Fisika SMK XI Semester I --- SUHU DAN KALOR

Fisika SMK XI Semester I

SUHU DAN KALOR

Pengertian Sifat Termal Zat.

Sifat termal zat ialah bahwa setiap zat yang menerima ataupun melepaskan kalor, maka zat tersebut akan mengalami :

-          Perubahan suhu / temperatur / derajat panas.

-          Perubahan panjang ataupun perubahan volume zat tersebut.

-          Perubahan wujud.

Pengukuran Suhu / Temperatur.

Alat untuk mengukur suhu suatu zat disebut TERMOMETER.

Secara umum ada 3 jenis termometer, yaitu :

1. Termometer celcius, mempunyai titik beku air 0⁰

      titik didih air 100⁰

2. Termometer reamur, mempunyai titik beku air 0⁰

      titik didih air 80⁰

3. Termometer Fahrenheit, mempunyai titik beku air 32⁰

      titik didih air 212⁰

Dengan demikian dari ketiganya dapat digambarkan skala untuk air sbb :

      Titik didih       100               80                  212                373

                              C                  R                     F                  K  

      Titik beku       0                    0                    32                 273

Jadi 100 bagian C = 80 bagian R = 180 bagian  F

⁰C & ⁰R dimulai pada angka nol dan  ⁰F dimulai pada angka 32

Maka    C : R : (F-32) = 100 : 80 : 180

C : R : (F-32) = 5 : 4 : 9

            

               

tF =  tC + 32

tR =  (tF – 32)

tR =  tC

 

      Selain 3 jenis termometer di atas, derajat panas sering dinyatakan dengan derajat mutlak atau derajat KELVIN ( ⁰K )

T = t C + 2730

                                                                                    T = suhu dalam ⁰K

                                                                                    t_C = suhu dalam ⁰C

Macam – macam termometer.

a.      Termometer alkohol.

Karena air raksa membeku pada – 40⁰ C dan mendidih pada 360⁰, maka termometer air raksa hanya dapat dipakai untuk mengukur suhu-suhu diantara interval tersebut. Untuk suhu-suhu yang lebih rendah dapat dipakai alkohol (Titik beku – 130⁰ C) dan pentana (Titik beku – 200⁰ C) sebagai zat cairnya.

b.      Termoelemen.

Alat ini bekerja atas dasar timbulnya gaya gerak listrik (g.g.l) dari dua buah sambungan logam bila sambungan tersebut berubah suhunya.

c.       Pirometer Optik.

Alat ini dapat dipakai untuk mengukur temperatur yang sangat tinggi.

d.      Termometer maksimum-minimum Six Bellani.

Adalah termometer yang dipakai untuk menentukan suhu yang tertinggi atau terendah dalam suatu waktu tertentu.

e.       Termostat.

Alat ini dipakai untuk mendapatkan suhu yang tetap dalam suatu ruangan.

f.       Termometer diferensial.

Dipakai untuk menentukan selisih suhu antara dua tempat yang berdekatan.

Pemuaian Zat.

Pemuaian panjang.

DL = Lo . a . Dt

Bila suatu batang pada suatu suhu tertentu panjangnya Lo, jika suhunya dinaikkan sebesar Dt, maka batang tersebut akan bertambah panjang sebesar DL yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

       

     a = Koefisien muai panjang = koefisien muai linier

            didefinisikan sebagai : Bilangan yang menunjukkan berapa cm atau meter bertambahnya panjang tiap 1 cm atau 1 m suatu batang jika suhunya dinaikkan 1⁰ C.

Jadi besarnya koefisien muai panjang suatu zat berbeda-beda, tergantung jenis zatnya.

Jika suatu benda panjang mula-mula pada suhu t₀ ⁰C adalah Lo.

Koefisien muai panjang = a, kemudian dipanaskan sehingga suhunya menjadi t₁ ⁰C maka :

                                DL = Lo . a . (t₁ – t₀)

        Panjang batang pada suhu t₁ ⁰C adalah :

                                    Lt  = Lo + DL

                                         = Lo + Lo . a . (t₁ – t₀)

                                         = Lo (1 + a Dt)

Satuan :				Keterangan :
	MKS	CGS		Lt	=	Panjang benda setelah dipanaskan t 0C
Lo & Lt	m	cm		Lo	=	Panjang mula-mula.
Dt	0C	0C		a	=	Koefisien muai panjang
a	0C - 1	0C - 1		Dt	=	Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-mula.

