Kamis, 23 Mei 2013

Rumus Fisika Lengkap Kalor dan Soal-soal yang berkaitan dengan Kalor

Kalor adalah bentuk energi yang berpindah karena perubahan suhu (Δt).


Kalor yang diperlukan/dilepas: Q = m x c x Δt atau Q = H x Δt
Nilai air/kapasitas panas: H = m x c
Azas Black: kalor yang diterima = kalor yang dikeluarkan
Kalor jenis air = 4.200 J/kgK atau 1 kal/g°C
Kalor jenis es = kalor jenis uap air = 2.100 J/kgK atau 0,5 kal/g°C
Kalor uap air = 540 kal/g atau 2.268.000 J/kg
Kalor lebur es = 80 kal/g atau 336.000 J/kg
Kalor pembakaran: Q = m x p
Melebur/membeku: Q = m x L
Menguap/mendidih: Q = m x U



Kalor Jenis
Rumus:
Q=m\times c \times\Delta\! t
dengan ketentuan:
  • \!Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
  • \!m = Massa zat (Gram, Kilogram)
  • \!c = Kalor jenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C)
  • \Delta\!t = Perubahan suhu (°C) → (t2 - t1)
Untuk mencari kalor jenis, rumusnya adalah:
\!c=\frac{Q}{\!m\times\Delta\!t}
Untuk mencari massa zat, rumusnya adalah:
\!m=\frac{Q}{\!c\times\Delta\!t}

Latihan Soal:
  1. Selembar aluminium yang massanya 75 gram dipanaskan dari suhu 10°C menjadi suhu 70°C. Jika kalor jenis aluminium adalah 0,9 Joule/gram°C, berapakah kalor yang diterima aluminium tersebut?
  2. Untuk menaikkan suhu 200 gram logam X dari suhu 25°C menjadi 75°C dibutuhkan kalor sebanyak 35 Kilojoule. Berapakah kalor jenis logam X tersebut?
  3. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 350 gram besi dari suhu 20°C menjadi 100°C? Kalor jenis besi = 0,11 Kalori/gram°C.
  4. Berapakah jumlah kalor yang dilepaskan untuk mendinginkan 200 gram air dari suhu 100°C menjadi suhu 0°C? Kalor jenis air = 1 kalori/gram°C.
  5. Sebuah kubus besi memiliki panjang sisi 10 cm. Jika massa jenis besi adalah 7.860 kg/cm3, kalor jenis besi adalah 0,11 kalori/gram°C, suhu awal besi = -5°C dan suhu akhir besi adalah 55°C, tentukan massa kubus besi tersebut dan tentukan berapakah kalor yang diterima kubus besi tersebut? Nyatakan dalam satuan joule!
  6. Untuk menaikkan suhu 150 gram mentega dari suhu 10°C menjadi suhu 40°C dibutuhkan kalor sebanyak 22,5 kilojoule. Berapakah kalor jenis mentega tersebut?
  7. Sepotong besi yang mempunyai kalor jenis 0,11 kalori/gram°C dipanaskan dari suhu 15°C menjadi 55°C dan diberikan kalor sebanyak 2.200 kalori. Berapakah massa besi tersebut?
  8. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 10 kg es dari suhu -100°C menjadi suhu 0°C?
  9. Sebuah lempengan tembaga bermassa 1,2 kg dipanaskan dari suhu 10°C menjadi suhu 100°C. Berapakah kalor yang dibutuhkan lempengan tembaga tersebut? Kalor jenis tembaga = 0,09 kalori/kg°C.
  10. Suhu awal aluminium adalah 10°C. Jika kalor jenis aluminium = 0,21 kalori/gram°C, massa aluminium = 50 gram dan kalor yang dibutuhkan aluminium = 6.300 Joule. Berapakah suhu akhir aluminium itu?


Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh benda untuk menaikkan suhunya 1°C.
Rumus kapasitas kalor:
\!H=\frac{Q}{\Delta\!t}

\!H=\frac{\!m\times\!c\times\Delta\!t}{\Delta\!t}

\!H=\!m\times\!c
dengan syarat:
  • \!Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
  • \!H = Kapasitas kalor (Joule/°C)
  • \!m = Massa zat (Gram, Kilogram)
  • \!c = Kalor jenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C)
  • \Delta\!t = Perubahan suhu (°C) → (t2 - t1)
contoh soal: sebuah zat dipanaskan dari suhu 10°C menjadi 35°C. Kalor yang dikeluarkan adalah 5000 Joule. Jika masa zat adalah 20 kg. Berapakah kalor jenis dan kapasitas kalor zat tersebut? Jawab = Diketahui=
          t1 =10°C
          t2 =35°C
          Q  =5000 J
          m  =20 kg
Ditanya = b. Kapasitas kalor (H)
           a. kalor jenis (c)
           delta t = t2-t1
                  = 35°-10°
                  = 25°
        c  = Q:(m*delta t)
        c  = 5000:(20*25)
        c  = 5000: 500
        c  = 10 J/kg C°
 H = m × c
   = 20kg × 10 J/kg C°
   = 200 J/ C°

