Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black – Pada kesempatan kali ini aku akan menyebarkan pengetahuan perihal Termodinamika dan Hukum Asas Black. Bagi anak Sekolah Menengan Atas ataupun Sekolah Menengah Pertama Asas Black sudah bukan hal yang gres dalam mata pelajaran Fisika. Hukum ini berbicara perihal pencampuran dua buah zat yang mempunyai perbedaan suhu, dimana zat yang mempunyai suhu yang lebih tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang mempunyai suhu yang lebih renda akan mendapatkan kalor, hal ini merupakan aturan kekekalan energi.
Rumus yang akan Anda gunakan dalam menuntaskan Soal di bawah ini.
Baik Untuk materi dan pola soal lainya Anda bida baca pada artikel aku sebelumnya yaitu
Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Perubahan Wujud Zat
Contoh 1 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Sebuah balok es bermassa 100 gram dan mempunyai suhu -5 °C dicampurkan ke dalam wadah yang berisi 200 gram air bersuhu 90 °C. Diketahui kalor jenis es ialah 0,5 kal/gr °C. kalor jenis air ialah 1 kal/gr °C dan kalor lebur es ialah 80 kal/g. Jika wadah tersebut tidak menyerap ataupun melepaskan kalor, maka tentukan suhu final adonan tersebut?
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan ilustrasi proses pencampuran es dan air panas
Q1, Q2 dan Q3 merupakan proses yang dialami oleh Es bermassa 100 gram. Suhu awal es tersebut ialah -5 °C, lalu suhu ini dinaikkan dari -5 °C sampai 0 °C proses untuk menaikkan suhu ini membutuhkan sejumlah kalor sebesar Q1. Setelah suhu Es dinaikkan menjadi 0 °C, pada suhu ini es akan mengalami proses perubahan wujud dari padat (balok es) menjadi cair (air). Prosesi meleburnya Es membutuhkan kalor sebesar Q2, perlu diingat proses ini hanya mengubah wujud zat dari padat menjadi cair akan tetapi suhunya masih sama, yaitu 0 °C. Setelah es mencair menjadi air proses selanjutnya ialah air akan mengalami kenaikan suhu sampai terjadi kesetimbangan termal pada suhu (Tc), proses ini membutuhkan kalor sebesar Q3 pada diagram di atas.
Proses Q1, Q2 dan Q3 ialah proses yang dialami es sampai terjadi kesetimbangan termal, sehingga massa yang dipakai pada ketiga proses ini ialah massa es, yaitu 100 gram. Semua proses ini membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu dan meleburkan es. Dalam asas Black proses ini dinamakan Q(terima).
Q4 ialah proses yang dialami oleh air bermassa 200 gram dan mempunyai suhu 90 °C. Proses ini hanya menurunkan suhu air sampai terjadi kesetimbangan termal, yaitu pada suhu Tc. Pada proses penurunan suhu maka air akan melepaskan sejumlah suhu. Dalam asas Black proses ini dinamakan Q(lepas)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Ms = 100 gram
Ma = 200 gram
Ts = -5 °C
Ta = 90 °C
cs=0,5 kal/gr °C
ca=1 kal/gr °C
Ls=80 kal/g
Ditanya : tentukan suhu final adonan tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang Sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Karena pada proses Q1 es masih berwujud pada maka kalor jenis yang dipakai ialah kalor jenis es. Sedangkan pada Q3 es telah berubah wujud menjadi air sehingga kalor jenis yang dipakai ialah kalor jenis air. Dan suhu awal Q3 ialah 0 °C
Penjelasan mengenai ∆T.