Pemuaian Luas.

Bila suatu lempengan logam (luas Ao) pada t₀⁰, dipanaskan sampai t₁⁰, luasnya akan menjadi A_t, dan pertambahan luas tersebut adalah :

	DA = Ao . b Dt
	At = Ao (1 + b Dt)

 

dan

	Dt = t1 – t0

 

                                                                                                                      

b adalah Koefisien muai luas (b = 2 a)

Bilangan yang menunjukkan berapa cm² atau m² bertambahnya luas tiap 1 cm² atau m² suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 ⁰C.

Satuan :				Keterangan :
	MKS	CGS		At	=	Luas benda setelah dipanaskan t 0C
Ao & At	m2	cm2		Ao	=	Luas mula-mula.
Dt	0C	0C		b	=	Koefisien muai Luas
b	0C - 1	0C - 1		Dt	=	Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-mula.

Pemuaian Volume

Dt = t1 – t0

Vt = Vo (1 + g Dt)

DV = Vo . g Dt

Bila suatu benda berdimensi tiga (mempunyai volume) mula-mula volumenya Vo pada suhu to, dipanaskan sampai t₁ ⁰, volumenya akan menjadi V_t, dan pertambahan volumenya adalah :

                                                                                  dan

g adalah Koefisien muai Volume (g = 3 a)

Bilangan yang menunjukkan berapa cm³ atau m³ bertambahnya volume tiap-tiap 1 cm³ atau 1 m³ suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 ⁰C.

Satuan :				Keterangan :
	MKS	CGS		Vt	=	Volume benda setelah dipanaskan t 0C
Vo & Vt	m3	cm3		Vo	=	Volume mula-mula.
Dt	0C	0C		g	=	Koefisien muai ruang
g	0C - 1	0C - 1		Dt	=	Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-mula.

Namun tidak semua benda menurut hukum pemuaian ini, misalnya air. Didalam interval 0⁰- 4⁰ C air akan berkurang volumenya bila dipanaskan, tetapi setelah mencapai     4⁰ C volume air akan bertambah (Seperti pada benda-benda lainnya). Hal tersebut diatas disebut ANOMALI AIR.

Jadi pada 4⁰ C air mempunyai volume terkecil, dan karena massa benda selalu tetap jika dipanaskan maka pada 4⁰ C tersebut air mempunyai massa jenis terbesar.

Massa Jenis.

Misalkan : 

Ø  Vo dan r_o berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda sebelum  dipanaskan.

Ø  V_t dan r_t berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda setelah dipanaskan.

Ø  m adalah massa banda.

rt =

r_o =                         V_t = Vo (1 + g Dt )

r_t =                          r_t  =                

                                                                                                                       

Pemuaian Gas.

Kita tinjau sejumlah gas bermassa m, bertekanan P, bertemperatur T dan berada dalam ruang tertutup yang bervolume V.

Dari percobaan-percobaan gas tersebut dapat menunjukkan hal-hal sebagai berikut :

a.       Untuk sejumlah gas bermassa tertentu, pada tekanan tetap, ternyata volumenya sebanding dengan temperatur mutlaknya atau dikenal dengan HUKUM GAY LUSSAC dan proses ini disebut dengan proses ISOBARIK.

= C

V = C . T

                                

                                                              Atau  

	=

 

Jadi pada TEKANAN TETAP  berlaku :

                                                                                                          

b.      Untuk sejumlah gas bermassa tertentu, pada temperatur konstan, ternyata tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya atau dikenal dengan HUKUM BOYLE dan proses ini disebut dengan proses ISOTERMIS.

