FISIKA KELAS XDrs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

BAB VIIK A L O R dan PERPINDAHANNYA

Advance Organizer

Kamu tentu sudah menyadari bahwa sumber panas yang uatama di dunia ini adalah matahari. Energi panas atau energi kalor yang diradiasikan hingga ke bumi itu dimanfaatkan oleh tumbuhan hijau untuk fotosintesis. Manusia dan hewan mentransfer energi itu dengan memakan bagian dari tumbuhan. Tumbuhan-tumbuhan purba masih menyisakan energi tersebut dalam wujud batubara, dan hewan-hewan purba menyisakan energi itu dalam wujud minyak bumi.Kamu akan memperdalam pengaruh energi kalor terhadap zat, cara-cara energi kalor berpindah, dan penerapan asas Black dalam pemecahan masalah tentang kalor pada bab ini.

BAB VIIK A L O R DAN PERPINDAHANNYA

Kamu tentu pernah merebus air bukan? Air yang tadinya terasa dingin dan sejuk setelah direbus beberapa saat akan terasa hangat dan lama-kelamaan menjadi panas. Tahukah Kamu mengapa demikian? Selama direbus air mendapat energi dari api yang menyala di bawah air tersebut. energi yang dihasilkan oleh nyala api akan berpindah ke air dan berubah menjadi panas dalam air. Bentuk energi yang berpindah karena perbedaan suhu disebut sebagai energi kalor. Perpindahan energi kalor selalu terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Jadi jika ada dua buah benda A dan B mempunyai suhu yang berbeda, dan suhu A lebih dari suhu B kemudian kedua benda tersebut disentuhkan maka

387

Standar Kompetensi Menerapkan konsep kalor dan prinsip konservasi energi pada berbagai perubahan energi

Kompetensi DasarMenganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zatMenganalisis cara perpindahan kalorMenerapkan asas Black dalam pemecahan masalah

suhu A akan menurun dan suhu B akan naik hingga suhu kedua benda tersebut setimbang. Dalam bab ini akan diperdalam tentang energi kalor.

A. Kalor

Apa itu kalor? Untuk apa kita mempelajari kalor? Apa kegunaan kalor dalam kehidupan sehari-hari? Seberapa penting bahasan kalor bagi kehidupan manusia?Misteri dan pertanyaan tentang kalor tidak kali ini saja terjadi, tapi jauh pada abad 18 hingga 19 masih merupakan suatu pertanyaan yang perlu mendapat penjelasan yang logis dan rasional, guna menyingkap tabir pemahaman tentang kalor.

1. Pemahaman Tentang Kalor

Dari awal abad 18 hingga 19 Masehi, kalor masih diyakini oleh sebagian orang

sebagai suatu fluida yang disebut kalorik. Fluida ini dapat berpindah dari suatu zat ke zat

yang lainnya. Arah perpindahan itu adalah dari zat yang bersuhu tinggi ke zat yang bersuhu

rendah. Kalor adalah suatu bentuk energi. Istilah kalor berasal dari Caloric, pertama kali

diperkenalkan oleh A.L. Lavoiser seorang ahli kimia dari Perancis. Oleh para ahli kimia

dan fisika kalor dianggap sejenis zat alir yang tidak terlihat oleh manusia, berdasarkan

itulah satuan kalor ditetapkan dengan nama kalori disingkat kal.

Kalori didefinisikan :

Tujuan Pembelajaran Menerapkan kalor sebagai bentuk energi yang dapat diserap dan

dilepas Membedakan tiga cara perpindahan panas Menerapkan persamaan asas Black untuk menyelesaikan persoalan

388

Satu kalori (kal) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gr

air sehingga suhunya naik 1ºC.

Sedang pengertian suhu adalah ukuran derajat panas dinginnya suatu benda. Suhu

umumnya diukur dengan alat ukur suhu berupa termometer.

Adapun syarat terjadinya perpindahan kalorik ini adalah adanya sentuhan kedua

benda yang berbeda suhu. Fluida kalorik ini akan berpindah dari zat yang bersuhu tinggi ke

zat yang bersuhu rendah, hingga tercapai suatu kesamaan suhu antara kedua benda yang

disebut dengan kesetimbangan termal.

Hingga pertengahan abad ke 18 pengertian kalor sebagai suatu fluida masih

mengemuka dimasyarakat, bahkan pengertian kalor semakin rancu dengan pengertian suhu,

yang sesungguhnya memang berbeda. Kalor adalah fluida atau zat alir, dan suhu adalah

derajat panas atau dinginya suatu benda yang diukur dengan termometer.

Namun pendapat tersebut berubah, ketika seorang bernama Benjamin Thompson

menyatakan bahwa kalor bukanlah suatu fluida kalorik tetapi dihasilkan oleh usaha yang

dilakukan oleh kerja mekanis.

Percobaan Joule :

Pemikiran bahwa kalor bukanlah suatu fluida, namun dihasilkan dari suatu usaha

yang berarti berhubungan dengan energi, maka Prescot Joule melakukan percobaan untuk

menghitung besar energi mekanik yang ekuivalen dengan kalor sebanyak 1 kalori.

Percobaan joule adalah dengan menggantung beban pada suatu kontrol yang

dihubungkan dengan kincir yang dapat bergerak manakala beban bergerak. Kincir tersebut

dimasukkan kedalam air. Akibat gerakan kincir tersebut, maka suhu air akan berubah naik

Penurunan ketinggian beban dapat menunjukkan adannya perubahan energi

potensial gravitasi pada beban. Jika beban turun dengan kecepatan tetap, maka dapat

dikatakan tidak terdapat perubahan energi kinetic pada beban, sehingga seluruh perubahan

energi potensial dari beban akan berubah menjadi energi kalor pada air.

389

Berdasarkan teori bahwa terjadi perubahan energi potensial gravitasi menjadi energi

kalor, maka diperoleh suatu nilai tara mekanik kalor, yaitu ekuivalensi energi mekanik

menjadi energi kalor.