Perhatikan pada proses Q1 ialah menaikkan suhu dari -5 °C menjadi 0 °C. Suhu yang lebih tinggi ialah 0 °C dan yang lebih rendah ialah -5 °C, maka ∆T1 = 0 – Tes = 0 °C – (-5 °C)
Perhatikan pada proses Q3 ialah menaikkan suhu dari 0 °C menjadi Tc. Suhu yang lebih tinggi ialah Tc dan yang lebih rendah ialah 0 °C, maka ∆T3 = Tc – T3 = Tc – 0 °C
Perhatikan pada proses Q4 adalah menurunkan suhu dari 90 °C menjadi Tc °C. Suhu yang lebih tinggi ialah 90 °C dan yang lebih rendah ialah Tc, maka ∆T4 = T4 – Tc = 90 °C – Tc.
Langkah Terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui, maka diperoleh
Jadi, suhu final adonan tersebut ialah 32,5 °C
Contoh 2 - Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Perubahan Wujud Zat
Sebatang Es bermassa 100 gram ketika berada pada titik lebur es dimasukkan ke dalam wadah berisikan 200 gram air bersuhu 80 °C ( kalor jenis air = 1 kal/gr °C dan kalor lebur es = 80 kal/gr °C). Jika dianggap tidak ada kalor yang diserap dan di keluarkan oleh wadah, maka tentukan suhu ketika terjadi kesetimbangan termal?
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan diagram untuk memvisualisasikan proses apa saja yang terjadi pada ketika pencampuran.
Ingat Titik lebur es ialah pada suhu 0 °C di sini es akan mendapatkan sejumlah kalor untuk melebur, maka suhu balok es bermassa 100 gram mula-mula ialah 0 °C. Proses QL hanya mengubah es berwujud pada menjadi cair (air), namun suhunya tetap 0 °C. Sehingga suhu awal Q1 ialah 0 °C yang akan menjadi suhu awal air sehabis melebur.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
M(es) = 100 gram (Massa Es)
M(air) = 200 gram
T(es) = 0 °C (Suhu Es)
T1(air) = 0 °C (Suhu awal air sehabis melebur)
T2(air) = 80 °C (Suhu air yang akan di campur)
c(air) = 1 kal/gr °C
L(es) = 80 kal/g
Ditanya : tentukan suhu final adonan tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Langkah Terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui, maka diperoleh
Jadi, suhu final adonan tersebut ialah 26,67 °C
Contoh 3 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Segelas air yang mempunyai massa 100 gram dan bersuhu 90 °C (kalor jenis air = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)) lalu air tersebut dicampurkan ke dalam wadah yang berisi 50 gram air bersuhu 25 °C. Jika wadah tersebut tidak menerap dan melepaskan kalor, maka tentukan suhu final adonan pada ketika terjadi kesetimbangan termal?
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan diagram blog proses pencampuran dua zat
Pernahkah Anda mencampurkan air yang panas dengan air dingin? Apa yang terjadi ? maka Anda akan memperoleh air hangat. begitu juga ketika Anda mencampurkan Air bersuhu 25 °C dengan air yang suhunya lebih tinggi maka akan terjadi peningkatan suhu. Maka air bersuhu 25 °C akan mendapatkan sejumlah kalor untuk meningkatkan suhu, proses ini dinamakan Q1 pada blog diagram. Kemudian ketika air bersuhu 90 °C dicampurkan dengan air yang suhunya lebih rendah maka akan terjadi penurunan suhu. sehingga air bersuhu 90 °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 = 100 gram
T1 = 25 °C
T2 = 90 °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
Gunakan Rumus Asas Black
Karena yang melepaskan kalor 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 68,33 °C
Contoh 4 - Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Perubahan Wujud Zat
Jika diketahui kalor jenis es ialah 0,5 kal/gram °C, kalor lebur es ialah 80 kal/gram dan kalor jenis air ialah 1 kal/g °C. Tentukan kalor yang diperlukan untuk mengubah balok es bermassa 200 gram dari suhu -10 °C menjadi 50 °C?
