Rangkuman Materi Wujud Zat dan Kalor Kelas 7 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.

Contoh Soal & Pembahasan Wujud Zat & Kalor Kelas VII Tingkat SMP

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

PEMBAHASAN :
Berdasarkan diagram di atas perubahan wujud yang terjadi, sebagai berikut:

1. Cair → padat (membeku)
2. Padat → cair (mencair)
3. Padat → gas (menyublim)
4. Cair → gas (menguap)
5. Gas→ cair (mengembun)

Jawaban C

1. 20 m³
2. 25 m³
3. 30 m³
4. 35 m³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 20 kg
ρ = 0,8 kg/m³

Maka rumus yang berlaku sebagai berikut:
m = ρ . V

Jawaban B

1. Perubahan fisika
2. Perubahan kimia
3. Perubahan wujud
4. Perubahan zat

PEMBAHASAN :
Suatu zat dapat berubah wujud karena dipengaruhi oleh energi. Perubahan wujud zat ada dua jenis, yaitu:

1. Perubahan fisika: perubahan zat yang tidak disertai dengan terbentuknya zat lain, contohnya lilin yang meleleh, dan air yang menguap.
2. Perubahan kimia: perubahan zat yang menghasilkan jenis zat baru disertai sifat-sifat baru, contohnya pembuatan tape singkong dan kertas yang terbakar.

Jawaban A

1. Melekatnya tinta pada kertas
2. Raksa pada thermometer
3. Air di atas daun talas
4. Pencampuran air dan minyak

PEMBAHASAN :
Contoh peristiwa kohesi sebagai berikut:

• Tidak bercampurnya air dengan minyak
• Air di atas daun talas
• Air raksa pada thermometer
• Tidak melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler
• Air raksa yang dimasukkan ke dalam tabung reaksi kimia

Contoh peristiwa adhesi sebagai berikut:

• Air di atas telapak tangan
• Melekatnya tinta pada kertas
• Larutan garam
• Bercampurnya air dengan teh atau kopi
• Air melekat pada dinding pipa kapiler

Jawaban A

1. 80 kg
2. 90 kg
3. 100 kg
4. 105 kg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
ρ = 3,5 kg/m³
V = 30 m³

Maka rumus yang berlaku sebagai berikut:
m = ρ . V
= 3,5 kg/m³ . 30 m³
= 105 kg
Jawaban D

1. 12.500 N/m³
2. 13.100 N/m³
3. 14.700 N/m³
4. 15.300 N/m³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
ρ = 1500 kg/m³
g = 9,8 m/s²

Maka berat jenis air dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
s = ρ . g
= 1500 kg/m³ . 9,8 m/s²
= 14.700 N/m³
Jawaban C

1. Meniskus cekung
2. Meniskus cembung
3. Kapilaritas
4. Tegangan permukaan

PEMBAHASAN :
Peristiwa yang timbul akibat adanya kohesi dan adhesi, diantaranya:

• Meniskus cembung: peristiwa mencembungnya permukaan zat cair ketika kohesi lebih besar daripada adhesi (kohesi > adhesi).
• Meniskus cekung: peristiwa mencekungnya permukaan zat cair ketika adhesi lebih besar daripada kohesi (adhesi > kohesi).

Jawaban B

1. 45 kg
2. 58 kg
3. 74 kg
4. 96 kg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
r = 4 dm
ρ = 0,15 gr/cm³

Menghitung volume kubus sebagai berikut:
V = r³
= r x r x r
= 4 dm x 4 dm x 4 dm
= 64 dm³
= 0,064 m³

Maka massa kubus dapat dihitung sebagai berikut:
m = ρ . V
= 150 kg/m³ . 0,64 m³
= 96 kg
Jawaban D

1. Udara
2. Air
3. Tanah
4. Cahaya

PEMBAHASAN :
Pengertian zat adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Cahaya tidak termasuk jenis zat karena cahaya tidak memiliki massa.
Jawaban D

1. Es batu yang lama kelamaan mencair
2. Kawat dapat menghantarkan listrik
3. Besi yang berkarat
4. Bubuk kopi yang larut dalam air

PEMBAHASAN :
Sifat-sifat dari zat, sebagai berikut;

Sifat fisika zat:

• Wujud zat: es batu yang dibiarkan di ruangan terbuka lama kelamaan akan mencair.
• Warna: warna pada benda atau zat berbeda-beda.
• Kelarutan: bubuk kopi yang larut dalam air panas
• Daya hantar listrik: kawat dapat menghantarkan listrik dengan baik
• Kemagnetan: Besi memiliki sifat magnetik

Sifat kimia zat:

• Mudah terbakar: bahan bakar minyak sangat mudah terbakar jika terkena api.
• Berkarat: Besi yang berkarat akibat terkena air dan udara.
• Mudah meledak: botol parfum yang terlalu lama terkena panas akan meledak.
• Beracun: gas karbon monoksida dari hasil pembakaran kendaraan bermotor.

