Rangkuman materiContoh Soal & Pembahasan Wujud Zat & Kalor Tingkat SMP

Wujud Zat

Zat merupakan segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Zat di alam terdiri dari tiga wujud, yaitu:

Zat padat

Zat padat dapat berubah wujud menjadi zat cair disebut melebur. Contohnya es batu mencair

Zat cair

Zat cair dapat berubah wujud menjadi uap disebut menguap. Contohnya peristiwa menguapnya air di permukaan bumi menjadi uap air di awan

Zat gas

Zat gas dapat berubah wujud menjadi benda padat disebut mengkristal. Contohnya uap air panas dibiarkan membeku di tempat dingin

Ciri-ciri wujud zat:

Zat padat

• Bentuk tetap
• Volume tetap
• Contohnya: besi, batu, kayu, kaca

Zat cair

• Bentuk berubah
• Volume tetap
• Contohnya: air, minyak goreng, susu cair

Zat gas

• Bentuk berubah
• Volume berubah
• Contohnya: udara, oksigen, karbon dioksida

Salah satu faktor pembeda dari berbagai  di atas adalah massa jenis zat.

Massa jenis suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan massa zat terhadap volumenya. Secara matematis, massa jenis dapat diformulasikan sebagai berikut:

Keterangan:

ρ = massa jenis zat (kg/m³ atau g/cm³ )

m = massa zat (kg atau g)

v = volume zat (m³ atau cm³ )

satuan massa jenis dalam SI adalah kg/m³ , dimana 1 g/cm³ sama dengan 1000 kg/m³

Pemuaian

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda yang terjadi karena adanya kenaikan suhu.

Pemuaian zat padat

Pemuaian panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Contohnya kawat kecil yang panjang sekali.

∆L = L₀ . a . ∆T

L = L₀ (1+a . ∆T)

Keterangan:

L =panjang akhir (m)

L₀ = panjang mula-mula (m)

∆L = pertambahan panjang (m)

a = koefisien muai panjang (/⁰ C)

∆T = kenaikan suhu (⁰ C)

Pemuaian luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Contohnya jendela kaca rumah.

∆A = A₀ . b . ∆T

A = A₀ . (1+b. ∆T)

Keterangan:

A = luas akhir (m² )

A₀ = luas mula-mula (m² )

∆A = pertambahan luas (m² )

b = 2a = koefisien muai luas (/⁰ C)

∆T = kenaikan suhu (⁰ C)

Pemuaian volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Contohnya air dan udara.

∆V = V₀ . γ . ∆T

V = V₀ . (1 + γ . ∆T)

Keterangan:

V = volume akhir (m³ )

V₀ = volume mula-mula (m³ )

∆V = pertambahan volume (m³ )

γ = 3a = koefisien muai volume (/⁰ C)

∆T = kenaikan suhu (⁰ C)

Pemuaian zat cair

Pemuaian zat cair tidak melibatkan pemuaian panjang dan pemuaian luas, hanya terjadi pemuaian volume saja atau pemuaian ruang karena kenaikan suhu. Contohnya pemuaian pada termometer zat cair (raksa atau alkohol).

Pemuaian zat gas

Pemuaian zat gas sama dengan pemuaian zat cair, hanya terjadi pemuaian volume saja atau pemuaian ruang. Contohnya balon udraan dan pada ban mobil atau motor yang meletus karena terlalu panas bergesekan dengan aspal.

Perpindahan Kalor

Jenis-jenis perpindahan kalor:

• Konduksi: perpindahan kalor yang terjadi melalui suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Perpindahan kalor secara konduksi ini sering terjadi pada benda-benda padat.
• Konveksi: perpindahan kalor yang terjadi melalui suatu zat disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Contohnya terjadi pada zat cair dan zat gas
• Radiasi: perpindahan kalor yang terjadi tanpa memerlukan zat sebagai perantara. Contohnya sinar matahari yang sampai ke bumi.

Persamaan untuk menghitung banyaknya kalor, sebagai berikut:

Q = m . c. ∆T

Keterangan:

Q = banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan (joule)

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (joule/kg⁰ C)

∆T = perubahan suhu (⁰ C)

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Kalor diukur dalam satuan kalori. Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰ C dari 1 gram air. Satuan kalor dalam SI adalah joule. Satu kalori sama dengan 4,184 joule dan dibulatkan menjadi 4,2 joule.

Soal No.1

Jika sebuah kayu memiliki volume 10 cm³ dan massa jenis kayu 300 g/cm³, maka massa kayu tersebut adalah ….

