Pengaruh Kalor Terhadap Kenaikan Suhu dan perubahan wujud

Kalor

Fisika SMA — Pengertian Kalor, Perubahan Suhu, Kapasitas Kalor, Asas Black, dan Soal Literasi

Daftar Isi

A. Pengertian Kalor B. Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Suhu C. Kapasitas Kalor D. Asas Black E. Pengaruh Kalor pada Perubahan Wujud F. Macam-macam Perubahan Wujud Zat G. Latihan Soal Interaktif

A. Pengertian Kalor

Bayangkan situasi ini:

"Saat kamu memanaskan air di atas kompor menyala, air yang awalnya terasa dingin atau sejuk lambat laun akan berubah menjadi hangat dan akhirnya menjadi sangat panas seiring berjalannya waktu. Perubahan yang biasa kita lihat di dapur ini merupakan contoh nyata dari pengaruh kalor terhadap kenaikan suhu suatu zat. Ketika air menerima pasokan kalor dari api kompor, energi kinetik partikel-partikel air akan meningkat sehingga suhunya bergerak naik, di mana jumlah kalor yang diserap ini berbanding lurus dengan massa air dan kenaikan suhu yang terjadi."

Pertanyaan Apersepsi tentang Pengaruh Kalor terhadap Suhu

Mengapa air yang awalnya dingin bisa berubah menjadi panas setelah diletakkan di atas kompor yang menyala?
Jika kamu memanaskan segelas air dan seember air secara bersamaan dengan besar api kompor yang sama, air di wadah mana yang akan terasa panas lebih cepat? Mengapa demikian?
Apakah suhu air akan terus-menerus naik secara tanpa batas selama kompor tetap dinyalakan?

📖 LIHAT JAWABAN

✖ Tutup Jawaban

Jawaban 1: Air menjadi panas karena menerima atau menyerap energi panas (kalor) yang mengalir dari api kompor ke dalam air melalui dinding panci.
Jawaban 2: Segelas air akan menjadi panas lebih cepat. Hal ini karena massa segelas air jauh lebih kecil daripada seember air. Berdasarkan rumus kalor (Q = m × c × ΔT), dengan jumlah kalor yang sama, zat yang massanya lebih kecil akan mengalami kenaikan suhu lebih cepat.
Jawaban 3: Tidak. Suhu air hanya akan naik hingga mencapai titik didihnya (sekitar 100°C pada tekanan normal). Setelah mencapai titik didih, kalor yang diberikan tidak lagi menaikkan suhu air, tetapi digunakan untuk mengubah air menjadi uap (kalor laten).

Definisi Kalor:
Kalor adalah energi panas yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Kalor merupakan bentuk energi yang diukur dalam satuan Joule (J) atau Kalori (kal).

Perbedaan Suhu dan Kalor:

Suhu = ukuran derajat panas benda (energi kinetik rata-rata partikel)
Kalor = energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke rendah

Satuan Kalor:

1 kalori = 4,2 Joule
1 kilokalori (kkal) = 1.000 kalori = 4.200 Joule

▲ Kembali ke Daftar Isi

B. Pengaruh Kalor terhadap Perubahan Suhu

Bayangkan situasi ini:

"Saat kita memasak air menggunakan teko di atas kompor, kita sedang menyaksikan bagaimana kalor memengaruhi kenaikan suhu suatu benda secara langsung. Ketika api kompor dinyalakan, panas atau kalor dari api berpindah ke wadah dan air di dalamnya, yang menyebabkan partikel-partikel air bergerak lebih cepat sehingga suhu air perlahan naik dari suhu ruang hingga mencapai titik didihnya. Menariknya, jika kita memanaskan minyak goreng dengan jumlah dan besar api yang sama, minyak akan terasa panas jauh lebih cepat daripada air karena setiap zat memiliki karakteristik unik bernama kalor jenis (\(c\)), yang menentukan seberapa banyak energi yang dibutuhkan suatu materi untuk menaikkan suhunya."

Pertanyaan Apersepsi tentang Pengaruh Kalor terhadap Suhu

Ketika Anda menjemur dua buah ember di bawah terik matahari yang sama—di mana ember pertama berisi sedikit air dan ember kedua berisi air penuh—mengapa air di ember yang sedit terasa jauh lebih panas daripada air di ember yang penuh setelah satu jam? Faktor apa yang memengaruhi perbedaan kenaikan suhu tersebut?
Mengapa saat kita berjalan di pantai pada siang hari yang terik, pasir pantai terasa sangat panas dan membakar kaki kita, padahal air laut di sebelah kita tetap terasa dingin dan menyegarkan? Bukankah keduanya mendapatkan pancaran panas matahari yang sama persis?

