Rangkuman, 23 Contoh Soal Suhu dan Kalor Pembahasan & Jawaban

Rangkuman Materi Suhu & Kalor Kelas 11

Suhu yaitu tingkat atau ukuran panas dinginnya suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu yaitu termometer. Perbandingan beberapa skala termometer sebagai berikut:

C : (F-32) : TR = 5 : 9 : 4

Perubahan antara skala Celsius dan skala Fahrenheit dituliskan:

C = 5/9 (F – 32) atau F = 9/5 C + 32

Perubahan antara celcius dan reamur dituliskan:

C = 5/4 R atau R = 4/5 C

Perubahan antara Fahrenheit dan skala Reamur dituliskan:

R = 4/9 (F – 32) atau F = 9/4 R + 32

Apabila ada suatu termometer X akan dikonversikan ke celsius, maka dapat diubah melalui rumusan:

Keterangan:

X maks = titik didih termometer X

X min = titik beku termometer X

X = Suhu pada termometer

C maks = titik didih termometer Celcius

C min = titik beku termometer Celcius

C = suhu pada termometer Celcius

Kalor

Merupakan energi yang dapat berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika mengalami perubahan suhu menggunakan rumus:
Q = m c ΔT atau Q = C . ΔT
Jika tidak mengalami perubahan suhu

Untuk perubahan es menjadi air digunakan rumusan
Q = m. L

Untuk perubahan air menjadi uap air
Q = m. U

Keterangan:
Q = kalor (Joule)
c = kalor jenis (J/kg.K)
C = kapasitas kalor (J/K)
L = kalor laten lebur (J/kg)
U = kalor laten uap (J/kg)

Pemuaian

Yaitu bertambah besarnya ukuran benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda tesebut.

Pemuaian Zat Padat

  1. Pemuaian panjang
    L = Lo + ΔL
    L = Lo + Loα ΔT
  2. Pemuaian luas
    A = Ao + ΔA
    A = Ao + AoβΔT
  3. Pemuaian volume
    V = Vo + ΔV
    V = Vo + VoγΔT

Hubungannya:

α = 1/2 β = 1/3 γ

Pemuaian Zat Cair

Pada zat cair terjadi pemuaian volume

V = Vo + ΔV

V = Vo + VoγΔT

Pemuaian Gas

Gas mengalami pemuaian volume

V = Vo + ΔV

V = Vo + Vo ΔT

Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor dapat berpindah melalui cara berikut:

  • Radiasi
    yaitu perpindahan kalor tanpa zat perantara

    Keterangan:
    e = emisivitas bahanσ = tetapan Boltzmann = 5,67 x 10-8 Wm-2 K-4
  • Konveksi
    yaitu perpindahan kalor disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya.

    Keterangan:
    h = tetapan konveksi (Wm-2 K-1)
  • Konduksi
    Yaitu perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel-partikelnya.

    keterangan:
    k = konduktivitas bahan (Wm-2 K-1)

Contoh Soal Suhu & Kalor Pembahasan & Jawaban Kelas 11

Soal No.1 (UTBK 2019)
Dalam wadah tertutup A, terdapat sejumlah es pada titik leburnya. Sementara itu, dalam wadah tertutup B terdapat sejumlah es asin (es yang terbuat dari air asin) pada titik leburnya yang massanya sama. Kedua wadah terbuat dari logam. Kemudian, kedua wadah diletakkan saling bersentuhan. Pada keadaan akhir, terdapat air asin bersama es asin dalam wadah B dan es dalam wadah A, karena…
  1. kalor jenis es lebih besar daripada kalor lebir es asin
  2. titik lebur es asin lebih tinggi daripada titik lebur es
  3. kalor jenis es asin lebih besar daripada kalor lebur es
  4. titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es
  5. kalor jenis air asin lebih besar daripada kalor lebur es

PEMBAHASAN :

  • Kalor peleburan yaitu tambahan kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg benda dari wujud padat menjadi cair. Pada situasi akhir terdapat Es asin dan air asin di wadah A sedangkan hanya es saja di wadah B artinya Kalor lebur es lebih rendah dibandingkan kalor lebur es tawar.
  • Titik lebur adalah suhu benda pada saat berubah dari padat ke cair. Titik lebur es asin  lebih rendah dari  titik lebur dari es tawar, hal ini didasarkan pada situasi akhir es dalam kondisi tetap es (0 0C) sedangkan es asin pada situasi itu (setimbang termal) sudah ada yang berubah menjadi air, artinya titik leburnya kurang dari 00C.

