SMART SOLUTION UN FISIKA SMA 2013 (SKL 3 Indikator 3.1 Kalor, Perpindahan Kalor atau Asas Black)
Smart Solution
TAHUN PELAJARAN 2012
2012/2013
/2013
Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN 2013
Disusun Oleh :
Pak Anang
SKL 3. Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang
menyangkut hukum termodinamika dalam penerapannya mesin kalor.
3.1. Menentukan pengaruh kalor terhadap suatu zat, perpindahan kalor, atau asas Black dalam
pemecahan masalah.
masalah.
Konduksi
?@
A CDE
@
B
F
Kalor
Perubahan Suhu
Perubahan Wujud
3 @ IM
3 @ IN
3 @ IJ∆L
Suhu naik ⇔ Menyerap kalor
Suhu turun ⇔ Melepas kalor
Padat
100°C
0°C
Es
34
Air
Uap
37
34
37
38
39
3:
38
39
Cair
Menyerap kalor
Melepas kalor
Tidak mungkin keduanya
terjadi bersamaan
Diagram
Gas
3:
@ IPQ JPQ ∆L
@ IM
@ IRST JRST ∆L
@ IN
@ IURV JURV ∆L
Asas Black
3QPTRV @ 3WPVRQ
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 67
SMART SOLUTION:
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN BERBEDA
Menentukan suhu sambungan dua batang
Ingat dan pahamilah dulu konsep konduksi yang akan digunakan dalam cara cepat ini.
Z@
3 \]L
@
[
M
L_
A
Lb
B
La
Kalor per satuan waktu yang ada di titik sambungan adalah sama. Misal L_ < La
3_ 3a
@
[
[
\_ ]_ (Lb − L_ ) \a ]a (La − Lb )
⇔
@
M_
Ma
\a ]a
\_ ]_
(Lb − L_ ) @
(La − Lb )
⇔
M_
Ma
\_ ]_
\_ ]_
\a ]a
\a ]a
⇔d
e Lb − d
e L_ @ d
e La − d
e Lb
M_
M_
Ma
Ma
\_ ]_
\_ ]_
\a ]a
\a ]a
⇔d
e Lb + d
e Lb @ d
e L_ + d
e La
M_
M_
Ma
Ma
\ ]
\ ]
g _M _ h L_ + g aM a h La
_
a
⇔
Lb @
\_ ]_
\a ]a
g M h+g M h
_
a
Dari penurunan rumus tersebut kita bisa menarik kesimpulan nilai g
i j _j
kj
h dan g
pembanding saja, sehingga cara cepat untuk mencari suhu sambungan yaitu:
\]L
M h
Lb @
\]
Σg h
M
Σg
i l _l
kl
h hanyalah
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN SAMA
Menentukan suhu sambungan dua batang
Bila ukuran batang sama maka coret variabel yang dianggap sama.
\]L
M h
Lb @
\]
Σg h
M
Σg
⇒
Lb @
Σ(\L)
Σ\
TRIK SUPERKILAT:
1. Tentukan suhu terendah, misalkan L_ .
2. Tentukan selisih suhu ∆L @ La − L_
i _
i _
3. Cari nilai pembanding untuk L_ dan La yaitu g j jh dan g l l h.
kj
kl
4. Lihat ukuran (luas atau panjang) batang sama apa nggak. Jika sama coret saja variabelnya.
5. Besar suhu sambungan adalah:
pembanding B
Lb @ L_ + d
e ∙ ∆L
pembanding A + pembanding B
rstuℎ \uw?
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 68
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG BERBEDA
BERBEDA (KALOR JENISNYA BERBEDA)
Menentukan suhu akhir campuran
Identik dengan konsep konduksi dua batang berbeda jenis di halaman sebelumnya, rumus untuk
menentukan suhu akhir campuran:
L| @
Σ(IJL)
Σ(IJ)
dengan (IJ) adalah nilai pembandingnya!
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG SAMA (KALOR JENISNYA SAMA)
Menentukan suhu akhir campuran
Karena jenis zat sama, maka kalor jenisnya (J) sama, sehingga variabel J dicoret.
L| @
Σ(IJL)
Σ(IJ)
dengan I adalah nilai pembandingnya!
Catatan:
Untuk menentukan suhu akhir, massa, atau kalor jenis bisa juga menggunakan rumus cepat tadi.
PENCAMPURAN DISERTAI PERUBAHAN WUJUD ZAT
Menentukan suhu akhir campuran
Khusus untuk pencampuran es 0°C dan air (satuan kalor harus kalori), berlaku TRIK SUPERKILAT:
L| @
IRST LRST − IPQ 80
IRST + IPQ
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 69
CONTOH SOAL
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN SAMA
Menentukan suhu sambungan dua batang
1. Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung
menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar
kedua @ 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.
M4 @ M7 dan ]4 @ ]7
\4 1
\7 @ 2\4 ⇒
@
\7 2
⇒ \4 anggap bernilai 1, \7 anggap bernilai 2
Jika batang pertama dipanaskan sehingga L4 @ 100°C dan L7 @ 25°C, maka suhu pada
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
sambungan (L) adalah .... Z4 @ Z7
(L
)
(L
)
\
]
−
L
@
\
]
−
L
4 4 4
b
7 7 b
7
A. 30°C
pemb 1
⇔ \4 ]4 (100 − Lb ) @ \7 ]7 (Lb − 25)
Lb @ L7 + d
e ∆L
B. 35°C
pemb
1 + pemb 2
(100
)
(L
⇔ \4
− Lb @ 2\4 b − 25)
C. 40°C
1
⇔
100 − Lb @ 2Lb − 50
@ 25 + d
e ∙ 75
D. 45°C
⇔
100 + 50 @ 2Lb + Lb
1+2
E. 50°C
@ 25 + 25
⇔
3Lb @ 150
⇔
@ 50°C
Lb @ 50°C
2. Dua batang A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien
konduksi 2\ dan k. Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujungujung yang bebas dikenakan suhu seperti pada gambar.
Suhu (t) pada sambungan logam A dan B adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 80°C
\_ L_ + \a La
pemb A
B. 100°C Lb @
Lb @ La + d
e ∆L
\
+
\
pemb
A + pemb B
_
a
C. 120°C
2 ∙ 210 + 1 ∙ 30
2
D. 150°C
@
@ 30 + d
e ∙ 180
2+1
1+2
E. 160°C
450
@ 30 + 120
@
3
@ 150°C
@ 150°C
3. Batang logam P dan Q dengan ukuran panjang dan luas penampang yang sama disambungkan
seperti pada gambar. Jika koefisien konduksi kalor logam Q dua kali koefisien konduksi kalor P
maka suhu akhir pada sambungan logam adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
300°C 1
260°C
160°C
96°C
80°C
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Ž LŽ + \Œ LŒ
Lb @
\Ž + \Œ
1 ∙ 360 + 2 ∙ 60
@
2+1
480
@
@ 160°C
3
2
4. Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam
yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini.
Jika konduktivitas termal logam I @ 4 kali konduktivitas logam II,
maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 45°C
\• L• + \•• L••
pemb I
B. 40°C
Lb @
Lb @ L•• + d
e ∆L
\• + \••
pemb I + pemb II
C. 35°C
4
4 ∙ 50 + 1 ∙ 0
D. 30°C
@ 0+d
e ∙ 50
@
1+4
4+1
E. 25°C
@ 0 + 40
200
@
5
@ 40°C
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb P
Lb @ LΠ+ d
e ∆L
pemb P + pemb Q
1
@ 60 + d
e ∙ 300
1+2
@ 60 + 100
@ 160°C
4
1
@ 40°C
5. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambungkan satu sama lain
pada salah satu ujungnya (seperti pada gambar). Jika suhu ujung bebas logam A 210°C
dan diujung bebas logam B 30°C dan koefisien konduksi kalor logam A adalah dua kali
2
koefisien konduksi logam B, maka suhu pada sambungan kedua logam adalah ....