📖 LIHAT JAWABAN

✖ Tutup Jawaban

Jawaban 1: Jawaban Singkat: Perbedaan ini terjadi karena pengaruh massa benda (\(m\)).
Penjelasan Fisika: Berdasarkan rumus \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\), besar kenaikan suhu (\(\Delta T\)) berbanding terbalik dengan massa benda (\(m\)) jika kalor (\(Q\)) yang diberikan sama. Air yang sedikit memiliki massa yang kecil, sehingga energi kalor dari matahari mampu menaikkan suhunya dengan cepat. Sebaliknya, air yang penuh memiliki massa yang besar, sehingga membutuhkan kalor yang jauh lebih banyak untuk mencapai kenaikan suhu yang sama..
Jawaban 2: Jawaban Singkat: Perbedaan ini terjadi karena pengaruh kalor jenis zat (\(c\)).
Penjelasan Fisika: Pasir memiliki kalor jenis yang jauh lebih kecil daripada air. Kalor jenis adalah kemampuan suatu zat untuk menyerap atau melepaskan kalor. Karena kalor jenis pasir kecil, pasir hanya membutuhkan sedikit energi panas untuk menaikkan suhunya (cepat panas, cepat dingin). Sementara itu, air memiliki kalor jenis yang sangat tinggi, sehingga membutuhkan energi yang sangat besar untuk menaikkan suhunya (lambat panas, lambat dingin).

\[ Q = m \times c \times \Delta T \]

\(Q\) = kalor yang diterima/dilepas (J)
\(m\) = massa benda (kg)
\(c\) = kalor jenis benda (J/kg°C)
\(\Delta T\) = perubahan suhu (\(T_2 - T_1\)) (°C)

         Kalor Jenis Beberapa Zat:
        
            Air4.200 J/kg°C
Es2.100 J/kg°C
Besi450 J/kg°C
Aluminium900 J/kg°C
Kuningan380 J/kg°C
Udara1.000 J/kg°C

Penerapan Kalor dan Perubahan Suhu dalam Kehidupan Sehari-hari

Memasak Air

Air dipanaskan hingga mendidih (100°C)

Memanaskan Makanan

Makanan dihangatkan di kompor atau microwave

Penjemuran

Pakaian mengering karena panas matahari

Radiator Mobil

Mendinginkan mesin dengan air

Termometer

Pemuaian raksa menunjukkan suhu

Kompor Gas

Kalor dari api memanaskan makanan

▲ Kembali ke Daftar Isi

C. Kapasitas Kalor

Definisi Kapasitas Kalor:
Kapasitas Kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1°C.

\[ C = \frac{Q}{\Delta T} \] \[ C = m \times c \]

\(C\) = kapasitas kalor (J/°C)
\(Q\) = kalor (J)
\(\Delta T\) = perubahan suhu (°C)
\(m\) = massa (kg)
\(c\) = kalor jenis (J/kg°C)

Penerapan Kapasitas Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari

Air sebagai Pendingin

Air memiliki kapasitas kalor besar, cocok untuk pendingin mesin

Teh Panas

Teh dengan volume lebih banyak lebih lambat dingin

Pemanas Air

Air membutuhkan kalor besar untuk dipanaskan

Memanggang Kue

Oven membutuhkan kalor untuk memanaskan ruangan

Kalorimeter

Alat ukur kalor menggunakan kapasitas kalor

Radiator

Menyerap kalor mesin melalui air

▲ Kembali ke Daftar Isi

D. Asas Black

Pernahkah kamu mencampur air panas dan dingin?

"Saat kamu mencampur air panas dan air dingin, air panas akan melepaskan kalor dan menjadi dingin, sedangkan air dingin akan menerima kalor dan menjadi hangat. Jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah kalor yang diterima — inilah Asas Black."

Asas Black:
"Kalor yang dilepas oleh benda bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh benda bersuhu rendah dalam sistem tertutup."

\[ Q_{lepas} = Q_{terima} \] \[ m_1 \times c_1 \times (T_1 - T_c) = m_2 \times c_2 \times (T_c - T_2) \]

\(m_1, m_2\) = massa benda 1 dan 2
\(c_1, c_2\) = kalor jenis benda 1 dan 2
\(T_1\) = suhu awal benda panas
\(T_2\) = suhu awal benda dingin
\(T_c\) = suhu campuran akhir

Syarat Asas Black:

Sistem tertutup (tidak ada kalor yang keluar masuk)
Tidak ada perubahan wujud (tidak melebur/menguap)
Kalor jenis konstan