Jawaban D

Soal No.2 (UN 2005)
Termometer A yang telah ditera menunjukkan angka -30o A pada titik beku air pada 90oA pada titik didih air. Maka suhu 60oCsama dengan…
  1. 80oC
  2. 75oC
  3. 60 oC
  4. 50oC
  5. 45oC

PEMBAHASAN
Perubahan skala termometer A ke termometer C menggunakan rumusan:


25 = 100 – C
Jadi C = 75oC
Jawaban B

Soal No.3 (SNMPTN 2009)
Kalor yang dilepaskan apabila 15 gram air bersuhu 100oC didinginkan hingga suhu 20oC adalah (kalor uap = 540 kal/gram, kalorjenis air 1 kal/gramoC)
  1. 9.300 kal
  2. 8.100 kal
  3. 3.900 kal
  4. 2.100 kal
  5. 1.200 kal

PEMBAHASAN
Kalor yang dilepas yaitu energi panas yang dilepas oleh air, menghitung kalor yang dilepas menggunakan rumusan:
Q = m.c.ΔT
Q = 15.1.(100-20) = 1.200 kal
Jawaban E

Soal No.4 (SNMPTN 2009)
Sepotong logam dipanaskan hingga suhunya 80oC panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien muai panjang logam 3.10-3/oC dan mula-mula suhunya 30oC maka panjang logam mula-mula adalah….
  1. 100 cm
  2. 101,5 cm
  3. 102 cm
  4. 102,5 cm
  5. 103 cm

PEMBAHASAN
Soal ini mengenai pemuaian panjang, menggunakan rumusan:
L = Lo + Loα ΔT
115 = Lo(1+3.10-3.(800-300)
115 = Lo (1+0,15)
Lo = 100 cm
Jawaban A

Soal No.5 (UMPTN 1998)
Dua batang P dan Q disambung dengan suhu ujung-ujungnya berbeda (lihat gambar).
20150528_204921_resized

Apabila koefisien konduktivitas logam P setengah kali koefisien konduktivitas logam Q, serta AC = 2 CB maka suhu di C adalah (dalam oC)….

  1. 35
  2. 40
  3. 54
  4. 70
  5. 80

PEMBAHASAN
dari soal diperoleh keterangan
kp = 1/2 kQ
Lp = 2 LQ
Suhu di C dapat dicari dengan persamaan laju perpindahan kalor zat padat yaitu
Hp = HQ


110-TC=4TC – 160
270 = 5TC
TC = 54oC
Jawaban C

Soal No.6 (UN 2004)
Elemen pemanas sebuah kompor listrik 110 V mempunyai hambatan 20 ohm. Jika kompor ini digunakan untuk memanaskan 1 kg air bersuhu 20oC selama 7 menit dan dipasang pada tegangan 110 V maka suhu akhir air (kalor jenis air = 4.200 J/kgoC)
  1. 23,7oC
  2. 43,7oC
  3. 60,5oC
  4. 80,5oC
  5. 94,0oC

PEMBAHASAN
Mengubah energi listrik menjadi energi kalor, berlaku:
Wlistrik=Qair



Jadi T = 80,5oC
Jawaban D

Soal No.7 (SPMB 2004)
Sebuah kubus dengan volume V terbuat dari bahan yang koefisien muai panjangnya α. Jika suhu kubus dinaikkan sebesar ΔT maka luasnya akan bertambah….
  1. αVΔT
  2. 6αVΔT
  3. 12αVΔT
  4. 6αV2/3ΔT
  5. 12αV2/3ΔT