Soal :

  1. Berapakah kapasitas kalor 125 gram air, jika kalor jenis air adalah 4,2 Joule/gram°C?
  2. Untuk menaikkan suhu aluminium dari suhu 7,5°C menjadi suhu 37,5°C dibutuhkan kalor sebanyak 36 kilojoule. Berapakah kapasitas kalor aluminium tersebut?
  3. Untuk menurunkan suhu tembaga dari suhu 100°C menjadi suhu 10°C dilepaskan kalor sebanyak 2.000 Joule. Jika kalor jenis tembaga adalah 0,09 kalori/gram°C, berapakah massa tembaga tersebut?
  4. Sebuah balok aluminium memiliki panjang 15 cm, lebar 10 cm dan tinggi 6 cm. Jika massa jenis aluminium adalah 2.700 kg/cm3 dan kalor jenis balok aluminium adalah 0,9 Joule/gram°C, tentukan massa balok aluminium dan tentukan berapakah kapasitas kalor balok aluminium tersebut.
  5. Berapakah kapasitas kalor 1 kg air?
  6. Kalor yang dibutuhkan besi adalah 30 Kilojoule dan kapasitas kalornya adalah 1.500 Joule/°C, berapakah suhu besi tersebut?
  7. Massa selembar aluminium adalah 20 gram. Jika kapasitas kalor selembar aluminium adalah 1.730 Joule/°C, berapakah kalor jenis aluminium tersebut?
  8. Tentukan massa air, jika kapasitas kalor air = 2,1 kilojoule dan kalor jenis air = 4,2 Joule/gram°C.
  9. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan 2 kg es dengan kalor lebur es = 334 Joule/gram.

Perubahan Wujud oleh Kalor dibagi dua Kalor lebur dan Kalor uap.

Kalor lebur
Rumus:
\!Q=\!m\times\!L
dengan ketentuan:
  • \!Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
  • \!m = Massa zat (Gram, Kilogram)
  • \!L = Kalor lebur zat (Joule/kilogram, Kilojoule/kilogram, Joule/gram)

Kalor uap
Rumus:
\!Q=\!m\times\!U
dengan ketentuan:
  • \!Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)
  • \!m = Massa zat (Gram, Kilogram)
  • \!U = Kalor uap zat (Joule/kilogram, Kilojoule/kilogram, Joule/gram)
Contoh Soal :
Berapa energi kalor yang diperlukan untuk menguapkan 5 Kg air pada titik didihnya, jika kalor uap 2.260.000 Joule/Kilogram ?
Jawab :
Diketahui  : m = 5 Kg
             U = 2.260.000 J/Kg

Ditanyakan : Q =..... ?

Jawab Q = m x U
        = 5 Kg x 2.260.000 J/Kg
        = 11.300.000 J
        = 11,3 x 106 J
latihan soal:
  1. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah suhu 900 gram es dari suhu -10°C hingga seluruhnya menjadi air bersuhu 20°C? Kalor jenis air = 1 kalori/gram°C, kalor jenis es = 0,5 kalori/gram°C, kalor lebur air dan es = 80 kalori/gram.
  2. Berapakah kalor yang diperlukan untuk mengubah 20 gram es bersuhu 0°C menjadi air bersuhu 10°C?
  3. Untuk mengubah tembaga bersuhu 30°C menjadi suhu 0°C, dilepaskan kalor sebanyak 900 joule. Berapakah massa tembaga yang terbentuk?
  4. Sebuah balok es memiliki panjang 20 cm, lebar 10 cm dan tinggi 2,5 cm, dari suhu -25°C berubah menjadi air bersuhu 25°C. Jika massa jenis es adalah 920 kg/cm3, kalor jenis es = 2,1 Joule/gram°C, kalor jenis air = 4,2 Joule/gram°C dan kalor lebur es dan air adalah 334 Joule/gram, berapakah jumlah kalor yang dibutuhkan zat tersebut?
  5. Untuk meleburkan 2 kg emas, diperlukan kalor sebanyak 14,2 megajoule. Berapakah kalor lebur emas tersebut?
  6. Jumlah kalor yang diperlukan sebanyak 660 joule digunakan untuk memanaskan 11 gram es yang suhunya adalah 1°C. Jika kalor lebur es adalah 334 Joule/gram, berapakah suhu akhirnya?
  7. Sebanyak 40 gram besi bersuhu 1,5°C dipanaskan dengan jumlah kalor 700 joule. Jika kalor lebur besi = 240 Joule/gram, maka apakah bentuk wujud yang terakhir?
  8. Sepotong aluminium bermassa 30 gram diuapkan hingga semuanya menjadi uap. Jika kalor uap aluminium adalah 11.390 Joule/gram, berapakah kalor yang diserap oleh aluminium tersebut?
  9. Berapakah kalor yang dilepaskan untuk mengubah 50 gram timah hitam bersuhu 0°C hingga semuanya menjadi uap bersuhu 100°C?
  10. Air bermassa 220 gram memiliki suhu 20°C. Tentukan kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan seluruh air tersebut. Kalor jenis air = 1 kalori/gram°C, kalor uap air = 540 kalori/gram dan titik didih air = 100°C.
  11. Sebanyak 10 gram uap air jenuh bersuhu 100°C dialirkan ke dalam sebuah kalorimeter yang berisi 81 gram air dan 10 gram es bersuhu 0°C. Jika massa kalorimeter 100 gram dan kalor jenisnya adalah 0,09 kalori/gram°C, maka berapakah suhu akhirnya?
  12. Untuk mengubah es dari suhu 0°C menjadi suhu 100°C dibutuhkan kalor sebanyak 200 kilojoule. Berapakah massa es tersebut?

