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 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1. 2000 kg/m³
2. 3000 kg/m³
3. 4000 kg/m³
4. 5000 kg/m³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 600 gram
V = 150 cm³
 Rumus yang berlaku, sebagai berikut:

Ubah satuan menjadi SI, untuk massa jenis yaitu kg/m³
ρ = 4 gram/cm³ =  = 4000 kg/m³
Jawaban C

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

PEMBAHASAN :
Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud dari zat gas menjadi zat cair. Peristiwa ini memerlukan energi. Contohnya terjadi pada gelas yang berisi es batu atau air es yang disimpan di ruangan dengan suhu panas sehingga memunculkan embun di bagian permukaan luar gelas.
Jawaban A

1. Zat padat
2. Zat gas
3. Zat cair
4. Partikel

PEMBAHASAN :
Suatu benda atau zat tersusun atas partikel-partikel yang saling berikatan. Zat atau benda gas memiliki volume dan bentuk yang berubah-ubah menyesuaikan dengan tempat atau wadahnya dengan karakteristik tidak dapat dilihat karena biasanya tidak berwarna tetapi dapat dirasakan.
Jawaban B

1. Air dicampur dengan alkohol
2. Air yang menempel pada kaca
3. Air dicampur dengan sirup
4. Minyak kelapa dicampur dengan air

PEMBAHASAN :
Dampak pencampuran 2 macam zat terdapat 3 kondisi sebagai berikut:

1. Jika gaya adhesi antar partikel zat yang berbeda sama besar dengan gaya kohesinya sehingga kedua zat tersebut dapat tercampur secara merata. Contohnya air dicampur dengan alkohol.
2. Jika gaya kohesi antar partikel zat yang berbeda lebih besar dibandingkan gaya adhesinya sehingga kedua zat tidak akan tercampur. Contohnya minyak kelapa dicampur dengan air.
3. Jika gaya adhesi antar partikel zat yang berbeda lebih besar dibandingkan gaya kohesinya sehingga kedua zat akan saling menempel. Contohnya air yang menempel pada kaca.

Jawaban D

1. Kapilaritas
2. Hukum fisika
3. Perubahan wujud
4. Sifat partikel

PEMBAHASAN :
Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler/ celah sempit. Kapilaritas sangat bermanfaat dalam kehidupan manusia, misalnya meresapnya minyak melalui sumbu kompor, naiknya air dari tanah melalui akar sampai daun, basahnya dinding dalam rumah ketika dinding luar basah, lembabnya bagian atas dinding kamar mandi, dan lain-lain.
Jawaban A