P =

                            

P.V = C

                                                             atau

                                                               

	P1 V1 = P2 V2

 

Jadi pada TEMPERATUR TETAP berlaku : 

                                                                                                                      

c.       Selain itu gas dapat diekspansikan pada volume tetap dan prosesnya disebut dengan proses ISOKHORIS atau dikatakan tekanan gas sebanding dengan temperatur mutlaknya.

= C

P = C . T

                            

                                                            Atau      

                                                                                                     

=

          

           Jadi pada VOLUME TETAP berlaku :

                                                                                                           

Kesimpulan : Dari kenyataan-kenyataan di atas maka untuk gas bermassa tertentu dapat dituliskan dalam bentuk

=

=  Konstan

                                        

                                                                  Atau      

                       Dan persamaan di atas disebut :

	BOYLE – GAY LUSSAC

 

                                                                                                    

Kalor (Energi Panas)

           Kalor dikenal sebagai bentuk energi yaitu energi panas dengan notasi Q

Satuan Kalor :

           Satuan kalor adalah kalori (kal) atau kilo kalori (k kal)

1 kalori/kilo kalori adalah : jumlah kalor yang diterima/dilepaskan oleh 1 gram/1 kg air untuk menaikkan/menurunkan suhunya 1⁰ C.

Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi.

           Kesetaraan satuan kalor dan energi mekanik ini ditentukan oleh PERCOBAAN JOULE.

1 joule = 0,24 kal

1 kalori = 4,2 joule

          

                                                                atau

Harga perbandingan di atas disebut TARA KALOR MEKANIK.

Kapasitas kalor atau Harga air / Nilai air (H)

            Kapasitas kalor suatu zat ialah banyaknya kalor yang diserap/dilepaskan untuk menaikkan/menurunkan suhu 1⁰ C

            Jika kapasitas kalor/Nilai air = H maka untuk menaikkan/menurunkan suhu suatu zat sebesar Dt diperlukan kalor sebesar :

	Q = H . Dt

 

Q   dalam satuan k kal atau kal

H   dalam satuan k kal / ⁰C atau kal / ⁰C

Dt  dalam satuan ⁰C

Kalor Jenis (c)

            Kalor jenis suatu zat ialah : banyaknya kalor yang diterima/dilepas untuk menaikkan/menurunkan suhu 1 satuan massa zat sebesar 1⁰ C.

            Jika kalor jenis suatu zat = c, maka untuk menaikkan/menurunkan suatu zat bermassa m, sebesar Dt  ⁰C, kalor yang diperlukan/dilepaskan sebesar :

	Q = m . c . Dt

 

Q    dalam satuan k kal atau kal

m    dalam satuan kg atau g

c     dalam satuan k kal/kg ⁰C atau kal/g ⁰C

                 Dt   dalam satuan ⁰C

                 Dari persamaan di atas dapat ditarik suatu hubungan :

                               H . Dt = m . c . Dt

H = m . c

 

                                                              

Perubahan wujud.

            Semua zat yang ada di bumi ini terdiri dari 3 tingkat wujud yaitu :

-          tingkat wujud padat

-          tingkat wujud cair

-          tingkat wujud gas

Kalor Laten (L)

            Kalor laten suatu zat ialah kalor yang dibutuhkan untuk merubah satu satuan massa zat dari suatu tingkat wujud ke tingkat wujud yang lain pada suhu dan tekanan yang tetap.

Jika kalor laten = L, maka untuk merubah suatu zat bermassa m seluruhnya ke tingkat wujud yang lain diperlukan kalor sebesar :

Q = m . L

                                                   Dimana :

Q  dalam kalori atau k kal

m  dalam gram atau kg

L  dalam kal/g atau k kal/kg

-          Kalor lebur ialah kalor laten pada perubahan tingkat wujud padat menjadi cair pada titik leburnya.

-          Kalor beku ialah kalor laten pada perubahan tingkat wujud cair menjadi padat pada titik bekunya.

-          Kalor didih (kalor uap) ialah kalor laten pada perubahan tingkat wujud cair menjadi tingkat wujud uap pada titik didihnya.

Dibawah ini akan digambarkan dan diuraikan perubahan wujud air (H₂O) dari fase padat, cair dan gas yang pada prinsipnya proses ini juga dijumpai pada lain-lain zat.

