Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black
Pada kesempatan kali ini kita akan pelajari mengenai termodinamika, yaitu bagaimana cara memilih suhu akhir, kalor jenis dari dua zat yang berbeda serta memiiki suhu yang berbeda dicampurkan dan bagaimana cara menghitung jumlah kalor yang dibutuhkan untuk merubah wujud zat (es) dari wujud pada menjadi uap air pada suhu tertentu.
Rumus Asas Black dan Kalor
Berikut ialah Rumus-Rumus yang di perlukan dalam menuntaskan soal dibawah ini.
Contoh 1 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Satu kilogram air mendidih dituangkan ke dalam ember logam yang terbuat dari aluminium dan diketahui massa ember tersebut ialah 2 Kg. Jika suhu sesudah terjadi kesetimbangan ialah 75 °C maka tentukan suhu ember mula-mula? (Kalor jenis aluminium ialah 900 J/Kg K dan kalor jenis air ialah 4180 J/kg K)
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan kurva gambaran untuk menggambarkan proses apa saja yang terjadi.
Perhatikan suhu awal air mendidih ialah 100 °C, sesudah dimasukkan ke dalam ember suhu kesetimbangan terjadi pada suhu 75 °C. Terlihat bahwa suhu air menurun sesudah dimasukkan ke dalam bejana, artinya air melepaskan sejumlah kalor untuk menurunkan suhu. Sehingga yang mendapatkan kalor ialah bejana.
Langka 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan b = ember dan a = air maka
ca = 4180 J/kg K
cb = 900 J/Kg K
Ma = 1 Kg
Mb = 2 Kg
Ta = 100 °C
Tc = 75 °C
Ditanya : Tentukan suhu ember mula-mula?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Langkah Terakhir : substitusikan nilai-nilai yang diketahui
Jadi, suhu ember mula-mula ialah 16,94 °C
Contoh 2 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Sebuah alat kalorimeter yang cuilan dalamnya terbuat dari aluminium dipakai untuk percobaan. Misalkan pada suatu percobaan kalorimeter di isi air sebanyak 0,2 Kg. Termometer mengatakan angka 20 °C. Kemudian 0,5 Kg timah hitam bersuhu 100 °C dimasukkan pada kalorimeter tersebut, sesudah kesetimbangan termal tercapai termometer tersebut mengatakan suhu 24 °C. Jika kalor jenis aluminium ialah 900 J/Kg K dan kalor jenis air ialah 4180 J/kg K, tentukan kalor jenis timah hitam tersebut! Diketahui massa kalorimeter ialah 0,4 Kg.
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan kurva gambaran untuk menggambarkan proses apa saja yang terjadi.
Kurva di atas mengilustrasikan bahwa suhu awal aluminium dan air sama yaitu 20 °C hal ini di sebab ketika air dimasukkan ke dalam kalorimeter maka akan terjadi kesetimbangan termal sehingga suhunya akan sama. Kemudian pada kurva tersebut juga mengatakan bahwa kalor yang dilepaskan oleh timah akan diserap oleh logam aluminium dan air. Hal ini sanggup dilihat dari penurunan pada suhu timah dari 100 °C menjadi 24 °C, sedangkan terjadi peningkatan pada suhu aluminium dan air yaitu dari 20 °C menjadi 24 °C pada ketika terjadi kesetimbangan termal. Jadi, yang melepaskan kalor ialah timah dan yang menyerap kalor ialah aluminium dan air.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan t = timah, al = aluminium dan a = air, maka
Mt = 0,5 Kg
Ma = 0,2 Kg
Mal = 0,4 Kg
Tt = 100 °C
Ta = Tal = 20 °C
ca = 4180 J/Kg K
c(al) = 900 J/Kg K
Ditanya : Tentukan kalor jenis timah hitam tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Langkah Terakhir : substitusikan nilai-nilai yang diketahui
Jadi, kalor jenis timah hitam tersebut ialah 125,9 J/kg K
Contoh 3 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Sebuah kalori meter yang kapasitas kalornya ialah 209 J/°C berisi 200 gram air yang suhunya 20 °C. Kemudian ke dalam kalorimeter tersebut dituangkan 150 gram air 100 °C. Hitunglah suhu simpulan adonan tersebut? (Kalor jenis air ialah 4180 J/Kg K)
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan kurva gambaran untuk menggambarkan proses apa saja yang terjadi.
Kurva di atas mengilustrasikan bahwa suhu awal kalorimeter dan air bermassa 200 gram sama yaitu 20 °C hal ini di sebab ketika air dimasukkan ke dalam kalorimeter maka akan terjadi kesetimbangan termal sehingga suhunya akan sama. Kemudian pada kurva tersebut juga mengatakan bahwa kalor yang dilepaskan oleh air bermassa 150 gram yang bersuhu 100 °C akan diserap oleh kalorimeter dan air bermassa 200 gram yang mempunyai suhu 20 °C.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan k = kalorimeter, a1 = air bermassa 200 gram dan a2 = air bermassa 150 gram, maka
Ma1 = 200 gram = 0,2 Kg
Ma2 = 150 gram = 0,15 Kg
Ta1 = Tk = 20 °C
Ta2 = 100 °C
c(air) = 4180 J/Kg K (Kalor Jenis Air)
Ck = 209 J/°C (Kapasitas Kalorimeter)
Ditanya : Hitunglah suhu simpulan adonan tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Langkah Terakhir : substitusikan nilai-nilai yang diketahui
Jadi, suhu simpulan adonan tersebut ialah 50 °C
Contoh 4 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Sebuah ember yang terbuat dari gelas massanya ialah 500 gram berisi 100 gram minyak bersuhu 75 °C (kalor jenis minyak ialah 1547 J/Kg K). Kemudian ke dalam ember tersebut dimasukkan 100 gram es 0 °C. Hitunglah suhu simpulan adonan sistem?
