Pada halaman ini akan dibahas mengenai Soal kalor dan pembahasan. Semua informasi ini kami rangkum dari berbagai sumber. Semoga memberikan faedah bagi kita semua.
Soal 1
Tentukan kalor pada: (a) 500 gram air yang dipanaskan dari 250C menjadi 650C. (kalor jenis air 4200 J/kg0C) dan (b) 40 gram besi (kalor jenis besi 540 J/kg0C) didinginkan dari 1000C menjadi 200C!
Jawab:
(a) massa air m = 500 g = 0,5 kg; suhu awal T0 = 250C dan suhu akhir T = 650C, sehingga ∆T = T – T0 = 400C; cair = 4200 J/kg0C. Kalor Q dihitung dengan
Q = mc∆T = (0,5 kg)(4200 J/kg0C)(400C) = 84 kJ
tanda positif menunjukkan bahwa air menyerap kalor.
(b) massa besi m = 40 g = 40 x 10-3 kg; suhu awal T0 = 1000C dan suhu akhir T = 200C, sehingga ∆T = T – T0 = –800C; cair = 540 J/kg0C. Kalor Q dihitung dengan
Q = mc∆T = (0,04 kg)(540 J/kg0C)( –800C) = –1728 J
tanda negatif menunjukkan bahwa besi menyerap kalor.
Soal 2
Sebuah koin perak (c = 230 J/kg0K) yang memiliki suhu 1000C dan massa 40 gram dibiarkan di udara, sehingga suhunya turun menjadi 200C. (a) Berapa kalor yang dilepaskan koin tersebut?, (b) menjadi berapakah suhu 176 gram air yang suhu awalnya 300C jika menyerap kalor tersebut?
Jawab:
Massa koin m = 40 g = 0,04 kg; suhu awal 1000C; suhu akhir = 200C; c = 230 J/kg0C.
(a) ∆T = 200C – 1000C = –800C
Kalor yang dilepaskan koin adalah
Q = mc∆T = (40 x 10-3 kg)(230 J/kg0C)( –800C) = –736 J
Tanda negatif menyatakan bahwa koin melepaskan kalor.
(b) Kalor Q = 736 J diserap air, massanya m = 176 g = 0,176 kg, suhu awal 300C, cair = 4180 J/kgK.
Dari Q = mc∆T
736 J = (0,176 kg)(4180 J/kgK)∆T
∆T = 1 0C
∆T = T – T0
1 0C = T – 300C
T = 310C
Soal 3
Sebuah bejana dengan kapasitas kalor 150 J/K, berisi 0,5 kg air 200C, dipanaskan oleh sebuah pemanas listrik 2000 W. Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan, berapa lama diperlukan pemanas listrik untuk menaikkan suhu air sampai 1000C? (kalor jenis air 4200 J/kg0C).
Jawab:
Kapasitas kalor bejana C = 150 J/K; massa air m = 0,5 kg.
Daya pemanas listrik P = 2000 W; kalor jenis air c= 4200 J/kgK.
suhu awal = 200C; suhu akhir = 1000C maka ∆T = 800C
kalor yang diberikan pemanas listrik, Q = Pt, dengan t adalam lama pemanasan, sama dengan kalor yang diterima bejana, Q = C∆T, dan kalor yang diterima air Q = mc∆T.
Jadi, Pt = C∆T + mc∆T
(2000 W)t = (150 J/K)(800C) + (0,5 kg)(4200 J/kg0C)(800C)
20t = 1800
t = 90 s
Soal 4
Sebuah bejana kaca (c = 840 J/kgK) berisi 500 gram air dengan suhu 100C. Kemudian bejana berisi air tersebut diberikan kalor 66000 J sehingga suhunya menjadi 400C (cair = 4180 J/kgK). Tentukanlah (a) kapasitar kalor bejana dan (b) massa bejana.
Jawab:
Massa air, m = 500 g = 0,5 kg
Suhu awal bejana dan air T1 = 100C
Suhu akhir bejana dan air T2 = 400C
∆T = T2 – T1 = 400C – 100C = 300C
Ketika dipanaskan bejana dan air sama-sama menyerap kalor, sehingga
Kalor yang diberikan = kalor yang diserap air + kalor yang diserap bejana
Q = Qair + Qbejana
= mair cair∆T + Cbejana∆T
66000 J = (0,5 kg)(4180 J/kgK)(300C) + Cbejana(300C)
Cbejana = 3300/30 = 110 J/K
Soal 5
Udara ditiupkan dengan laju aliran (debit) 0,050 m3/s melalui elemen listrik sebuah pemanas listrik 2,0 kW. Berapa kenaikan suhu yang dialami oleh udara yang melalui elemen pemanas listrik tersebut? Massa jenis udara = 1,2 kg/m3, kalor jenis udara = 1000 J/kgK.
Jawab:
dari data laju aliran udara V/t = 0,050 m3/s kita dapagt menghitung laju massa udara, yaitu
m = ρV, dengan massa jenis udara
m/t = Ρ(V/t)
m/t = (1,2 kg/m3)(0,050 m3/s) = 0,06 kg/s
Eenergi kalor dari pemanas listrik dengan daya P = 2,0 kW = 2000 W digunakan untuk menaikkan suhu udara sebesar ∆T.