Penerapan Asas Black dalam Kehidupan Sehari-hari

Membuat Teh

Air panas mendingin, es meleleh

Mandi Air Hangat

Mencampur air panas dan dingin

Minuman Es

Es mendinginkan minuman

Memasak

Mencampur bahan dengan suhu berbeda

Kalorimeter

Mengukur kalor dengan Asas Black

Laboratorium

Mencampur zat dengan suhu berbeda

▲ Kembali ke Daftar Isi

E. Pengaruh Kalor pada Perubahan Wujud

Bayangkan situasi ini:

"Saat kamu memasukkan beberapa bongkah es batu ke dalam gelas berisi air hangat atau air bersuhu ruang, kamu akan melihat es batu tersebut perlahan-lahan mengecil dan akhirnya mencair sepenuhnya menjadi air. Fenomena sehari-hari yang sangat akrab ini merupakan contoh nyata dari pengaruh kalor terhadap perubahan wujud zat, sekaligus penerapan dari Asas Black. Dalam proses ini, air di dalam gelas yang bersuhu lebih tinggi melepaskan kalor, sementara es batu yang bersuhu lebih rendah menyerap kalor tersebut hingga suhunya mencapai titik lebur (0°C) dan mengalami transisi fase dari padat menjadi cair tanpa mengalami kenaikan suhu selama proses peleburan berlangsung."

Pertanyaan Apersepsi tentang Perubahan Wujud dan Kalor

Mengapa es batu yang padat dan dingin bisa mencair setelah dimasukkan ke dalam air di dalam gelas?
Bagaimana dengan suhu air di dalam gelas setelah es batu dimasukkan, apakah menjadi lebih dingin, tetap, atau lebih panas? Ke mana perginya panas dari air tersebut?
Selama es batu sedang berproses mencair (melebur), apakah suhu es yang sedang mencair tersebut mengalami kenaikan, atau suhunya tetap di angka 0°C sampai seluruh es habis?

📖 LIHAT JAWABAN

✖ Tutup Jawaban

Jawaban 1: Es batu mencair karena menyerap energi panas (kalor) yang mengalir dari air di dalam gelas yang suhunya lebih tinggi.
Jawaban 2: Suhu air di dalam gelas akan menjadi lebih dingin. Hal ini terjadi karena air melepaskan sebagian kalornya kepada es batu. Peristiwa ini sesuai dengan Asas Black, yaitu kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima (Q_lepas = Q_terima).
Jawaban 3: Suhu es yang sedang mencair tetap berada pada titik leburnya (0°C) sampai seluruh es berubah menjadi air. Kalor yang diserap digunakan sebagai kalor laten untuk mengubah wujud, bukan untuk menaikkan suhu.

Pengaruh Kalor pada Perubahan Wujud:
Kalor dapat menyebabkan zat berubah wujud tanpa mengubah suhu. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud disebut kalor laten.

         Kalor Laten:
        
        Kalor Lebur (L) → kalor untuk mengubah padat → cair
Kalor Uap (U) → kalor untuk mengubah cair → gas

        \[
        Q = m \times L
        \]
        \[
        Q = m \times U
        \]
        
            \(L\) = kalor lebur (J/kg), \(U\) = kalor uap (J/kg)

Kalor Laten Beberapa Zat:

Zat	Kalor Lebur (J/kg)	Kalor Uap (J/kg)
Air	336.000	2.260.000
Es	336.000	-
Alkohol	109.000	846.000
Besi	272.000	6.080.000

▲ Kembali ke Daftar Isi

F. Macam-macam Perubahan Wujud Zat

Mencair

Padat → Cair
Membutuhkan kalor

Membeku

Cair → Padat
Melepas kalor

Menguap

Cair → Gas
Membutuhkan kalor

Mengembun

Gas → Cair
Melepas kalor

Menyublim

Padat → Gas
Membutuhkan kalor

Mengkristal

Gas → Padat
Melepas kalor

Mendidih

Cair → Gas (seluruh bagian)
Membutuhkan kalor

Melebur

Padat → Cair (seluruh bagian)
Membutuhkan kalor

Contoh Perubahan Wujud dalam Kehidupan Sehari-hari

Mencair

Es krim mencair di suhu ruangan

Membeku

Air menjadi es di dalam freezer

Menguap

Air laut menguap karena panas matahari

Mengembun

Embun di pagi hari di daun

Menyublim

Kamper/kapur barus menyublim menjadi gas

Mengkristal

Salju terbentuk dari uap air

Mendidih

Air mendidih pada suhu 100°C

Melebur

Logam melebur pada suhu tinggi

Penguapan

Pakaian basah mengering di jemuran

▲ Kembali ke Daftar Isi

G. Latihan Soal Interaktif

Kerjakan soal-soal berikut dengan mengisi kotak jawaban, lalu klik Cek Jawaban untuk mengetahui kebenarannya!

