Rangkuman, Contoh Soal Suhu dan Kalor Pembahasan & Jawaban

Suhu yaitu tingkat atau ukuran panas dinginnya suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu yaitu termometer. Perbandingan beberapa skala termometer sebagai berikut:

C : (F-32) : TR = 5 : 9 : 4

Perubahan antara skala Celsius dan skala Fahrenheit dituliskan:

C = 5/9 (F – 32) atau F = 9/5 C + 32

Perubahan antara celcius dan reamur dituliskan:

C = 5/4 R atau R = 4/5 C

Perubahan antara Fahrenheit dan skala Reamur dituliskan:

R = 4/9 (F – 32) atau F = 9/4 R + 32

Apabila ada suatu termometer X akan dikonversikan ke celsius, maka dapat diubah melalui rumusan:

Keterangan:

X maks = titik didih termometer X

X min = titik beku termometer X

X = Suhu pada termometer

C maks = titik didih termometer Celcius

C min = titik beku termometer Celcius

C = suhu pada termometer Celcius

Kalor

Merupakan energi yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika mengalami perubahan suhu menggunakan rumus:
Q = m c ΔT atau Q = C . ΔT
Jika tidak mengalami perubahan suhu

Untuk perubahan es menjadi air digunakan rumusan
Q = m. L

Untuk perubahan air menjadi uap air
Q = m. U

Keterangan:
Q = kalor (Joule)
c = kalor jenis (J/kg.K)
C = kapasitas kalor (J/K)
L = kalor laten lebur (J/kg)
U = kalor laten uap (J/kg)

Pemuaian

Yaitu bertambah besarnya ukuran benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda tesebut.

Pemuaian Zat Padat

1. Pemuaian panjang
   L = L_o + ΔL
   L = L_o + L_oα ΔT
2. Pemuaian luas
   A = A_o + ΔA
   A = A_o + A_oβΔT
3. Pemuaian volume
   V = V_o + ΔV
   V = V_o + V_oγΔT

Hubungannya:

α = 1/2 β = 1/3 γ

Pemuaian Zat Cair

Pada zat cair terjadi pemuaian volume

V = V_o + ΔV

V = V_o + V_oγΔT

Pemuaian Gas

Gas mengalami pemuaian volume

V = V_o + ΔV

V = V_o + V_o ΔT

Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor dapat berpindah melalui cara berikut:

• Radiasi
  yaitu perpindahan kalor tanpa zat perantara
  
  Keterangan:
  e = emisivitas bahanσ = tetapan Boltzmann = 5,67 x 10^-8 Wm^-2 K^-4

• Konveksi
  yaitu perpindahan kalor disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.
  
  Keterangan:
  h = tetapan konveksi (Wm^-2 K^-1)
• Konduksi
  Yaitu perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel-partikelnya.
  
  keterangan:
  k = konduktivitas bahan (Wm^-2 K^-1)

Soal No.2 (UN 2005)

Termometer A yang telah ditera menunjukkan angka -30^o A pada titik beku air pada 90^oA pada titik didih air. Maka suhu 60^oCsama dengan…

1. 80^oC
2. 75^oC
3. 60 ^oC
4. 50^oC
5. 45^oC

PEMBAHASAN
Perubahan skala termometer A ke termometer C menggunakan rumusan:


25 = 100 – C
Jadi C = 75^oC
Jawaban B

Soal No.3 (SNMPTN 2009)

Kalor yang dilepaskan apabila 15 gram air bersuhu 100^oC didinginkan hingga suhu 20^oC adalah (kalor uap = 540 kal/gram, kalorjenis air 1 kal/gram^oC)

1. 9.300 kal
2. 8.100 kal
3. 3.900 kal
4. 2.100 kal
5. 1.200 kal

PEMBAHASAN
Kalor yang dilepas yaitu energi panas yang dilepas oleh air, menghitung kalor yang dilepas menggunakan rumusan:
Q = m.c.ΔT
Q = 15.1.(100-20) = 1.200 kal
Jawaban E

Soal No.4 (SNMPTN 2009)

Sepotong logam dipanaskan hingga suhunya 80^oC panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien muai panjang logam 3.10^-3/^oC dan mula-mula suhunya 30^oC maka panjang logam mula-mula adalah….

1. 100 cm
2. 101,5 cm
3. 102 cm
4. 102,5 cm
5. 103 cm

PEMBAHASAN
Soal ini mengenai pemuaian panjang, menggunakan rumusan:
L = L_o + L_oα ΔT
115 = L_o(1+3.10^-3.(800-300)
115 = L_o (1+0,15)
L_o = 100 cm
Jawaban A

Soal No.5 (UMPTN 1998)

Dua batang P dan Q disambung dengan suhu ujung-ujungnya berbeda (lihat gambar).

Apabila koefisien konduktivitas logam P setengah kali koefisien konduktivitas logam Q, serta AC = 2 CB maka suhu di C adalah (dalam ^oC)….