ƒ‰ˆ€•
ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 80°C
\_ L_ + \a La
pemb B
B. 90°C
Lb @
Lb @ L_ + d
e ∆L
\_ + \a
pemb A + pemb B
C. 120°C
1
2 ∙ 30 + 1 ∙ 210
1
@
D. 150°C
@ 30 + d
e ∙ 180
2+1
2+1
E. 180°C
270
@ 30 + 60
@
3
@ 90°C
@ 90°C
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 70
6. Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya. Pada ujung-ujung yang lain
diberi panas dengan suhu yang berbeda (lihat gambar). Bila panjang dan luas penampang kedua
logam sama, tetapi koduktivitas logam P dua kali konduktivitas logam Q, suhu tepat pada
sambungan di B adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
20°C
30°C
40°C
50°C
60°C
2
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Ž LŽ + \Œ LŒ
Lb @
\Ž + \Œ
2 ∙ 60 + 1 ∙ 30
@
2+1
150
@
@ 50°C
3
1
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb P
Lb @ LΠ+ d
e ∆L
pemb P + pemb Q
2
@ 30 + d
e ∙ 30
2+1
@ 30 + 20
@ 50°C
7. Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang yang sama
disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya seperti gambar. Bila konduktivitas termal
logam P 4 kali konduktivitas termal logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat
terjadi keseimbangan termal adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
120°C 4
100°•
90°C
80°C
60°C
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Ž LŽ + \Œ LŒ
Lb @
\Ž + \Œ
4 ∙ 25 + 1 ∙ 200
@
4+1
300
@
@ 60°C
5
1
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb Q
Lb @ LŽ + d
e ∆L
pemb P + pemb Q
1
@ 25 + d
e ∙ 175
4+1
@ 25 + 35
@ 60°C
8. Dua buah batang logam A dan B memiliki ukuran yang sama tetapi jenisnya berbeda
dihubungkan seperti gambar:
A
79°C
1
2
B
\_ @
4°C
1
\_ 1
\ ⇒
@
2 a \a 2
⇒ \_ anggap bernilai 1, \a anggap bernilai 2
Kedua logam memiliki suhu yang beda pada kedua ujungnya. Jika koefisien konduksi termal A
adalah setengah konduksi termal B, maka suhu pada sambungan batang adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 55 °C
\_ L_ + \a La
pemb B
Lb @
B. 45 °C
Lb @ La + d
e ∆L
\_ + \a
pemb
A + pemb B
C. 35 °C
1 ∙ 79 + 2 ∙ 4
1
@
D. 29 °C
@ 4+d
e ∙ 75
1+2
1+2
E. 24 °C
87
@ 4 + 25
@
3
@ 29°C
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN BERBEDA
@ 29°C
Menentukan suhu sambungan dua batang
9. Dua buah batang logam P dan Q dengan suhu ujung-ujung berbeda dilekatkan (lihat gambar).
Apabila koefisien konduktivitas logam P adalah setengah kali koefisien konduktivitas logam Q,
1
\Ž 1
serta AC @ 2CB, suhu di C adalah ....
\Ž @ \Œ ⇒
@
2
\Π2
A
C
B
110°C
A.
B.
C.
D.
E.
35 °C
40 °C
54 °C
70 °C
80 °C
P
’
“
Q
“
’
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Œ
\Ž
L + L
MŽ _ MŒ Œ
Lb @
\Ž + \Œ
1
2
∙ 110 + ∙ 40
2
1
@
1 2
+
2 1
135
@
@ 54°C
2,5
⇒ \Ž anggap bernilai 1, \Œ anggap bernilai 2
M
2
40°C MŽ @ 2MŒ ⇒ Ž @
MΠ1
⇒ MŽ anggap bernilai 2, MŒ anggap bernilai 1
Karena ukuran panjang beda, maka besar nilai pembandingnya adalah g h
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb P
Lb @ LΠ+ d
e ∆L
pemb P + pemb Q
1
@ 40 + • 2 ‘ ∙ 70
1
+2
2
1
e ∙ 70
@ 40 + d
1+4
@ 40 + 14
@ 54°C
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
i
k
Halaman 71
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG SAMA (KALOR JENISNYA SAMA)
Menentukan suhu akhir campuran
10. Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30°C dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan
bersuhu 90°C. (Kalor jenis air @ 1 kal.gram-1.°C-1). Suhu air campuran pada saat keseimbangan
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
termal adalah ....
I4 L4 + I7 L7
I4 J4 (L| − L4 ) @ I7 J7 (L7 − L| )
A. 10°C
L| @
I4 + I7
⇔ 200 ∙ 1 ∙ (L| − 30) @ 100 ∙ 1 ∙ (90 − L| )
B. 30°C
200
∙ 30 + 100 ∙ 90
⇔
200L| − 6.000 @ 9.000 − 100L|
C. 50°C
@
⇔
200L| + 100L| @ 9.000 + 6.000
200 + 100
D. 75°C
15.000
⇔
300L| @ 15.000
@
E. 150°C
⇔
L| @ 50°C
300
@ 50°C
11. Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air @ 1 kal.g-1.°C-1) dicampur 40 gram air
sejenis bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
campuran adalah .... ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
pemb 1
I4 L4 + I7 L7
A. 15,4°C
L| @ L7 + d
e ∆L
L| @
pemb 1 + pemb 2
I
+
I
4
7
B. 23,0°C
3
60
60 ∙ 90 + 40 ∙ 25
@ 25 + d
e ∙ 65
C. 46,0°C
@
60 + 40 5
60 + 40
D. 64,0°C
@ 25 + 39
6.400
@
E. 77,0°C
@ 64°C
100
@ 64°C
12. Jika 75 gram air yang suhunya 0°C dicampur dengan 25 gram air yang suhunya 100°C, maka
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
suhu akhir campurannya adalah ....ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
I4 L4 + I7 L7
pemb 2
A. 15°C
L| @
L| @ L4 + d
e ∆L
I4 + I7
pemb 1 + pemb 2
B. 20°C
75 ∙ 0 + 25 ∙ 100
1
25
@
C. 25°C
@
0
+
d
e
∙ 100
75 + 25
75 + 25 4
D. 30°C
2.500
@ 0 + 25
@
E. 35°C
100
@ 25°C
@ 25°C
13. Air sebanyak 200 gram bersuhu 6°C dicampur dengan air sebanyak 150 gram bersuhu 69°C.
Jika dianggap tidak ada kalor yang diserap lingkungan, suhu akhir air adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 33°C
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
I4 L4 + I7 L7
pemb 2
B. 42°C
L| @
L| @ L4 + d
e ∆L
I4 + I7
pemb 1 + pemb 2
C. 45°C
3
200 ∙ 6 + 150 ∙ 69
150
@
D. 57°C
@ 6+d
e ∙ 63
200 + 150
200 + 150 7
E. 62°C
11.550
@ 6 + 27
@
350
@ 33°C
@ 25°C
14. Susu cair sebanyak 80 g dan bersuhu 25°C dituangkan ke dalam sebuah cangkir. Selanjutnya,
kopi panas sebanyak 120 g dan bersuhu 80°C ditambahkan kedalam cangkir tersebut. Anggap
kalor jenis kedua cairan sama dan cangkir tidak menyerap maupun melepas kalor.
