pembahasan selanjutnya adalah
![]() |
Perpindahan panas secara konduksi |
Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 21 sampai dengan nomor 25 tentang:
- kalor,
- perpindahan panas,
- asas Black,
- hantaran panas, dan
- teori kinetik gas.
Soal No. 21 tentang Kalor
![Grafik pemanasan bubuk sampel zat tertentu bermassa 0,10 kg Grafik pemanasan bubuk sampel zat tertentu bermassa 0,10 kg, kalor jenis zat, soal fisika UN 2017](https://1.bp.blogspot.com/-ticGax5YGcs/We4e17oBF2I/AAAAAAAAKXY/nJV4UTaPDSENWe7cL879C7TS1hLJViBMACLcBGAs/s1600/grafik-kalor-jenis.jpg)
Kalor jenis sampel zat adalah ….
A. 240 J.kg−1.K−1
B. 420 J.kg−1.K−1
C. 840 J.kg−1.K−1
D. 2.400 J.kg−1.K−1
E. 4.200 J.kg−1.K−1
Pembahasan
Suatu zat yang dipanaskan (diberikan kalor) akan mengalami kenaikan suhu sesuai rumus:
Q = mc∆t
Kalor jenis c berdasarkan rumus di atas adalah:
![Rumus kalor jenis zat Rumus kalor jenis zat](https://1.bp.blogspot.com/-suxvDAjQr9o/We4gV8lateI/AAAAAAAAKXk/94XTn8WmyooqSnnwe9cbQOFduzJpAUAYgCLcBGAs/s1600/kalor-jenis.jpg)
Nilai Q dan ∆t bisa kita peroleh dari grafik di atas. Kita ambil saja data yang paling kecil (untuk mempermudah penghitungan), yaitu Q = 420 J dan ∆T = 10 K. Sedangkan nilai m sudah diketahui dalam soal. Sehingga nilai c adalah:
![Penghitungan kalor jenis zat Penghitungan kalor jenis zat](https://4.bp.blogspot.com/-5iMaPTnwMTk/We4hEYD9dvI/AAAAAAAAKXs/9EDL1GgzuiYaysU9YK8vBCM3Et3vmHZWQCLcBGAs/s1600/penghitungan-kalor-jenis.jpg)
Jadi, kalor jenis sampel zat tersebut adalah 420 J.kg−1.K−1 (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 22 tentang Perpindahan Panas
![Grafik hubungan suhu T terhadap waktu t Grafik hubungan suhu T terhadap waktu t, opsi jawaban fisika Un 2017](https://2.bp.blogspot.com/-VshXr7eMp98/We4ipxQbjoI/AAAAAAAAKX4/KyeK-pMbgjEwnquYJcR_wM4yf0orGouJACLcBGAs/s1600/grafik-T-t.jpg)
Pembahasan
Diketahui pada soal bahwa T > TA dan TBT. Berarti suhu logam A maupun logam B lebih rendah dari suhu ruangan. Akibatnya kedua logam tersebut akan menyerap suhu ruangan sehingga suhu keduanya akan naik.
Jadi, grafik T–t yang tepat adalah opsi (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 23 tentang Asas Black
A. 70 ℃
B. 50 ℃
C. 40 ℃
D. 30 ℃
E. 20 ℃
Pembahasan
Bagan ilustrasi untuk soal di atas adalah:
![Ilustrasi penyerapan dan pelepasan kalor sesuai dengan asas Black Ilustrasi penyerapan dan pelepasan kalor sesuai dengan asas Black](https://3.bp.blogspot.com/-2i7ZTt6rnNg/We7eNd5-HjI/AAAAAAAAKYM/RHOBr3acvzgCUBB1shlvQ4AuUEStCnKnACLcBGAs/s1600/bagan-asas-black.jpg)
Air yang bermassa 75 gram akan menyerap kalor sebesar Q1 sedangkan air yang bermassa 50 gram akan melepas kalor sebesar Q2. Sesuai dengan asas Black, kalor yang diserap sama dengan kalor yang dilepas.