Gambar perubahan wujud air.

 

              suhu

      100^o C

       0^o C

 

                                                                                                            waktu

I.         

Q = m x ces x Dt

Di bawah suhu 0⁰ C air berbentuk es (padat) dan dengan pemberian kalor suhunya akan naik sampai 0⁰ C. (a-b) Panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu es pada fase ini adalah :

II.       Tepat pada suhu 0⁰ C, es mulai ada yang mencair dan dengan pemberian kalor suhunya tidak akan berubah (b-c). Proses pada b-c disebut proses MELEBUR (perubahan fase dari padat menjadi cair).

Panas yang diperlukan untuk proses ini adalah :

Q = m . Kl

                                                                  Kl = Kalor lebur es.

III.    Setelah semua es menjadi cair, dengan penambahan kalor suhu air akan naik lagi  (c-d)

Proses untuk merubah suhu pada fase ini membutuhkan panas sebesar :

	Q = m . cair . Dt

 

            Pada proses c-d waktu yang diperlukan lebih lama daripada proses a-b, karena kalor jenis air (c_air) lebih besar daripada kalor jenis es (c_es).

IV.    Setelah suhu air mencapai 100⁰ C, sebagian air akan berubah menjadi uap air dan dengan pemberian kalor suhunya tidak berubah (d-e). Proses d-e adalah proses MENDIDIH (Perubahan fase cair ke uap).

Panas yang dibutuhkan untuk proses tersebut adalah :

	Q = m . Kd

 

      Kd = Kalor didih air.

Suhu 100⁰ C disebut TITIK DIDIH AIR.

V.       Setelah semua air menjadi uap air, suhu uap air dapat ditingkatkan lagi dengan pemberian panas (e-f) dan besarnya yang dibutuhkan :

	Q = m . cgas . Dt

 

Proses dari a s/d f sebenarnya dapat dibalik dari f  ke a, hanya saja pada proses dari f ke a benda harus mengeluarkan panasnya.

Ø  Proses e-d disebut proses MENGEMBUN (Perubahan fase uap ke cair)

Ø  Proses c-b disebut MEMBEKU (Perubahan fase dari cair ke padat).

Besarnya kalor lebur = kalor beku

Pada keadaan tertentu (suhu dan tekanan yang cocok) sesuatu zat dapat langsung berubah fase dari padat ke gas tanpa melewati fase cair. Proses ini disebut sebagai SUBLIMASI.

Contoh pada kapur barus, es kering, dll. Pada proses perubahan fase-fase di atas dapat disimpulkan bahwa selama proses, suhu zat tidak berubah karena panas yang diterima/dilepas selama proses berlangsung dipergunakan seluruhnya untuk merubah wujudnya.

Hukum Kekekalan Energi Panas (Kalor)

Jika 2 macam zat pada tekanan yang sama, suhunya berbeda jika dicampur maka : zat yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor, sedangkan zat yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor.

Jadi berlaku : Kalor yang diserap = kalor yang dilepaskan

Pernyataan di atas disebut “Asas Black” yang biasanya digunakan dalam kalorimeter, yaitu alat pengukur kalor jenis zat.

Rambatan Kalor.

Panas dapat dipindahkan dengan 3 macam cara, antara lain :

a.       Secara konduksi (Hantaran)

b.      Secara konveksi (Aliran)

c.       Secara Radiasi (Pancaran)

a.       KONDUKSI.

H = k . A .

Pada peristiwa konduksi, atom-atom zat yang memindahkan panas tidak berpindah tempat tetapi hanya bergetar saja sehingga menumbuk atom-atom disebelahnya, (Misalkan terdapat pada zat padat) Banyaknya panas per satuan waktu yang dihantarkan oleh sebuah batang yang panjangnya L, luas penampang A dan perbedaan suhu antara ujung-ujungnya Dt, adalah :

k adalah koefisien konduksi panas dari bahan dan besarnya tergantung dari macam bahan. Bila k makin besar, benda adalah konduktor panas yang baik. Bila k makin kecil, benda adalah isolator panas.

b.      KONVEKSI.