1 joule = 0,24 kalori

1 kalori = 4, 18 joule

2. Kapasitas Kalor (C) dan Kalor Jenis (c)

Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan

suhu zat sebesar 1C. jika sejumlah kalor Q menghasilkan perubahan suhu sebesar ∆t, maka

kapasitas kalor dapat dirumuskan:

Dengan keterangan,

C : kapasitas kalor (Joule / K atau kal / K)

Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)

∆t : perubahan suhu (K atau C)

390

Gambar 1. Kalorimeter

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan zat sebesar 1 kg untuk

mengalami perubahan suhu sebesar 1 K atau 1C. Kalor jenis merupakan karakteristik

termal suatu benda, karena tergantung dari jenis benda yang dipanaskan atau didinginkan,

serta dapat dinyatakan dalam persamaan :

atau

Dengan keterangan,

c : kalor jenis (J/kg.K atau J/kg.C)

C : kapasitas kalor (Joule/K atau kal/K)

Q : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)

∆t : perubahan suhu (K atau C)

m : massa benda (kg)

Tabel kalor jenis beberapa zat

Bahan C (J/kgK)

Tembaga 385

Besi/ Baja 450

Air 4200

Es 2100

Contoh:

1. Ubahlah satuan berikut ini :

a. 5 J = …….kal

b. 2 kal = …….J

Jawab :

391

a. 5 joule = 5 : 4,184 kal = 20,92 kal

b. 2 kal = 2 x 4,184 J = 8,368 J

2. Tentukan kapasitas kalor suatu zat, jika untuk menaikkan suhu 4 C dari zat

itu diperlukan kalor 10 joule !

Jawab :

Q = C.t

atau C = 2,5 J/K

3. Jika kalor sebanyak 12 joule digunakan untuk menaikkan suhu 10 C zat

sebanyak 0,5 kg , maka tentukan kalor jenis dari zat tersebut !

Jawab :

Q = m.c.t

3. Pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud zat

Adanya pengertian, bahwa kalor bukanlah aliran fluida, melainkan merupakan suatu

bentuk energi, yang dapat diperoleh dari perubahan energi mekanik, maka akan kita

perhatikan apakah kalor tersebut akan mempengaruhi suatu benda atau temperatur dari

suatu benda atau zat.

Apabila suatu benda diberikan kalor, maka pada zat tersebut dapat terjadi perubahan

seperti :

a. terjadi pemuaian

b. terjadi perubahan wujud

c. terjadi kenaikan suhu

392

Kegiatan Percobaan Mandiri

Masukkan 1 kg es pada sebuah panci, kemudian letakkan panci diatas api.

Amatilah beberapa saat. Apa yang akan terjadi pada es pada beberapa waktu

kemudian?

Pindahkan isi panci ke dalam gelas. Buatlah kesimpulanmu.

Ternyata kalor dapat menyebabkan benda berubah wujud atau menyebabkan benda

mengalami perubahan suhu. Adanya pengaruh kalor terhadap perubahan wujud atau suhu,

diteliti lebih lanjut oleh Joseph Black.

Beberapa hal yang dikemukakan oleh Joseph Black berkaitan dengan perubahan

suhu benda, ternyata dapat digunakan untuk menentukan besar kalor yang diserap oleh

suatu zat.

a. Pemuaian

Pemberian kalor pada sustu zat selain dapat menaikkan atau

menurunkan suhu zat, dapat juga merubah wujud suatu zat, atau menyebabkan

benda mengalami pemuaian.

Umumnya semua zat akan memuai jika ia mengalami kenaikan suhu,

kecuali beberapa zat yang mengalami penyusutan saat terjadi kenaikan suhu, pada

suatu interval suhu tertentu. Kejadian penyusutan wujud zat saat benda mengalami

kenaikan suhu disebut anomali, seperti terjadi pada air. Air saat dipanaskan dari

suhu 0 C menjadi 4 C justru volumenya mengecil, dan baru setelah suhunya lebih

besar dari 4 C volumenya membesar.

Anomali Air

393

Hal tersebut diatas tidak berlaku sepenuhnya pada air, pada air

terjadi perkecualian. Misalnya volume air akan berkurang bila suhunya dinaikkan

dari 0 C, peristiwa ini disebut dengan anomali air.

Peristiwa anomali air dapat diterangkan dengan meninjau bangun kristal es.

Dari pengamatan kristal es disimpulkan bahwa kedudukan molekul-molekul H2O

teratur seperti bangun kristal es, yang penuh dengan rongga-rongga. Sedangkan

molekul H2O dalam bentuk cair (air) lebih rapat dibandingkan dalam bentuk es,

oleh karena itu es terapung dalam air. Bila air mulai 4 C didinginkan molekul air

mulai mengadakan persiapan untuk membentuk bangun berongga tersebut. C.

Volume (V)

0 4 Suhu (t)C

Gambar 2. Grafik anomali air

Volume air terkecil pada suhu 4 °C, dan pada 0 °C terjadi loncatan volume dari

air 0 °C sampai es 0 °C, dimana pada suhu 0 °C volume es > volume air

Pada umumnya zat akan memuai menurut aturan sebagai berikut.

1) Pemuaian Panjang (Linier)

Suatu batang panjang mula-mula lo dipanaskan hingga bertambah panjang Δl, bila

perubahan suhunya Δt maka,

394

α = 1/lo . Δt/Δl

Δl = αlo . Δt

α = koefisien muai panjang suatu zat ( per °C )

Sehingga panjang batang suatu logam yang suhunya dinaikkan sebesar Δt

akan menjadi

lt = lo + Δl

lt = lo ( l + α . Δt )

Tabel Beberapa koefisien Muai Panjang Benda

Benda (K1)

Besi 1,2x105

Tembaga 1,7x105

Kaca 8,5x106

Kuningan 1,8x105

Contoh Soal:

1. Suatu batang logam yang terbuat dari aluminium panjangnya 2 m pada

suhu 30 °C. Bila koefisien muai panjang aluminium 25 x 10–6

/°C.Berapakah pertambahan panjang batang aluminium tersebut bila

suhunya dinaikkan menjadi 50 °C.

Jawab :

Δl = lo . α . Δt

= 2 . ( 25 x 10 -6 ) . (50 – 30 )

= 10 -3 m

Δl = 0,1 cm

395

2. Jika besi sepanjang 20 m dengan koefisien muai panjang 1,2. 10 -5 /K

dipanaskan dari suhu 00C hingga 1000C, maka tentukan pertambahan

panjangnya !

Jawab :

∆l = lo .. ∆t

∆l = 20 . 1,2.10-5. (100– 0)

∆l =2,4.10-3 m

Catatan :

Perubahan suhu dalam satuan derajat Celcius senilai dengan perubahan suhu

pada Kelvin. Namun perlu diingat bahwa suhu derajat Celcius tidak senilai

dengan Kelvin.

2) Pemuaian Bidang ( Luas )

Suatu bidang luasnya mula-mula Ao , terjadi kenaikkan suhu sebesar Δt

sehingga bidang bertambah luas sebesar ΔA, maka dapat dituliskan :

β = 1/Ao. ΔA / Δt

ΔA = Ao β Δt

β = Koefisien muai luas suatu zat ( per °C ) dimana β = 2 α

Sehingga luas bidang yang suhunya dinaikkan sebesar t akan menjadi

At = Ao + ΔA

At = Ao ( 1 + β Δt )

Contoh Soal:

1. Plat besi luasnya 4 m2 pada 20 °C. Bila suhunya dinaikkan menjadi 100 °C

maka berapa luasnya sekarang ?