PEMBAHASAN
Volume kubus yaitu V = s2
sedangkan luas persegi adalah A = s2
Maka seluruh luasnya mula-mula adalah Ao=6V2/3
β = 2α maka pertambahan luasnya
ΔA = Ao.β.ΔT
ΔA = 6V2/32α.ΔT
ΔA = 12αV2/3ΔT
Jawaban E

Soal No.8 (UN 2001)
Di dalam sebuah bejana besi bermassa 200 gr terdapat 100 gr minyak bersuhu 10oC. Di dalam bejana dimasukkan 50 gr besi bersuhu 75oC. Bila suhu bejana naik 5oC dan kalor jenis minyak = 0,43 kal/goC maka kalor jenis besi adalah….
  1. 0,143 kal/goC
  2. 0,098 kal/goC
  3. 0,084 kal/goC
  4. 0,075 kal/goC
  5. 0,064 kal/goC

PEMBAHASAN
Untuk mengerjakan soal ini menggunakan asas Black
Qlepas= Qterima
mb.cb.ΔT= mminyak.c.ΔT + mb.cb.ΔT
50.cb(75-25) = 100.0,43.5 + 200.cb.5
2500 .cb= 215 + 1000.cb
cb = 0,143
Jadi kalor jenis besi adalah 0,143 kal/goC
Jawaban A

Soal No.9 (SNMPTN 2007)
Dua buah bola sejenis tapi beda ukuran memancarkan energi radiasi yang sama besar ke sekitarnya. Jika bola A berjari-jari r bersuhu T maka bola B yang berjari-jari 2r akan bersuhu….
  1. 0,3 T
  2. 0,5 T
  3. 0,7 T
  4. 0,9 T
  5. 1,1 T

PEMBAHASAN
karena energi yang dipancarkan bola A dan B sama, maka:
EA = EB
e.σ.AA.TA4.t = e.σ.AB.TB4.t
4πrA2.TA4 = 4πrB2.TB4
rA2.TA4= (2r)2.TB4

Jadi TB = 0,7 T
Jawaban C

Soal No.10 (UN 2013)
Es bermassa M gram bersuhu 0oC dimasukan ke dalam air bermassa 340 gram suhu 20oC yang ditempatkan pada bejana khusus. Anggap bejana tidak menyerap atau melepaskan kalor. Jika Les = 80 kal.g-1, cair = 1 kal.g-1oC-1, semua es mencair dan kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5oC maka massa es (M) adalah….
  1. 60 gram
  2. 68 gram
  3. 75 gram
  4. 80 gram
  5. 170 gram

PEMBAHASAN
Berlaku asas Black
Qlepas= Qterima
mair.cair.ΔT = mes.Les + mes.cair.ΔT
340.1.(20-5) = M.80 + M.1.(5-0)
5100 = 80 M + 5 M
M = 5100/85 = 60 gram
Jawaban A

Soal No.11 (SBMPTN 2013)
Sebatang rek kereta api memiliki panjang 30 m ketika suhu 20oC. Untuk menguji sifat termal rel tersebut maka dilakukan percobaan dengan menaikkan suhunya menjadi 40oC sehingga panjangnya menjadi 30,0075 m. Jika rel diuji pada suhu -10oC maka panjangnya menjadi….
  1. 29,97250 m
  2. 28,97750 m
  3. 29,98250 m
  4. 29,98750 m
  5. 29,98875

PEMBAHASAN
Mencari terlebih dahulu α rel dari hasil uji sifat termal.
L = Lo+ Lo.α.ΔT
30,0075 = 30 + 30.α. (40-20)
0,0075 = 600 α
α = 1,25 x 10-5 oC
maka panjang rel pada suhu -10oC yaitu
L = Lo+ Lo.α.ΔT
L = 30 + 30. (1,25 x 10-5). (-10-20)
L = 30 – 0,01125 = 29,98875 m
Jawaban E

Soal No.12
Besar suhu 300 R sama dengan …
  1. 25,50 C
  2. 37,50 C
  3. 42,50 C
  4. 35,50 C
  5. 20,50 C