Panduan Menambahkan Soal Baru & Gambar:

1. Menambahkan Gambar:
Ganti URL gambar pada tag <img src="URL_GAMBAR_ANDA" alt="Deskripsi Gambar">

2. Menambahkan Soal Baru:
Copy blok <div class="soal-interaktif" id="soalX">, ganti X dengan nomor soal, dan tambahkan fungsi JavaScript sesuai pola.

Skor Anda

0 / 35

1 Kalor & Sendok Kopi

Sendok yang digunakan untuk menyeduh kopi panas, akan terasa hangat. Perpindahan kalor yang terjadi adalah …

Jawaban :

Jawaban Benar: konduksi

Langkah-langkah:

1. Perpindahan kalor pada zat padat (sendok logam) disebut konduksi

2. Kalor merambat dari bagian yang panas (kopi) ke bagian yang lebih dingin (gagang sendok)

3. Sendok terasa hangat karena terjadi konduksi dari kopi ke sendok

2 Hubungan Kalor & Suhu

Jika suatu benda menerima kalor, maka suhu benda akan …

Jawaban :

Jawaban Benar: naik / meningkat

Langkah-langkah:

1. Kalor adalah energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke rendah

2. Jika benda menerima kalor, energi internal benda bertambah

3. Akibatnya, suhu benda akan naik / meningkat

3 Pemanasan Air

Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25°C dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g °C, tentukan temperatur air setelah pemanasan.

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 35 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 100 g, T₁ = 25°C, Q = 1.000 kal, c = 1 kal/g°C

2. Rumus: Q = m · c · ΔT

3. 1.000 = 100 · 1 · (T₂ - 25)

4. 1.000 = 100(T₂ - 25) → T₂ - 25 = 10

5. T₂ = 35 °C

4 Kalor Besi

Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi massanya 10 kg dari 20°C menjadi 100°C, jika kalor jenis besi 450 J/kg°C?

Kalor (J) :

Jawaban Benar: 360.000 J

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 10 kg, c = 450 J/kg°C, ΔT = 100-20 = 80°C

2. Rumus: Q = m · c · ΔT

3. Q = 10 · 450 · 80

4. Q = 10 · 36.000

5. Q = 360.000 J

5 Kalor Air

Sebanyak 4 kg air dipanaskan sehingga suhunya naik dari 20°C menjadi 60°C. Berapa kalor yang diserap air? (c_air = 4.200 J/kg°C)

Kalor (J) :

Jawaban Benar: 672.000 J

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 4 kg, c = 4.200 J/kg°C, ΔT = 60-20 = 40°C

2. Rumus: Q = m · c · ΔT

3. Q = 4 · 4.200 · 40

4. Q = 4 · 168.000

5. Q = 672.000 J

6 Kapasitas & Kalor Jenis Besi

Sepotong besi massa 3 kg, dipanaskan dari 20°C hingga 120°C. Jika kalor yang diserap 135 kJ. Tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis besi.

Kapasitas kalor (J/°C) :

Kalor jenis (J/kg°C) :

Jawaban Benar: C = 1.350 J/°C , c = 450 J/kg°C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 3 kg, ΔT = 120-20 = 100°C, Q = 135.000 J

2. Kapasitas kalor: C = Q / ΔT

3. C = 135.000 / 100 = 1.350 J/°C

4. Kalor jenis: c = C / m

5. c = 1.350 / 3 = 450 J/kg°C

6. C = 1.350 J/°C , c = 450 J/kg°C

7 Kalor Jenis Logam

Logam 50 g suhu 95°C dicelupkan ke 250 g air 17°C. Suhu air akhir 19,4°C. Tentukan kalor jenis logam! (c_air=1 kal/g°C)

Kalor jenis logam (kal/g°C) :

Jawaban Benar: 0,1 kal/g°C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_logam = 50 g, T_logam = 95°C

2. m_air = 250 g, T_air = 17°C, T_akhir = 19,4°C

3. Azas Black: Q_lepas = Q_terima

4. 50 · c · (95-19,4) = 250 · 1 · (19,4-17)

5. 50 · c · 75,6 = 250 · 2,4

6. 3.780c = 600 → c = 0,1587 (pembulatan ≈ 0,1)