Jawab: α = 11 x 10-6/ °C

β = 22 x10-6/ °C

At = Ao (1 + β . Δt )

396

= 4 .[1 + 22 . 10-6 . (100 - 20 ) ]

= 4 [ 1 + 1760 . 10-6 ]

= 4 [ 1 + 0,00176 ]

= 4,00704 m2

2. Kaca seluas 2 m2 , dengan koefisien muai panjang 8,5.10-6 K, mengalami

pemanasan dari suhu 20 C hingga 120 C. Tentukan luas akhir dari kaca !

Jawab :

At =Ao (1+ .∆t)

At =2 (1+ 2 x 8,5.10-6.(120 – 20 )

At =2,66 m2

3) Pemuaian Ruang ( volume )

Volume mula-mula suatu benda Vo , kemudian dipanaskan sehingga

suhunya naik sebesar Δt, dan volumenya bertambah sebesar ΔV ini dapat

ditunjukkan dalam rumus :

γ = 1/Vo. ΔV/Δt

ΔV = γ . Vo . Δt

γ = koefisien muai ruang suatu zat ( per °C )

γ = 3 α

sehingga persamaan volumenya menjadi

Vt = Vo + Δt

Vt = Vo ( 1 + γ . Δt )

Contoh:

1. Sebuah balok kuningan mempunyai panjang 5 m, tinggi 2 m, dan lebar 1 m pada

suhu 20 C. Jika kalor jenis kuningan 1,8 . 10-5 /K, tentukan volume kuningan pada

suhu 120 C !

Jawab :

397

Vt =Vo (1+ .∆t)

Vt =(5 x 2 x 1) (1+3.x1,8.10-5.(120 – 20 )

Vt =10,054 m3

a) Pemuaian Volume zat Cair

Zat cair yang hanya mempunyai koefisien muai volume ( γ ). Bila volume

mula-mula suatu zat cair V0 kemudian zat cair itu dipanaskan sehingga suhunya

naik sebesar Δt dan volumenya bertambah besar ΔV, maka dapat ditulis sebagai

berikut

Vt = γ . Vo . Δt

dan volumenya sekarang menjadi

Vt = Vo + ΔV

Vt = Vo ( 1 + γ Δt )

Hal ini tidak berlaku bagi air dibawah 4 °C, ingat anomali air.

b) Pemuaian Volume Gas

Khusus untuk gas, pemuaian volume dapat menggunakan persamaan

seperti pemuaian zat cair,

Vt = Vo ( 1 + γ Δt ) dengan nilai =

Perubahan volume gas tidak hanya menggunakan persamaan tersebut di atas,

namun ada besaran-besaran lain yang perlu diperhatikan seperti tekanan dan

temperatur. Persamaan yang berlaku dalam pemuaian gas dapat dinyatakan dalam

persamaan sebagai berikut.

Pada saat tekanan konstan, berlaku hukum Gay Lussac :

398

Pada saat temperatur konstan, berlaku hukum Boyle :

P1.V1 = P2.V2

Pada saat volume konstan, berlaku hukum Charles :

Pada saat kondisi ideal dengan mol konstan, berlaku hukum Boyle-Gay

Lussac :

dengan keterangan,

V = volume (liter atau m3)

T = temperature (K)

P = tekanan (N/m2 atau atm atau Pa)

Contoh:

1. Suatu gas mula-mula volumenya V, berapa besarkah suhu harus dinaikkan

supaya volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula, dengan tekanan

tetap.

Penyelesaian:

Diketahui :

Vo = V dan Vt = 2V

Ditanya : t ....?

Jawab :

399

Vt = Vo ( 1 + 1/ 273 Δt )

2V = V ( 1+ 1/ 273 Δt )

2 = ( 1 + 1/ 273 Δt )

1 = 1/ 273 Δt

Δt= 273 °C

Jadi suhu gas tersebut harus dinaikkan sebesar 273 °C

b. Perubahan Wujud

Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh suatu zat, maka ada dua

kemungkinan yang terjadi pada suatu benda, yaitu benda akan mengalami perubahan suhu,

atau mengalami perubahan wujud.

Kenaikan suhu suatu benda dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan yang

mengkaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas kalor.

Sedangkan pada saat benda mengalami perubahan wujud, maka tidak terjadi

perubahan suhu, namun semua kalor saat itu digunakan untuk merubah wujud zat, yang

dapat ditentukan dengan persamaan yang mengandung unsur kalor laten.

Besar kalor laten yang digunakan untuk mengubah wujud suatu zat dirumuskan :

Q = m.L

Dengan keterangan,

Q : kalor yang diterima atau dilepas (Joule atau kal)

m : massa benda (kg atau gram)

L : kalor laten (J/kg atau kal/gr)

(kalor uap atau kalor lebur)

Tabel kalor lebur dan kalor didih beberapa zat

400

Nama Zat Titik lebur

(C)

Kalor lebur

(J/kg)

Titik didih Kalor didih

(J/kg)

Air (es) 0 3,34.105 100 2,26.105

Raksa -39 1,18.104 356,6 2,94.105

Alkohol -115 1,04.104 78,3 8,57.106

Hidrogen -2599 5,58.104 -252 3,8.105

Adanya kalor laten berupa kalor lebur dan kalor didih sangat sering dijumpai dalam

kehidupan, seperti meleburnya es cream pada suhu normal, atau mendidihnya air sebelum

dikonsumsi untuk kehidupan sehari-hari.

Perubahan wujud ini dapat dijelaskan dengan teori kinetik, yang menyatakan bahwa

saat mencapai titik lebur atau titik didih, kecepatan getar zat akan bernilai maksimum,

sehingga kalor yang diterima tidak digunakan untuk menambah kecepatan, namun

digunakan untuk melawan gaya ikat antar molekul zat. Sehingga saat molekul-molekul itu

dapat melepaskan ikatannya, maka zat akan berubah wujud melebur atau mendidih.

Contoh:

1. Tentukan kalor yang diperlukan untuk meleburkan 10 kg es pada suhu 0 C.

jika kalor lebur es 3,35. 105 J/kg !

Jawab :

Q = m . L

Q = 10 kg . 3,35. 10 5 J/kg

Q = 3,35. 106 J

2. Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 gram es

pada suhu 0 C menjadi uap air pada suhu 100 C ? (c air = 4.200 J/kg K, L es

= 336 J/ g, L uap = 2.260 J/g)

401

Penyelesaian :

Diketahui : m es = 0 C

t air = 0 C

tdidih = 100 C

c air = 4.200 J/kg K

L es = 336 J/ Gajahmungkur

L uap = 2.260 J/g

Ditanya : Q total……..?

