24 SOAL KALOR DAN PENYELESAIANNYA

 Berikut ini merupakan bahan yang dipakai untuk menyusun soal ujian online  di masa awal pandemi COVID - 19 untuk kelas VII SMP . Sebelum menjadi soal, materi soal dan penyelesaiannya untuk ulangan Harian ke - 2 pada semester genap. Materi yang diujikan dibatasi pada materi tentang Kalor, perubahan suhu akibat perubahan jumlah kalor pada suatu benda. 

                                                                    

dimana, 

    Q = jumlah kalor keluar / masuk  (J)

    m = massa zat (kg) 

    c = kalor jenis zat (J/kg^oC)

=perubahan suhu (^0C)

1. Aliran perpindahan kalor secara alami antara dua benda bergantung pada … 

1. Suhu masing – masing benda 

2. Kandungan energi masing – masing benda 

3. Tekanan masing – masing benda 

4. Wujud benda (padat, cair, atau gas )

Kunci : A 

Pembahasan : 

Jika suhu T1 > T2 maka aliran perpindahan kalor terjadi dari sistem menuju lingkungan. 

2. Satuan kalor di dalam sistem Internasional (SI) adalah … 

1. Kalori 

2. Kilokalori 

3. Joule 

4. kWh

Kunci : C 

3. Energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat bergantung pada faktor – faktor di bawah ini, kecuali … 

1. Massa zat 

2. Jenis zat 

3. Tekanan udara luar 

4. Kenaikkan suhu 

Kunci : C 

Pembahasan : 

Dimana terlihat besarnya kalor yang diperlukan / dilepaskan bergantung kepada massa zat, jenis zat, dan perubahan suhu. 

4. Menyublim adalah … 

1. Penguapan zat padat tanpa melalui wujud cair

2. Peleburan zat padat 

3. Penguapan zat cair 

4. Pengembunan gas menjadi cair

Kunci : A

5. Pada saat benda mengalami perubahan wujud … 

1. Suhu benda naik 

2. Suhu benda turun 

3. Suhu benda tetap 

4. Suhu benda mungkin naik atau turun 

Kunci : C

Pembahasan : 

Perhatikan yang dilingkarin pada diagram di atas, 

Banyak kalor yang diperlukan untuk merubah wujud, massa zat dan kalor lebur. Tidak bergantung pada suhu, pada diagram terlihat suhu tetap selama proses peleburan untuk merubah wujud zat. 

6. Salah satu cara mempercepat terjadinya penguapan adalah … 

1. Memperkecil bidang penguapan 

2. Memperkecil kristal larutan 

3. Menaikkan suhu 

4. Menambah tekanan di atas permukaan 

Kunci : B

Pembahasan 

Ada 5 cara mempercepat penguapan 

• Memanaskan 

• Memperluas permukaan 

• Meniupkan udara di atas permukaan 

• Menyemburkan zat cair 

• Mengurangi tekanan pada permukaan

7. Peristiwa perubahan wujud berikut ini yang melepaskan kalor adalah 

1. Es menjadi air 

2. Air menjadi uap 

3. Air menjadi es 

4. Cair menjadi gas 

Kunci : C

8. Perhatikan diagram berikut di bawah ini!

Perubahan wujud yang melepaskan kalor sesuai gambar nomor … 

1. 3 dan 4 

2. 2 dan 4 

3. 1 dan 2 

4. 1 dan 3 

Kunci : B 

9. Perpindahan kalor dimana zat – zat yang menghantarkan kalor tidak ikut berpindah … 

1. Konduksi 

2. Konveksi 

3. Radiasi 

4. Aliran 

Kunci : A

10. Kalor yang dipindahkan secara konduksi terjadi pada … 

1. Zat padat 

2. Cair 

3. Gas 

4. Zat padat, cair dan gas 

Kunci : A 

11. Logam jauh lebih mudah mengkonduksikan kalor dibandingkan dengan zat padat lainnya karena … 

1. Dalam logam banyak terdapat elektron bebas 

2. Partikel – partikel dalam logam lebih rapat 

3. Partikel – partikel dalam logam lebih renggang 

4. Permukaan logam lebih halus 

Kunci : A

12. Kalor dipindahkan melalui udara oleh arus konveksi. Ini terjadi karena ketika udara dipanasi … 

1. Molekul – molekul memuai 

2. Molekul – molekul bergerak lebih perlahan 

3. Massa jenisnya lebih besar 

4. Massa jenisnya lebih kecil 

Kunci : D 

Setelah dipanasi, volume molekul bertambah sementara massa molekul tetap. Akibatnya massa jenis molekul menjadi menurun (lebih rendah) dibandingkan dengan massa jenis molekul sebelum dipanasi. 