1. 1 kg
2. 2 kg
3. 3 kg
4. 4 kg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Volume kayu ( V ) = 10 cm³
Massa jenis kayu ( kayu ) = 300 g/cm³
maka menentukan massa kayu yaitu sebagai berikut
m = ρ. V
m = 300 g/cm³ x 10 cm³ = 3.000 gr = 3 kg
Jawaban C

Soal No.2

Faktor yang mempengaruhi muai panjang zat, kecuali….

1. Suhu awal zat
2. Suhu akhir zat
3. Jenis bahan yang digunakan
4. Panjang awal sebelum dipanaskan

PEMBAHASAN :
menentukan muai panjang zat ( α) menggunakan rumus:

Keterangan:
L = panjang zat setelah dipanaskan ( m)
L_o = panjang zat sebelum dipanaskan ( m)
T₁ = suhu awal zat (^oC)
T₂ = suhu akhir zat (^oC)
Maka yang bukan merupakan faktor yang mempengaruhi muai panjang zat adalah jenis bahan yang digunakan
Jawaban C

Soal No.3

Tindakan yang dimaksudkan untuk mengurangi dampak negatif dari pemuaian dan penyusutan adalah….

1. Penyambungan plat besi pada kapal laut dengan di las.
2. Adanya celah pada sambungan rel kereta api.
3. Membungkus kabel listrik dengan bahan isolator.
4. Memasang kawat listrik tegangan tinggi dibuat kendur di saat cuaca panas.

PEMBAHASAN :
Dampak negatif dari pemuaian dan penyusutan dapat diatasi salah satunya dengan memberikan celah pada Sambungan rel kereta api. Pemuaian ini biasanya terjadi pada siang hari jika diberikan celah maka rel kereta api tidak akan melengkung.
Jawaban B

Soal No.4

Pada suhu 30 ^oC Sebuah batang aluminium memiliki panjang 3 m sedangkan pada suhu 100 ^oC memiliki panjang 3,000567 m. Maka koefisien muai panjang aluminium adalah…..

1. 0,000027 /^oC
2. 0,000028 /^oC
3. 0,000029 /^oC
4. 0,000030 /^oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
L_o = 3 m
L = 3,000567 m
T_o = 30 ^oC
T = 100 ^oC
Menentukan koefisien muai panjang (alfa)

Jawaban A

Soal No.5

Jika diketahui muai panjang krom adalah 0,000016 /^oC, maka koefisien muai luas krom adalah…

1. 0,000032 /^oC
2. 0,000042 /^oC
3. 0,000056 /^oC
4. 0,000072 /^oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
α = 0,000016 /^oC
Menentukan koefisien muai luas (β)
β = 2α = 2 x 0,000016 /^oC = 0,000032 /^oC
Jawaban A

Soal No.6

Diketahui besi memiliki massa 5 kg pada suhu 25 ^oC menerima kalor sebesar 25.000 J. Jika diketahui kalor jenis besi 450 J/kg^oC, maka suhu akhir besi adalah ….

1. 36,11 ^oC
2. 38,11 ^oC
3. 40,11 ^oC
4. 42,11 ^oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
massa besi (m) = 5 kg
Suhu awal (T₁) = 25 ^oC
kalor (q) = 25.000 J
kalor jenis besi (c) = 450 J/kg^oC
Menentukan suhu akhir (T₂)
q = m. c. ΔT
25.000 = 5. 450. (T₂ – 25)
T₂ – 25 = 25.000/2.250 = 11,11
T₂ = 25 + 11,11 = 36,11 ^oC
Jawaban A

Soal No.7

Contoh peristiwa konveksi adalah ….

1. Memanaskan air dengan kompor
2. Pancaran sinar matahari ke bumi
3. Pemanasan logam besi
4. Pancaran sinar lampu yang menyebabkan Ruangan menjadi hangat

PEMBAHASAN :
Perpindahan kalor terdiri atas 3 macam yaitu:

• Konveksi , yaitu perpindahan kalor melalui suatu zat disertai perpindahan partikel-partikelnya. Contohnya yaitu memanaskan air dengan kompor .
• Konduksi yaitu perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikelnya . contohnya pemanasan logam besi
• Radiasi yaitu perpindahan kalor tanpa memerlukan zat perantara detik contohnya pancaran sinar matahari ke bumi , pancaran sinar lampu yang menyebabkan Ruangan menjadi hangat .