Eenergi listrik = kalor untuk menaikan suhu
Pt = mcud∆T
2000 W = (0,06 kg/s)(1000 J/kgK)∆T
∆T = 330C
Tentukan kalor pada: (a) 500 gram air yang dipanaskan dari 250C menjadi 650C. (kalor jenis air 4200 J/kg0C) dan (b) 40 gram besi (kalor jenis besi 540 J/kg0C) didinginkan dari 1000C menjadi 200C!
Jawab:
(a) massa air m = 500 g = 0,5 kg; suhu awal T0 = 250C dan suhu akhir T = 650C, sehingga ∆T = T – T0 = 400C; cair = 4200 J/kg0C. Kalor Q dihitung dengan
Q = mc∆T = (0,5 kg)(4200 J/kg0C)(400C) = 84 kJ
tanda positif menunjukkan bahwa air menyerap kalor.
(b) massa besi m = 40 g = 40 x 10-3 kg; suhu awal T0 = 1000C dan suhu akhir T = 200C, sehingga ∆T = T – T0 = –800C; cair = 540 J/kg0C. Kalor Q dihitung dengan
Q = mc∆T = (0,04 kg)(540 J/kg0C)( –800C) = –1728 J
tanda negatif menunjukkan bahwa besi menyerap kalor.
Soal 2
Sebuah koin perak (c = 230 J/kg0K) yang memiliki suhu 1000C dan massa 40 gram dibiarkan di udara, sehingga suhunya turun menjadi 200C. (a) Berapa kalor yang dilepaskan koin tersebut?, (b) menjadi berapakah suhu 176 gram air yang suhu awalnya 300C jika menyerap kalor tersebut?
Jawab:
Massa koin m = 40 g = 0,04 kg; suhu awal 1000C; suhu akhir = 200C; c = 230 J/kg0C.
(a) ∆T = 200C – 1000C = –800C
Kalor yang dilepaskan koin adalah
Q = mc∆T = (40 x 10-3 kg)(230 J/kg0C)( –800C) = –736 J
Tanda negatif menyatakan bahwa koin melepaskan kalor.
(b) Kalor Q = 736 J diserap air, massanya m = 176 g = 0,176 kg, suhu awal 300C, cair = 4180 J/kgK.
Dari Q = mc∆T
736 J = (0,176 kg)(4180 J/kgK)∆T
∆T = 1 0C
∆T = T – T0
1 0C = T – 300C
T = 310C
Soal 3
Sebuah bejana dengan kapasitas kalor 150 J/K, berisi 0,5 kg air 200C, dipanaskan oleh sebuah pemanas listrik 2000 W. Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan, berapa lama diperlukan pemanas listrik untuk menaikkan suhu air sampai 1000C? (kalor jenis air 4200 J/kg0C).
Jawab:
Kapasitas kalor bejana C = 150 J/K; massa air m = 0,5 kg.
Daya pemanas listrik P = 2000 W; kalor jenis air c= 4200 J/kgK.
suhu awal = 200C; suhu akhir = 1000C maka ∆T = 800C
kalor yang diberikan pemanas listrik, Q = Pt, dengan t adalam lama pemanasan, sama dengan kalor yang diterima bejana, Q = C∆T, dan kalor yang diterima air Q = mc∆T.
Jadi, Pt = C∆T + mc∆T
(2000 W)t = (150 J/K)(800C) + (0,5 kg)(4200 J/kg0C)(800C)
20t = 1800
t = 90 s
Soal 4
Sebuah bejana kaca (c = 840 J/kgK) berisi 500 gram air dengan suhu 100C. Kemudian bejana berisi air tersebut diberikan kalor 66000 J sehingga suhunya menjadi 400C (cair = 4180 J/kgK). Tentukanlah (a) kapasitar kalor bejana dan (b) massa bejana.
Jawab:
Massa air, m = 500 g = 0,5 kg
Suhu awal bejana dan air T1 = 100C
Suhu akhir bejana dan air T2 = 400C
∆T = T2 – T1 = 400C – 100C = 300C
Ketika dipanaskan bejana dan air sama-sama menyerap kalor, sehingga
Kalor yang diberikan = kalor yang diserap air + kalor yang diserap bejana
Q = Qair + Qbejana
= mair cair∆T + Cbejana∆T
66000 J = (0,5 kg)(4180 J/kgK)(300C) + Cbejana(300C)
Cbejana = 3300/30 = 110 J/K
Soal 5
Udara ditiupkan dengan laju aliran (debit) 0,050 m3/s melalui elemen listrik sebuah pemanas listrik 2,0 kW. Berapa kenaikan suhu yang dialami oleh udara yang melalui elemen pemanas listrik tersebut? Massa jenis udara = 1,2 kg/m3, kalor jenis udara = 1000 J/kgK.
Jawab:
dari data laju aliran udara V/t = 0,050 m3/s kita dapagt menghitung laju massa udara, yaitu
m = ρV, dengan massa jenis udara
m/t = Ρ(V/t)
m/t = (1,2 kg/m3)(0,050 m3/s) = 0,06 kg/s
Eenergi kalor dari pemanas listrik dengan daya P = 2,0 kW = 2000 W digunakan untuk menaikkan suhu udara sebesar ∆T.
Eenergi listrik = kalor untuk menaikan suhu
Pt = mcud∆T
2000 W = (0,06 kg/s)(1000 J/kgK)∆T
∆T = 330C
Tidak ada komentar:
Posting Komentar