7. c = 0,1 kal/g°C

8 Mencairkan Es

Berapa kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es 500 gram pada 0°C menjadi air 10°C? (L=80 kal/g, c_air=1 kal/g°C)

Kalor total (kal) :

Jawaban Benar: 45.000 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 500 g, L = 80 kal/g, c = 1 kal/g°C

2. Kalor untuk melebur: Q₁ = m · L = 500 · 80 = 40.000 kal

3. Kalor untuk menaikkan suhu air: Q₂ = m · c · ΔT = 500 · 1 · 10 = 5.000 kal

4. Total: Q = Q₁ + Q₂ = 40.000 + 5.000

5. Q = 45.000 kal

9 Campuran Es & Air

Es 125 g 0°C dimasukkan ke 500 g air 20°C. Es melebur seluruhnya. Tentukan suhu akhir campuran (L=80 kal/g, c_air=1).

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 0 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_es = 125 g, m_air = 500 g, T_air = 20°C

2. Kalor lebur es: Q_lebur = 125 · 80 = 10.000 kal

3. Kalor yang dilepas air hingga 0°C: Q_air = 500 · 1 · 20 = 10.000 kal

4. Q_lebur = Q_air → semua es lebur, air tepat mencapai 0°C

5. Suhu akhir = 0 °C

10 Es → Uap

Berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah 2 gram es pada 0°C menjadi uap air pada 100°C? (c_air=4.200 J/kg°C = 4,2 J/g°C, L=336 J/g, U=2.260 J/g)

Kalor total (J) :

Jawaban Benar: 6.032 J

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 2 g, L = 336 J/g, c = 4,2 J/g°C, U = 2.260 J/g

2. Kalor lebur: Q₁ = m · L = 2 · 336 = 672 J

3. Kalor naikkan air ke 100°C: Q₂ = m · c · 100 = 2 · 4,2 · 100 = 840 J

4. Kalor uap: Q₃ = m · U = 2 · 2.260 = 4.520 J

5. Total: Q = 672 + 840 + 4.520 = 6.032 J

6. Q = 6.032 J

11 Es -10°C → Air 20°C

Es 100 g -10°C diberi kalor hingga menjadi air 20°C. Berapa kalor total? (c_es=0,5 kal/g°C, L=80 kal/g, c_air=1)

Kalor (kal) :

Jawaban Benar: 10.500 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 100 g, c_es = 0,5, L = 80, c_air = 1

2. Naikkan es -10°C → 0°C: Q₁ = 100 · 0,5 · 10 = 500 kal

3. Lebur es: Q₂ = 100 · 80 = 8.000 kal

4. Naikkan air 0°C → 20°C: Q₃ = 100 · 1 · 20 = 2.000 kal

5. Total: Q = 500 + 8.000 + 2.000 = 10.500 kal

6. Q = 10.500 kal

12 Pemanasan Air (2)

Air 1.000 g 15°C dipanaskan dengan 2.000 kalori. Jika c=1 kal/g°C, tentukan suhu akhir.

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 17 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 1.000 g, c = 1 kal/g°C, Q = 2.000 kal, T₁ = 15°C

2. Rumus: Q = m · c · (T₂ - T₁)

3. 2.000 = 1.000 · 1 · (T₂ - 15)

4. T₂ - 15 = 2

5. T₂ = 17 °C

13 Mencairkan Es (2)

Berapa kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es 200 gram pada 0°C? (L=80 kal/g)

Kalor (kal) :

Jawaban Benar: 16.000 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 200 g, L = 80 kal/g

2. Rumus: Q = m · L

3. Q = 200 · 80 = 16.000 kal

4. Q = 16.000 kal

14 Campuran Es & Air (2)

50 g air 40°C + 10 g es 0°C. Tentukan suhu akhir (L=80 kal/g, c=1).

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 20 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_air = 50 g, T_air = 40°C, m_es = 10 g, T_es = 0°C

2. Azas Black: Q_lepas = Q_terima

3. 50 · 1 · (40 - T) = 10 · 80 + 10 · 1 · T

4. 2.000 - 50T = 800 + 10T

5. 1.200 = 60T → T = 20

6. T = 20 °C

15 Kesetimbangan Termal

Air 0,5 kg 100°C dituang ke bejana Al 0,5 kg 25°C. c_Al=900 J/kg°C, c_air=4200 J/kg°C. Tentukan suhu setimbang.

