Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - Suhu adalah ukuran yang menyatakan energi panas tersimpan dalam suatu benda. Benda bersuhu tinggi berarti memiliki energi panas yang tinggi, begitu juga sebaliknya. Kalor adalah perpindahan energi panas yang terjadi dari benda bersuhu yang lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Berikut kami pilihkan soal tentang suhu dan kalor sampai konsep thermodinamika yang kami kutip dari Soal Suhu dan Kalor SBMPTN, selamat belajar! 1. Sebuah bola berongga terbuat dari bahan perunggu α = 18 x 10-6 m/oC pada suhu 0o C memiliki jari-jari sepanjang 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 80o C, maka besar pertambahan luas permukaan bola tersebut adalah .... A. 0,83 x 10-2 π m2 B. 1,02 x 10-2 π m2. C. 1,11 x 10-2 π m2. D. 1,15 x 10-2 π m2. E. 1,21 x 10-2 π m2. Jawaban Fisika dari Pak Dimpun Pertambahan luas \[\\\Delta A = Ao \beta \Delta T\\ \Delta A = Ao 2\alpha \Delta T\\ \Delta A = 4 \pi .r^2 \times 218 x 10^{-6} 80 \\ \Delta A = 4 \pi .1^2\times 218 x 10^{-6} 80\\ \Delta A = 11520 \pi \times 10^{-6}\\ \Delta A = 1,15 \times 10^{-2} \pi m^2\] 2. Suatu kalorimeter berisi es kalor jenis es = 0,5 kal/g K, kalor lebur es = 80 kal/g sebanyak 36 gram pada suhu -6o C. Kapasitas kalor kalorimeter ialah 27 kal/K. Kemudian ke dalam kalorimeter itu dituangkan alkohol kalor jenis alkohol = 0,58 kal/g K pada suhu 50o C yang menyebabkan suhu akhir menjadi 8o C. Maka massa alkohol yang dituangkan adalah ..... gram. A. 108 B. 288 C. 150 D. 300 E. 200 Jawaban Fisika dari Pak Dimpun Kita gunakan asas Black. Kalor terima es dan kalorimeter = kalor dilepas air $\small \\Q_{1-es}+ Q_{2-es}+ Q_{3-air-es} +Q_{kalorimeter} =Q_{alk} \\ m{_es} .c{_es}. \Delta T + m{_es} .L + C.\Delta T = m_{alk} .c_{alk}. \Delta T_{alk}\\ 360,5{0-6}+3618-0+27{8-6}=m0,5842\\ 186+3680+368+2714=24,36 m\\ 24,36 m =108+2880+288+378\\ 24,36 m = 365\\ m = 150 gram$ 3. Mesin Carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing-masing suhunya T1 dan T2, dengan T2 > T1. Efisiensi mesin tersebut 40% dan besarnya T1 = 27 oC. Supaya efisiensinya naik menjadi 60%, maka besarnya perubahan T2 adalah .... A. 250 K B. 300 K C. 350 K D. 400 K E. 500 K Jawaban Fisika dari Pak Dimpun Dari soal T1 = 27 oC = 300 K; η1 = 40%, dan η2 = 60% Hati-hati, kasus ini berbeda. Lihat T2 > T1. \[ \eta _{1}= \left 1-\frac{T_{1}}{T_{2}} \right \\ 0,4= \left 1-\frac{300}{T_{2}} \right \\ T_{2}=500K\\\\ \eta _{2}= \left 1-\frac{T_{1}}{T_{2}} \right \\ 0,6= \left 1-\frac{300}{T_{2}} \right \\ T_{2}=750K\\\\ \Delta T=750-500=250K\] 4. Suatu mesin carnot menerima 2000 J dari reservoir panas dan melepaskan 