13. Perhatikan diagram di bawah ini

Suatu zat padat seberat 5 gram dipanaskan. Diagram kalor – suhunya dilukiskan pada gambar di atas. Maka kalor lebur zat padat itu adalah … 

1. 24 400 J 

2. 20 000 J 

3. 4 400 J 

4. 600 J 

Kunci : C

Kalor lebur sesuai diagram,

14. Titik didih normal zat adalah titik didih pada tekanan … 

1. 0,5 atm 

2. 1,0 atm 

3. 1,5 atm 

4. 2,0 atm

Kunci : B 

15. Sebanyak 500 gram air dipanaskan dari suhu 30℃ sampai 80℃. Bila kalor jenis air 4 200 J/kg℃, maka kalor yang diperlukan adalah … 

1. 63 000 J 

2. 105 000 J 

3. 168 000 J 

4. 210 000 J

Kunci : B

Pembahasan 

16. Sepotong besi mempunyai massa 0,2 kg dan kalor jenis 0,11 kkal/kg℃.Jika suhunya turun dari 75℃ menjadi 25℃, maka banyak kalor yang dilepaskan … 

1. 0,22 kkal 

2. 0,55 kkal 

3. 1,10 kkal

4. 1,65 kkal

Kunci : C

Pembahasan : 

17. Sebuah balok baja bermassa 3 kg dan suhunya 5℃. Kalor jenis baja 0,11 kkal/kg℃. Kemudian balok baja tersebut dipanaskan sampai 30℃. Berapakah kalor yang telah diterima balok baja tersebut. 

1. 8,25 kalori 

2. 11,25 kalori 

3. 8 250 kalori 

4. 112,50 kalori 

Kunci : C

Pembahasan : 

18. Sebanyak 21 000 Joule kalor diberikan ke dalam 5 kg air dengan kalor jenis air 4 200 J/kg℃. Kalor ini menaikkan suhu air sebesar … (dalam satuan ℃)

1. 1,0 

2. 5

3. 10

4. 25

Kunci : C

Pembahasan : 

19. Di Jakarta, air mendidih pada suhu 100℃. Di Bandung, yang ketinggiannya 500 meter di atas permukaan laut, air mendidih pada suhu … 

1. 100℃

2. Di atas 100℃

3. Di bawah 100℃

4. Mungkin di atas 100℃ atau di bawah 100℃

Kunci : C

20. Dari pernyataan berikut ini yang benar adalah … 

1. Titik didih air murni lebih tinggi dari pada titik didih air garam pada tekanan yang sama 

2. Titik didih air murni sama dengan titik didih air garam pada tekanan yang sama 

3. Pada tekanan 1 atm titik didih air murni lebih rendah daripada air garam

4. Pada tekanan 1 atm titik didih air murni lebih tinggi daripada air garam

Kunci : C 

21. Sebuah pemanas 1 200W dicelupkan ke dalam 1,75 kg air murni yang suhunya di bawah 100℃. Jika pemanas dioperasikan pada spesifikasi dayanya, maka kenaikkan suhu yang dialami air tiap detik. (kalor jenis air c = 4200 J/kg℃)

Pembahasan  : 

Diketahui, 

Daya pemanas, P = 1 200W 

Massa air, ma = 1,75 kg

Kalor jenis air, c = 4200 J/kg℃

22. Pada sebuah ketel listrik tercatat 220V/350W, lalu ketel listrik ini dihubungkan ke suplai PLN 220 volt. Dan digunakan untuk memanaskan 1,0 liter air sehingga suhunya naik dari 200C menjadi 1000C. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk mendidih. 

Pembahasan : 

Diketahui, 

Daya ketel listrik, P = 350 W

Massa air, m = 1 L = 1 kg 

Perubahan suhu, ∆T=100-20=80℃

Mendidih sama artinya dengan kenaikan suhu hingga 1000C

Ditanya : waktu, t = … ? 