Jawaban C

1. Menguap
2. Mengembun
3. Membeku
4. Mengkristal

PEMBAHASAN :
Beberapa perubahan wujud zat sebagai berikut:

• Membeku → melepaskan energi panas
• Mencair → memerlukan energi panas
• Menguap → memerlukan energi panas
• Mengembun → melepaskan energi panas
• Menyublim → memerlukan energi panas
• Mengkristal → melepaskan energi panas

Jawaban A

1. Menyebarnya tinta di permukaan kertas sehingga merusak tulisan atau gambar
2. Cat pada dinding rumah rusak akibat air terserap oleh pori-pori dinding
3. Meresapnya air di lantai pada kain pel
4. Lumut tumbuh pada dinding akibat terserapnya air sehingga dinding mudah lapuk dan rapuh

PEMBAHASAN :
Gejala kapilaritas yang menguntungkan sebagai berikut:

• Meresapnya air di lantai pada kain pel
• Naiknya air dari dalam tanah melalui akar sampai ke daun
• Minyak tanah yang naik melalui sumbu kompor

Gejala kapilaritas yang merugikan sebagai berikut:

• Menyebarnya tinta di permukaan kertas sehingga merusak tulisan atau gambar
• Cat pada dinding rumah rusak akibat air terserap oleh pori-pori dinding
• Lumut tumbuh pada dinding akibat terserapnya air sehingga dinding mudah lapuk dan rapuh

Jawaban C

1. 1,2 gr/cm³
2. 0,52 gr/cm³
3. 1,8 gr/cm³
4. 0,6 gr/cm³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m_tabung = 600 gram
m_{tabung&minyak} = 860 gram
V_tabung  = V_minyak = 500 cm³

Menghitung massa minyak sebagai berikut:
m_minyak = m_{tabung&minyak} – m_tabung
= 860 gr – 600 gr
= 260 gr
Maka massa jenis minyak dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban B

1. Hidrometer
2. Higrometer
3. Barometer
4. Manometer

PEMBAHASAN :
Beberapa alat ukur sebagai berikut:

1. Hidrometer: alat untuk mengukur massa jenis zat cair
2. Higrometer: alat untuk mengukur kelembaban udara
3. Barometer: alat untuk mengukur tekanan udara luar
4. Manometer: alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup

Jawaban A

1. Besi berkarat
2. Kabel mengalirkan arus listrik
3. Batang pohon terbakar sampai menjadi abu
4. Sebongkah es batu yang mencair

PEMBAHASAN :
Perubahan wujud: zat padat → zat cair → zat gas dapat terjadi pada sebongkah es yang mendapatkan kalor atau panas sehingga mencair dan lama kelamaan akan menguap.
Jawaban D

1. Padat
2. Cair
3. Gas
4. Raksa

PEMBAHASAN :
Zat padat:

• Bentuk dan volumenya tetap
• Partikelnya saling berdekatan dan susunannya teratur
• Gaya Tarik antar partikel sangat kuat

Zat cair:

• Bentuk berubah-ubah dan volumenya tetap
• Partikelnya berdekatan tetapi renggang dan susunannya teratur
• Gaya tarik antar partikel agak lemah

Zat gas:

• Bentuk dan volume berubah-ubah
• Partikelnya berjauhan dan susunan tidak teratur
• Gaya tarik antar partikel sangat lema

Jawaban A

1. 500 kg/m³
2. 550 kg/m³
3. 680 kg/m³
4. 700 kg/m³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
A = 180 cm² = 0,018 m²
t = 50 cm = 0,5 m
m_{tabung+cairan} = 6,3 kg

Menghitung volume tabung sebagai berikut:
V = A . t
= 0,018 m² . 0,5 m
= 0.009 m³

Maka massa jenis cairan dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban D

1. 3 gr/cm³
2. 5 gr/cm³
3. 8 gr/cm³
4. 10 gr/cm³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 150 gram
V = 30 cm³
Massa jenis benda dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban B

1. Jelaga hitam pada knalpot
2. Air menguap
3. Arang hasil pembakaran kayu
4. Air yang membeku menjadi es

PEMBAHASAN :
Mengkristal adalah perubahan wujud benda dari gas menjadi padat dengan melepaskan energi panas. Peristiwa ini adalah kebalikan dari peristiwa menyublim.

Contoh peristiwa mengkristal yaitu:

• Pembentukan salju
• Embun beku
• Jelaga hitam pada knalpot
• Pembuatan es kering

Jawaban A

1. Suhu
2. Zat terlarut
3. Massa zat
4. Surfaktan

PEMBAHASAN :
Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan sebagai berikut:

• Suhu: tegangan permukaan akan menurun dengan meningkatnya suhu karena meningkatnya energi kinetik molekul.
• Zat terlarut: penambahan zat terlarut dalam suatu cairan akan meningkatkan viskositas larutan sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar.
• Surfaktan: zat yang bisa mengaktifkan permukaan, karena cenderung buat terkonsentrasi pada permukaan.