1750 J pada reservoir dingin. Dengan demikian, efisiensi mesin itu adalah ..... A. 6,25% B. 25% C. 10% D. 12,5% E. 87,5% Jawaban Fisika dari Pak Dimpun Efisiensi mesin Carnot \[\\ \eta =\left 1-\frac{Q_{2}}{Q_{1}} \right \\\\ \eta =\left 1-\frac{1750}{2000} \right \\\\ \eta =0,125 = 12,5%\] 5. Lama waktu yang diperlukan oleh suatu pemanas listrik 4 kW untuk memanaskan 80 kg air mandi hingga suhunya naik dari 15o C menjadi 35o C kalor jenis air = 4200 J/kg K adalah ..... A. 30 menit B. 28 menit C. 24 menit D. 18 menit E. 10 menit Jawaban Fisika dari Pak Dimpun \[\\ E_{listrik}=Q_{air} \\\\ t\\\\ \\\\ t=1680s=28menit\] 6. Sebuah pemanas listrik yang hambatannya 5 Ohm menggunakan sumber tegangan 50 V. Pemanas digunakan untuk memanaskan 1 liter air dari 0o C hingga 50o C. Jika 70% kalor yang dihasilkan pemanas diambil air, maka waktu yang diperlukan adalah .... A. 25 menit B. 10 menit C. 20 menit D. 5 menit E. 15 menit Jawaban Fisika dari Pak Dimpun \[\\ 70\textrm{%}E_{L}=Q \\ 0,7\frac{V^{2}}{R}t= t\\ 0,7\frac{50^{2}}{5}t= \\ t=600s=10mnt\] 7. Sebuah teko listrik 2,5 kW dibiarkan tetap bekerja selama 1,5 menit setelah air mulai mendidih. Jika kalor uap air 2,25 x 105 J/kg maka banyak air yang menguap selama waktu itu adalah .... A. 150 g B. 75 g C. 120 g D. 50 g E. 1000 g Jawaban Fisika dari Pak Dimpun \[\\ \\ \\ m_{u} =1kg=1000gr\] 8. Karena suhu ditingkatkan dari 0o C menjadi 100o C suatu batang batang baja yang panjangnya 1 meter bertambah panjang sebanyak 1 milimeter. Pertambahan panjang jika batang dipanaskan dari suhu 0o C hingga 120o C adalah.... A. 1,20 mm B. 0,6 mm C. 2,40 mm D. 0,72 mm E. 0,5 mm Jawaban Fisika dari Pak Dimpun \[\\ \frac{\Delta L_{1}}{\Delta L_{2}}=\frac{\Delta t_{1}}{\Delta t_{2}} \\ \frac{1}{\Delta L_{2}}=\frac{100}{120} \\ \Delta L_{2}=1,20mm\] 9. Dalam botol termos terdapat 230 gram kopi pada suhu 90o C ditambahkan susu sebanyak 20 gram bersuhu 5o C. Jika dianggap tidak ada kalor pencampuran maupun kalor yang terserap botol termos dan Cair = Ckopi = Csusu = 1,00 kal/g o C, maka suhu campuran adalah.... A. 90o C B. 20o C C. 83o C D. 47o C E. 5o C Jawaban dari Pak Dimpun \[ \\t=\frac{m_{1}c_{1}t_{1}+m_{2}c_{2}t_{2}}{m_{1}c_{1}+m_{2}c_{2}}\\\\t=\frac{ 10. Ke dalam gelas berisi 200 g air 40oC dimasukkan 40 gram es 0o C. Jika kapasitas kalor es 20 kal/oC dan kalor lebur es adalah 80 kal/gram, maka suhu setimbangnya adalah .... A. 28o C B. 12,8o C C. 21,8o C D. 18,5o C E. 0o C Jawaban dari Pak Dimpun \[\\ Q_{1}+Q_{2}=Q_{3} \\\\ m_{es}.L+C_{es}\Delta t=m_{air}C_{air}\Delta t\\\\ \\\\ t=21,8^{o}C\] 11. Suatu kilogram batang timah hitam c = 1300 J/kg o C 80o C dicelupkan ke dalam 