Pada peristiwa ini partikel-partikel zat yang memindahkan panas ikut bergerak. Kalor yang merambat per satuan waktu adalah :

	H = h . A . Dt

 

                                                                                        h = koefisien konveksi

      misalkan pada zat cair dan gas.

c.       RADIASI.

Adalah pemindahan panas melalui radiasi energi gelombang elektromagnetik. Energi panas tersebut dipancarkan dengan kecepatan yang sama dengan gelombang-gelombang elektromagnetik lain di ruang hampa (3 x 10⁸ m/det)

Banyaknya panas yang dipancarkan per satuan waktu menurut Stefan Boltzman adalah :

W	=	Intensitas radiasi yang dipancarkan per satuan luas, dinyatakan dalam : J/m2.det atau watt/m2
e	=	Emisivitas (Daya pancaran) permukaan
t	=	Konstanta umum = 5,672 x 10 –8
T	=	Suhu mutlak benda

W = e . t . T 4

Besarnya harga e tergantung pada macam permukaan benda 0 £ e £ 1

-         

e = 1

Permukaan hitam sempurna (black body)

-          Sebagai pemancar panas ideal.

-          Sebagai penyerap panas yang baik.

-          Sebagai pemantul panas yang jelek.

	e = 0

 

-          Terdapat pada permukaan yang lebih halus.

-          Sebagai pemancar panas yang jelek.

-          Sebagai penyerap panas yang jelek.

-          Sebagai pemantul yang baik.

Botol thermos dibuat dengan dinding rangkap dua dan diantaranya terdapat ruang hampa serta dinding-dindingnya dilapisi dengan perak, maksudnya adalah :

-          Karena adanya ruang hampa tersebut, praktis pemindahan panas lewat konduksi dan konveksi tidak terjadi. -          Lapisan mengkilap dari perak dimaksudkan untuk memperkecil terjadinya pemindahan panas secara radiasi. (Permukaan mengkilap e = 0)

SOAL-SOAL LATIHAN SUHU DAN KALOR.

1.      Pada temperatur berapakah :

a.       Jumlah skala F dan skala C = 74⁰

b.      Selisih skala F dan skala C = 24⁰

c.       Skala F dan skala C menunjukkan angka sama

d.      Skala C = 1/3 skala F

2.	Es melebur	Air mendidih.
Termometer skala X	400	1600
Termometer skala Y	200	1800

a.       Maka 20⁰ X = ………….⁰Y

b.      t_X + t_Y = 84⁰,  maka t_C = ………

3.	Es melebur	Air mendidih.
Termometer skala X	-400	1100
Termometer skala Y	-500	1500

            Pada temperatur berapa t_X = t_Y

4.      Jika hubungan antara termometer skala X dan skala Y adalah linier, maka : ……

a.        20⁰ X = 36⁰ Y

-10⁰ X = 12⁰ Y

jadi 56⁰ Y = ………..⁰ X

b.       40⁰ X = 100⁰ Y

-32⁰ X = -10⁰ Y

jadi 45⁰ Y = ………..⁰ X

5.      Berapakah perubahan panjang kawat besi yang dipanaskan dari 0⁰ sampai 40⁰ jika pada 0⁰ panjangnya 12,75 m (a _besi = 12 x 10 ^–6 / ⁰C)

6.      Berapa panjang kawat tembaga pada 80⁰ C jika pada 20⁰ C panjangnya 71,28 m           (a _tembaga = 17 x 10 ^–6 / ⁰C)

7.      Kawat besi dan seng pada 10⁰ C panjangnya 158,21 cm.

Berapa selisih panjang keduanya pada 100⁰ C jika muai panjang besi dan seng masing-masing 12 x 10 ^–6 / ⁰C dan 29 x 10 ^–6 / ⁰C.

8.      Pada 15⁰ C panjang penggaris besi tepat 1 m sedang panjang penggaris tembaga 0,036 cm lebih panjang. Jika muai panjang besi dan tembaga masing-masing 1,2 x 10 ^–5 / ⁰C dan 1,92 x 10 ^–6 / ⁰C. Berapa selisih panjang pada 0⁰ C.