Kesetimbangan termal terjadi pada suhu ....ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
I4 L4 + I7 L7
pemb 2
A. 36°C
L| @
L| @ L4 + d
e ∆L
I
+
I
pemb
1 + pemb 2
4
7
B. 48°C
3
80 ∙ 25 + 120 ∙ 80
120
C. 50°C
@
@ 25 + d
e ∙ 55
80 + 120
80 + 120 5
D. 58°C
11.600
@ 25 + 33
@
E. 65°C
@ 58°C
200
@ 58°C
Menentukan suhu awal salah satu zat sebelum pencampuran
15. Air dingin sebanyak 80 g dituang ke dalam wadah. Setelah itu, ditambahkan air panas bersuhu
90°C sebanyak 120 g. Jika suhu pada saat terjadi kesetimbangan 60°C, suhu air dingin ....
A. 12°C
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
3QPTRV @ 3WPVRQ
I4 L4 + I7 L7
B. 15°C
I4 J4 (L| − L4 ) @ I7 J7 (L7 − L| )
L| @
I4 + I7
C. 18°C
⇔ 80 ∙ 1 ∙ (60 − L4 ) @ 120 ∙ 1 ∙ (90 − 60)
80
∙ L4 + 120 ∙ 90
D. 24°C
⇔
4.800 − 80L4 @ 3.600
60 @
80 + 120
⇔
120L| @ 4.800 − 3.600
E. 27°C
⇔
⇔
80L| @ 1.200
L| @ 15°C
80L4 + 10.800
200
12.000 @ 80L4 + 10.800
80L4 @ 1.200
L4 @ 15°C
60 @
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 72
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG BERBEDA (KALOR JENISNYA BERBEDA)
Menentukan
Menentukan suhu akhir campuran
16. Potongan alumunium bermassa 200 gram dengan suhu 20°C dimasukkan ke dalam bejana air
bermassa 100 gram dengan suhu 80°C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 0,22 kal/g°C dan
kalor jenis air 1 kal/g°C, maka suhu akhir air dan alumunium mendekati ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 20°C
IRW• JRW• LRW• + IRST JRST LRST
IRW JRW (L| − LRW ) @ IRST JRST (LRST − L| )
L| @
B. 42°C
IRW• JRW• + IRST JRST
⇔ 200 ∙ 0,22 ∙ (L| − 20) @ 100 ∙ 1 ∙ (80 − L| )
C. 62°C
200
∙ 0,22 ∙ 20 + 100 ∙ 1 ∙ 80
⇔
44L| − 880 @ 8.000 − 100L|
@
D. 80°C
⇔
44L| + 100L| @ 8.000 + 880
200 + 100
E. 100°C
8.880
⇔
144L| @ 8.880
⇔
L| @ 61,67°C ≈ 62°C
@
300
@ 61,67°C ≈ 62°C
17. Sebuah logam bermassa 1 kg yang sedang ditempa memiliki suhu 826°C. Logam tersebut
dicelupkan ke dalam 2 kg air bersuhu 20°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C dan kalor jenis
logam 700 J/kg°C, suhu saat terjadi kesetimbangan adalah ....
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 432°C
pemb logam
IW–—R• JW–—R• LW–—R• + IRST JRST LRST
L| @ LRST + d
e ∆L
B. 354°C
L| @
pemb 1 + pemb logam
IW–—R• JW–—R• + IRST JRST
C. 220°C
700 1
1 ∙ 700 ∙ 826 + 2 ∙ 4200 ∙ 20
@ 20 + d
e ∙ 806 62
@
D. 146°C
700 + 8.400
1 ∙ 700 + 2 ∙ 4.200
13
E. 82°C
@ 20 + 62
578.200 + 168.000 746.200
@
9.100
@
9.100
@ 82°C
@ 82°C
Menentukan suhu awal salah satu zat sebelum pencampuran
18. Teh panas bermassa 200 g pada suhu L4 dituang kedalam cangkir bermassa 150 g dan bersuhu
25°C. Jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 65°C dan kalor jenis air teh 5 kali kalor jenis
cangkir, suhu air teh mula-mula adalah .... 3QPTRV @ 3WPVRQ
I˜—iT J˜—iT ™L| − L˜—iT š @ I›Pœ J›Pœ (L›Pœ − L| )
A. 71°C
⇔ 150 ∙ J˜—iT ∙ (65 − 25) @ 200 ∙ 5J˜—iT ∙ (L›Pœ − 65) (coret J˜—iT )
B. 69°C
⇔
6.000 @ 1.000L›Pœ − 65.000
C. 65°C
⇔
1.000L
›Pœ @ 6.000 + 65.000
D. 62°C
⇔
1.000L
›Pœ @ 71.000
E. 59°C
⇔
L›Pœ @ 71°C
Menentukan kalor jenis salah satu zat pada pencampuran
19. Sepotong uang logam bermassa 50 g bersuhu 85°C dicelupkan ke dalam 50 g air bersuhu 29,8°C
(kalor jenis air @ 1 kal.g-1.°C-1). Jika suhu akhirnya 37°C dan wadahnya tidak menyerap kalor,
maka kalor jenis logam adalah .... 3QPTRV @ 3WPVRQ
IRST JRST (L| − LRST ) @ IUR•— JUR•— ™LUR•— − L| š
A. 0,15 kal.g-1.°C-1
-1
-1
⇔
50 ∙ 1 ∙ (37 − 29,8) @ 50 ∙ JUR•— ∙ (85 − 37) (coret 50)
B. 0,30 kal.g .°C
7,2 @ 48JUR•—
C. 1,50 kal.g-1.°C-1 ⇔
7,2
-1
-1
D. 4,8 kal.g .°C
⇔
JUR•— @
48
E. 7,2 kal.g-1.°C-1
ž4
ž4
⇔
JUR•— @ 0,15 kal. g
. °C
20. Sepotong logam bermassa 50 gram bersuhu 90°C dicelupkan ke dalam 100 gram air bersuhu
29,5°C (kalor jenis air @ 1 kal/gr°C). Jika suhu akhir 35°C, maka kalor jenis logam adalah ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
A. 0,20 kal/gr°C
IRST JRST (L| − LRST ) @ IW–—R• JW–—R• ™LW–—R• − L| š
B. 0,16 kal/gr°C
2
1
⇔ 100 ∙ 1 ∙ (35 − 29,5) @ 50 ∙ JW–—R• ∙ (90 − 35) (coret 50)
