Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black

Januari 08, 2018    contoh soal fisika sma , sma , suhu dan kalor   

Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black - Asas Black merupakan suatu prinsip dalam dunia termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black.

Asas Black ini menjabarkan:

1. Jika dua buah benda dengan suhu yang berbeda di campurkan, maka benda yang mempunyai suhu yang lebih tinggi akan memperlihatkan kalor atau melepaskan kalor kepada benda yang suhunya lebih rendah sampai terjadi kesetimbangan termal antara kedua benda atau suhu final pencampuran kedua benda sama.
2. Jumlah kalor yang diserap oleh benda yang mempunyai suhu lebih rendah sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda yang mempunyai suhu lebih tinggi

Bunyi Asas Black ialah sebagai berikut:

ketika zat bersuhu tinggi dan zat bersuhu rendah di campurkan maka banyaknya kalor yang dilepas oleh suatu zat yang mempunyai suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh suatu zat yang lebih rendah.

Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika Sekolah Menengan Atas Part 1 - Kalor

Kumpulan Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black

Contoh 1 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30 °C dicampurkan dengan air yang panas bermassa 100 gram dan mempunyai suhu 90 °C. Diketahui bahwa kalor jenis air = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal?

Jawab:

Langkah 1 : Gambarkan blog diagram yang sesuai

Ingat : Konsep Asas Black, ketika zat bersuhu tinggi dan zat bersuhu rendah di campurkan maka banyaknya kalor yang dilepas oleh suatu zat yang mempunyai suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh suatu zat yang lebih rendah.

Perlu diingat, pada Asas Black ∆T merupakan selisih antara suhu yang lebih tinggi dengan suhu yang lebih renda. Hal ini perlu diperhatikan ketika memilih suhu adonan dari suatu zat.

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:

M1 = 200 gram

T1 = 30 °C

M2 = 100 gram

T2 = 90 °C

c1 = c2 = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) (dua zat yang sama, yaitu air)

Ditanya : Tentukan suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal?

Langkah 3 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai

Gunakan Rumus Asas Black

Perhatikan bahwa kedua zat telah dalam wujud cair, maka tidak ada proses perubahan wujud menyerupai proses menguap ataupun melebur. Sehingga proses yang terjadi ialah kenaikan dan penurunan suhu. Ketika zat bersuhu tinggi dicampur dengan zat bersuhu rendah maka zat bersuhu tinggi akan melepaskan kalor sedangkan yang bersuhu rendah akan mendapatkan kalor dalam jumlah yang sama. Pada diagram di atas Q1 mendapatkan sejumlah kalor sehingga suhu air hambar meningkat dan Q2 melepaskan kalor sehingga suhu air panas menurun. Proses ini terjadi sampai terjadi kesetimbangan termal.

Ingat kalor yang diharapkan untuk menaikkan suhu zat sebesar ∆T ialah Q = m c ∆T, maka diperoleh

∆T ialah suhu tinggi di kurang suhu rendah. Perhatikan diagram di atas sanggup dilihat bahwa suhu final adonan selalu berada di antar kedua suhu zat yang dicampur. Maka diperoleh

Langkah Terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui

Jadi, suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal ialah 50 °C.

Perhatikan rumus yang telah kita per oleh:

Dengan rumus ini kita sanggup memilih suhu pencampuran dua zat tetapi tanpa perubahan wujud zat. Seperti proses melebur.



Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika Sekolah Menengan Atas Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)

Contoh 2 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Segelas air bermassa 70 gram dan bersuhu 80 °C (kalor jenis air = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)) kemudian dicampur dengan 50 gram air bersuhu 20 °C. Jika pencampuran kedua air tersebut pada sistem terisolasi,  Tentukan suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal?
Jawab :

Langkah 1 : Gambarkan diagram blog proses pencampuran dua zat

Air bersuhu 20 °C ketika dicampurkan dengan air yang suhunya lebih tinggi maka akan terjadi peningkatan suhu. Maka air bersuhu 20 °C akan mendapatkan sejumlah kalor untuk meningkatkan suhu, proses ini dinamakan Q1 pada blog diagram. Kemudian ketika air bersuhu 80 °C dicampurkan dengan air yang suhunya lebih rendah maka akan terjadi penurunan suhu. sehingga air bersuhu 80 °C akan melepaskan kalor untuk menurunkan suhu proses ini dinamakan Q2 pada blog diagram.