Jawab :

Q1 = m es x L es

= (2) x (336)

= 672 Joule

Q2 = m es x c air x ∆t

= (2 x 10-3)(4.200)(100)

= 840 Joule

Q3 = mes x L uap

= (2) (2.260)

= 4.520 Joule

Jadi Q total = Q1 + Q2 + Q3

= 672 + 840 + 4.520

= 6.032 Joule

LatihanKerjakan di buku latihanmu!

1. Sebatang besi massanya 50 gr bersuhu 20 C kemudian dipanaskan hingga mencapai

suhu 90 C, jika kalor jenis besi 0,7 kalori/gr°C, hitunglah jumlah kalor yang diserap

besi !

402

2. Sebatang besi massanya 50 gram bersuhu 30 C kemudian dipanaskan hingga

mencapai suhu 80 C.Jika kalor jenis besi 0,7 kalori/gram C.Hitunglah jumlah kalor

yang diserap!

3. Sebuah benda mempunyai masa 0,5 kg diberipanas jika suhu mula-mula benda 30°C

menjadi 80°C. hitung kalor jenis benda jika basarnya kalor yang diberikan 250 joule?

4. Sebatang besi massanya 50 gr bersuhu 20°C kemudian dipanaskan hingga mencapai

suhu 90°C, jika kalor jenis besi 0,7 kalori/gr°C, hitunglah jumlah kalor yang diserap

besi !

c. Perubahan Suhu

Suhu merupakan suatu istilah yang dipakai untuk membedakan panas dinginnya

suatu benda. Misalnya benda panas akan dikatakan mempunyai suhu tinggi dan benda

dingin mempunyai suhu yang rendah.

Zat cair yang biasanya dipakai untuk mengisi termometer adalah air raksa. Suhu

dapat diukur dengan termometer. Kebaikan air raksa dari zat cair lainnya yaitu :

a. Air raksa dapat cepat mengambil panas benda yang diukur sehingga suhunya

sama dengan suhu benda yang diukur tersebut.

403

Gambar 3. Percobaan mengukur kalor jenis berbagai logam menggunakan kalorimeter

b. Dapat dipakai untuk mengukur suhu benda dari yang rendah sampai yang

tinggi, karena air raksa punya titik beku –39 C dan titik didih 357 C.

c. Tidak dapat membasahi dinding tabung, sehingga pengukurannya dapat

lebih teliti.

d. Pemuaian dari air raksa adalah teratur.

e. Mudah dilihat, karena air raksa mengkilat.

Selain air raksa dapat juga digunakan alkohol untuk mengisi tabung termometer.

Alkohol mempunyai titik rendah / beku –114 C dengan titik didih 78 C. Termometer

ada berbagai macam menurut fungsinya, yaitu :

a. Termometer suhu badan

b. Termometer udara

c. Termometer logam

d. Termometer maximum dan minimum

e. Termograf untuk terminologi

f. Termometer digital

Skala Termometer

Macam – macam satuan skala termometer :

1. Termometer skala Celcius, titik didihnya 100 C dengan titik

beku 0 C. Sehingga dari 0 – 100 C, dibagi dalam 100 skala.

404

Gambar 5. Termometer digitalGambar 4. Termometer

2. Termometer skala Reamur, titik didihnya 80 R dengan titik

beku 0 R. Sehingga dari 0 – 80 R, dibagi dalam 80 skala.

3. Termometer skala Kelvin, titik didihnya 373 K dengan titik

beku 273 K. Sehingga dari 273 K – 373 K, dibagi dalam 100 skala.

4. Termometer Fahrenheit, titik didihnya 212 F dengan titik

beku 32 F. Sehingga dari 32 F – 212 F, dibagi dalam 180 skala.

5. Termometer Rainkin, titik didihnya 672 Rn dengan titik

beku 492 Rn. Sehingga dari 492 Rn– 672 Rn, dibagi dalam 180 skala.

Jadi, pembagian skala – skala tersebut diatas satu skala dalam derajat Celcius sama

dengan satu skala dalam derajat Kelvin.

1 skala C = 1 skala K

1 skala C < 1 skala R

1 skala C > 1 skala F

1 skala C > 1 skala Rn

Perbandingan Pembagian Skala C, R, F, K, Rn

C : R : F : K : Rn = 100 : 80 : 180 : 100 : 180

= 5 : 4 : 9 : 5 : 9

C, R, F = 100 : 80 : 180

= 5 : 4 : 9

Dalam perhitungan menjadi :

a. C =

405

Gambar 6. Es yang mencair menurut Celcius dan Reamur bersuhu 0º, menurut Fahrenheit bersuhu 32º, menurut Kelvin bersuhu 273º, dan menurut Rainkin bersuhu 672º

C =

C = )

C = K - 273

b. R = C

R =

R =

R = ( K – 273 )

c. F =

F = R + 320

F = Rn - 4600

F =

d. K = C + 273

K = + 273

K = {

K =

e. Rn = C + 492

Rn = F + 460

406

Rn =

Rn = ) + 492

Dengan perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa :

Perubahan 2 termometer mengikuti aturan perbandingan sebagai berikut :

Contoh:

1. Jawablah titik – titik di bawah ini dengan menggunakan rumus yang benar !

a. 16 R = ……….. Rn

b. 20 R = ……….. C

c. 123 K = ……….. Rn

d. 17 R = ……….. K

e. 69 F = ……….. R

f. 50 Rn = ……….. F

Jawab:

1. a. Rn =

= 528 Rn

b. C = R

= . 20

= 25 C

c. Rn = { ( K – 273 ) + 492 }

= { ( 123 – 273 ) + 492 }

407

= { (150 ) + 492 }

= { 270 + 492 }

= 222 Rn

d. K = 16 + 273

= 293 K

e. R = ( 69 – 32 )

= . 36

= 16 F

f. F = Rn – 460

= 50 – 460

= 410 F

2. Air mendidih bersuhu 30 C termometer X mempunyai TTA 150 X dan TTB 50 X

termometer Y mempunyai TTA 130 Y dan TTB 30 Y. Tentukan berapa suhu air

mendidih menurut termometer X dan Y.

Penyelesaian:

Diket : Air mendidih suhu = 30 C

TTAX = 130 X, TTBX = 50 X

TTAY = 130 Y, TTBY = 30 Y

Ditanya : Suhu termometer X dan Y …… ?

Jawab : C X YTTA 100C 150X 130Y

30C ? ?TTB 0C 50X 30Y

Termometer x

408

30 =

X + 50 = 60X = 10 X

Termometer Y

Y – 30 = 30

Y = 60 Y

Kegiatan Percobaan Mandiri

Tujuan

Untuk mengetahui bahwa aliran elektron menghasilkan panas.

Alat dan Bahan

Baterai ukuran AA (ukuran kecil)

lembaran aluminium

409

gunting

penggaris

Petunjuk Teknis

Potong suatu pita lembaran aluminium berukuran 15 cm x 2,5 cm.