PEMBAHASAN
Diketahui:
suhu = 300 R

Jawaban B

Soal No.13
Suatu ruangan menunjukkan angka suhu 250 C. Jika besar suhu tersebut dinyatakan dengan skala Fahrenheit adalah …
  1. 330 F
  2. 510 F
  3. 650 F
  4. 770 F
  5. 820 F

PEMBAHASAN

Jawaban D

Soal No.14
Sebatang tembaga dengan panjang 1 m pada suhu 300 C. Jika panjang batang tembaga bertambah 0,17 mm, maka suhunya adalah … (α = 1,7 x 10-6/0 C).
  1. 1300 C
  2. 1200 C
  3. 2200 C
  4. 1600 C
  5. 1900 C

PEMBAHASAN
Diketahui:
I0 = 1 m
T1 = 300 C
α = 1,7 x 10-6/0 C
ΔI = 0,17 mm = 17 x 10-5 m

Maka suhu batang tembaga dapat dihitung sebagai berikut:
ΔI = I0 . a . ΔT
17 x 10-5 = 1 (1,7 x 10-6) (T2 – 30)
T2 – 30 = 100
T2 = 1300 C
Jawaban A

Soal No.15
Ketika suhu air dinaikkan sebesar 250 C dan kapasitas kalor air 3.160 J/K. Maka kalor yang diterima air adalah …
  1. 40.000 J
  2. 55.000 J
  3. 65.000 J
  4. 72.000 J
  5. 79.000 J

PEMBAHASAN
Diketahui:
ΔT = 250 C = 25 K
C = 3.160 J/K

Maka kalor yang diterima air dapat dihitung sebagai berikut:
Q = C . ΔT
= 3.160 (25)
= 79.000 J
Jawaban E

Soal No.16
Jarak matahari ke bumi sangat jauh, tetapi panasnya sinar matahari dapat dirasakan sampai ke permukaan bumi. Perpindahan kalor tersebut disebut …
  1. Konveksi
  2. Radiasi
  3. Konduksi
  4. Korelasi
  5. Kohesi

PEMBAHASAN
Perpindahan kalor dapat melalui tiga cara, yaitu:

  • Konduksi: perpindahan kalor tanpa diikuti oleh perpindahan partikel benda, contohnya pada zat padat.
  • Konveksi: perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel benda, contohnya pada zat cair dan gas.
  • Radiasi: perpindahan kalor melalui gelombang electromagnet, contohnya panasnya matahari sampai ke permukaan bumi.

Jawaban B

Soal No.17
Sebuah termometer X yang telah ditera, pada titik beku menunjukkan angka -250 dan pada titik didih air menunjukkan angka 950. Suhu 450 X sama dengan …
  1. 45,70 C
  2. 58,30 C
  3. 62,50 C
  4. 74,10 C
  5. 85,50 C

PEMBAHASAN
Diketahui:
Termometer X
Titik beku (X0) = -250 X
Titik didih (X1) = 950 X
Termometer Celcius
Titik beku air (C0) = 00 C
Titik didih air (C1) = 1000 C
Suhu X = 450 X, jika diukur dengan termometer Celsius maka nilainya sebagai berikut:

Jawaban B

Soal No.18
Jika 150 gram air dengan suhu 300 C diubah menjadi sebongkah es. Maka besar kalor yang dilepaskan oleh air tersebut adalah … (kalor jenis air 1 kal/g0 C dan kalor lebur es 80 kal/g).
  1. 111 kkal
  2. 20 kkal
  3. 23 kkal
  4. 14,2 kkal
  5. 16,5 kkal

PEMBAHASAN

Diketahui:
massa air = m = 150 gram
Suhu awal air = 300 C
kalor jenis air = c = 1 kal/g0 C
kalor jenis es = Les = 80 kal/g

Maka besar kalor yang dilepaskan air sebagai berikut:
Q = Q1 + Q2
= m.c.ΔT + m.L
= (150)(1)(30 – 0) + (150)(80)
= 4500 kal + 12000 kal
= 16500 kal
= 16,5 kkal
Jawaban E