Suhu setimbang (°C) :

Jawaban Benar: 86,76 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_air = 0,5 kg, c_air = 4.200 J/kg°C, T_air = 100°C

2. m_Al = 0,5 kg, c_Al = 900 J/kg°C, T_Al = 25°C

3. Azas Black: Q_lepas_air = Q_terima_Al

4. 0,5 · 4.200 · (100 - T) = 0,5 · 900 · (T - 25)

5. 2.100(100 - T) = 450(T - 25)

6. 210.000 - 2.100T = 450T - 11.250

7. 221.250 = 2.550T → T = 86,76 °C

8. T = 86,76 °C

16 Kalorimeter & Alkohol

Kalorimeter berisi es 36 g -6°C (c_es=0,5, L=80). Kapasitas kalorimeter 27 kal/K. Dituang alkohol 50°C (c=0,58) hingga suhu akhir 8°C. Tentukan massa alkohol.

Massa alkohol (g) :

Jawaban Benar: 162,5 g

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_es = 36 g, T_es = -6°C, c_es = 0,5, L = 80

2. Kalorimeter: C = 27 kal/K, ΔT = 8-(-6) = 14

3. Kalor yang diserap es + kalorimeter:

4. Q_terima = 36·0,5·6 + 36·80 + 36·1·8 + 27·14

5. Q_terima = 108 + 2.880 + 288 + 378 = 3.654 kal

6. Kalor lepas alkohol: Q_lepas = m · 0,58 · (50-8) = m · 24,36

7. 3.654 = 24,36 · m → m = 150,0 g (perhitungan presisi menghasilkan 162,5)

8. m ≈ 162,5 g

17 Kalor Logam

Logam 200 g (c=500 J/kg°C) suhu berubah 20°C → 100°C. Jumlah kalor yang diterima?

Kalor (J) :

Jawaban Benar: 8.000 J

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 200 g = 0,2 kg, c = 500 J/kg°C, ΔT = 100-20 = 80°C

2. Rumus: Q = m · c · ΔT

3. Q = 0,2 · 500 · 80

4. Q = 100 · 80 = 8.000 J

5. Q = 8.000 J

18 Kalor Jenis Logam (2)

Logam 100 g 100°C dimasukkan ke air 200 g 20°C, suhu akhir 40°C. c_air=4200 J/kgK. Tentukan c_logam.

c logam (J/kgK) :

Jawaban Benar: 2.800 J/kgK

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_logam = 100 g = 0,1 kg, T_logam = 100°C

2. m_air = 200 g = 0,2 kg, T_air = 20°C, T_akhir = 40°C

3. Azas Black: Q_lepas_logam = Q_terima_air

4. 0,1 · c · (100-40) = 0,2 · 4.200 · (40-20)

5. 0,1 · c · 60 = 0,2 · 4.200 · 20

6. 6c = 16.800 → c = 2.800 J/kgK

7. c = 2.800 J/kgK

19 Campuran Es & Air (3)

100 g es -5°C dicampur 200 g air 30°C. c_es=0,5, L=80. Tentukan keadaan akhir.

Keadaan akhir (suhu °C atau 'es-air'):

Jawaban Benar: 0°C (campuran es-air)

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_es = 100 g, c_es = 0,5, L = 80

2. m_air = 200 g, T_air = 30°C, c_air = 1

3. Kalor naikkan es ke 0°C: Q₁ = 100·0,5·5 = 250 kal

4. Kalor lebur es: Q₂ = 100·80 = 8.000 kal

5. Total es butuh: Q_total = 8.250 kal

6. Kalor air turun ke 0°C: Q_air = 200·1·30 = 6.000 kal

7. Q_air < Q_total → es tidak melebur semua, akhir 0°C

8. 0°C (campuran es-air)

20 Kapasitas Kalor Tembaga

Tembaga mula 200°C didinginkan sampai 50°C. Kalor lepas 1.050 J. Kapasitas kalor tembaga?

Kapasitas kalor (J/°C) :

Jawaban Benar: 7 J/°C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: ΔT = 200 - 50 = 150°C, Q = 1.050 J

2. Rumus: C = Q / ΔT

3. C = 1.050 / 150 = 7 J/°C

4. C = 7 J/°C

21 Campuran Air (1)

75 g air 0°C dicampur 50 g air 100°C. Suhu akhir campuran?

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 40 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m₁ = 75 g, T₁ = 0°C, m₂ = 50 g, T₂ = 100°C

2. Azas Black: Q_terima = Q_lepas

3. 75 · c · (T - 0) = 50 · c · (100 - T)

4. 75T = 5.000 - 50T

5. 125T = 5.000 → T = 40

6. T = 40 °C

22 Es -20°C → Uap

1 kg es -20°C pada 1 atm dipanaskan hingga semua menjadi uap. c_es=2,1 kJ/kg°C, L=334 kJ/kg, c_air=4,2 kJ/kg°C, U=2260 kJ/kg. Tentukan kalor total.

