Kalor - Soal dan Pembahasan

Soal

1. Sebuah logam kalor jenisnya 420 J/Kg°C suhunya 27°C dan massanya 250  gram. Jika menyerap kalor 6300 J, Berapakah suhu logam sekarang?

2. Berapakah kapasitas panas logam tersebut berdasarkan soal nomor 1?

3. Kapasitas kalor suatu zat 40 kal/°C. Jika massanya 0,5 kg berapa kalor jenisnya?

4. Besi yang massanya 4 kg dipanaskan dari 20°C samppai 70°C. Kalor jenis besi 460 J/kg°C. Berapa energi yang diperlukan?

5. 50 kJ kalor diberikan pada 20 kg balok es pada 0°C. banyak es yang melebur adalah… (L=335 kJ/kg)

6. Berapa kapasitas kalor dari 400 gram besi dengan kalor jenis 0,11 kal/g ^oC ?

7. Batang besi homogen salah satu ujungnya dipanasi. Besi itu memiliki luas penampang 17 cm² dan konduktivitas termal 4 . 10⁵ J/s.m.⁰C. panjang batang 1 m dan perbedaan suhu kedua ujung 30⁰C. Kalor yang merambat dalam batang besi selama 2 detik adalah...

A. 2,81 . 10³ J
B. 4,08 . 10⁴ J
C. 4,08 . 10⁵ J
D. 6,00 . 10⁵ J
E. 7,10 . 10⁶ J

8. Dua batang A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien konduksi 2k dan k. Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujung-ujung yang bebas dikenakan suhu seperti gambar.

Suhu (T) pada sambungan A dan B adalah...
A. 80 ⁰C

B. 100 ⁰C

C. 120 ⁰C

D. 150 ⁰C

E.  160 ⁰C

9. Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya. Pada ujung-ujung yang lain diberi panas dengan suhu yang berbeda (lihat gambar).

Bila panjang dan luas kedua logam sama tetapi konduktivitas logam P dua kali konduktivitas logam Q, suhu tepat pada sambungan (T) adalah...

A. 20 ⁰C
B. 30 ⁰C
C. 40 ⁰C
D. 50 ⁰C
E. 60 ⁰C

10. Sebuah plat baja dengan panjang 2 m dan lebar 0,5 m suhunya 227 ⁰C. Bila tetapan Boltzman = 5,67 . 10^-8 W/m².K⁴ dan plat baja hitam sempurna, maka energi total yang dipancarkan setiap detik adalah...

A. 3345,57 Joule
B. 3345,75 Joule
C. 3543,75 Joule
D. 4533,75 Joule
E. 7087,5 Joule

Kunci Jawaban dan Pembahasan

1. Q = m. c. ΔT

6300 = 0,25. 420. (T2-27)

87°C = T2

2. Q = C. ΔT

6300 = C. 60

105°C = C

3. C = m. c

40 = 500. c

0,8 kal/gram°C = c

4. Q = m. c. ΔT

Q = 4. 460. 50

Q = 92000 J

5. Q = m. L

50 = m. 335

0,149 kg = m

6. C = m . c

   = 400 g . 0.11 kal/g ^oC

   = 44 kal/ ^oC

7. Diketahui:

A = 17 cm² = 17 . 10^-4 m²
k = 4 . 10⁵ J/m.s.⁰C
L = 1 m
T = 30 ⁰C
t = 2 s
Ditanya: Q (t = 2 s)

8. Diketahui:

L_A = L_B

A_A = A_B (ukuran sama)

k_A = 2k

k_B = k

T_A = 210 ⁰C

T_B = 30 ⁰C
Ditanya: T
Jawab:
Untuk soal ini, laju hantaran kalor logam A sama dengan laju hantaran kalor logam B.

9. Diketahui:

L_P = L_Q

A_P = A_Q (ukuran sama)

k_P = 2k_Q

T_P = 60 ⁰C

T_Q = 30 ⁰C

Ditanya: T 

10. Diketahui:

P = 2 m
L = 0,5 m
T = 227 ⁰C = (227 + 273)K =  500 K = 5,67 . 10^-8 W/m².K⁴

e = 1 (benda hitam e = 1)

Ditanya: W

Jawab:

Terlebih dahulu hitung luas permukaan A.

A = P . L = 2 m . 0,5 m = 1 m²

Menghitung W.

W = e . A . T⁴ = 1 . 5,67 . 10^-8 W/m². K⁴ . 1 m² . (500 K)⁴

W = 5,67 . 10^-8 W/K⁴ (625 . 10⁸ K⁴) = 3543,75 Joule