Asas Black
Asas Black : Jumlah kalor yang diterima sama dengan jumlah kalor yang dilepas..
Rumus:
\!Q_{terima}=\!Q_{lepas} 

Latihan soal:
Mudah
  1. Sebatang besi yang massanya 50 gram dan bersuhu 26,3°C dimasukkan ke bejana aluminium bermassa 75 gram dan bersuhu 33,7°C. Jika kalor jenis besi = 0,11 kalori/gram°C dan kalor jenis aluminium = 0,09 kalori/gram°C, maka berapakah suhu akhir dari campuran tersebut?
  2. Alkohol yang massanya 50 gram dan suhunya adalah 66,3°C dimasukkan ke dalam air yang massanya adalah 75 gram dan suhunya adalah 21,9°C. Kalor jenis alkohol = 2,4 J/g°C dan kalor jenis air = 4,2 J/g°C. Berapakah suhu akhir campuran itu?
  3. Sebanyak 140 gram mentega bersuhu 50°C dimasukkan ke dalam wadah berisi 70 gram es batu bersuhu 30°C. Berapakah suhu akhir campuran tersebut? Kalor jenis mentega = 0,6 Joule/gram°C dan kalor jenis es batu = 2,1 Joule/gram°C.
  4. Sebanyak 0,2 kg air yang suhunya 80°C dituangkan ke dalam bejana tembaga yang suhunya 20°C dan kapasitas kalornya adalah 168 Joule/°C. Berapakah suhu akhirnya?
  5. Selembar aluminium bermassa 36 gram dan bersuhu 15°C dimasukkan ke dalam bejana berisi aluminium bermassa 18 gram dan bersuhu 7,5°C. Berapakah suhu akhir campuran tersebut? Kalor jenis aluminium = 0,22 kalori/gram°C.
  6. Sebatang besi yang bermassa 200 gram dan bersuhu 100°C dimasukkan ke dalam air bermassa 300 gram dan bersuhu 200°C. Jika kalor jenis besi = 0,11 kalori/gram°C dan kalor jenis air = 4,2 Joule/gram°C, berapakah suhu akhir campuran tersebut?
  7. Sepotong emas bermassa 50 gram dan bersuhu 25,6°C dimasukkan ke wajan berisi aluminium bermassa 65 gram dan bersuhu 47,4°C. Jika kalor jenis emas = 0,03 kalori/gram°C dan kalor jenis aluminium = 0,22 kalori/gram°C, berapakah suhu akhir campuran tersebut?
  8. Sebuah germanium bermassa 1,1 kg dan bersuhu 97°C dimasukkan ke wadah tembaga bermassa 1,4 kg bersuhu 9°C. Jika kalor jenis germanium = 0,61 kalori/gram°C dan kalor jenis tembaga = 0,09 kalori/gram°C, berapakah suhu akhir campuran tersebut?
Sedang
  • Volume udara tertutup 500 liter, massa jenis 1,2 kg/m³, tekanan 5 atm, dan suhu 27°C. Udara dipanaskan dengan volume tetap sehingga tekanan sekarang menjadi 5,4 atm. Kalor jenis udara 2.100 J/kgK.
    • Berapa suhu udara sekarang?
    • Berapa energi kalor yang diperlukan pada pemanasan ini?
  • Ibu memasak air dengan kompor minyak tanah. Panci aluminium yang digunakan ibu memiliki kapasitas kalor 4.000 J/°C, diisi air sebanyak 5 liter dengan suhu 28°C. Air dipanaskan sampai mendidih (110°C) memerlukan waktu 1 jam. Jumlah minyak dalam kompor pada awalnya 4,8 liter, dan setelah digunakan jumlahnya tinggal 2,7 liter. C air= 4.200 J/kg°C, massa jenis air= 1.000 kg/m³.
    • Berapa jumlah kalor yang dibutuhkan untuk memasak air?
    • Jika kompor dianggap tidak menyerap kalor selama pemanasan, berapa daya kompor?
    • Berapa kalor pembakaran minyak tanah?
http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus-Rumus_Fisika_Lengkap/Kalor



Poskan Komentar