C. 0,15 kal/gr°C
⇔
11 @ 55JW–—R•
D. 0,12 kal/gr°C
11
E. 0,10 kal/gr°C ⇔
JW–—R• @
⇔
55
JW–—R• @ 0,20 kal. g ž4 . °C ž4
21. Di dalam sebuah bejana besi bermassa 200 gram terdapat 100 gram minyak bersuhu 20°C.
Didalam bejana dimasukkan 50 gram besi bersuhu 75°C. Bila suhu bejana naik 5°C dan kalor
jenis minyak 0,43 kal/g°C, maka kalor jenis besi adalah ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
A. 0,143 kal/g°C
IŸP R•R JŸPQS ™L| − LŸP R•R š + I•S•¡Ri J•S•¡Ri ™L| − L•S•¡Ri š @ IŸPQS JŸPQS (LŸPQS − L| )
B. 0,098 kal/g°C
⇔
200 ∙ JŸPQS (25 − 20) + 100 ∙ 0,43 ∙ (25 − 20) @ 50 ∙ JW–—R• ∙ (75 − 25)
C. 0,084 kal/g°C
⇔
1.000JŸPQS + 215 @ 2.500JŸPQS
D. 0,075 kal/g°C
⇔
1.500JŸPQS @ 215
215
E. 0,064 kal/g°C
⇔
⇔
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
JŸPQS @
1.500
JŸPQS @ 0,143kal/g°C
Halaman 73
PENCAMPURAN DISERTAI PERUBAHAN WUJUD ZAT
Menentukan suhu akhir campuran
22. Balok es bermassa 50 gram bersuhu 0°C dicelupkan pada 200 gram air bersuhu 30°C yang
diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air
1 kal/gr°C dan kalor lebur es 80 kal/g, maka suhu akhir campuran adalah ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 5°C
IPQ JRST LRST + IRST JRST LRST − IPQ M
(L
(L
)
I
M
+
I
J
−
0)
@
I
J
−
L
PQ
PQ
RST
|
RST
RST
RST
|
B. 8°C
L| @
IPQ JRST + IRST JRST
C. 11°C ⇔ 50 ∙ 80 + 50 ∙ 1 ∙ (L| − 0) @ 200 ∙ 1 ∙ (30 − L| )
50 ∙ 1 ∙ 0 + 200 ∙ 1 ∙ 30 − 50 ∙ 80
⇔
4.000 + 50L| @ 6.000 − 200L|
@
D. 14°C ⇔
250L| @ 2.000
50 ∙ 1 + 200 ∙ 1
E. 17°C
0 + 6.000 − 4.000 2.000
2.000
⇔
L| @
⇔
L| @
250
@ 8°C
@
@
250
250
@ 8°C
23. Sepotong es yang massanya 75 gram saat berada pada titik leburnya dimasukkan ke dalam
bejana berisi 150 gram air bersuhu 100°C (kalor jenis air @ 1 kal.gram-1.°C-1 dan kalor lebur es
@ 80 kal.gram-1). Jika dianggap tidak ada kalor yang terserap pada wadahnya setelah terjadi
keseimbangan termal, maka suhu air adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
3QPTRV @ 3WPVRQ
A. 60°C
IPQ JRST LRST + IRST JRST LRST − IPQ M
IPQ M + IPQ JRST (L| − 0) @ IRST JRST (LRST − L| ) L| @
B. 50°C
IPQ JRST + IRST JRST
C. 45°C ⇔ 75 ∙ 80 + 75 ∙ 1 ∙ (L| − 0) @ 150 ∙ 1 ∙ (100 − L| )
75 ∙ 1 ∙ 0 + 150 ∙ 1 ∙ 100 − 75 ∙ 80
⇔
6.000 + 75L| @ 15.000 − 150L|
@
(coret 75)
D. 40°C ⇔
75 ∙ 1 + 150 ∙ 1
225L| @ 9.000
0 + 200 − 80 120
E. 36°C
9.000
@
@
@ 40°C
225
@ 40°C
3
3
24. Es massanya 125 gram bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam 500 gram air bersuhu 20°C. Ternyata
es melebur seluruhnya. Bila kalor lebur es @ 80 kal/gr dan kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C,
maka suhu akhir campuran adalah ....
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 0°C
IRST LRST − IPQ 80
IPQ JRST LRST + IRST JRST LRST − IPQ M
L| @
B. 5°C
IRST + IPQ
L| @
IPQ JRST + IRST JRST
500 ∙ 20 − 125 ∙ 80
C. 10°C
125 ∙ 1 ∙ 0 + 500 ∙ 1 ∙ 20 − 125 ∙ 80
(coret 125)
@
500 + 125
@
D. 15°C
125 ∙ 1 + 500 ∙ 1
80 − 80
E. 20°C
0 + 10.000 − 10.000
0
@
@
625
@
625
@ 0°C
5
@ 0°C
Menentukan massa salah satu zat sebelum pencampuran
25. Sepotong es bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam 600 gram air bersuhu 40°C. Setelah terjadi
keseimbangan, diperoleh suhu akhir 0°C. Apabila kalor jenis air 1 kal/gram°C, kalor lebur es
80 kal/gram, maka massa es yang melebur seluruhnya adalah .... ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
IRST LRST − IPQ 80
3QPTRV @ 3WPVRQ
L| @
A. 0,30 kg
IRST + IPQ
IPQ M + IPQ JRST (L| − 0) @ IRST JRST (LRST − L| )
B. 0,25 kg
600 ∙ 40 − IPQ ∙ 80
0@
⇔ IPQ ∙ 80 + IPQ ∙ 1 ∙ (0 − 0) @ 600 ∙ 1 ∙ (40 − 0)
C. 0,20 kg
600 + IPQ
⇔
80IPQ @ 24.000
⇔
0 @ 600 ∙ 40 − IPQ ∙ 80
D. 0,15 kg
24.000
⇔ 80IPQ @ 24.000
⇔
IPQ @
E. 0,10 kg
24.000
80
⇔
IPQ @ 300 gram
⇔
IPQ @
80
@ 300 gram
26. Es bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam air bermassa 143,5 g yang memiliki suhu 22°C. Es dan air
berada di sebuah bejana. Anggap bejana tidak menyerap atau melepas kalor. Jika suhu
kesetimbangan 2°C, massa es yang dimasukkan sebanyak .... (MPQ @ 80 kal/g°C, JRST @ 1 kal/g°C)
A. 52 g
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
IRST LRST − IPQ 80
(L
(L
)
B. 48 g
IPQ M + IPQ JRST | − 0) @ IRST JRST RST − L|
L| @
IRST + IPQ
⇔ IPQ ∙ 80 + IPQ ∙ 1 ∙ (2 − 0) @ 143,5 ∙ 1 ∙ (22 − 2)
C. 35 g
143,5
∙ 22 − IPQ ∙ 80
⇔
82IPQ @ 2.870
2@
D. 30 g
143,5
+ IPQ
2.870
E. 25 g
⇔
IPQ @
⇔ 287 + 2IPQ @ 3.157 − 80IPQ
⇔
82
IPQ @ 35 gram
⇔
⇔
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
82IPQ @ 2.870
24.000
IPQ @
@ 35 gram
82
Halaman 74
Menentukan jumlah kalor yang merambat
27. Batang besi homogen yang salah satu ujungnya dipanasi. Besi tersebut memiliki luas
penampang 17 cm2 dengan konduktivitas termal 4 × 10: J/ms°C. Panjang batang 1 m dan
perbedaan suhu kedua ujung 30°C. Kalor yang merambat dalam batang besi selama 2 sekon
sebesar ....
\]L
3@
[
A. 2,81 × 108 Joule
M
9
4 × 10: ∙ 17 × 10ž9 ∙ 30
B. 4,08 × 10 Joule
@
×2
1
C. 4,08 × 10: Joule
@ 4080 × 104
D. 6,00 × 10: Joule
@ 4,08 × 109 Joule
E. 7,10 × 10£ Joule
28. Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi
terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pakanang.blogspot.com. Terima kasih.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 75
PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012
1.
Perhatikan pernyataan berikut:
(1) konduktivitas logam
(2) perbedaan suhu ujung-ujung logam
(3) panjang logam
(4) massa logam
Faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah ....
A. (1), (2), dan (3)
Z \ ] ∆L
B. (1) dan (4)
3@ @
[
¥
C. (2) dan (4)
Kalor dipengaruhi oleh \ (konduktivitas logam), ] (luas penampang
D. (3) dan (4)
logam), ∆L (perbedaan suhu logam), dan ¥ (panjang logam)
E. (4) saja
2.
Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air = 1 kal.g−1.°C−1) dicampur 40 gram air sejenis
bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir campuran adalah
....
A. 15,4 °C TRIK SUPERKILAT:
B. 23,0 °C Diket: I4 @ 60 g; L4 @ 90°C; I7 @ 40 g; L7 @ 25°C; J @ 1 kal g ž4 °C ž4
C. 46,0 °C L @ L + d I4 e ∆L @ 25 + d 60 e 65 @ 25 + 39 @ 64 °C
|
7
I4 + I7
100
D. 64,0 °C
E. 77,0 °C
Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut
disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal
20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.