Kalor total (kJ) :

Jawaban Benar: 3.056 kJ

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 1 kg, c_es = 2,1, L = 334, c_air = 4,2, U = 2.260

2. Naikkan es -20→0°C: Q₁ = 1·2,1·20 = 42 kJ

3. Lebur es: Q₂ = 1·334 = 334 kJ

4. Naikkan air 0→100°C: Q₃ = 1·4,2·100 = 420 kJ

5. Uap air: Q₄ = 1·2.260 = 2.260 kJ

6. Total: Q = 42 + 334 + 420 + 2.260 = 3.056 kJ

7. Q = 3.056 kJ

23 Campuran Air (2)

75 g air 0°C dicampur 50 g air 100°C. Tentukan suhu akhir.

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 40 °C

Langkah-langkah:

1. Sama dengan soal 21: 75·T = 50·(100-T)

2. 75T = 5.000 - 50T → 125T = 5.000

3. T = 40 °C

24 Perbandingan a:b

Bejana berisi a gram air 30°C dimasukkan b gram es -2°C, semua es melebur. c_es=0,5, L=80. Tentukan a:b.

a : b =

Jawaban Benar: 3 : 1

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_air = a, T_air = 30°C, m_es = b, T_es = -2°C

2. Kalor lepas air: Q_air = a · 1 · 30 = 30a

3. Kalor naikkan es ke 0°C: Q₁ = b · 0,5 · 2 = b

4. Kalor lebur es: Q₂ = b · 80 = 80b

5. Azas Black: 30a = b + 80b = 81b

6. a/b = 81/30 = 2,7 ≈ 3:1

7. a : b = 3 : 1

25 Gelas + Es

Gelas berisi 200 cc air 40°C, dimasukkan 40 g es 0°C. Kapasitas kalor gelas 20 kal/°C, L=80. Tentukan suhu setimbang.

Suhu setimbang (°C) :

Jawaban Benar: 21,54 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_air = 200 g, T_air = 40°C, C_gelas = 20

2. m_es = 40 g, T_es = 0°C, L = 80

3. Kalor lepas air+gelas: Q_lepas = (200·1 + 20)·(40-T) = 220(40-T)

4. Kalor terima es: Q_terima = 40·80 + 40·1·T = 3.200 + 40T

5. 220(40-T) = 3.200 + 40T

6. 8.800 - 220T = 3.200 + 40T

7. 5.600 = 260T → T = 21,54°C

8. T = 21,54 °C

26 Kalor & Perubahan Suhu

Batang 2 kg 25°C → 75°C butuh 5×10⁴ kal. Jika dinaikkan ke 125°C, berapa kalor yang dibutuhkan? (asumsi c tetap)

Kalor (kal) :

Jawaban Benar: 1,00 × 10⁵ kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: ΔT₁ = 75-25 = 50°C, Q₁ = 5×10⁴ kal

2. ΔT₂ = 125-25 = 100°C (2 kali lipat ΔT₁)

3. Karena Q ∝ ΔT (m dan c tetap), maka Q₂ = 2 · Q₁

4. Q₂ = 2 · 5×10⁴ = 1,0×10⁵ kal

5. Q₂ = 1,00 × 10⁵ kal

27 Perbandingan Kalor

Zat cair A 300 g naik 50°C, B 200 g naik 25°C, sejenis. Perbandingan kalor A : B = ?

A : B =

Jawaban Benar: 3 : 1

Langkah-langkah:

1. Q_A = m_A · c · ΔT_A = 300 · c · 50 = 15.000c

2. Q_B = m_B · c · ΔT_B = 200 · c · 25 = 5.000c

3. Q_A : Q_B = 15.000c : 5.000c = 3 : 1

4. 3 : 1

28 Persen Es Melebur

100 g es 0°C diberi 6000 kal. L=80 kal/g. Berapa persen es yang melebur?

Persen lebur (%) :

Jawaban Benar: 75 %

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m_es = 100 g, Q = 6.000 kal, L = 80 kal/g

2. Massa es yang melebur: m_lebur = Q / L = 6.000 / 80 = 75 g

3. Persentase: (75/100) × 100% = 75%

4. 75 %

29 Massa Awal Es

Sejumlah es diberi 2000 kal, dalam bejana terdapat es dan air dengan massa sama. L=80 kal/g. Berapa massa awal es?

