Kalor jenis soal dan penyelesaian
1. Air sebanyak 3 kg bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kalor jenis air 4.186 J/kgoC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
c = 4.186 J/kgoC
∆T = (35 – 10)oC = 25oC
Ditanyakan: Q = …?
Jawab:
Q = mc∆T
Q = 3 kg × 4.186 J/kgoC × 25oC
Q = 313.950 J
2. Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/goC, tentukanlah temperatur air setelah pemanasan tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 100 gram
T0 = 25oC
cair = 1 kal/goC
Q = 1.000 kal
Jawab:
Dengan menggunakan persamaan (3), diperoleh:
Q = mc∆T
∆T = 10oC
Perubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
ΔT = T – T0
10°C = T – 25°C
T = 35°C
Jadi, temperatur akhir air setelah pemanasan adalah 35oC.
3. Berapa besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebatang besi yang massanya 10 kg dari 20oC menjadi 100oC, jika kalor jenis besi 450 J/kgoC?
Penyelesaian:
Diketahui:
Diketahui:
m = 10 kg
T1 = 20oC
T2 = 100oC
c = 450 J/kg oC
Ditanyakan: Q?
Jawab:
Q = mc∆T
Q = mc(T2 – T1)
Q = 10 × 450 × (100 – 20)
Q = 10 × 450 × 80
Jadi, kalor yang dibutuhkan sebatang besi tersebut sebesar 360 kJ.
4. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari suhu 30oC menjadi 50oC. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/goC atau 4.200 J/kg K, tentukan:
a) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori).
b) Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule).
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 300 g = 0,3 kg
∆T = 50oC – 30oC = 20oC
c = 1 kal/goC = 4.200 J/kg K
Ditanyakan: Q dalam kalor dan joule
Jawab:
a) Menentukan jumlah kalor dalam kalori
Q = mc∆T
Q = 300 g × 1 kal/goC × 20oC
Q = 6.000 kalori
Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut adalah 6.000 kalori.
b) Menentukan jumlah kalor dalam joule
Q = mc∆T
Q = 0,3 kg × 4.200 J/kg K × 20 K
Q = 6.000 kalori
Q = 25.200 joule
Catatan penting: perubahan suhu dari satuan celcius dan kelvin sama, jadi tidak perlu melakukan koversi satuan terlebih dahulu.
Atau dengan menggunakan kesetaraan antara kalori dan joule diketahui bahwa:
1 kalori = 4,2 joule sehingga:
Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule
5. Kalor yang dibutuhkan oleh 3 kg zat untuk menaikkan suhunya dari 10oC sampai 80oC adalah 9,45 kJ. Berapakah kalor jenis zat tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
∆T = 80oC – 10oC = 70oC
Q = 9,45 kJ = 94.500 J
Ditanyakan: c
Jawab:
Jadi kalor jenis zat tersebut adalah 450 J/kgoC.
6. Air sebanyak 500 g bersuhu 20oC jika diberi kalor 100 kkal, berapakah suhu air sekarang?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 500 g = 0,5 kg
T0 = 20oC
cair = 4.200 J/kgoC
Q = 100 kkal = 4,2 × 105 J
Ditanyakan: T
Jawab:
Q = mcair∆T
∆T = T – T0
T = ∆T – T0
T = 200 – 20
T = 180oC
Jadi, suhu air akhir adalah 180oC.
7. Batang logam bermassa 2 kg memiliki suhu 25oC. Untuk menaikkan suhunya menjadi 75oC dibutuhkan kalor sebesar 5 × 104 kal. Jika suhunya dinaikkan menjadi 125oC maka berapakah kalor yang dibutuhkan?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 2 kg = 2.000 g
∆T1 = 75oC – 25oC = 50oC → Q1 = 5 × 104 kal
∆T2 = 125oC – 25oC = 100oC → Q2 = ?
Kalor jenis benda dapat ditentukan dari keadaan pertama.
Q1 = mc∆T1
5 × 104 = 2.000 × c × 50
5 × 104 = 100.000 × c
c = 5 × 104/105
c = 5 × 10-1
c = 0,5 kal/goC
berarti kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu ∆T2 sebesar:
Q2 = mc∆T2
Q2 = 2.000 × 0,5 × 100
Q2 = 100.000
Q2 = 105 kal
Konsep kesebandingan
Kalor untuk menaikkan suhu sebanding dengan kenaikan suhunya.
Q ~ ∆T
Berarti dapat diperoleh:
8. Berapakah kalori kalor yang diperlukan untuk memanaskan 2 liter air dari 30oC menjadi 80oC jika massa jenis air = 1 gram/cm3 dan kalor jenis air = 1 kal/goC?
Penyelesaian:
Diketahui:
V = 2 liter = 2 × 103 cm3
∆T = 80oC – 30oC = 50oC
ρ = 1 g/cm3
c = 1 kal/goC
Ditanyakan: Q
Jawab:
m = ρ × V = 1 × 2 × 103 = 2 × 103 gram
Q = mc∆T
Q = (2 × 103 g)(1 kal/goC)(50oC)
Q = 105 kalori
9. Berapakah kapasitas kalor dari 5 kg suatu zat yang mempunyai kalor jenis 2 kal/goC?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 5 kg = 5.000 g
c = 2 kal/goC
Ditanyakan: C
Jawab:
C = m × c
C = 5.000 g × 2 kal/goC
C = 10.000 kal/oC
10. Air yang mula-mula bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kapasitas kalor air tersebut adalah 12.558 J/oC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
∆T = 35oC – 10oC = 25oC
C = 12.558 J/oC
Ditanyakan: Q
Jawab:
Dari persamaan (1) kita peroleh:
Q = C × ∆T
Q = 12.558 J/oC × 25oC
Q = 313.950 joule
11. Sepotong besi yang memiliki massa 3 kg, dipanaskan dari suhu 20oC hingga 120oC. Jika kalor yang diserap besi sebesar 135 kJ, tentukan kapasitas kalor besi dan kalor jenis besi?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 3 kg
∆T = 120oC – 20oC = 100oC
Q = 135 kJ = 135.000 J
Ditanyakan: C dan c
Jawab:
■ Menentukan kapasitas kalor besi:
C = 1.350 J/oC
■ Menentukan kalor jenis besi:
c = 450 J/kgoC
12. Air yang memiliki temperatur 25oC dipanaskan dengan energi sebesar 1.000 kalori. Jika kapasitas kalor air 100 kal/oC, tentukan temperatur air setelah pemanasan tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
T0 = 25oC
Q = 1.000 kalori
C = 100 kal/oC
Ditanyakan: T
Jawab:
∆T = 10oC
Perubahan temperatur memiliki arti selisih antara temperatur akhir air setelah pemanasan terhadap temperatur awal, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
∆T = T – T0
T = ∆T – T0
T = 10oC – 25oC
T = 35oC
Jadi, temperatur akhir air setela pemanasan adalah 35oC.
Komentar
Posting Komentar