C

E. 65 C

Jawabanya: D

Solusi:

Diketahui:

Ms = 80 gram

Ts = 25 drajat Celcius

Mk = 120 gram

Tk = 80 drajat Celcius

cs = ck = c

Ditanya: Suhu kesetimbangan Termal (Tc) = ...?

Jawab:

Suhu kesetimbangan termal (Suhu campuran)

6. Potongan alumunium bermassa 200 gram dengan suhu 20 C di masukka ke dalam bejana air ber 100 gram dengan suhu 80 C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 0.22 kal/gram.C dan kalor air 1 kal/gram.C, maka suhu akhir campuran air dan alumunium mendekati:...?

A. 20 C

B. 42 C

C. 62 C

D. 80 C

E. 100 C

Jawabanya: C

Solusi:

Diketahui:

M.al = 200 gambar

T.al = 20 C

M.air = 100 gram

T.air = 80 C

c.al = 0.22 kal/gram.C

c.air = 1 kal/gram.C

Ditanya: Suhu akhir campuran = ...?

Jawab:

Suhu kesetimbangan termal (Suhu campuran)

7. Sepotong es bermassa 75 gram saat berada pada titik leburnya dimasukkan ke dalam bejana beisi 150 gram air bersuhu 100 C (Kalor jenis air = 1 kal/gram.C dan kalor lebur es = 80 kal/gram.C). Jika dianggap tidak ada kalor yang terserap pada wadahnnya setelah terjadi kesetimbangan termal, maka suhu air adalah:...?

A. 60 C

B. 50 C

C. 45 C

D. 40 C

E. 36 C

Jawabanya: D

Solusi:

Diketahui:

M.es = 75 gram

M.air = 150 gram

T.air = 100 C

c.air = 1 kal/gram.C

Lf = 80 kal/gram.C

Ditanya: Suhu Kesetimbangan Termal (Tc) = ...?

Jawab:

Suhu kesetimbangan termal (Suhu campuran)

8. Teh Panas bermassa 200 gram pada suhu T1 dituang kedalam cangkir bermassa 150 gram dan bersuhu 25 C. Jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 65 C dan kalor jenis air teh 5 kali kalor jenis cangkir, maka suhu air teh mula-mula adalah:...?

A. 71 C

B. 69 C

C. 65 C

D. 62 C

E. 59 C

Jawabanya: A

Solusi:

Diketahui:

M.teh = 200 gram

M.cr = 150 gram (cr adalah singkatan dari cangkir)

T.cr = 25

c.teh = 5 c.cr

Tc = 65 C

Ditanya:

Jawab:

Mencari suhu awal setelah kesetimbangan termal

Itulah artikel mengenai "Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Kalor".Semoga artikel ini bermanfaat bagi teman teman. Jika ada pertanyan atau masih kurang jelas terhadap apa yang telah saya jelaskan silahkan bertanya. Dan Jangan lupa di like dan di share artilel ini ke teman temannya. Bagi sahabat SMA semoga berhasil Ujiannya.

Terimakasih telah berkunjung.

Share this post