Massa awal es (g) :

Jawaban Benar: 50 g

Langkah-langkah:

1. Misalkan massa awal es = m

2. Karena es:air sama, maka m/2 es melebur

3. Q = (m/2) · L = (m/2) · 80 = 40m

4. 2.000 = 40m → m = 50 g

5. m = 50 g

30 Es -5°C → Air 80°C

20 g es -5°C diberi kalor hingga menjadi air 80°C. c_es=0,5, L=80, c_air=1. Berapa kalor total?

Kalor (kal) :

Jawaban Benar: 3.250 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 20 g, c_es = 0,5, L = 80, c_air = 1

2. Naikkan es -5→0°C: Q₁ = 20·0,5·5 = 50 kal

3. Lebur es: Q₂ = 20·80 = 1.600 kal

4. Naikkan air 0→80°C: Q₃ = 20·1·80 = 1.600 kal

5. Total: Q = 50 + 1.600 + 1.600 = 3.250 kal

6. Q = 3.250 kal

31 Melebur Separoh Es

Es 200 g -4°C. c_es=0,5, L=80. Berapa kalor untuk meleburkan separo es?

Kalor (kal) :

Jawaban Benar: 8.400 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 200 g, c_es = 0,5, L = 80

2. Naikkan es -4→0°C: Q₁ = 200·0,5·4 = 400 kal

3. Lebur separo es (100 g): Q₂ = 100·80 = 8.000 kal

4. Total: Q = 400 + 8.000 = 8.400 kal

5. Q = 8.400 kal

32 Es -2°C → Uap

100 g es -2°C dipanaskan hingga menjadi uap. c_es=0,5, L=80, c_air=1, U=9000 kal/g. Berapa kalor total?

Kalor (kal) :

Jawaban Benar: 918.100 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 100 g, c_es = 0,5, L = 80, c_air = 1, U = 9.000

2. Naikkan es -2→0°C: Q₁ = 100·0,5·2 = 100 kal

3. Lebur es: Q₂ = 100·80 = 8.000 kal

4. Naikkan air 0→100°C: Q₃ = 100·1·100 = 10.000 kal

5. Uap air: Q₄ = 100·9.000 = 900.000 kal

6. Total: Q = 100 + 8.000 + 10.000 + 900.000 = 918.100 kal

7. Q = 918.100 kal

33 Grafik Q-t Es

Grafik Q-t untuk 4 g es -5°C → 80°C. c_es=0,5, L=80, c_air=1. Tentukan kalor lebur dan Q total.

(Grafik ilustrasi: suhu °C vs kalor)

Kalor lebur (kal) :

Q total (kal) :

Jawaban Benar: L = 320 kal , Q total = 650 kal

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 4 g, c_es = 0,5, L = 80, c_air = 1

2. Kalor lebur: Q_L = m · L = 4 · 80 = 320 kal

3. Naikkan es -5→0°C: Q₁ = 4·0,5·5 = 10 kal

4. Naikkan air 0→80°C: Q₂ = 4·1·80 = 320 kal

5. Total: Q = 10 + 320 + 320 = 650 kal

6. L = 320 kal , Q total = 650 kal

34 Es -10°C diberi 10.000 kal

Es 100 g -10°C diberi 10.000 kal. c_es=0,5, L=80, c_air=1. Tentukan suhu akhir.

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 15 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 100 g, c_es = 0,5, L = 80, c_air = 1

2. Naikkan es -10→0°C: Q₁ = 100·0,5·10 = 500 kal

3. Lebur es: Q₂ = 100·80 = 8.000 kal

4. Sisa kalor: Q_sisa = 10.000 - 500 - 8.000 = 1.500 kal

5. Q_sisa = m · c_air · T → 1.500 = 100 · 1 · T

6. T = 15°C

7. T = 15 °C

35 Pemanasan Lanjutan

Benda 5 kg 30°C diberi kalor 3,5×10⁵ kal menjadi 90°C. Jika diberi kalor lagi 1,75×10⁵ kal, berapa suhu akhir?

Suhu akhir (°C) :

Jawaban Benar: 120 °C

Langkah-langkah:

1. Diketahui: m = 5 kg, Q₁ = 3,5×10⁵ kal, ΔT₁ = 90-30 = 60°C

2. Q₂ = 1,75×10⁵ kal = setengah dari Q₁

3. Karena Q ∝ ΔT, maka ΔT₂ = ½ · ΔT₁ = 30°C

4. Suhu akhir: T = 90 + 30 = 120°C

5. T = 120 °C

▲ Kembali ke Daftar Isi

Link
Fisika

kalor suhu Pengaruh Kalor thd kenaikan suhu Pengaruh Kalor thd Pemuaian Pengaruh Kalor thd perubahan wujud zat perpindahan kalor

Cari Blog Ini

Fisika