2,00 kg air c = 4180 J/kg o C bersuhu 20oC. Suhu akhir batang timah hitam itu adalah .... A. 50o C B. 28o C C. 40o C D. 22o C E. 30o C Jawaban dari Pak Dimpun \[ \\t=\frac{m_{1}c_{1}t_{1}+m_{2}c_{2}t_{2}}{m_{1}c_{1}+m_{2}c_{2}}\\\\t=\frac{ 12. Sebuah benda hitam pada suhu 27oC memancarkan energi R J/s. Benda hitam tersebut dipanasi hingga suhunya menjadi 327o C. Energi yang dipancarkan menjadi .... A. 16 R B. 4 R C. 12 R D. 6 R E. 2 R Jawaban dari Pak Dimpun \[ \\ \frac{P_{1}}{P_{2}}=\left \frac{T_{1}}{T_{2}} \right ^{4} \\ \frac{R}{P_{2}}=\left \frac{300}{600} \right ^{4}=\left \frac{1}{2} \right ^{4} \\ P_{2}= 13. Sebatang perunggu bersuhu 127o C meradiasikan kalor dengan laju 20 W, jika suhunya dinaikkan 227o C, maka laju radiasi kalor adalah.... A. 200 W B. 30 W C. 100 W D. 49 W E. 27 W Jawaban WOW dari Pak Dimpun \[\\\frac{E_{1}}{E_{2}}=\left \frac{T_{1}}{T_{2}}\right ^{4}\\\\\frac{20}{E_{2}}=\left \frac{400}{500}\right ^{4}\\\\E_{2}\approx 49J\] 14. Efisiensi mesin carnot yang beroperasi dengan suhu rendah 1/2 T Kelvin dan dengan suhu tinggi T Kelvin adalah .... A. 75% B. 33% C. 66% D. 25% E. 50% Jawaban dari Pak Dimpun \[ \\\eta =\left 1-\frac{T_{2}}{T_{1}} \right \\\\ \eta =\left 1-\frac{\frac{1}{2}T}{T} \right \\\\ \eta =0,5\] 15. Suatu mesin carnot yang bekerja antara suhu 27oC dan 227oC digunakan untuk mengerakan sebuah generator yang tegangan keluarnya 220 V. Jika setiap detik mesin carnot itu menyerap kalor 5,500 J, maka kuat arus keluaran maksimum adalah .... A. 25 A B. 10 A C. 22 A D. 2,75 A E. 15 A Jawaban WOW dari Pak Dimpun \[\\ \frac{W}{Q_{1}}=1-\frac{T_{2}}{T_{1}} \\ \frac{ \frac{ \\ i=10A\] 16. Sebuah tabung yang volumenya 1 liter mempunyai lubang yang memungkinkan udara keluar dari tabung. Mula-mula suhu udara dalam tabung 27oC. Tabung dipanaskan hingga suhunya 127oC, perbandingan antara massa gas yang keluar dari tabung dan massa awalnya adalah .... A. 27 127 B. 1 4 C. 1 127 D. 1 2 E. 1 27 Jawaban WOW dari Pak Dimpun \[ \frac{\Delta m}{m}=\frac{\Delta T}{T_{2}}\\ \frac{\Delta m}{m}=\frac{400-100}{400}=\frac{1}{4}\] 17. Gas dalam ruang tertutup bersuhu 42oC dan tekanan 7 atm serta volumenya 8 liter. Apabila gas dipanasi sampai 87oC, tekanan naik sebesar 1 atm dan volumenya menjadi .... A. Bertambah 20% B. Bertambah 12% C. Berkurang 20% D. Berkurang 10% E. Tetap Jawaban dari Pak Dimpun E 18. Untuk mendinginkan minuman yang masih panas lebih efektif digunakan 10 gram es daripada 10 gram air dari 0oC. SEBAB Gas ideal yang melakukan pengembangan volume secara isobar tidak melakukan usaha. Jawaban dari Pak Dimpun C 19 dan 20. mana ya..?

sebuah bola berongga terbuat dari perunggu