Soal dan Pembahasan Bab 7 Suhu dan Kalor – Fisika SMA 1

Soal dan Pembahasan Bab 7 Suhu dan Kalor - Fisika SMA 1

 

#Soal 1

Sebatang baja dengan muai linear 10^-5/ºC. yang panjangnya 100,0 cm pada suhu 30ºC. Jika panjang batang baja itu sekarang menjadi 100,1 cm, tentukan suhunya sekarang.

Pembahasan

 

#Soal 2

Sebuah tabung terbuat dari gelas dengan α = 10-5/ºC.pada suhu 20 ºC mempunyai volume sebesar 250 cm3. Tabung itu berisi penuh dengan eter (γ = 5 × 10-3/ºC.). Berapakah volume eter yang tumpah jika tabung dipanasi sampai 120ºC?

Pembahasan
Untuk gelas

Pada eter

Jadi, volume eter yang tumpah sebesar 375 – 250,75 = 124,25 cm^3.

 

#Soal 3

Air mengalir dengan laju alir 3 liter/menit. Jika suhu awal air 20ºC dan seluruh kalor diberikan pada air, tentukan suhu air panas.

Pembahasan
Misalkan suhu air panas Ta; Q = 3 liter/menit = 3 dm3/60 s = 50 cm3/s
berarti
V = 50 cm3 m = ρ .V = 1 . 50 = 50 gram
t = 1 s dan 1 joule = 0,24 kal
E = Q 0,24 P.t = m. c. T
0,24 . 3.500 . 1 = 50. 1 (Ta- 20) Ta= 36,8ºC

 

#Soal 4

Benda hitam sempurna dengan luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27ºC. Jika suhu sekelilingnya 77ºC, tentukan
a. kalor yang diserap per satuan waktu per satuan luas;
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Pembahasan
Benda hitam:

b. W =E/At
E
= W. A. t
E
= 391,72. 0,5. 3.600
= 705.060 joule

 

#Soal 5

Besi 2 meter disambung dengan kuningan 1 meter. Keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC dan koefsien konduksi termal kuningan tiga kali koefsien termal besi, tentukan suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan.

Pembahasan
Misalkan suhu pada titik sambungan adalah T maka

 

#Soal 6

Es dengan kalor jenis 0,5 kalori/gramºC. sebanyak 10 gram pada suhu 0ºC diberi kalor sebanyak 1.000 kalori. Jika kalor lebur es sama dengan 80 kalori/gram, tentukan temperatur akhir air.

Pembahasan
Misalkan temperatur akhir setelah diberi kalor ialah TaºC maka berdasarkan asas Black
Q = mL + mcT
1.000 = 10 . 80 + 10 . 1 (Ta– 0)
1.000 = 800 + 10
Ta
ta= 20ºC

 

#Soal 7

Tiga batang besi pejal yang sama panjangnya disambungkan memanjang seperti pada gambar berikut ini. Perbandingan luas penampang batang diurutkan dari kiri ke kanan adalah 1 : 2 : 3. Suhu ujung bebas batang pertama dijaga tetap pada suhu TA dan batang ketiga pada suhu TB. Tentukan suhu sambungan antara batang pertama dan kedua.

Pembahasan
Soal di atas berkaitan dengan perpindahan kalor secara konduksi. Konduksi kalor hanya terjadi jika ada perbedaan suhu. Perhatikan gambar berikut.

Dari hasil percobaan, diperoleh hasil bahwa aliran kalor ∆Q per selang waktu ∆t dinyatakan dalam hubungan berikut ini.

Keterangan:
Q = aliran kalor
t = selang waktu
k = konduktivitas termal (tetapan konduktivitas)
A = luas penampang lintang benda
l = jarak antara kedua ujung
T1= suhu pada ujung 1
T2= suhu pada ujung 2
Dari soal diketahui bahwa terdapat tiga batang besi pejal yang sama panjangnya dan perbandingan luas penampang

A1 : A2 : A3 = 1 : 2 : 3

Perhatikan gambar pada soal. Kita anggap suhu yang lebih tinggi berada di ujung TA dan suhu yang lebih rendah di TB. Karena bahan sama maka

Dari persamaan diperoleh hubungan

Kita selesaikan dulu untuk

Karena bahan dan panjang sama berarti k dan l masing-masing sama maka diperoleh hubungan

Sekarang untuk

Karena maka

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

Tiga Serangkai