Maka yang merupakan contoh peristiwa konveksi adalah memanaskan air dengan kompor
Jawaban A

Soal No.8

Diketahui grafik berikut

Kalor yang diperlukan air sebanyak 10 kg pada proses dari R ke S. Jika diketahui kalor jenis air 4200 J/kg ^oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
massa air (m) = 10 kg
kalor jenis air (c) = 4.200 J/kg ^oC
ΔT dari R ke S = 20 ^oC – 0 ^oC = 20 ^oC
Menentukan kalor yang diperlukan
q = m.c.ΔT
q = 10 x 4.200 x 20 = 840.000 Joule
Jawaban D

Soal No.9

Jika kita memasak mie di Puncak Gunung maka air akan lebih cepat mendidih dibandingkan jika memasak mie di pantai penyebabnya adalah ….

PEMBAHASAN 
Yang menyebabkan air mendidih di puncak gunung dibandingkan di pantai adalah tekanan udara daerah yang lebih tinggi yaitu puncak gunung lebih rendah dibandingkan tekanan udara di pantai. Semakin rendah tekanan udara maka proses mendidihnya akan lebih cepat sehingga titik didihnya lebih rendah..
Jawaban B

Soal No.10

Kalor yang diperlukan air sebanyak 5 kg untuk dipanaskan dari suhu 25 ^oC menjadi 100 ^oC ( kalor jenis air = 4.200 J/kg ^oC) adalah….

1. 1.225.000 J
2. 1.435.000 J
3. 1.575.000 J
4. 1.625.000 J

PEMBAHASAN :
diketahui :
Massa air ( m air ) = 5 kg
Suhu awal ( T1 ) = 25 ^oC
Suhu akhir ( T2 ) = 90 ^oC
Kalor jenis air (c) = 4.200 J/kg ^oC
Menentukan kalor yang diperlukan
q = m. c. ΔT = 5 kg x 4.200 J/kg ^oC x (100 – 25) ^oC
q = 1.575.000 J
Jawaban C

Soal No.11

Diketahui logam platina memiliki massa jenis 21,45 gr/cm³ dengan volume sebesar 100 cm³ . maka massa logam platina tersebut adalah …

1. 1 kg
2. 2 kg
3. 3 kg
4. 4 kg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
ρ = 21,45 gr/cm³
v = 100 cm³

Maka untuk menghitung massa logam platina tersebut adalah sebagai berikut:
m = ρ x v
m = 21,45 gr/cm³ x 100 cm³
m = 2.145 gr
Jawaban A

Soal No.12

Sebuah balok kayu memiliki panjang 8 cm, lebar 5 cm, panjang 3 cm dan massanya 600 gr. Maka massa jenis balok kayu tersebut adalah …

1. 20 gr/cm³
2. 15 gr/cm³
3. 10 gr/cm³
4. 5 gr/cm³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
p = 8 cm
l = 5 cm
t = 3 cm
m = 600 gr

Maka massa jenis balok kayu tersebut dapat dihitung sebagai berikut:

v = p x l x t
v = 8 cm x 5 cm x 3 cm
v = 120 cm³

Jawaban D

Soal No.13

Terdapat sebuah bimetal yang terdiri dari alumunium dan besi. Alumunium memiliki koefisien muai panjang 0,000026 m/⁰ C dan besi memiliki koefisien muai panjang 0,000012 m/⁰ C. Jika bimetal tersebut didinginkan maka yang terjadi adalah …

1. Bimetal melengkung ke arah besi
2. Bimetal tetap lurus
3. Bimetal melengkung ke arah alumunium
4. Bimetal melengkung ke dua sisi logam

PEMBAHASAN :
Prinsip kerja bimetal pada konsep muai panjang apabila dipanaskan atau dinaikkan suhunya  maka akan melengkung ke arah logam yang memiliki angka koefisien muai panjangnya kecil. Sedangkan apabila didinginkan/ diturunkan suhunya akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya besar.

Sehingga bimetal akan melengkung ke arah logam alumunium.
Jawaban C

Soal No.14

Diketahui sebuah lempeng alumunium panjang mula-mula 2000 cm, dipanaskan dengan suhu 100 ⁰ C dengan koefisien muai panjang 0,000026 m/⁰ C . Besar perubahan panjang alumunium tersebut adalah …

1. 0,052 m
2. 0,045 m
3. 0,030 m
4. 0,026 m

PEMBAHASAN :
Diketahui:
L₀ = 2000 cm = 20 m
ΔT = 100 ⁰ C
α = 0,000026 m/⁰ C

Maka untuk menghitung perubahan panjang alumunium adalah sebagai berikut:
ΔL = L₀ . α . DT
ΔL = 20 m . 0,000026 m/⁰ C . 100 ⁰ C
ΔL = 0,052 m
Jawaban A