Gunakan data berikut:
Kalor lebur es = 334400 J/Kg
Kalor jenis es = 878 J/Kg K
Kalor jenis air = 4180 J/kg K
Kalor jenis gelas = 836 J/Kg K
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan kurva gambaran untuk menggambarkan proses apa saja yang terjadi.
Ketika ember telah terisi oleh minyak maka akan terjadi kesetimbangan termal antara ember dan minyak sehingga suhu ember dan minyak akan sama, yaitu 75 °C. Kemudian, ketika es bersuhu 0 °C maka es akan mencair (terjadi proses peleburan es menjadi air hal ini sebab es menyerap panas dari minyak dan bejana) selanjutnya air naik hingga terjadi kesetimbangan termal. Perhatikan kurva di atas, ketika terjadi proses peleburan (QL) yang terjadi hanya perubahan wujud padat (es) menjadi cair (air) akan tetapi suhu es dan air masih sama yaitu 0 °C. Jadi, ember dan minyak akan melepaskan kalor sebab mempunyai suhu yang lebih tinggi dan yang mendapatkan kalor tersebut ialah es.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan b = Bejana, s = Es, a = Air dan m = Minyak, maka
Ma = Ms = 100 gram = 0,1 Kg
Mb = 500 gram = 0,5 Kg
Mm = 100 gram = 0,1 Kg
Tb = Tm = 75 °C
Tes = 0 °C
Ta = 0 °C (suhu awal air)
c(minyak) = 1547 J/Kg K (Kalor jenis Minyak)
c(es) = 878 J/Kg K (Kalor jenis Es)
c(air) = 4180 J/Kg K (Kalor Jenis Air)
c(bejana) = 836 J/Kg K (bejana ter buat dari Gelas)
L(es) = 334400 J/Kg (Kalor Lebur Es)
Ditanya : Hitunglah suhu simpulan adonan tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Perhatikan gambar kurva di atas.
- QL ialah kalor lebur yang besarnya Ms x Ls
- Q(air) ialah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar ∆T, yaitu dari 0 °C hingga Tc. Dengan Suhu Tc > Ta
- Q(minyak) ialah kalor yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu sebesar ∆T, yaitu dari 75 °C hingga Tc. Dengan Suhu Tm > Tc
- Q(bejana) ialah kalor yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu sebesar ∆T, yaitu dari 75 °C hingga Tc. Dengan Suhu Tb > Tc, maka diperoleh
Langkah Terakhir : substitusikan nilai-nilai yang diketahui
Jadi, suhu simpulan adonan tersebut ialah 9,6 °C
Contoh 5 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 100 gram Es dari -10 °C menjadi uap air pada 120 °C?
Gunakan Data Berikut :
Kalor lebur Es ialah 33,44 . 10^4 J/Kg
Kalor Uap Air ialah 22,56 . 10^5 J/Kg
Kalor Jenis Es ialah 2090 J/Kg K
Kalor Jenis Air ialah 4180 J/Kg K
Kalor Jenis Uap ialah 2010 J/Kg K
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan kurva gambaran untuk menggambarkan proses apa saja yang terjadi.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Ms = 100 gram = 0,1 Kg
Ts = -75 °C
Tuap = 120 °C
c(es) = 2090 J/Kg K (Kalor jenis Es)
c(air) = 4180 J/Kg K (Kalor Jenis Air)
c(uap) = 2010 J/Kg K (kalor Jenis Uap)
L(es) = 33,44 .10^4 J/Kg (Kalor Lebur Es)
L(uap) = 22,56 . 10^5 J/Kg (Kalor Lebur Uap)
Ditanya : Berapakah kalor yang dibutuhkan?
Proses pertama
Proses yang pertama ialah es membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu es dari -10 °C menjadi 0 °C.
Proses Kedua
Setelah suhu Es menjadi 0 °C, lalu Es masuk ke dalam fase titik lebur dimana akan terjadi perubahan wujud padat (es) menjadi cair (air). Jumah kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es adalah
Proses Ketiga
Setelah es bermetamorfosis air suhu mula-mula air ialah 0 °C. Kemudian untuk menaikkan suhu 0 °C menjadi suhu 100 °C pada titik didih maka kalor yang dibutuhkan adalah
Proses Keempat
Setelah air mendidih proses berikutnya ialah proses perubahan wujud air menjadi uap. Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud air menjadi uap adalah
Proses Kelima
Proses terakhir kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air dari 100 °C menjadi 120 °C
Jadi, Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 100 gram air bersuhu 0 °C menjadi uap air bersuhu 120 °C ialah jumlah dari kelima proses tersebut
Itulah artikel tentang contoh soal dan pembahasan asas black lengkap dengan konsep. Jika ada pertanyaan silahkan tulis di kolom komenter dan jangan lupa juga klik like, share dan follow blog ini kalau anda menyukainya. Follo semoga tidak ketinggalan updatean artikel terbaru. Terimakasih telah berkunjung.