Soal Dan Pembahasan Suhu dan Kalor

Soal 1

Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30^oC dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan bersuhu 90^oC. (Kalor jenis air = 1 kal.gram^-1.^oC^-1).Suhu air campuran pada saat keseimbangan termal adalah…

Diketahui :

m₁ = 200 gram
m₂ = 100 gram
T₁ = 30 ^oC
T₂ = 90 ^oC
c = 1 kal.gram-1.^oC^-1
Ditanya :

T_C = ….?

Pembahasan :

Q_serap = Q_lepas
m1.c₁.(T_C – T₁) = m₂.c₂.(T₂ – T_C)
200.1.(T_C – 30) = 100.1.(90 – T_C)
200T_C – 6000 = 9000 – 100T_C
200T_C + 100T_C = 9000 + 6000
300T_C = 15000
T_C = 50 ^oC

Soal 2

Air dingin sebanyak 80 gram dituang ke dalam wadah. Setelah itu,ditambahkan air panas bersuhu 90^oC sebanyak 120 gram. Jika suhu pada saat terjadi kesetimbangan 60^oC maka suhu air dingin sebesar …

Diketahui :

m₁ = 80 gram
m₂ = 120 gram
T_C = 60 ^oC
T₂ = 90 ^oC
c = 1 kal.gram^-1.^oC^-1
Ditanya :

T₁ = …?

Pembahasan :

Q_serap = Q_lepas
m₁.c₁.(T_C – T₁) = m₂.c₂.(T₂ – T_C)
80.1.(60 – T₁) = 120.1.(90 – 60)
4800 – 80T₁ = 3600
80T₁ = 1200
T₁ = 15 ^oC

Soal 3

Teh panas bermassa 200 gr pada suhu T₁ dituang ke dalam cangkir bermassa 150 gr dan bersuhu 25^oC. Jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 65^oC dan kalor jenis air teh 5 kali kalor jenis cangkir, suhu air the mula-mula adalah…

Diketahui :

m_teh = 200 gram
m_cngkir = 150 gram
T_cngkir = 25^oC
T_C = 65^oC
c_teh = 5 c_cngkir

Ditanya :

T_teh = …?

Pembahasan :

Q_serap = Q_lepas
m_cngkir.c_cngkir.(T_C – T_cangkir) = m_teh.c_teh.(T_teh – T_C)
150. c_cngkir.(65 – 25) = 200.5c_cngkir.( T_teh – 65)
6000 = 1000T_teh – 65000
1000T_teh = 65000 + 6000
1000T_teh = 71000
Tteh = 71^oC

Soal 4

Sepotong es bersuhu 0^oC dimasukkan ke dalam 600 gram air bersuhu 40^oC. Setelah terjadi keseimbangan, diperoleh suhu akhir 0^oC.Apabila kalor jenis air 1 kal/gram ^oC, kalor lebur es 80 kal/gram, maka massa es yang melebur seluruhnya adalah …

Diketahui :

T_es = 0^oC
m_air = 600 gram
T_air = 40^oC
T_C = 0^oC
c = 1 kal/gram ^oC
L = 80 kal/gram

Ditanya :

m_es = …?

Pembahasan :

Q_serap = Q_lepas
m_es.L + m_es.cair.(T_C –T_es ) = m_air.c_air.(T_air – T_C)
m_es.80 + m_es.1.(0 –0 ) = 600.1.(40 – 0)
80.m_es = 24000
m_es = 300 gram

Soal 5

Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampangnya sama disambung menjadi satu. Koefisien konduksi termal batang penghantar kedua = 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama. Jika batang pertama dipanaskan sehingga T1 = 100^oC dan T2 = 25^oC, maka suhu pada sambungan (T) adalah …

Diketahui :

L1 = L2
A1 = A2
k2 = 2k1
T1 = 100^oC
T2 = 25^oC

Ditanya :

T = …?

Pembahasan :

k1.A1(T1 – TS) = k2.A2(TS – T2)
k1.(100 – TS) = 2k1(TS – 25)
100 – TS = 2TS – 50
2TS + TS = 100 + 50
3TS = 150
TS = 50^oC

Soal 6

Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar kedua = 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.

Jika batang pertama dipanaskan sehingga T1 = 100°C dan T2 = 25°C, maka suhu pada sambungan (T) adalah ....
A. 30°C
B. 35°C
C. 40°C
D. 45°C
E. 50°C

Penyelesaian :

UPDATING .....!!!!