Soal No.15

Di bawah ini pernyataan yang tepat mengenai pemanfaatan pemuaian panjang dalam kehidupan sehari-hari adalah, kecuali …

1. Pemasangan kaca jendela rumah
2. Pemasangan rel kereta api
3. Pemasangan kabel listrik
4. Pemasangan bingkai logam pada roda

PEMBAHASAN :
Pemuaian panjang adalah pertambahan ukuran panjang sebuah benda karena adanya perubahan suhu. Contoh pemuaian panjang terjadi pada pemasangan rel kereta api, pemasangan kabel listrik, dan pemsangan bingkai logam pada roda. Sedangkan pemasangan kaca jendela rumah adalah pemuaian luas, yaitu pertambahan ukuran luas sebuah benda karena adanya perubahan suhu.
Jawaban A

Soal No.16

Gliserin dengan massa 200 gr berada pada suhu 25⁰ C dipanaskan sampai 100⁰ C. apabila kalor jenis cairan tersebut 2.400 J/kg⁰ C. Maka besar kalor yang dibutuhkan adalah …

1. 32.000 J
2. 34.000 J
3. 36.000 J
4. 38.000 J

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 200 gr = 0,2 kg
T₁ = 25⁰ C
T₂ = 100⁰ C
c = 2.400 J/kg⁰ C

Maka besar kalor yang dibutuhkan dapat dihitung sebagai berikut:
Q = m x c x ΔT
Q = 0,2 x 2.400 x (100 – 25)
Q = 36.000 J
Jawaban C

Soal No.17

Contoh perpindahan kalor secara konduksi pada pernyataan di bawah ini yang benar adalah …

1. Panci logam yang digunakan untuk memasak terasa panas
2. Air yang dididihkan menjadi panas secara merata
3. Panas sinar matahari yang sampai ke bumi
4. Duduk di sekitar api unggun membuat badan menjadi hangat

PEMBAHASAN :
Tiga jenis perpindahan kalor, yaitu:

• Konduksi: perpindahan kalor melalui perantara, contohnya Panci logam yang digunakan untuk memasak terasa panas.
• Konveksi: perpindahan kalor yang terjadi pada zat cair atau gas yang disertai perpindahan partikel-partikelnya, contohnya air yang dididihkan menjadi panas secara merata
• Radiasi: perpindahan kalor tanpa melalui perantara atau melalui pancaran, contohnya Panas sinar matahari yang sampai ke bumi dan duduk di sekitar api unggun membuat badan menjadi hangat

Jawaban A

Soal No.18

Perpindahan kalor secara radiasi dalam kehidupan sehari-hari yaitu, kecuali …

1. Lampu dapat membantu dalam penetasan telur ayam
2. Air dalam panci akan mendidih ketika dipanaskan di bawah kompor
3. Kamar yang dipasangi banyak lampu akan terasa hangat
4. Pakaian yang basah akan kering apabila dijemur di bawah sinar matahari

PEMBAHASAN :
Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui perantara atau melalui pancaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah lampu dapat membantu dalam penetasan telur ayam, kamar yang dipasangi banyak lampu akan terasa hangat, pakaian yang basah akan kering apabila dijemur di bawah sinar matahari. Sedangkan air dalam panci akan mendidih ketika dipanaskan di bawah kompor adalah perpindahan kalor secara konveksi yaitu perpindahan kalor yang terjadi pada zat cair atau gas yang disertai perpindahan partikel-partikelnya.
Jawaban B

Soal No.19

Terdapat beberapa wujud zat, salah satunya adalah zat padat. Ciri-ciri zat padat adalah …

1. Bentuk tetap, volume berubah
2. Bentuk berubah, volume berubah
3. Bentuk berubah, volume tetap
4. Bentuk tetap, volume tetap

PEMBAHASAN :
Sifat-sifat zat sebagai berikut:

Maka ciri-ciri zat padat adalah bentuk tetap, volume tetap, dan susunan partikel teratur.
Jawaban A

Soal No.20

Perhatikan gambar percobaan berikut ini!

Berdasarkan hasil pengukuran di atas, maka jenis benda tersebut adalah …

Diketahui tabel massa jenis benda:

1. Platina
2. Emas
3. Tembaga
4. Alumunium

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 252 g
v = 100 ml – 700 ml = 30 ml

Maka untuk menentukan jenis benda tersebut adalah dengan menghitung massa jenis bendanya sebagai berikut

Sehingga jenis benda dengan massa jenis  adalah tembaga.
Jawaban C