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan ilustrasi proses perubahan es bersuhu -10 °C menjadi 50 °C
Proses apa saja yang terjadi ketika kita ingin menaikkan suhu balok es bermassa 200 gram dari suhu -10 °C menjadi 50 °C. Ingat es hanya akan melebur ketika es mendapatkan sejumlah kalor pada suhu titik lebur yaitu, 0 °C. Karena suhu awal es ialah -10 °C, maka es memerlukan sejumlah kalor untuk menaikkan suhu es dari -10 °C menjadi 0 °C proses ini dinamakan Q1 pada blog diagram di atas. Setelah es mendapatkan kalor sebesar Q1, maka suhu es menjadi 0 °C akan tetapi es masih berwujud pada. Proses selanjutnya ialah es membutuhkan kalor sebesar Q2 untuk melebur, pada proses ini es akan berubah wujud menjadi air dan suhunya masih sama yaitu 0 °C. Setelah menjadi air, proses terakhir ialah menaikkan suhu air dari 0 °C menjadi 50 °C, proses ini membutuhkan kalor sebesar Q3 pada blog diagram di atas.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Ms = 200 gram
Ts = -10 °C
cs=0,5 kal/gr °C
ca=1 kal/gr °C
Ls=80 kal/g
Ditanya : tentukan suhu final adonan tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang Sesuai
Pertama : Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu es dari -10 °C menjadi 0 °C
Kedua : Kalor yang diperlukan untuk meleburkan es menjadi cair (air), suhu air masih sama yaitu 0 °C.
Ketiga : Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu es yang telah mencair pada suhu 0 °C menjadi suhu 50 °C. Karena es telah menjadi air maka kalor jenis yang dipakai adalak kalor jenis air
Terakhir : Kalor yang diperlukan untuk mengubah balok es bermassa 200 gram dari suhu -10 °C menjadi 50 °C ialah jumlah dari kalor yang diperlukan untuk semua proses di atas
Ingat : 1 kalori = 4,2 joule; maka kita sanggup mengungkapkan kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu es dari -10 °C menjadi 50 °C dalam satuan joule
Jadi, Kalor yang diperlukan untuk mengubah balok es bermassa 200 gram dari suhu -10 °C menjadi 50 °C ialah 27000 Kal atau 113400 Joule
Contoh 5 - Soal Dan Pembahasan Asas Black Disertai Perubahan Wujud Zat
Perhatikan grafik pemanasan 500 gram es bersuhu -10 °C berikut! Jika kalor jenis es ialah 2100 J/kg °C, kalor jenis air ialah 4200 J/kg °C dan kalor lebur es ialah 336000 J/Kg. Berapakah kalor yang diperlukan dalam proses dari B-C-D?
Jawab :
Langkah 1 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui :
cs = 2100 J/kg °C
ca = 4200 J/kg °C
Ls = 336000 J/Kg
Perhatikan satuan kalor jenis dan kalor lebur ialah Kg maka kita harus mengubah satuan massa ke Kg atau mengubah satuan kalor jenis dan kalor lebur ke gram. Di sini aku menentukan untuk mengonversi satuan massa ke Kg.
Ms = 500 gram = 0,5 Kg
Ditanya : Berapakah kalor yang diperlukan dalam proses dari B-C-D?
Langkah 2 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai
Perhatikan Proses B ke C
Ini merupakan proses perubahan wujud pada (es) menjadi cair (air) atau proses peleburan. Kalor yang diperlukan untuk meleburkan es adalah
Perhatikan Proses C ke D
Proses ini merupakan proses menaikkan suhu air dari 0 °C menjadi 30 °C. Karena wujud zat ialah cair (air) maka kalor jenis yang dipakai ialah kalor jenis air dan massa air sama dengan massa es. Proses menaikkan suhu sebesar ∆T akan membutuhkan kalor sebesar.
Maka kalor yang diperlukan dalam proses B-C-D adalah
Jadi , kalor yang diperlukan dalam proses dari B-C-D ialah 231000 Joule
Untuk soal selanjutnya Klik Next
Trima Kasih telah berkunjung dan selamat belajar.