Terimakasih,
Pak Anang.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 76
TAHUN PELAJARAN 2012
2012/2013
/2013
Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN 2013
Disusun Oleh :
Pak Anang
SKL 3. Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang
menyangkut hukum termodinamika dalam penerapannya mesin kalor.
3.1. Menentukan pengaruh kalor terhadap suatu zat, perpindahan kalor, atau asas Black dalam
pemecahan masalah.
masalah.
Konduksi
?@
A CDE
@
B
F
Kalor
Perubahan Suhu
Perubahan Wujud
3 @ IM
3 @ IN
3 @ IJ∆L
Suhu naik ⇔ Menyerap kalor
Suhu turun ⇔ Melepas kalor
Padat
100°C
0°C
Es
34
Air
Uap
37
34
37
38
39
3:
38
39
Cair
Menyerap kalor
Melepas kalor
Tidak mungkin keduanya
terjadi bersamaan
Diagram
Gas
3:
@ IPQ JPQ ∆L
@ IM
@ IRST JRST ∆L
@ IN
@ IURV JURV ∆L
Asas Black
3QPTRV @ 3WPVRQ
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 67
SMART SOLUTION:
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN BERBEDA
Menentukan suhu sambungan dua batang
Ingat dan pahamilah dulu konsep konduksi yang akan digunakan dalam cara cepat ini.
Z@
3 \]L
@
[
M
L_
A
Lb
B
La
Kalor per satuan waktu yang ada di titik sambungan adalah sama. Misal L_ < La
3_ 3a
@
[
[
\_ ]_ (Lb − L_ ) \a ]a (La − Lb )
⇔
@
M_
Ma
\a ]a
\_ ]_
(Lb − L_ ) @
(La − Lb )
⇔
M_
Ma
\_ ]_
\_ ]_
\a ]a
\a ]a
⇔d
e Lb − d
e L_ @ d
e La − d
e Lb
M_
M_
Ma
Ma
\_ ]_
\_ ]_
\a ]a
\a ]a
⇔d
e Lb + d
e Lb @ d
e L_ + d
e La
M_
M_
Ma
Ma
\ ]
\ ]
g _M _ h L_ + g aM a h La
_
a
⇔
Lb @
\_ ]_
\a ]a
g M h+g M h
_
a
Dari penurunan rumus tersebut kita bisa menarik kesimpulan nilai g
i j _j
kj
h dan g
pembanding saja, sehingga cara cepat untuk mencari suhu sambungan yaitu:
\]L
M h
Lb @
\]
Σg h
M
Σg
i l _l
kl
h hanyalah
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN SAMA
Menentukan suhu sambungan dua batang
Bila ukuran batang sama maka coret variabel yang dianggap sama.
\]L
M h
Lb @
\]
Σg h
M
Σg
⇒
Lb @
Σ(\L)
Σ\
TRIK SUPERKILAT:
1. Tentukan suhu terendah, misalkan L_ .
2. Tentukan selisih suhu ∆L @ La − L_
i _
i _
3. Cari nilai pembanding untuk L_ dan La yaitu g j jh dan g l l h.
kj
kl
4. Lihat ukuran (luas atau panjang) batang sama apa nggak. Jika sama coret saja variabelnya.
5. Besar suhu sambungan adalah:
pembanding B
Lb @ L_ + d
e ∙ ∆L
pembanding A + pembanding B
rstuℎ \uw?
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 68
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG BERBEDA
BERBEDA (KALOR JENISNYA BERBEDA)
Menentukan suhu akhir campuran
Identik dengan konsep konduksi dua batang berbeda jenis di halaman sebelumnya, rumus untuk
menentukan suhu akhir campuran:
L| @
Σ(IJL)
Σ(IJ)
dengan (IJ) adalah nilai pembandingnya!
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG SAMA (KALOR JENISNYA SAMA)
Menentukan suhu akhir campuran
Karena jenis zat sama, maka kalor jenisnya (J) sama, sehingga variabel J dicoret.
L| @
Σ(IJL)
Σ(IJ)
dengan I adalah nilai pembandingnya!
Catatan:
Untuk menentukan suhu akhir, massa, atau kalor jenis bisa juga menggunakan rumus cepat tadi.
PENCAMPURAN DISERTAI PERUBAHAN WUJUD ZAT
Menentukan suhu akhir campuran
Khusus untuk pencampuran es 0°C dan air (satuan kalor harus kalori), berlaku TRIK SUPERKILAT:
L| @
IRST LRST − IPQ 80
IRST + IPQ
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 69
CONTOH SOAL
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN SAMA
Menentukan suhu sambungan dua batang
1. Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung
menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar
kedua @ 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.
M4 @ M7 dan ]4 @ ]7
\4 1
\7 @ 2\4 ⇒
@
\7 2
⇒ \4 anggap bernilai 1, \7 anggap bernilai 2
Jika batang pertama dipanaskan sehingga L4 @ 100°C dan L7 @ 25°C, maka suhu pada
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
sambungan (L) adalah .... Z4 @ Z7
(L
)
(L
)
\
]
−
L
@
\
]
−
L
4 4 4
b
7 7 b
7
A. 30°C
pemb 1
⇔ \4 ]4 (100 − Lb ) @ \7 ]7 (Lb − 25)
Lb @ L7 + d
e ∆L
B. 35°C
pemb
1 + pemb 2
(100
)
(L
⇔ \4
− Lb @ 2\4 b − 25)
C. 40°C
1
⇔
100 − Lb @ 2Lb − 50
@ 25 + d
e ∙ 75
D. 45°C
⇔
100 + 50 @ 2Lb + Lb
1+2
E. 50°C
@ 25 + 25
⇔
3Lb @ 150
⇔
@ 50°C
Lb @ 50°C
2. Dua batang A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien
konduksi 2\ dan k. Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujungujung yang bebas dikenakan suhu seperti pada gambar.
Suhu (t) pada sambungan logam A dan B adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 80°C
\_ L_ + \a La
pemb A
B. 100°C Lb @
Lb @ La + d
e ∆L
\
+
\
pemb
A + pemb B
_
a
C. 120°C
2 ∙ 210 + 1 ∙ 30
2
D. 150°C
@
@ 30 + d
e ∙ 180
2+1
1+2
E. 160°C
450
@ 30 + 120
@
3
@ 150°C
@ 150°C
3. Batang logam P dan Q dengan ukuran panjang dan luas penampang yang sama disambungkan
seperti pada gambar. Jika koefisien konduksi kalor logam Q dua kali koefisien konduksi kalor P
maka suhu akhir pada sambungan logam adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
300°C 1
260°C
160°C
96°C
80°C
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Ž LŽ + \Œ LŒ
Lb @
\Ž + \Œ
1 ∙ 360 + 2 ∙ 60
@
2+1
480
@
@ 160°C
3
2
4. Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam
yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini.
Jika konduktivitas termal logam I @ 4 kali konduktivitas logam II,
maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 45°C
\• L• + \•• L••
pemb I
B. 40°C
Lb @
Lb @ L•• + d
e ∆L
\• + \••
pemb I + pemb II
C. 35°C
4
4 ∙ 50 + 1 ∙ 0
D. 30°C
@ 0+d
e ∙ 50
@
1+4
4+1
E. 25°C
@ 0 + 40
200
@
5
@ 40°C
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb P
Lb @ LΠ+ d
e ∆L
pemb P + pemb Q
1
@ 60 + d
e ∙ 300
1+2
@ 60 + 100
@ 160°C
4
1
@ 40°C
5. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambungkan satu sama lain
pada salah satu ujungnya (seperti pada gambar). Jika suhu ujung bebas logam A 210°C
dan diujung bebas logam B 30°C dan koefisien konduksi kalor logam A adalah dua kali
2
koefisien konduksi logam B, maka suhu pada sambungan kedua logam adalah ....