Lipat pita tersebut pada pertengahan arah membujur sebanyak dua kali untuk

membentuk sebuah pita tipis 15 cm yang akan digunakan sebagai kawat.

Dengan satu tangan, pegang ujung-ujung kawat aluminium pada kutub-kutub

baterai.

Setelah 10 detik, sentuh kawat aluminium sambil tetap memegang kawat pada.

kedua kutub baterai.

Hati-hati: Jangan memegang kawat pada kutub-kutub baterai lebih dari 20 detik. Kawat

akan bertambah panas dan muatan baterai dengan cepat berkurang (kehilangan dayanya).

Hasil

Kawat aluminium menjadi panas.

Mengapa demikian? Memegang kawat pada kedua kutub baterai membuat lintasan-tempat

elektron bergerak (rangkaian listrik). Elektron bergerak keluar dari kutub negatif baterai.

Gerakan elektron menyebabkan kawat menjadi panas. Jika sebuah bola lampu dipasang

pada suatu rangkaian listrik, elektron bergerak melalui bola lampu tersebut. Gerakan

410

elektron memanaskan filamen kawat di dalam bola lampu. Filamen kawat yang panas

tersebut menjadi berpijar, demikian panas sehingga mengeluarkan cahaya.

Latihan

Kerjakan soal-soal berikut di buku latihanmu!

1. Termometer X pada es yang sedang melebur menunjukan -30X dan pada air yang

mendidih menunjukan 150X. Apabila sebuah benda suhunya 40C skala yang

menunjukan oleh thermometer X?

2. Pengukuran suhu ruangan 301K. Tentukan suhu ruangan tersebut jika diukur

menggunakan thermometer Celcius?

3. Pada thermometer skala Y titik bekunya 20Y dan titik didihnya 160Y, maka

benda suhu suatu benda bila diukur menggunakan thermometer skala Y apabila

suhu suatu benda 30C

4. Pada termometer skala Y titik bekunya 20Y dan titik didihnya 160Y, maka benda

suhu suatu benda bila diukur menggunakan thermometer skala Y apabila suhu suatu

benda 30C

5. Suhu suatu benda menunjukan angka112F. tentukan suhu benda tersebut bila

diukur dengan termometer Kelvin?

6. Menurut thermometer kelvin suhu udara di sekitar kompor 323 berapa suhu udara

di sekitar kompor yang menurut termometer D dan J. Apa bila TTAd =360, TTBd=

170 dan TTAj = 150 TTBj =20

7. Konversikan derajad suhu berikut:

a. 680R = C

b. 850C = Rn

c. 113F = C

d. 140R = K

e. 240C = F

411

f. 726K = C

g. 545Rn = K

h. 883Rn = R

i. 860C = R

j. 532R = F

8. Ruda & Rudi sedang mengukur suhu tubuh temannya yang kejang-kejang. Ruda

menggunakan termometer Celcius dan menunjukan 42º C, sedangkan Rudi

menggunakan termometer Reamur. Berapakah suhunya dengan menggunakan

termometer Reamur ?

9. Di sebuah gurun pasir yang panas banget termometer Celcius menunjukan 80º C.

menurut termometer Reamur - Fahrenheit - Kelvin ?

10. Termometer bernama Phe dan Whe. Air mendidih termometer Phe 102º P &

menurut Whe 130º W. Es yang melebur menurut Phe -40º P dan menurut Whe 10º

W. Secangkir teh panas diukur termometer Phe 50º P. Berapa menurut termometer

Whe ?

11. Menurut Reamur suhu Agnes Monica yang sedang demam 40º R. Berapa suhu

Agnes menurut termometer ABC bila diketahui TTAa 110º A & TTBa 10º A, TTAb

130º B & TTBb 0º B, TTAc 150º C & TTBc -10º C ?

12. Menurut Celcius suhu bayi 34º C. Berapa suhu bayi tersebut menurut termometer P

& D bila TTAp 110º P, TTBp -20º P, TTAd 150º D, TTBd 10º D ?

B. Perpindahan Kalor

412

Setelah sekilas memahami adanya sejumlah kalor dapat menyebabkan

perubahan wujud atau kenaikan suhu pada suatu benda, serta telah dipelajarinya

proses pemuaian sebagai dampak adanya penyerapan kalor pada benda, yang

tentunya menuntut pemahaman tentang adanya konsep konversi dari berbagai

satuan dari besaran perubahan suhu, maka yang tak kalah pentingnya dari semua

itu bahwa kalor sebagai suatu bentuk energi ternyata dapat mengalami perubahan

tempat, atau dikatakan bahwa kalor dapat berpindah tempat.

Tanpa usaha luar, maka kalor sebagai suatu bentuk energi dapat

berpindah tempat dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah

dengan berbagai cara, yaitu :

1. Konduksi

Konduksi adalah hantaran kalor yang tidak disertai dengan perpindahan

partikel perantaranya. Pada hantaran kalor ini yang berpindah hanyalah energinya,

tanpa melibatkan partikel perantaranya, seperti hantaran kalor pada logam yang

dipanaskan dari satu ujung ke ujung lainnya. Saat ujung B dipanaskan, maka ujung

A, lama kelamaan akan mengalami pemanasan juga, hal tersebut dikarenakan

413

KonduksiRadiasi

Konveksi

Gambar 7. Tiga macam cara perpindahan energi kalor

energi kalor yang menggetarkan molekul-molekul di ujung B turut menggetarkan

molekul-molekul yang ada disampingnya hingga mencapai titik A.

Energi kalor yang dipindahkan secara konduksi sebesar,

Q = k A t

Sedang besar laju aliran kalor dengan konduksi dirumuskan,

H = laju aliran kalor (J/s atau watt)

Q = kalor yang dipindahkan (joule)

t = waktu (s)

k = konduktivitas termal zat (W/mK)

A = luas penampang melintang (m2)

∆t = perubahan suhu (C atau K)

l = tebal penghantar (m)

Tabel konduktivitas termal zat

(W/mK)

Bahan k

Emas 300

Besi 80

Kaca 0.9

Kayu 0.1 – 0.2

Beton 0.9

Air 0.6

Udara 0.024

alumunium 240

414

Contoh soal:

1. Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1

meter, keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada

ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila

koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah

suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab:

Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka

[k . A ∆T/L)] besi = [k . A ∆T/L)] kuningan

k . A (500 - T) / 2 = 3 k A (T - 350)/ l

T= 2600/7= 371,4ºC

2. Konveksi

Konveksi adalah hantaran kalor yang disertai dengan perpindahan

partikel perantaranya. Contoh dari peristiwa konveksi adalah seperti perpindahan

kalor pada zat cair yang dipanaskan, ventilasi kamar, cerobong asap, pengaturan

katub udara pada kompor, dan kipas angin. Umumnya konveksi terjadi pada gas

dan zat cair.