1. 35
2. 40
3. 54
4. 70
5. 80

PEMBAHASAN
dari soal diperoleh keterangan
k_p = 1/2 k_Q
L_p = 2 L_Q
Suhu di C dapat dicari dengan persamaan laju perpindahan kalor zat padat yaitu
H_p = H_Q


110-T_C=4T_C – 160
270 = 5T_C
T_C = 54^oC
Jawaban C

Soal No.6 (UN 2004)

Elemen pemanas sebuah kompor listrik 110 V mempunyai hambatan 20 ohm. Jika kompor ini digunakan untuk memanaskan 1 kg air bersuhu 20^oC selama 7 menit dan dipasang pada tegangan 110 V maka suhu akhir air (kalor jenis air = 4.200 J/kg^oC)

1. 23,7^oC
2. 43,7^oC
3. 60,5^oC
4. 80,5^oC
5. 94,0^oC

PEMBAHASAN
Mengubah energi listrik menjadi energi kalor, berlaku:
W_listrik=Q_air



Jadi T = 80,5^oC
Jawaban D

Soal No.7 (SPMB 2004)

Sebuah kubus dengan volume V terbuat dari bahan yang koefisien muai panjangnya α. Jika suhu kubus dinaikkan sebesar ΔT maka luasnya akan bertambah….

1. αVΔT
2. 6αVΔT
3. 12αVΔT
4. 6αV^2/3ΔT
5. 12αV^2/3ΔT

PEMBAHASAN
Volume kubus yaitu V = s²
sedangkan luas persegi adalah A = s²
Maka seluruh luasnya mula-mula adalah A_o=6V^2/3
β = 2α maka pertambahan luasnya
ΔA = A_o.β.ΔT
ΔA = 6V^2/32α.ΔT
ΔA = 12αV^2/3ΔT
Jawaban E

Soal No.8 (UN 2001)

Di dalam sebuah bejana besi bermassa 200 gr terdapat 100 gr minyak bersuhu 10^oC. Di dalam bejana dimasukkan 50 gr besi bersuhu 75^oC. Bila suhu bejana naik 5^oC dan kalor jenis minyak = 0,43 kal/g^oC maka kalor jenis besi adalah….

1. 0,143 kal/g^oC
2. 0,098 kal/g^oC
3. 0,084 kal/g^oC
4. 0,075 kal/g^oC
5. 0,064 kal/g^oC

PEMBAHASAN
Untuk mengerjakan soal ini menggunakan asas Black
Q_lepas= Q_terima
m_b.c_b.ΔT= m_minyak.c.ΔT + m_b.c_b.ΔT
50.c_b(75-25) = 100.0,43.5 + 200.c_b.5
2500 .c_b= 215 + 1000.c_b
c_b = 0,143
Jadi kalor jenis besi adalah 0,143 kal/g^oC
Jawaban A

Soal No.9 (SNMPTN 2007)

Dua buah bola sejenis tapi beda ukuran memancarkan energi radiasi yang sama besar ke sekitarnya. Jika bola A berjari-jari r bersuhu T maka bola B yang berjari-jari 2r akan bersuhu….

1. 0,3 T
2. 0,5 T
3. 0,7 T
4. 0,9 T
5. 1,1 T

PEMBAHASAN
karena energi yang dipancarkan bola A dan B sama, maka:
E_A = E_B
e.σ.A_A.T_A⁴.t = e.σ.A_B.T_B⁴.t
4πr_A².T_A⁴ = 4πr_B².T_B⁴
r_A².T_A⁴= (2r)².T_B⁴

Jadi T_B = 0,7 T
Jawaban C

Soal No.10 (UN 2013)

Es bermassa M gram bersuhu 0^oC dimasukan ke dalam air bermassa 340 gram suhu 20^oC yang ditempatkan pada bejana khusus. Anggap bejana tidak menyerap atau melepaskan kalor. Jika L_es = 80 kal.g^-1, c_air = 1 kal.g^-1oC^-1, semua es mencair dan kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5^oC maka massa es (M) adalah….

1. 60 gram
2. 68 gram
3. 75 gram
4. 80 gram
5. 170 gram

PEMBAHASAN
Berlaku asas Black
Q_lepas= Q_terima
m_air.c_air.ΔT = m_es.L_es + m_es.c_air.ΔT
340.1.(20-5) = M.80 + M.1.(5-0)
5100 = 80 M + 5 M
M = 5100/85 = 60 gram
Jawaban A

Soal No.11 (SBMPTN 2013)

Sebatang rek kereta api memiliki panjang 30 m ketika suhu 20^oC. Untuk menguji sifat termal rel tersebut maka dilakukan percobaan dengan menaikkan suhunya menjadi 40^oC sehingga panjangnya menjadi 30,0075 m. Jika rel diuji pada suhu -10^oC maka panjangnya menjadi….

1. 29,97250 m
2. 28,97750 m
3. 29,98250 m
4. 29,98750 m
5. 29,98875

PEMBAHASAN
Mencari terlebih dahulu α rel dari hasil uji sifat termal.
L = L_o+ L_o.α.ΔT
30,0075 = 30 + 30.α. (40-20)
0,0075 = 600 α
α = 1,25 x 10^-5oC
maka panjang rel pada suhu -10^oC yaitu
L = L_o+ L_o.α.ΔT
L = 30 + 30. (1,25 x 10^-5). (-10-20)
L = 30 – 0,01125 = 29,98875 m
Jawaban E