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
M1 = 50 gram
M2 = 70 gram
T1 = 20 °C
T2 = 80 °C
c1 = c2 = c = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) (dua zat yang sama, yaitu air)
Ditanya : Tentukan suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal?

Langkah 3 : Gunakan konsep atau rumus yang sesuai dengan kasus di atas

Cara 1 – Menggunakan Rumus Asas Black

Karena yang melepaskan kalor (Q2) ialah suhu air bersuhu tinggi dan yang mendapatkan kalor ialah air bersuhu rendah. Dan pada proses ini tidak ada proses perubahan wujud zat, maka diperoleh

Jadi, suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal ialah 55 °C

Cara 2 – Menggunakan Rumus Asas Black Termodifikasi

Karena kedua zat telah berbentuk cair (air) maka tidak ada terjadi perubahan wujud zat. Seperti perubahan es menjadi air (melebur). Gunakan rumus suhu pencampuran dua zat tetapi tanpa perubahan wujud zat. Seperti proses melebur.

Jadi, suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal ialah 55 °C

Contoh 3 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Sebuah logam tembaga yang mempunyai massa m, mula-mula suhu tembaga ialah 90 °C kemudian dimasukkan ke dalam wadah berisi 100 gram air pada suhu 20 °C. Jika suhu setimbang sistem ialah 65 °C, kalor jenis air ialah 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) dan kalor jenis tembaga ialah 0,215 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan massa logam tembaga tersebut? (Asumsikan bahwa wadah tidak mempengaruhi sistem)

Jawab :
Langkah 1 : Menggambarkan blog diagram sistem

Air ialah sistem yang menerika kalor dan tembaga ialah sistem yang melepaskan kalor. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : t = tembaga dan a = air
Tt = 90  °C
Ta = 20 °C
Tc = 65 °C
Ma = 100 gram
ca = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)
ct = 0,215 kal.gram^(-1)°C^(-1)
Ditanya : Tentukan massa logam tembaga tersebut?

Langkah 3 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai

Gunakan Rumus Asas Black

Jadi, massa logam tembaga tersebut ialah 0,84 kg

Contoh 4 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Susu cair sebanyak 80 gram mempunyai suhu 25 °C dituangkan ke dalam sebuah cangkir. Selanjutnya, susu tersebut dicampurkan dengan kopi panas yang mempunyai massa 120 gram dan suhu 80 °C. Anggap kalor jenis kedua cairan sama dan asumsikan bahwa cangkir tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Tentukan suhu kesetimbangan termal adonan tersebut?

Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram pencampuran dua cairan tersebut

Karena asumsikan bahwa cangkir tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka Susu ialah sistem yang menerika kalor sebab mempunyai suhu yang lebih rendah. Sedangkan, kopi ialah sistem yang melepaskan kalor sebab mempunyai suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : s = susu dan k = kopi
Tk = 80  °C
Ts = 25 °C
Mk = 120 gram
Ms = 80 gram
ct = ca
Ditanya : Tentukan massa logam tembaga tersebut?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black

Jadi, suhu kesetimbangan termal adonan tersebut ialah 58 °C

Contoh 5 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Sepotong aluminium bermassa 200 gram dan mempunyai suhu 20 °C. Kemudian aluminium tersebut dimasukkan ke dalam baskom yang berisikan air bermassa 100 gram dan mempunyai suhu 80 °C. Jika diketahui bahwa kalor jenis aluminium tersebut ialah 0,22 kal.gram^(-1)°C^(-1) dan kalor jenis air ialah 1 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan suhu final air dan aluminium sesudah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?

Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram proses pencampuran aluminium dan air

Asumsikan bahwa baskom tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka aluminium ialah sistem yang menerika kalor sebab mempunyai suhu yang lebih rendah. Sedangkan, air ialah sistem yang melepaskan kalor sebab mempunyai suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan

Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : al = aluminium dan a = air
Ta = 80  °C
Tal = 20 °C
Ma = 100 gram
Mal = 200 gram
ca = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)
c-al = 0,22 kal.gram^(-1)°C^(-1)
Ditanya : Tentukan suhu final air dan aluminium sesudah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?

Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black

Jadi, suhu final air dan aluminium sesudah terjadi kesetimbangan termal (Tc) ialah 61,67 °C atau mendekati 62 °C


Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika Sekolah Menengan Atas Part 1 - Mesin Karnot dan Hukum Kedua Termodinamika


Itulah artikel wacana Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black semoga artikel ini bermanfaat dan Terima Kasih telah berkunjung.