Energi kalor yang dipindahkan secara konveksi sebesar,

Q = k A t . t

Kecepatan perpindahan kalor di sekitar suatu benda dirumuskan :

415

H = laju aliran kalor (J/s atau watt)

Q = kalor yang dipindahkan (joule)

t = waktu (s)

h = koefisien konveksi (W/m2K)

A = luas penampang melintang (m2)

∆t = perubahan suhu (C)

3. Radiasi

Radiasi adalah hantaran kalor yang tidak memerlukan medium perantara,

seperti kalor dari matahari yang sampai ke bumi, kalor api unggun yang sampai

pada orang yang ada di sekitarnya, pendingin (pemanas) rumah, pengeringan kopi,

pembakaran dengan oven dan efek rumah kaca.

Energi kalor yang dipindahkan secara radiasi sebesar,

Q = e A T4 t

Laju aliran kalor tiap satuan waktu dalam radiasi dirumuskan :

Intensitas radiasi sebesar,

R = e T4

H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)

R = intensitas radiasi ( W/m2)

Q = kalor yang dialirkan (J)

416

t = waktu (s)

A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4..r2

T = suhu (K)

e = emisivitas benda (tanpa satuan)

(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak

hitam sama sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang

memiliki kemampuan menyerap semua kalor yang tiba padanya, atau mampu

memancarkan seluruh energi yang dimilikinya).

Contoh:

1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu

sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:

a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas

b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka e = 1

T1 = 300 K

T2 = 350 K

= 5,672.10-8 watt/m2K4

a. R = e ( T24 - T1

4)

= 1. 5,672.10-8 (3504 - 3004)

= 391,72 watt/m2

b. R = Q/A.t

417

Q = R. A. t

Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule

C. Asas Black

Ilmuwan Inggris pada tahun 1761 Joseph Black menyatakan bahwa kalor yang

diberikan suatu benda sama dengan kalor yang diterima pada suatu benda dalam suatu

sistem tertutup. Sistem tertutup tersebut dapat dilakukan dalam suatu kalorimeter, misalkan

ada jumlah masa m1 zat, bersuhu t1, kemudian dicampuri dengan sejumlah masa m2 zat lain

bersuhu t2 dan keduanya dapat ditentukan dengan persamaan:

Qserap = Qlepas

Bunyi asas Black “ Kalor yang diserap/diterima sama dengan kalor yang dilepas.

Persamaan di atas dikenal dengan nama asas Black atau hukum kekekalan energi

kalor.

Contoh:

1. Jika 2 kg air bersuhu 5 0C dicampur dengan 5 kg air bersuhu 26 0C, maka

tentukan suhu akhir campuran kedua zat !

Jawab :

Karena kedua zat sejenis, maka kalor jenis dari kedua zat adalah sama, dan

dapat saling meniadakan.

Q serap = Q lepas

m1.c.∆t1 = m2.c. ∆t2

2.c.(t-5) = 5.c.(26-t)

418

2.t – 10 = 130-5.t

t = 140 : 7

t = 200C

2. Jika 0,5 kg es bersuhu 10 0C dicampur dengan sejumlah air bersuhu 40 0C,

sehingga suhu campurannya adalah 20 0C, maka tentukan massa dari air

yang dicampurkan !

(ces = 2100 J/kg.0C, c air = 4200 J/kg.K, Les = 3,35.105 J/kg)

Jawab :

Dalam proses ini es akan mengalami tiga tahap wujud , yaitu padat (es),

melebur dan wujud cair. Sedang air bersuhu 400C hanya mengalami satu

tahapan, yaitu perubahan suhu.

Q serap (es) = Q lepas (air)

Q1 + Q2 +Q3 = Q4

m1.ces.∆t1 + m1.L + m1.cair.∆t2 = m2.cair.∆t3

0,5x2.100x(0(10)) + 0,5x3,35.105 + 0,5x4.200x(40-20)= m2x4.200(4020)

10.500 + 1,675.105 + 42.000 = 84.000 x m2

m2 =2,61kg

Latihan

Kerjakan di buku latihanmu!

1. Sebatang linggis massa 10 kg dimasukkan ke dalam api unggun hingga bersuhu

99°C. Jika kalor jenis linggis 280 J/kg °C, berapakah suhu akhir ketikaa linggis

419

tersebut dicelupkan ke dalam bak mandi berisi 50kg air bersuhu 19°C, kalor jenis

air 4200 J/kg°C ?

2. Secangkir air kopi pahit bersuhu 70 0C bermassa 200 gram, kedalamnya dituangkan

susu sapi dingin dengan suhu 20 0C bermassa 60 gram.Jenis air kopi dan air susu

sama dengan kalor jenis air yaitu 1 kalori/gram0C. Berapakah suhu campuran

sesudah tercapai keadaan setimbang ?

Rangkuman

1. Kalor adalah suatu bentuk energi. Sedangkan suhu adalah ukuran derajat

panas dinginnya suatu benda.

2. Tara mekanik kalor adalah kesetaraan/ekuivalensi energi mekanik menjadi

energi kalor. Dari hasil percobaan Joule besarnya adalah:

1 joule = 0,24 kalori

1 kalori = 4, 18 joule

3. Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk

menaikkan suhu zat sebesar 1C.

4. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan zat sebesar 1 kg untuk

mengalami perubahan suhu sebesar 1 K atau 1C.

atau

5. Pengaruh kalor yang diberikan pada suatu benda dapat menyebabkan tiga

hal, yaitu :

a. terjadi pemuaian

b. terjadi perubahan wujud

c. terjadi perubahan suhu

6. Pemuaian digolongkan menjadi tiga macam.

420

Pemuaian Panjang (Linier) : lt = lo ( l + α . Δt )

Pemuaian Bidang ( Luas ) : At = Ao ( 1 + β Δt )

Pemuaian Ruang ( volume ) : Vt = Vo ( 1 + γ . Δt )

7. Hukum-hukum pada pemuaian gas antara lain.

Hukum Gay Lussac :

Hukum Boyle : P1.V1 = P2.V2

Hukum Charles :

8. Besar kalor yang digunakan untuk mengubah wujud suatu zat dirumuskan :

Q = m.L

9. Macam – macam skala termometer antara lain :

Termometer skala Celcius, titik didihnya 100 C dengan titik beku 0

C. Sehingga dari 0 – 100 C, dibagi dalam 100 skala.

Termometer skala Reamur, titik didihnya 80 R dengan titik beku 0

R. Sehingga dari 0 – 80 R, dibagi dalam 80 skala.

Termometer skala Kelvin, titik didihnya 373 K dengan titik beku

273 K. Sehingga dari 273 K – 373 K, dibagi dalam 100 skala.

Termometer Fahrenheit, titik didihnya 212 F dengan titik beku 32

F. Sehingga dari 32 F – 212 F, dibagi dalam 180 skala.

Termometer Rainkin, titik didihnya 672 Rn dengan titik beku 492

Rn. Sehingga dari 492 Rn– 672 Rn, dibagi dalam 180 skala.