9.      Kawat besi dan kawat seng pada 90⁰ panjangnya sama.

Berapa panjang kawat besi pada 10⁰ jika pada 50⁰ panjang kawat seng adalah 132,87 cm (muai panjang lihat soal no. 7)

10.  Panjang kawat logam 191,7 cm pada 0⁰ C dan bertambah panjang 0,23 cm jika dipanaskan sampai 100⁰ C. Benda logam tersebut volumenya 387,189 cm³ pada 20⁰ C, volumenya pada 70⁰ C akan bertambah ………

11.  Volume logam pada 20⁰ C adalah 281,328 cm³ dan menjadi 281,834 cm³ pada 70⁰ C. Berapa panjang kawat logam pada 90⁰ C jika pada 10⁰ C panjangnya 83,72 cm ?

12.  Balok logam volumenya 429,725 cm³ pada 20⁰ C dan bertambah 1,096 cm³ jika dipanaskan sampai 80⁰ C. Berapa panjang kawat logam pada 100⁰ C, jika pada 0⁰ C panjangnya 188,23 cm.

13.  Balok logam panjang 2,5 m dan penampang 20 cm², massanya 40,048 kg pada 0⁰ C, massa jenis logam 8 g/cm³ pada 20⁰ C. Berapa pertambahan panjang jika batang dipanaskan dari 0⁰ C sampai 100⁰ C.

14.  Bejana dari gelas penuh berisi air raksa sebanyak 124,7 cm³ pada 0⁰ C. Berapa air raksa tumpah jika bejana beserta isinya dipanaskan sampai 43,8⁰ C. Muai ruang dan muai panjang dari air raksa dan gelas masing-masing adalah 0,000181 / ⁰C dan 8 x 10 ^–6 / ⁰C. Massa jenis air raksa 13,6 g/cm³ pada ssat itu.

15.  Tangki besi pada 0⁰ C volumenya 21,35 m³. Berapa m³ minyak pada 10⁰ C dalam tangki jika pada 40⁰ C tangki penuh dengan minyak ? Muai panjang besi 1,2 x 10 ^–6 / ⁰C dan muai ruang minyak 0,001 / ⁰C.

16.  Bola gelas pada 0⁰ C volumenya 214,97 cm³, massanya 28,17 gram. Pada 80⁰ C, bola tersebut berisi x gram raksa dan jika dimasukkan ke dalam air ternyata ½ volume bola dalam air dan ½ volume yang lain di atas permukaan air. Berapa x ? Muai panjang gelas 8 x 10 ^–6 / ⁰C.

17.  Ban dari besi hendak dipasang pada roda kayu yang diameternya 100 cm. Diameter ban besi 5 mm kurang dari diameter roda. Berapa temperatur harus dinaikkan agar ban besi tepat masuk pada roda ?

(a _besi = 12 x 10 ^–6 / ⁰C)

18.  Pada temperatur 50⁰ C dan 450⁰ C, dua penggaris dari besi dan tembaga, mempunyai beda panjang sama yaitu 2 cm.

Muai panjang besi = 12 x 10 ^–6 / ⁰C dan muai panjang tembaga 17 x 10 ^–6 / ⁰C. Berapa panjang masing-masing penggaris pada 0⁰ ?

19.  Silinder gelas pada 0⁰ C berisi 100 gram air raksa sedang pada 20⁰ C berisi penuh 99,7 gram air raksa. Jika koefisien muai ruang air raksa 18 x 10 ^–5 / ⁰C, berapa koefisien muai panjang gelas ?

20.  200 gram air dari 10⁰ C dicampur dengan 100 gram air dari t⁰ C menghasilkan campuran dengan temperatur akhir 30⁰ C, hitung t.

21.  Dicampurkan 50 gram air dari 20⁰ C dengan 400 gram air raksa dari 65⁰ C. Jika kalor jenis air raksa 0,03 kal/g ⁰C, Hitung temperatur akhir.