Q1 = −Q2
m1c(t − t1) = −m2c(t − t2)
75(40 − 20) = −50(40 − t2)
1500 = −2000 + 50t2
50t2 = 2500 3500
t2 = 50 70
Jadi, suhu mula-mula air 50 gram adalah 50 70 ℃ (B A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 24 tentang Hantaran Panas
![Sambungan logam P, Q, dan R Sambungan logam P, Q, dan R, soal UN Fisika 2017](https://4.bp.blogspot.com/-J8sF516yidA/We7q2-4pEUI/AAAAAAAAKYc/JCIn6mqF6NgQ_jBjtkkSjU7M2LlpJgHIACLcBGAs/s1600/sambungan-logam-PQR.jpg)
Koefisien konduksi bahan kP = 2kQ = 4kR, maka suhu sambungan T2 dan T3 adalah ….
A. T2 = 30 ℃, T3 = 70 ℃
B. T2 = 30 ℃, T3 = 60 ℃
C. T2 = 30 ℃, T3 = 50 ℃
D. T2 = 20 ℃, T3 = 50 ℃
E. T2 = 20 ℃, T3 = 40 ℃
Pembahasan
Perpindahan panas pada logam termasuk peristiwa konduksi yang dirumuskan sebagai:
![Rumus perambatan panas secara konduksi Rumus perambatan panas secara konduksi, hantaran panas](https://2.bp.blogspot.com/-rcd9-TOotcU/We7sPOYAAgI/AAAAAAAAKYo/0duBP60HxFs6s0ArzzV3f1g8pIiZPuf-wCLcBGAs/s1600/rumus-perambatan-panas.jpg)
Karena panjang dan luasnya sama maka nilai H hanya bergantung pada k dan ∆t.
H ~ k∆t
Pada sambungan P-Q, logam P menyerap panas (karena suhunya lebih rendah) sedangkan logam Q melepas panas (karena suhunya lebih tinggi) dengan kP = 2kQ.
HP = −HQ
kP (T2 − T1) = −kQ (T2 − T3)
2kQ (T2 − 10) = −kQ (T2 − T3)
2T2 − 20 = −T2 + T3
3T2 − 20 = T3
T3 = 3T2 − 20 … (1)
Sementara itu, pada sambungan Q-R, logam Q menyerap panas dan logam R melepas panas dengan 2kQ = 4kR atau kQ = 2kR.
HQ = −HR
kQ (T3 − T2) = −kR (T3 − T4)
2kR (T3 − T2) = −kR (T3 − 80)
2T3 − 2T2 = −T3 + 80
3T3 = 2T2 + 80 … (2)
Substitusi persamaan (1) ke persamaan (2).
3T3 = 2T2 + 80
3(3T2 − 20) = 2T2 + 80
9T2 − 60 = 2T2 + 80
7T2 = 140
T2 = 20
Substitusi T2 = 20 ke persamaan (1)
T3 = 3T2 − 20
= 3 ∙ 20 − 20
= 60 − 20
= 40
Jadi, suhu sambungan T2 dan T3 berturut-turut adalah 20 ℃ dan 40 ℃ (E).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 25 tentang Teori Kinetik Gas
A. 1/4 kali semula
B. 1/2 kali semula
C. 1 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Pembahasan
Persamaan umum gas ideal dirumuskan sebagai:
PV = nRT
Peristiwa tersebut terjadi dalam proses isotermis atau suhu konstan sehingga:
PV = C
P1V1 = P2V2
P1V1 = P2 1/2 V1
P1 = 1/2 P2
P2 = 2P1
Jadi, tekanan gas dalam peristiwa tersebut menjadi 2 kali semula (D).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Teori Kinetik Gas.
Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2017 selengkapnya.
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Terimakasih
Semoga Bermanfaat