ƒ‰ˆ€•
ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 80°C
\_ L_ + \a La
pemb B
B. 90°C
Lb @
Lb @ L_ + d
e ∆L
\_ + \a
pemb A + pemb B
C. 120°C
1
2 ∙ 30 + 1 ∙ 210
1
@
D. 150°C
@ 30 + d
e ∙ 180
2+1
2+1
E. 180°C
270
@ 30 + 60
@
3
@ 90°C
@ 90°C
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 70
6. Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya. Pada ujung-ujung yang lain
diberi panas dengan suhu yang berbeda (lihat gambar). Bila panjang dan luas penampang kedua
logam sama, tetapi koduktivitas logam P dua kali konduktivitas logam Q, suhu tepat pada
sambungan di B adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
20°C
30°C
40°C
50°C
60°C
2
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Ž LŽ + \Œ LŒ
Lb @
\Ž + \Œ
2 ∙ 60 + 1 ∙ 30
@
2+1
150
@
@ 50°C
3
1
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb P
Lb @ LΠ+ d
e ∆L
pemb P + pemb Q
2
@ 30 + d
e ∙ 30
2+1
@ 30 + 20
@ 50°C
7. Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang yang sama
disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya seperti gambar. Bila konduktivitas termal
logam P 4 kali konduktivitas termal logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat
terjadi keseimbangan termal adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
120°C 4
100°•
90°C
80°C
60°C
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Ž LŽ + \Œ LŒ
Lb @
\Ž + \Œ
4 ∙ 25 + 1 ∙ 200
@
4+1
300
@
@ 60°C
5
1
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb Q
Lb @ LŽ + d
e ∆L
pemb P + pemb Q
1
@ 25 + d
e ∙ 175
4+1
@ 25 + 35
@ 60°C
8. Dua buah batang logam A dan B memiliki ukuran yang sama tetapi jenisnya berbeda
dihubungkan seperti gambar:
A
79°C
1
2
B
\_ @
4°C
1
\_ 1
\ ⇒
@
2 a \a 2
⇒ \_ anggap bernilai 1, \a anggap bernilai 2
Kedua logam memiliki suhu yang beda pada kedua ujungnya. Jika koefisien konduksi termal A
adalah setengah konduksi termal B, maka suhu pada sambungan batang adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
A. 55 °C
\_ L_ + \a La
pemb B
Lb @
B. 45 °C
Lb @ La + d
e ∆L
\_ + \a
pemb
A + pemb B
C. 35 °C
1 ∙ 79 + 2 ∙ 4
1
@
D. 29 °C
@ 4+d
e ∙ 75
1+2
1+2
E. 24 °C
87
@ 4 + 25
@
3
@ 29°C
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN BERBEDA
@ 29°C
Menentukan suhu sambungan dua batang
9. Dua buah batang logam P dan Q dengan suhu ujung-ujung berbeda dilekatkan (lihat gambar).
Apabila koefisien konduktivitas logam P adalah setengah kali koefisien konduktivitas logam Q,
1
\Ž 1
serta AC @ 2CB, suhu di C adalah ....
\Ž @ \Œ ⇒
@
2
\Π2
A
C
B
110°C
A.
B.
C.
D.
E.
35 °C
40 °C
54 °C
70 °C
80 °C
P
’
“
Q
“
’
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
\Œ
\Ž
L + L
MŽ _ MŒ Œ
Lb @
\Ž + \Œ
1
2
∙ 110 + ∙ 40
2
1
@
1 2
+
2 1
135
@
@ 54°C
2,5
⇒ \Ž anggap bernilai 1, \Œ anggap bernilai 2
M
2
40°C MŽ @ 2MŒ ⇒ Ž @
MΠ1
⇒ MŽ anggap bernilai 2, MŒ anggap bernilai 1
Karena ukuran panjang beda, maka besar nilai pembandingnya adalah g h
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
pemb P
Lb @ LΠ+ d
e ∆L
pemb P + pemb Q
1
@ 40 + • 2 ‘ ∙ 70
1
+2
2
1
e ∙ 70
@ 40 + d
1+4
@ 40 + 14
@ 54°C
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
i
k
Halaman 71
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG SAMA (KALOR JENISNYA SAMA)
Menentukan suhu akhir campuran
10. Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30°C dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan
bersuhu 90°C. (Kalor jenis air @ 1 kal.gram-1.°C-1). Suhu air campuran pada saat keseimbangan
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
termal adalah ....
I4 L4 + I7 L7
I4 J4 (L| − L4 ) @ I7 J7 (L7 − L| )
A. 10°C
L| @
I4 + I7
⇔ 200 ∙ 1 ∙ (L| − 30) @ 100 ∙ 1 ∙ (90 − L| )
B. 30°C
200
∙ 30 + 100 ∙ 90
⇔
200L| − 6.000 @ 9.000 − 100L|
C. 50°C
@
⇔
200L| + 100L| @ 9.000 + 6.000
200 + 100
D. 75°C
15.000
⇔
300L| @ 15.000
@
E. 150°C
⇔
L| @ 50°C
300
@ 50°C
11. Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air @ 1 kal.g-1.°C-1) dicampur 40 gram air
sejenis bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
campuran adalah .... ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
pemb 1
I4 L4 + I7 L7
A. 15,4°C
L| @ L7 + d
e ∆L
L| @
pemb 1 + pemb 2
I
+
I
4
7
B. 23,0°C
3
60
60 ∙ 90 + 40 ∙ 25
@ 25 + d
e ∙ 65
C. 46,0°C
@
60 + 40 5
60 + 40
D. 64,0°C
@ 25 + 39
6.400
@
E. 77,0°C
@ 64°C
100
@ 64°C
12. Jika 75 gram air yang suhunya 0°C dicampur dengan 25 gram air yang suhunya 100°C, maka
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
suhu akhir campurannya adalah ....ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
I4 L4 + I7 L7
pemb 2
A. 15°C
L| @
L| @ L4 + d
e ∆L
I4 + I7
pemb 1 + pemb 2
B. 20°C
75 ∙ 0 + 25 ∙ 100
1
25
@
C. 25°C
@
0
+
d
e
∙ 100
75 + 25
75 + 25 4
D. 30°C
2.500
@ 0 + 25
@
E. 35°C
100
@ 25°C
@ 25°C
13. Air sebanyak 200 gram bersuhu 6°C dicampur dengan air sebanyak 150 gram bersuhu 69°C.
Jika dianggap tidak ada kalor yang diserap lingkungan, suhu akhir air adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 33°C
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
I4 L4 + I7 L7
pemb 2
B. 42°C
L| @
L| @ L4 + d
e ∆L
I4 + I7
pemb 1 + pemb 2
C. 45°C
3
200 ∙ 6 + 150 ∙ 69
150
@
D. 57°C
@ 6+d
e ∙ 63
200 + 150
200 + 150 7
E. 62°C
11.550
@ 6 + 27
@
350
@ 33°C
@ 25°C
14. Susu cair sebanyak 80 g dan bersuhu 25°C dituangkan ke dalam sebuah cangkir. Selanjutnya,
kopi panas sebanyak 120 g dan bersuhu 80°C ditambahkan kedalam cangkir tersebut. Anggap
kalor jenis kedua cairan sama dan cangkir tidak menyerap maupun melepas kalor.
Kesetimbangan termal terjadi pada suhu ....ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
I4 L4 + I7 L7
pemb 2
A. 36°C
L| @
L| @ L4 + d
e ∆L
I
+
I
pemb
1 + pemb 2
4
7
B. 48°C
3
80 ∙ 25 + 120 ∙ 80
120
C. 50°C
@
@ 25 + d
e ∙ 55
80 + 120
80 + 120 5
D. 58°C
11.600
@ 25 + 33
@
E. 65°C
@ 58°C
200
@ 58°C
Menentukan suhu awal salah satu zat sebelum pencampuran
15. Air dingin sebanyak 80 g dituang ke dalam wadah. Setelah itu, ditambahkan air panas bersuhu
90°C sebanyak 120 g. Jika suhu pada saat terjadi kesetimbangan 60°C, suhu air dingin ....