22.  Berapa kapasitas kalor dari :

a.       200 cm³ air.

b.      400 gram besi (c = 0,11 kal/g ⁰C)

c.       60 cm³ seng (c = 0,09 kal/g ⁰C , rapat massa = 7 g/cm³)

d.      Bejana kuningan massa 200 gram berisi 250 cm³ air. (c = 0,094 kal/g ⁰C)

e.       Bejana gelas massanya 40 gram berisi 8 cm³ alkohol.

(c_gelas = 0,20 kal/g ⁰C, c_alkohol = 0,6 kal/g ⁰C, rapat massa alkohol = 0,8 g/cm³)

23.  Dalam bejana besi massanya 200 gram dari 12⁰ C ditambahkan 165 gram air dari 80⁰ C. Berapa temperatur akhir jika kalor jenis besi 0,11 kal/g ⁰C.

24.  Dalam kalorimeter dengan kapasitas kalor 12 kal/ ⁰C terdapat 114 gram air dari 12⁰ C. Ke dalam kalorimeter ditambahkan 50 gram air dari 99⁰ C. Berapa temperatur akhir ?

25.  Dalam kalorimeter terdapat 230 gram air dari 15,2⁰ C. Kedalamnya ditambahkan 360 gram air dari 69,4⁰ C. Jika temperatur akhir 47,1⁰ C, berapakah kapasitas kalor kalorimeter ?

26.  Dalam kalorimeter yang temperaturnya 12⁰ C ditambahkan 400 cm³ minyak terpentin yang temperaturnya 50⁰ C. Jika temperatur akhir 45⁰ C, berapa kapasitas kalor kalorimeter ? (c_terpentin = 0,42 kal/g ⁰C ; rapat massa terpentin = 0,85 gram/cm³)

27.  Ke dalam kalorimeter dengan kapasitas kalor 12 kal/ ⁰C ditambahkan 114 gram air dari 12⁰ C. Kemudian ditambahkan 50 gram logam dari 99⁰ C dan ternyata temperatur akhir 15⁰ C. Berapa kalor jenis logam ?

28.  Dalam kalorimeter dengan kapasitas kalor 21 kal/g ⁰C terdapat 506 gram air dari 16,81⁰ C. Ke dalam kalorimeter ditambahkan 83,6 gram logam dari 100⁰ C. Jika temperatur akhir 18,03⁰ C, berapa kalor jenis logam ?

29.  Untuk menentukan kalor jenis suatu logam dilakukan percobaan berikut :

Pertama : dalam kalorimeter terdapat 630 gram air dari 11⁰ C, kemudian ditambahkan 500 gram logam dari 98⁰ C, ternyata temperatur akhir 17⁰ C.

Kedua : Dalam kalorimeter terdapat 342 gram air dari 10⁰ C kemudian ditambahkan 400 gram logam dari 93⁰ C, ternyata temperatur akhir 18⁰ C. Dari kedua percobaan tersebut, tentukan kapasitas kalor kalorimeter dan kalor jenis logam.

30.  Dalam bejana tembaga massanya 150 gram terdapat 50 gram air dari 10⁰ C. Ke dalam bejana ditambahkan 72,2 gram air dari 75⁰ C dan 63,7 gram air dari 47⁰ C. Berapa temperatur akhir jika selama proses terdapat kalor sebanyak 104 kal dianggap hilang ? kalor jenis tembaga 0,094 kal/g ⁰C.

31.  Ke dalam kalorimeter tembaga (massa 138,9 gram) yang berisi air 440,3 gram dari 13,7⁰ C ditambahkan 12,37 gram besi dari t⁰ C. Jika temperatur akhir 17,8⁰ C berapa t ?  (kalor jenis tembaga 0,094 kal/g ⁰C)

32.  Dalam kalorimeter tembaga (massa 281,3 gram) terdapat 573,5 gram air dari 15,8⁰ C. Kemudian ditambahkan tabung gelas massa 19,8 gram berisi cairan 33,9 gram dari 47,7⁰ C jika temperatur akhir 18,9⁰ C, berapa kalor jenis cairan ? (c_tembaga = 0,094 kal/g ⁰C  ;  c_gelas = 0,2 kal/g ⁰C)

33.  Ke dalam kalorimeter tembaga massanya 500 gram dengan temperatur 10⁰ C ditambahkan 150 gram air dari 70⁰ C. Kemudian ditambahkan tabung gelas (massa 60 gram) berisi 90 cm³ alkohol dari 40⁰ C. Jika selama proses dianggap terdapat kalor yang hilang sebanyak 324 kal dan temperatur akhir 51⁰ C, berapa kalor jenis alkohol ?           c_tembaga = 0,094 kal/g ⁰C  ;  c_gelas = 0,2 kal/g ⁰C dan rapat massa alkohol 0,8 g/cm³.

