PEMBAHASAN SOAL SBMPTN SUHU DAN KALOR

  1. Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu (koefisien muai linear α = 18 x 10-6 m/oC) pada suhu 0o C jarin-jarinya = 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan hingga 80o C, maka besar pertambahan luas permukaan bola tersebut ialah …. m2.
    A. 0,83 x 10-2 π
    B. 1,02 x 10-2 π
    C. 1,11 x 10-2 π
    D. 1,15 x 10-2 π
    E. 1,21 x 10-2 π

    Pembahasan :
    Dari soal diketahui :
    ⇒ α = 18 x 10-6 m/oC
    ⇒ ΔT = 80 – 0 = 80o C
    ⇒ r = 1 m

    Karena yang ditanya ialah pertambahan luas, maka soal ini merupakan soal muai luas. Pertambahan luas dapat dihitung dengan rumus berikut :

    ΔA = Ao β ΔT

    Dengan :
    ΔA = pertambahan luas (m2)
    Ao = luas mula-mula (m2)
    β = koefisein muai luas = 2α

    ΔT = perubahan suhu (oC)

    Karena luas mula-mula belum diketahui, maka kita hitung terlebih dahulu.
    ⇒ Ao = 4 π.r2
    ⇒ Ao = 4 π.(1)2
    ⇒ Ao = 4π
    Karena opsi pilihan dalam bentuk π, maka π tidak perlu dimasukkan nilainya.

    Selanjutnya kita hitung pertambahan luas :
    ⇒ ΔA = Ao β ΔT
    ⇒ ΔA = Ao 2α ΔT
    ⇒ ΔA = 4π. 2(18 x 10-6) 80
    ⇒ ΔA = 320π. 36 x 10-6
    ⇒ ΔA = 11520 π x 10-6
    ⇒ ΔA = 1,15 x 10-2 π m2

    Jawaban : D

  2. Suatu kalorimeter berisi es (kalor jenis es = 0,5 kal/g K, kalor lebur es = 80 kal/g) sebanyak 36 gram pada suhu -6o C. Kapasitas kalor kalorimeter ialah 27 kal/K. Kemudian ke dalam kalorimeter itu dituangkan alkohol (kalor jenis alkohol = 0,58 kal/g K) pada suhu 50o C yang menjadikan suhu final menjadi 8o C. Maka massa alkohol yang dituangkan ialah ….. gram.
    A. 108 D. 288
    B. 150 E. 300
    C. 200

    Pembahasan :
    Dari soal diketahui :
    ⇒ ces = 0,5 kal/g K
    ⇒ L = 80 kal/g
    ⇒ mes = 36 g
    ⇒ H = 27 kal/K
    ⇒ calkohol = 0,58 kal/g K

    Untuk menyelesaikan soal di atas, kita gunakan asas Black. Secara sederhana, prinsip dari asas Black ialah sebagai berikut :

    Kalor lepas = kalor terima

    Pada kasus di atas, yang melepas kalor ialah alkohol. Sementara yang menyerap kalor ialah es, air, dan kalorimeter.

    Kalor yang dilepas :
    ⇒ Q = malkohol . calkohol . ΔT
    ⇒ Q = m (0,58) (42)
    ⇒ Q = 24,36 m

    Kalor yang diterima :

    • Oleh es 
      Untuk menaikkan suhunya dari -6o C hingga 0o C :
      ⇒ Q1 = mes .ces. ΔT
      ⇒ Q1 = 36 (0,5) {0 – (-6)}
      ⇒ Q1 = 18 (6)
      ⇒ Q1 = 108 kalori

      Untuk melebur :
      ⇒ Q2 = mes .L
      ⇒ Q2 = 36 (80)
      ⇒ Q2 = 2880 kalori

    • Oleh air
      Untuk menaikkan suhu air es dari 0o C hingga 8o C :
      ⇒ Q3 = mair .cair. ΔT
      ⇒ Q3 = 36 (1) (8 -0)
      ⇒ Q3 = 36.(8)
      ⇒ Q3 = 288 kalori
    • Oleh kalori meter
      Suhu kalorimeter berubah dari -6o C menjadi 8o C :
      ⇒ Q4 = H.ΔT
      ⇒ Q4 = 27 {8 – (-6)}
      ⇒ Q4 = 27 (14)
      ⇒ Q4 = 378 kalori.

    Berdasarkan asas Black :
    ⇒ Q lepas = Q serap
    ⇒ Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
    ⇒ 24,36 m = 108 + 2880 + 288 + 378
    ⇒ 24,36 m = 3654
    ⇒ m = 150 gram

    Jawaban : B

  3. Jika kita berada di bersahabat api unggun, maka kalor akan merambat dari api unggun ke badan kita melalui proses ….
    1. Radiasi dan konveksi
    2. Radiasi dan konduksi
    3. Konduksi dan konveksi 
    4. Radiasi
    5. Konveksi

    Pembahasan :
    Perpindahan kalor atau panas dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu :

    • Konduksi
      Konduksi merupakan perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan zat perantara. Konduksi dapat terjadi jikalau terdapat medium perantara atau konduktor. Konduksi biasanya terjadi pada zat padat.
    • Konveksi
      Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Konveksi umumnya terjadi pada zat cair dan gas.
    • Radiasi
      Radiasi ialah perpindahan kalor tanpa zat perantara. Perpidahan kalor terjadi melalui pancaran.
    Berdasarkan penjelasan di atas, maka dapat kita simpulkan bahwa kalor dari api unggun merambat ke badan melalui pancaran sekaligus melalui zat perantara berupa gas-gas di udara. Dengan demikian, kalor bepindah dengan cara radiasi dan konveksi.

    Jawaban : A