10. Hubungan satuan derajad suhu satu sama lain sebagai berikut :

C =

C =

421

C = )

C = K - 273

R = C

R =

R =

R = ( K – 273 )

F =

F = R + 320

F = Rn - 4600

F =

K = C + 273

K = + 273

K = {

K =

Rn = C + 492

Rn = F + 460

Rn =

Rn = ) + 492

422

11. Perbandingan skala dua termometer mengikuti aturan sebagai berikut :

12. Perpindahan kalor digolongkan menjadi tiga macam antara lain,

Konduksi : Q = k A t

Konveksi : Q = k A t . t

Radiasi : Q = e A T4 t

R = e T4

13. Asas Black menyatakan bahwa kalor yang diberikan suatu benda sama

dengan kalor yang diterima pada suatu benda dalam suatu sistem tertutup.

Qserap = Qlepas

Soal Latihan Ulangan Bab 7

Soal Pilihan Ganda

Pilihlah jawaban yang paling tepat !

423

1. 0 0C = …….0F

a. -320 d. 400

b. 00 e. 500

c. 320

2. 62 0F = …….0C

a. 16.7 d. 52,2

b. 22,2 e. 54,0

c. 34,4

3. Termometer Celcius dan Fahrenheit memiliki suhu yang sama pada nilai….

a. -400 d. 150

b. -12,50 e. 400

c. 00

4. Termometer Celcius dan Reamur memiliki nilai suhu yang sama pada

nilai….

a. -400 d. 150

b. -12,50 e. 400

c. 00

5. Sebuah termometer X memiliki titik atas 800 dan titik bawah 200. jika

termometer celcius menunjuk angka 500C. maka termometer X menunjuk

angka ….

a. 300 d. 600

b. 400 e. 750

c. 500

6. Penggaris sepanjang 1 m terbuat dari besi dengan koefisien muai panjang

1,2 x 10-5 /K, dipanaskan dari suhu 100C menjadi suhu 1100C, maka panjang

penggaris adalah ….

a. 1,0012 m d. 1,019 m

b. 1,0019 m e. 1,12 m

424

c. 1,012 m

7. Sebuah plat kuningan memiliki luas penampang 80 cm2, dipanaskan dari

suhu 200C menjadi 1700C. jika koefisien muai panjang kuningan 1,8 x 10-

5 /K, maka prtambahan luasnya adalah ….

a. 0,234 cm2 d. 0,543 cm2

b. 0,324 cm2 e. 0,832 cm2

c. 0,432 cm2

8. Sebuah balok dengan sisi 20 cm dipanaskan dari suhu 100C menjadi 1600C.

Jika balok terbuat dari besi dengan koefisien muai panjang 1,2 x 10-5 /K,

maka volume akhir dari balok adalah ….

a. 8003,2 cm3 d. 8033,2 cm3

b. 8014,2 cm3 e. 8043,2 cm3

c. 8023,2 cm3

9. Gas pada suhu tetap, memiliki volume 4 liter pada tekanan 1 atm. Volume

gas pada tekanan 1,5 atm adalah ….

a. 1,67 liter d. 4,67 liter

b. 2,67 liter e. 5,67 liter

c. 3,67 liter

10. Pada tekanan tetap 0,8 atm, volume gas 4 liter pada suhu 270C, maka

volume gas pada suhu 1270C adalah ….

a. 3,33 liter d. 6,33 liter

b. 4,33 liter e. 7,33 liter

c. 5,33 liter

11. Pada suhu 00C, tekanan udara 1 atm, volume suatu gas adalah 2 liter, maka

volume gas pada suhu 2730C dan tekanan 5 atm adalah ….

a. 0,8 liter d. 2,5 liter

b. 1,5 liter e. 4 liter

c. 2 liter

425

12. Jika pada suhu 200C massa jenis emas 19,30 gr/cm3, koefisien muai panjang

emas 1,42 x 10-5 /0C, maka massa jenis emas pada suhu 900C adalah ….

a. 19,30 gr/cm3 d. 19,25 gr/cm3

b. 19,28 gr/cm3 e. 19,24 gr/cm3

c. 19,27 gr/cm3

13. Sebuah tabung aluminium memiliki volume 300 ml pada suhu 200C , dan

berisi penuh gliserin. Jika suhu tabung dijadikan 1100C dan jika koefisien

muai panjang aluminium 2,25 x 10-5/0C dan koefisien muai volume gliserin

5,3 x 10-4/0C, maka volume gliserin yang tumpah adalah ….

a. 12,24 ml d. 9,76 ml

b. 11,87 ml E. 6,87 ml

c. 10,98 ml

14. Gas memiliki suhu 500C. Jika tekanan gas dijaga konstan, dan volumenya

dijadikan 2 kali lipat , maka suhunya sekarang adalah ….

a. 1730 d. 4560

b. 2340 e. 4680

c. 3730

15. Besi bermassa 1 kg dipanaskan dari suhu 140C menjadi 300C, dengan energi

kalor sebesar 7200 J, maka kalor jenis besi adalah ….

a. 254 J/kg.K d. 450 J/kg.K

b. 345 J/kg.K e. 543 J/kg.K

c. 425 J/kg.K

16. Kapasitas kalor air bermassa 150gram (kalor jenis air 4200 J/kg.K)

adalah….

a. 630 J/K d. 450 J/K

b. 540 J/K e. 350 J/K

c. 500 J/K

426

17. Kalor yang diperlukan untuk meleburkan 100 gram es dari suhu -100C

menjadi air bersuhu 100C adalah ….(kalor jenis es = 2100 J/kg.K, kalor jenis

air = 4200 J/kg.K, kalor lebur es = 336 kJ/kg)

a. 22.000 J d. 45.250 J

b. 33.980 J e. 45.750 J

c. 39.900 J

18. Sepotong logam 50 gram bersuhu 950C dicelupkan dalam air 250 gram

bersuhu 170C. Jika suhu campuran 19,40C, kalor jenis air = 4200 J/kg.K,

maka kalor jenis logam itu adalah ….

a. 0,16 kal/gr0C d. 0,54 kal/gr0C

b. 0,21 kal/gr0C e. 0,76 kal/gr0/C

c. 0,34 kal/gr0C

19. 30 gram air bersuhu 500C dicampur dengan 60 gram air bersuhu 200C, akan

memiliki suhu campuran sebesar ….