Soal No.19
Sebuah batang besi homogen yang salah satu ujungnya dipanaskan memiliki luas penampang 15 cm2 , konduktivitas termal besi 4 x 105 J/msK, panjang batang 2 m, dan perbedaan suhu kedua ujung 20 K. Maka besar kalor yang merambat dalam 4 sekon adalah …
  1. 2,4 x 104 J
  2. 2,8 x 106 J
  3. 3,5 x 105 J
  4. 4 x 108 J
  5. 10-7 J

PEMBAHASAN
Diketahui:
A = 15 cm2 = 15 x 10-4 m2
k = 4 x 105 J/msK
L = 2 m
ΔT = 200 K
t = 4 s
Maka besar kalor yang merambat pada batang tersebut sebagai berikut:

Jawaban A

Soal No.20
Panjang batang rel kereta api masing-masing 12 m dipasang pada suhu 250 C. Jika pada suhu 300 C batang rel tersebut saling bersentuhan, dengan koefisien muai panjang batang rel kereta api 12 x 10-6/0 C. Maka jarak antara kedua batang yang diperlukan pada suhu 250 C adalah …
  1. 10,4 x 10-2 mm
  2. 12,2 x 10-4 mm
  3. 14,4 x 10-4 mm
  4. 15,6 x 10-6 mm
  5. 18,3 x 10-4 mm

PEMBAHASAN

Diketahui:
L0 = 12 m
T1 = 250 C
T2 = 300 C
α = 12 x 10-6/0 C

Menentukan pertambahan panjang masing-masing batang rel sebagai berikut:
ΔL = α.L0 .ΔT
= (12 x 10-6/0 C)( 12 m)(300 C – 250 C)
= (12 x 10-6/0 C)( 12 m)(50 C)
= 7,2 x 10-4 mm

Maka jarak antara kedua batang dapat dihitung sebagai berikut:
Masing-masing batang rel pertambahan panjangnya sama, sehingga perhitungannya menjadi 2 x ΔL = 2 x (7,2 x 10-4 mm) = 14,4 x 10-4 mm
Jawaban C

Soal No.21
Perbandingan laju kalor yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam yang bersuhu 6000 K dan 2000 K adalah …
  1. 16 : 3
  2. 81 : 1
  3. 3 : 4
  4. 24 : 5
  5. 5 : 3

PEMBAHASAN
T1 = 6000 K
T2 = 2000 K
Benda sama, sehingga e1 = e2 dan A1 = A2
Maka perbandingan laju kalornya dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban B

Soal No.22
Terdapat termometer Y yang menunjukkan p°  dan termometer Celcius yang menunjukkan 0°. Jika termometer Celcius menunjukkan 100° dan termometer Y menunjukkan 3p°. Maka nilai yang ditunjuk termometer Y ketika skala Celcius menunjukkan 60°C adalah …
  1. 2,2p
  2. 0,1p
  3. 2,0p
  4. 1,5p
  5. 0,2p

PEMBAHASAN
Diketahui:
C = 60°
C2 = 100°
Y1 = p
Y2 = 3p

Maka nilai yang ditunjuk termometer Y dapat dihitung sebagai berikut:
suhu dan kalor 1
suhu dan kalor 2
suhu dan kalor 3
11p = 5Y

Y = 2,2p
Jawaban A

Soal No.23
Terdapat termometer A dan termometer Fahrenheit. Pada termometer A titik beku air 40°A dan titik didih air 280°A. Jika pengukuran dilakukan dengan termometer Fahrenheit suhunya 122°F, maka pada termometer A suhunya adalah …
  1. 0°
  2. 180°
  3. 90°
  4. 160°
  5. 200°

PEMBAHASAN
Diketahui:
X1= 40°
X2 = 280°
F1 = 32°
F2 = 212°
F = 122°

Maka suhu pada termometer X dapat dihitung sebagai berikut:
suhu dan kalor 4
suhu dan kalor 5
suhu dan kalor 6
A = 160°
Jawaban D

Leave a Reply

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

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

You cannot copy content of this page