A. 12°C
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
3QPTRV @ 3WPVRQ
I4 L4 + I7 L7
B. 15°C
I4 J4 (L| − L4 ) @ I7 J7 (L7 − L| )
L| @
I4 + I7
C. 18°C
⇔ 80 ∙ 1 ∙ (60 − L4 ) @ 120 ∙ 1 ∙ (90 − 60)
80
∙ L4 + 120 ∙ 90
D. 24°C
⇔
4.800 − 80L4 @ 3.600
60 @
80 + 120
⇔
120L| @ 4.800 − 3.600
E. 27°C
⇔
⇔
80L| @ 1.200
L| @ 15°C
80L4 + 10.800
200
12.000 @ 80L4 + 10.800
80L4 @ 1.200
L4 @ 15°C
60 @
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 72
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG BERBEDA (KALOR JENISNYA BERBEDA)
Menentukan
Menentukan suhu akhir campuran
16. Potongan alumunium bermassa 200 gram dengan suhu 20°C dimasukkan ke dalam bejana air
bermassa 100 gram dengan suhu 80°C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 0,22 kal/g°C dan
kalor jenis air 1 kal/g°C, maka suhu akhir air dan alumunium mendekati ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 20°C
IRW• JRW• LRW• + IRST JRST LRST
IRW JRW (L| − LRW ) @ IRST JRST (LRST − L| )
L| @
B. 42°C
IRW• JRW• + IRST JRST
⇔ 200 ∙ 0,22 ∙ (L| − 20) @ 100 ∙ 1 ∙ (80 − L| )
C. 62°C
200
∙ 0,22 ∙ 20 + 100 ∙ 1 ∙ 80
⇔
44L| − 880 @ 8.000 − 100L|
@
D. 80°C
⇔
44L| + 100L| @ 8.000 + 880
200 + 100
E. 100°C
8.880
⇔
144L| @ 8.880
⇔
L| @ 61,67°C ≈ 62°C
@
300
@ 61,67°C ≈ 62°C
17. Sebuah logam bermassa 1 kg yang sedang ditempa memiliki suhu 826°C. Logam tersebut
dicelupkan ke dalam 2 kg air bersuhu 20°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C dan kalor jenis
logam 700 J/kg°C, suhu saat terjadi kesetimbangan adalah ....
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 432°C
pemb logam
IW–—R• JW–—R• LW–—R• + IRST JRST LRST
L| @ LRST + d
e ∆L
B. 354°C
L| @
pemb 1 + pemb logam
IW–—R• JW–—R• + IRST JRST
C. 220°C
700 1
1 ∙ 700 ∙ 826 + 2 ∙ 4200 ∙ 20
@ 20 + d
e ∙ 806 62
@
D. 146°C
700 + 8.400
1 ∙ 700 + 2 ∙ 4.200
13
E. 82°C
@ 20 + 62
578.200 + 168.000 746.200
@
9.100
@
9.100
@ 82°C
@ 82°C
Menentukan suhu awal salah satu zat sebelum pencampuran
18. Teh panas bermassa 200 g pada suhu L4 dituang kedalam cangkir bermassa 150 g dan bersuhu
25°C. Jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 65°C dan kalor jenis air teh 5 kali kalor jenis
cangkir, suhu air teh mula-mula adalah .... 3QPTRV @ 3WPVRQ
I˜—iT J˜—iT ™L| − L˜—iT š @ I›Pœ J›Pœ (L›Pœ − L| )
A. 71°C
⇔ 150 ∙ J˜—iT ∙ (65 − 25) @ 200 ∙ 5J˜—iT ∙ (L›Pœ − 65) (coret J˜—iT )
B. 69°C
⇔
6.000 @ 1.000L›Pœ − 65.000
C. 65°C
⇔
1.000L
›Pœ @ 6.000 + 65.000
D. 62°C
⇔
1.000L
›Pœ @ 71.000
E. 59°C
⇔
L›Pœ @ 71°C
Menentukan kalor jenis salah satu zat pada pencampuran
19. Sepotong uang logam bermassa 50 g bersuhu 85°C dicelupkan ke dalam 50 g air bersuhu 29,8°C
(kalor jenis air @ 1 kal.g-1.°C-1). Jika suhu akhirnya 37°C dan wadahnya tidak menyerap kalor,
maka kalor jenis logam adalah .... 3QPTRV @ 3WPVRQ
IRST JRST (L| − LRST ) @ IUR•— JUR•— ™LUR•— − L| š
A. 0,15 kal.g-1.°C-1
-1
-1
⇔
50 ∙ 1 ∙ (37 − 29,8) @ 50 ∙ JUR•— ∙ (85 − 37) (coret 50)
B. 0,30 kal.g .°C
7,2 @ 48JUR•—
C. 1,50 kal.g-1.°C-1 ⇔
7,2
-1
-1
D. 4,8 kal.g .°C
⇔
JUR•— @
48
E. 7,2 kal.g-1.°C-1
ž4
ž4
⇔
JUR•— @ 0,15 kal. g
. °C
20. Sepotong logam bermassa 50 gram bersuhu 90°C dicelupkan ke dalam 100 gram air bersuhu
29,5°C (kalor jenis air @ 1 kal/gr°C). Jika suhu akhir 35°C, maka kalor jenis logam adalah ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
A. 0,20 kal/gr°C
IRST JRST (L| − LRST ) @ IW–—R• JW–—R• ™LW–—R• − L| š
B. 0,16 kal/gr°C
2
1
⇔ 100 ∙ 1 ∙ (35 − 29,5) @ 50 ∙ JW–—R• ∙ (90 − 35) (coret 50)
C. 0,15 kal/gr°C
⇔
11 @ 55JW–—R•
D. 0,12 kal/gr°C
11
E. 0,10 kal/gr°C ⇔
JW–—R• @
⇔
55
JW–—R• @ 0,20 kal. g ž4 . °C ž4
21. Di dalam sebuah bejana besi bermassa 200 gram terdapat 100 gram minyak bersuhu 20°C.
Didalam bejana dimasukkan 50 gram besi bersuhu 75°C. Bila suhu bejana naik 5°C dan kalor
jenis minyak 0,43 kal/g°C, maka kalor jenis besi adalah ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
A. 0,143 kal/g°C
IŸP R•R JŸPQS ™L| − LŸP R•R š + I•S•¡Ri J•S•¡Ri ™L| − L•S•¡Ri š @ IŸPQS JŸPQS (LŸPQS − L| )
B. 0,098 kal/g°C
⇔
200 ∙ JŸPQS (25 − 20) + 100 ∙ 0,43 ∙ (25 − 20) @ 50 ∙ JW–—R• ∙ (75 − 25)
C. 0,084 kal/g°C
⇔
1.000JŸPQS + 215 @ 2.500JŸPQS
D. 0,075 kal/g°C
⇔
1.500JŸPQS @ 215
215
E. 0,064 kal/g°C
⇔
⇔
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
JŸPQS @
1.500
JŸPQS @ 0,143kal/g°C
Halaman 73
PENCAMPURAN DISERTAI PERUBAHAN WUJUD ZAT
Menentukan suhu akhir campuran
22. Balok es bermassa 50 gram bersuhu 0°C dicelupkan pada 200 gram air bersuhu 30°C yang
diletakkan dalam wadah khusus. Anggap wadah tidak menyerap kalor. Jika kalor jenis air
1 kal/gr°C dan kalor lebur es 80 kal/g, maka suhu akhir campuran adalah ....