a. 250C d. 42,50C

b. 300C e. 450C

c. 400C

20. Sepotong plat besi memiliki luas 2 m2, dan tebal 0,5 cm, serta konduktivitas

termal 80 W/m.K, akan memiliki laju aliran kalor sebesar …., jika terjadi

perbedaan suhu 400 pada kedua sisi plat besi tersebut.

a. 1,54 x 105 watt d. 1,18 x 106 watt

b. 1,68 x 105 watt e. 1,28 x 106 watt

c. 1,82 x 105 watt

21. Jika suatu zat memiliki kalor jenis tinggi,maka zat itu ….

a. lambat mendidih

b. cepat mendidih

c. lambat melebur

d. lambat naik suhunya jika dipanaskan

e. cepat naik suhunya jika dipanaskan

427

22. Sebuah benda hitam berbentuk bola yang berjari-jari 5 cm dijaga pada suhu

konstan 3270C, akan memiliki laju aliran kalor sebesar ….

a. 231 J/s d. 176 J/s

b. 221 J/s e. 175 J/s

c. 198 J/s

23. Jika 75 gram air yang suhunya 00C dicampur dengan 50 gram air yang

suhunya 1000C. maka suhu akhir campuran itu adalah ….

a. 250C d. 650C

b. 400C e. 750C

c. 600C

24. Sebuah filamen lampu pijar dengan emisivitas 0,5, = 10-8 watt/m2.K4,

memiliki suhu 1000K. Jika daya lampu 60 watt, maka luas permukaan

filament adalah ….

a. 5 cm2 d. 20 cm2

b. 10 cm2 e. 25 cm2

c. 15 cm2

25. Jika suhu suatu permukaan dijadikan 2 kali semula, energi yang dipancarkan

tiap satuan waktu menjadi x kali semula, maka x adalah….

a. 4 d. 32

b. 8 e. 64

c. 16

Soal Uraian

Kerjakan dengan benar!

1. Tabung gas dengan volume 4 lt bersuhu 270C. jika tekanan tabung tetap ,

tentukan volume gas saat bersuhu 1270C !

428

2. Sebuah benda bermassa 200 Gram memerlukan kalor sebesar 2760 Joule,

sehingga mengalami kenaikan suhu sebesar 300C ? Hitunglah Kapasitas

kalor dan kalor jenis ?

3. Hitunglah banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 200 Gram air

menjadi uap, bila diketahui kalor uap air 540 Kkal/Kg ?

4. Suatu zat massanya 0,4 Kg, membeku pada titik bekunya, dengan

melepaskan kalor sebesar 128 KiloJoule. Hitunglah kalor beku zat

tersebut ?

5. Suatu logam yang terbuat dari alumunium panjangnya 2 m pada suhu 30°C.

Bila koefisien muai pamjang alumunium 25 x 10-6 /°C. Berapakah

pertambahan pamjang batang alumunium tersebut bila suhunya dinaikan

500C ?

6. Plat besi luasnya 4 m2 pada suhu 200C. Bila suhunya dinaikan menjadi

1000C, hitung luasnya sekarang!

7. Sebatang besi massanya 50 gr bersuhu 200C, kemudian dipanaskan hingga

mencapai nsuhu 900C. Jika kalor jenis besi 0,7 kal/gr0C, hitunglah jumlah

kalor yang diserap besi ?

8. Apabila suhu air yang massanya 200 gram dinaikkan dari suhu 20C sampai

dengan 100C, Berapa kalor yang diperlukan ?

9. Berapakan kalor jenis suatu zat bila massa benda tersebut sebesar 100 gram

suhunya akan naik 8C bila diberikan kalori sebanyak 400 kalori?

10. Air sebanyak 2000 gram pada bejana aluminium yang kapasitas kalornya 50

kal / C suhu air mula-mula 10C kemudian kedalam bejana dimasukan 200

gram etil alkohol (C=0,6 kal/gramC) pada suhu 60C. Beberapa saat

kemudian terjadi keseimbangan suhu. Tentukan suhu akhir campuran?

11. Suatu logam X berbentuk kubik dengan rusuk 2 cm massa 80 gram

dipanaskan dengan suhu 80ºC. Sebuah kalorimeter terbuat dari bahan

alumunium dengan massa 200 gram dan pengaduk dari bahan yang sama

429

bermassa 25 gram. Bejana kalorimeter diisi air 100 gram ,ternyata suhu

akhir 30 ºC ,maka berapakah kalor zat jenis tersebut?

12. Sebuah benda mempunyai masa 0,5 kg diberipanas jika suhu mula-mula

benda 30°C menjadi 80°C. hitung kalor jenis benda jika basarnya kalor yang

diberikan 250 joule?

13. Sepotong besi diberikalor sebesar 400 joule sehingga mengalami perubahan

suhu dari 50 oC menjadi 100 oC , hitung kapasitas kalornya ?

14. Kalor jenis es 0,5 kalor/g oC.500 gram es diberikalor sebesar 5000 joule .

Hitunglah perubahan suhunya?

15. Alkohol mempunyai masa 200gr dipanaskan dari suhu 25oC sampai 65oC.

jika kalor jenisnya 0,7kal/goc .Hitunglah kalor diserap?

16. Diketahui sebuah benda memiliki masa 20gr, kalor jenis 1 joule/goC ,dan

mula-mula memiliki suhu 10oc kemudian berubah suhu 60o C. Hitung

kapasitas kalornya?

17. Air sebanyak 200 gr pada bejana alumunium yang kapasitas kalornya 20

kal/oC. Suhu air mula-mula 30o,kemudian kedalam bejana dimasukkan 150

gram etil alkohol ( c=0,6 kal/groC ).pada suhu 60oC. Beberapa saat kemudian

terjadi keseimbangan suhu. Tentukan suhu akhir campuran?

18. Sebatang kawat yang masanya 25 gr bersuhu 22oC kemudian dipanaskan

hingga mencapai suhu 98 oC jika kalor jenis besi 0,6 kal/groC.hitunglah

kalor yang diserap besi?

19. Sebatang besi masanya 200 gr dimasukkan kedalam api unggun sehingga

bersuhu 90o C. Jika kalor jenis besi 100 joule/kgo C, berapa suhu akhir ketika

besi tersebut dicelupkan ke dalam bak mandi berisi 50 kg air bersuhu 19oC

kalor jenis air 420 joule/kgoC.

20. Sebuah benda memiliki masa 20 gr dipanaskan dengan suhu mula-mula 20 oC menjadi 75 oC. Jika kalor yang diserap 200 joule. Berapa kalor jenisnya?

21. Sebuah kawat memiliki kapasitas kalor 200 kal/oC.dan mengalami

perubahan suhu 70 oC. Hitung kalor yang diterima?

430