Jawaban C

1. 102,1 gr/cm³
2. 134,6 gr/cm³
3. 175,5 gr/cm³
4. 192,3 gr/cm³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m_X = 80 gr
m_Y = 20 gr
r_X = 250 gr/cm³
r_Y = 100 gr/cm³
Menghitung volume masing-masing logam sebagai berikut:

Jawaban D

1. 1 m
2. 4 m
3. 2,5 m
4. 5,5 m

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 128kg
r = 2 kg/m³             

Menghitung volume kubus sebagai berikut:

Maka panjang rusuk kubus dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban B

1. Balon udara
2. Kapal selam
3. Deterjen untuk mencuci
4. Ban karet untuk berenang

PEMBAHASAN :
Yang termasuk pemanfaatan konsep masa jenis yaitu balon udara, kapal selam, dan ban karet. Sedangkan deterjen adalah pemanfaatan konsep tegangan permukaan.
Jawaban C

1. Angin laut dan angin darat
2. Balon udara
3. Pakaian luar angkasa
4. Pernapasan manusia

PEMBAHASAN :
Contoh penerapan tekanan udara di ruang terbuka:

• Pergerakan angin laut dan angin darat
• Perbedaan lama memasak air
• Perbedaan tekanan udara di pegunungan dan dataran rendah

Contoh penerapan tekanan udara di ruang tertutup:

• Balon udara
• Pernapasan manusia
• Jarum suntik
• Pakaian luar angkasa

Jawaban A

1. 0,5 gr/cm³
2. 1 gr/cm³
3. 0,8 gr/cm³
4. 1,2 gr/cm³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V_cairan = 75 cc
m = 30 gr
V_{cairan + kelereng} = 100 cc

Menghitung volume kelereng sebagai berikut:
V_kelereng = V_{cairan + kelereng} – V_cairan
= 100 cc – 75 cc
= 25 cc
= 25 cm³

Maka massa jenis kelereng dapat dihitung sebagai berikut:

= 1,2 gr/cm³
Jawaban D

1. Kalor laten
2. Azas black
3. Pemuaian
4. Perubahan wujud

PEMBAHASAN :
Peristiwa suatu zat berubah menjadi wujud lain disertai dengan penerimaan atau pelepasan sejumlah kalor. Kalor yang diterima atau dilepaskan persatuan massa pada saat terjadi perubahan fase atau wujud disebut kalor laten.

Jawaban A

1. Kalor beku
2. Kalor uap
3. Kalor embun
4. Kalor lebur

PEMBAHASAN :
Beberapa jenis kalor laten yaitu:

1. Kalor beku: perubahan zat dari cair menjadi padat
2. Kalor uap: perubahan zat dari cair menjadi uap
3. Kalor embun: perubahan zat dari uap menjadi cair
4. Kalor lebur: perubahan zat dari padat menjadi cair
5. Kalor sublimasi: perubahan zat dari padat menjadi gas atau sebaliknya

Jawaban D

1. 13,45 kJ
2. 15,75 kJ
3. 10,25 kJ
4. 14,85 kJ

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 5 kg
ΔT = 90 – 20 = 70⁰ C
C_besi = 450 J/kg⁰ C

Menghitung kalor yang dibutuhkan sebagai berikut:
Q = mcΔT
Q = 5 x 450 x 70
Q = 15,75 x 10⁴ J
Q = 15,75 kJ

Jawaban B

1. Azas black
2. Hidrostatis
3. Hukum Boyle
4. Gaya tolak menolak

PEMBAHASAN :
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan besarnya energi kalor suatu zat. Prinsip kerja kalorimeter didasarkan pada azas Black, yaitu perbedaan suhu akan mengakibatkan transfer kalor. Benda bersuhu tinggi akan melepaskan kalor, sedangkan benda bersuhu rendah akan menerima kalor.

Jawaban A

1. Azas black
2. Hidrostatis
3. Hukum Boyle
4. Gaya tolak menolak

PEMBAHASAN :
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan besarnya energi kalor suatu zat. Prinsip kerja kalorimeter didasarkan pada azas Black, yaitu perbedaan suhu akan mengakibatkan transfer kalor. Benda bersuhu tinggi akan melepaskan kalor, sedangkan benda bersuhu rendah akan menerima kalor.

Jawaban A

1. Kapur barus
2. Es batu
3. Uap air
4. Salju

PEMBAHASAN :
Mengkristal adalah perubahan wujud gas menjadi padat (zat melepaskan energi kalor). Contohnya terjadi pada salju dan gas yang didinginkan.

Jawaban D