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 5°C
IPQ JRST LRST + IRST JRST LRST − IPQ M
(L
(L
)
I
M
+
I
J
−
0)
@
I
J
−
L
PQ
PQ
RST
|
RST
RST
RST
|
B. 8°C
L| @
IPQ JRST + IRST JRST
C. 11°C ⇔ 50 ∙ 80 + 50 ∙ 1 ∙ (L| − 0) @ 200 ∙ 1 ∙ (30 − L| )
50 ∙ 1 ∙ 0 + 200 ∙ 1 ∙ 30 − 50 ∙ 80
⇔
4.000 + 50L| @ 6.000 − 200L|
@
D. 14°C ⇔
250L| @ 2.000
50 ∙ 1 + 200 ∙ 1
E. 17°C
0 + 6.000 − 4.000 2.000
2.000
⇔
L| @
⇔
L| @
250
@ 8°C
@
@
250
250
@ 8°C
23. Sepotong es yang massanya 75 gram saat berada pada titik leburnya dimasukkan ke dalam
bejana berisi 150 gram air bersuhu 100°C (kalor jenis air @ 1 kal.gram-1.°C-1 dan kalor lebur es
@ 80 kal.gram-1). Jika dianggap tidak ada kalor yang terserap pada wadahnya setelah terjadi
keseimbangan termal, maka suhu air adalah ....
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
3QPTRV @ 3WPVRQ
A. 60°C
IPQ JRST LRST + IRST JRST LRST − IPQ M
IPQ M + IPQ JRST (L| − 0) @ IRST JRST (LRST − L| ) L| @
B. 50°C
IPQ JRST + IRST JRST
C. 45°C ⇔ 75 ∙ 80 + 75 ∙ 1 ∙ (L| − 0) @ 150 ∙ 1 ∙ (100 − L| )
75 ∙ 1 ∙ 0 + 150 ∙ 1 ∙ 100 − 75 ∙ 80
⇔
6.000 + 75L| @ 15.000 − 150L|
@
(coret 75)
D. 40°C ⇔
75 ∙ 1 + 150 ∙ 1
225L| @ 9.000
0 + 200 − 80 120
E. 36°C
9.000
@
@
@ 40°C
225
@ 40°C
3
3
24. Es massanya 125 gram bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam 500 gram air bersuhu 20°C. Ternyata
es melebur seluruhnya. Bila kalor lebur es @ 80 kal/gr dan kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C,
maka suhu akhir campuran adalah ....
•€•‚ ƒ„…†€‚•‡ˆ•
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
A. 0°C
IRST LRST − IPQ 80
IPQ JRST LRST + IRST JRST LRST − IPQ M
L| @
B. 5°C
IRST + IPQ
L| @
IPQ JRST + IRST JRST
500 ∙ 20 − 125 ∙ 80
C. 10°C
125 ∙ 1 ∙ 0 + 500 ∙ 1 ∙ 20 − 125 ∙ 80
(coret 125)
@
500 + 125
@
D. 15°C
125 ∙ 1 + 500 ∙ 1
80 − 80
E. 20°C
0 + 10.000 − 10.000
0
@
@
625
@
625
@ 0°C
5
@ 0°C
Menentukan massa salah satu zat sebelum pencampuran
25. Sepotong es bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam 600 gram air bersuhu 40°C. Setelah terjadi
keseimbangan, diperoleh suhu akhir 0°C. Apabila kalor jenis air 1 kal/gram°C, kalor lebur es
80 kal/gram, maka massa es yang melebur seluruhnya adalah .... ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
IRST LRST − IPQ 80
3QPTRV @ 3WPVRQ
L| @
A. 0,30 kg
IRST + IPQ
IPQ M + IPQ JRST (L| − 0) @ IRST JRST (LRST − L| )
B. 0,25 kg
600 ∙ 40 − IPQ ∙ 80
0@
⇔ IPQ ∙ 80 + IPQ ∙ 1 ∙ (0 − 0) @ 600 ∙ 1 ∙ (40 − 0)
C. 0,20 kg
600 + IPQ
⇔
80IPQ @ 24.000
⇔
0 @ 600 ∙ 40 − IPQ ∙ 80
D. 0,15 kg
24.000
⇔ 80IPQ @ 24.000
⇔
IPQ @
E. 0,10 kg
24.000
80
⇔
IPQ @ 300 gram
⇔
IPQ @
80
@ 300 gram
26. Es bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam air bermassa 143,5 g yang memiliki suhu 22°C. Es dan air
berada di sebuah bejana. Anggap bejana tidak menyerap atau melepas kalor. Jika suhu
kesetimbangan 2°C, massa es yang dimasukkan sebanyak .... (MPQ @ 80 kal/g°C, JRST @ 1 kal/g°C)
A. 52 g
3QPTRV @ 3WPVRQ
ƒ‰ˆ€• ƒŠ‡„••Š‹
IRST LRST − IPQ 80
(L
(L
)
B. 48 g
IPQ M + IPQ JRST | − 0) @ IRST JRST RST − L|
L| @
IRST + IPQ
⇔ IPQ ∙ 80 + IPQ ∙ 1 ∙ (2 − 0) @ 143,5 ∙ 1 ∙ (22 − 2)
C. 35 g
143,5
∙ 22 − IPQ ∙ 80
⇔
82IPQ @ 2.870
2@
D. 30 g
143,5
+ IPQ
2.870
E. 25 g
⇔
IPQ @
⇔ 287 + 2IPQ @ 3.157 − 80IPQ
⇔
82
IPQ @ 35 gram
⇔
⇔
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
82IPQ @ 2.870
24.000
IPQ @
@ 35 gram
82
Halaman 74
Menentukan jumlah kalor yang merambat
27. Batang besi homogen yang salah satu ujungnya dipanasi. Besi tersebut memiliki luas
penampang 17 cm2 dengan konduktivitas termal 4 × 10: J/ms°C. Panjang batang 1 m dan
perbedaan suhu kedua ujung 30°C. Kalor yang merambat dalam batang besi selama 2 sekon
sebesar ....
\]L
3@
[
A. 2,81 × 108 Joule
M
9
4 × 10: ∙ 17 × 10ž9 ∙ 30
B. 4,08 × 10 Joule
@
×2
1
C. 4,08 × 10: Joule
@ 4080 × 104
D. 6,00 × 10: Joule
@ 4,08 × 109 Joule
E. 7,10 × 10£ Joule
28. Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi
terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pakanang.blogspot.com. Terima kasih.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 75
PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012
1.
Perhatikan pernyataan berikut:
(1) konduktivitas logam
(2) perbedaan suhu ujung-ujung logam
(3) panjang logam
(4) massa logam
Faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah ....
A. (1), (2), dan (3)
Z \ ] ∆L
B. (1) dan (4)
3@ @
[
¥
C. (2) dan (4)
Kalor dipengaruhi oleh \ (konduktivitas logam), ] (luas penampang
D. (3) dan (4)
logam), ∆L (perbedaan suhu logam), dan ¥ (panjang logam)
E. (4) saja
2.
Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air = 1 kal.g−1.°C−1) dicampur 40 gram air sejenis
bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir campuran adalah
....
A. 15,4 °C TRIK SUPERKILAT:
B. 23,0 °C Diket: I4 @ 60 g; L4 @ 90°C; I7 @ 40 g; L7 @ 25°C; J @ 1 kal g ž4 °C ž4
C. 46,0 °C L @ L + d I4 e ∆L @ 25 + d 60 e 65 @ 25 + 39 @ 64 °C
|
7
I4 + I7
100
D. 64,0 °C
E. 77,0 °C
Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut
disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal
20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.
Terimakasih,
Pak Anang.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 76