34.  Berapa kalor diperlukan untuk mengubah 20 gram es dari –8⁰ C menjadi air dari 40⁰ C. Kalor lebur es 80 kal/gram. Kalor jenis es 0,5 kal/g ⁰C.

35.  Ke dalam kalorimeter besi (massa 240 gram) berisi 420 cm³ minyak terpentin dari 18⁰ C, ditambahkan 80 gram belerang cair dari 150⁰ C. Jika temperatur akhir 33⁰ C, berapa kalor lebur belerang ?

c_besi = 0,11 kal/g ⁰C  ;  c_terpentin = 0,42 kal/g ⁰C   ;  c_{belerang cair} = 0,24 kal/g ⁰C  ;  c_{belerang padat} = 0,18 kal/gr ⁰C  ;  titik lebur belerang 114⁰ C  ;  rapat massa terpentin = 0,85 g/cm³

36.  Dalam bejana tembaga (massa 300 gram) terdapat 350 gram air dari 12⁰ C. Ke dalam bejana ditambahkan 50 gram belerang dari 140⁰ C. Berapa temperatur akhir ? Data lain lihat soal no. 36 dan kalor jenis tembaga 0,094 kal/g ⁰C.

37.  Dalam kalorimeter dengan kapasitas kalor 20 kal/ ⁰C terdapat 80 gram parafin cair dari 60⁰ C. Kemudian ditambahkan 120 gram besi dari 10⁰ C. Apakah yang terjadi setelah dicapai kesetimbangan ?   c_besi = 0,11 kal/g ⁰C   ;   c_{parafin cair/padat} = 0,6 kal/g ⁰C, titik lebur parafin 54⁰ C   ;   kalor lebur parafin 35 kal/gram.

38.  Dalam kalorimeter dengan kapasitas kalor 18,8 kal/ ⁰C terdapat 400 gram air dari 12⁰ C. Apakah yang terjadi setelah dicapai keseimbangan, bila ke dalam kalorimeter ditambahkan :

a.       20 gram parafin dari 100⁰ C

b.      500 gram parafin dari 100⁰ C

(data lain lihat no. 38)

39.  Dalam kalorimeter terdapat air dari 23,2⁰ C, massa air dan kalorimeter 440 gram. Ke dalam kalorimeter ditambahkan es dari 0⁰ C, ternyata temperatur akhir 16⁰ C dan massa kalorimeter beserta isinya menjadi 470 gram.

Kemudian ditambahkan air dari 69⁰ C dan dicapai kesetimbangan pada temperatur 26⁰ C sedang massa kalorimeter beserta isinya menjadi 570 gram. Jika kalor jenis es 0,8 kal/g ⁰C. Berapa kalor lebur es.

40.  Permukaan dinding bagian terluar temperaturnya – 20⁰ C dan bagian dalam 20⁰ C. Tebal dinding 40 cm. Hitung koefisien konduksi termal bahan dinding jika telah dikonduksikan kalor sebanyak 110 k kal lewat penampang 1 m² tiap jam.

41.  Batang besi panjangnya 14 cm dengan penampang 2 cm². Ujung yang satu temperaturnya 100⁰ C sedang yang lain terdapat dalam es yang sedang melebur. Berapa laju kalor dalam batang dan berapa gram es melebur selama 40 menit , jika koefisien konduksi temalnya 1,4 kal/cm ^oC dt

42.  Panjang batang tembaga 50 cm dengan penampang 10 cm². Temperatur kedua ujung berbeda 15⁰ C. Berapa banyak kalor lewat batang tiap detiknya ?