Penyelesaian : 

23. Hitung banyak kalor yang diperlukan untuk menguapkan 2 kg air pada suhu 100℃. Kalor uap air 2 260 kJ/kg. 

Pembahasan : 

24. Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 250 gram air dari 20℃ hingga 100℃. 

Pembahasan : 

SERI IMPULS DAN MOMENTUM 4

Contoh 06 : 

Seorang anak berlari di atas rakit sejauh 2,0 meter sehingga rakit yang awalnya diam menjadi bergerak. Massa rakit dan orang tersebut sama, yaitu 50 kg. Perpindahan yang dialami rakit selama orang tersebut berlari adalah … 

1. 0,25 meter 

2. 0,50 meter 

3. 1,00 meter 

4. 2,00 meter 

5. 4,00 meter 

Kunci : C

Pembahasan :

Contoh 07 : 

Sebuah truk pengangkut material yang digunakan untuk mengangkut semen langsung dari pabriknya. Setiap kali memuat semen, truk melewati corong penuang semen yang memiliki debit 800 liter per sekon. 

1. Jika truk material memiliki massa 10 ton dan melintas dengan kecepatan 5 m/s. Berapakah kecepatannya setelah diisi semen selama 5 sekon. 

2. Berapakah gaya dan daya mekanik mesin truk keluarkan saat melewati corong penuang agar kecepatan truk tidak berubah (tetap 5 m/s) 

Massa jenis semen 2.500 kg/m3 dan abaikan gesekan dengan jalanan serta dengan udara.

Pembahasan : 

Bagian b) gaya dan daya yang dihasilkan mesin setelah bermuatan semen

Setelah usai pengisian truk kembali bergerak dengan kelajuan 5 m/s, maka gaya yang dihasilkan mesin. 

Daya oleh mesin truk, 

Contoh 08 :

Dua buah bola biliar saling mendekat dengan kecepatan masing – masing 30 cm/s dan 20 cm/s. Kedua bola biliar memiliki massa yang identik dan terjadi dengan lenting sempurna. Tentukan kelajuan kedua bola biliar setelah tumbukkan. 

Pembahasan : 

Hukum kekekalan momentum, 

Nilai massa m pada kedua sisinya bisa kita coret. 

10= v'1+v'2…(1)

Tumbukkan yang terjadi lenting sempurna, e = 1

Kedua persamaan (1) dan (2) kita eliminasi

Contoh 9 : 

Sebutir peluru bermassa 10 gram ditembakkan menuju sebuah bandul balistik bermassa 2,0 kg seperti gambar di bawah ini. 

Peluru tertanam di dalam balok setelah tumbukkan, sistem naik hingga ketinggian maksimum 20cm. Jika g = 10 m/s2. Maka kelajuan awal peluru sebelum menumbuk ayunan balistik. 

1. 40 m/s 

2. 240 m/s 

3. 281 m/s 

4. 402 m/s 

5. 804 m/s

Kunci : D

Pembahasan 

Hukum kekekalan momentum : 

Hukum kekekalan Energi, EM : 

Kembali ke hukum kekekalan momentum, 

SERI IMPULS DAN MOMENTUM 3

Contoh 01 : 

Sebuah bola bermassa 0,15 kg pada permainan softball dilempar mendatar ke kanan dengan kecepatan 20 m/s. Setelah dipukul, bola bergerak ke kiri dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan : 

1. Besar impuls yang diberikan oleh kayu pemukul pada bola 

2. Besar gaya rata – rata yang diberikan kayu pemukul pada bola, jika kayu pemukul bola bersentuhan selama 0,80 ms. 

3. Percepatan rata – rata bola selama bersentuhan dengan kayu pemukul

Pembahasan : 

Bagian a) Impuls yang diberikan kayu pemukul : 

Bagian b) gaya rata – rata yang diberikan balok kayu :

Bagian c) percepatan rata – rata :

Contoh 02 : 

Sebuah bola bermassa m bergerak dengan kecepatan v. Bola menumbuk secara elastis sebuah papan dengn sudut (alpa) terhadap garis normal. Hitung gaya yang diberikan papan pada bola tersebut. Anggap lamanya bola bersentuhan dengan papan adalah t. 

Pembahasan : 

Perhatikan diagram dengan baik 

Maka momentum awal dan momentum akhir dapat kita tentukan : 

Momentum awal, P1 : 

Momentum akhir, P2 : 

Gaya F rata – rata : 

Dan arah gaya rata – rata F sejajar sumbu y sesuai arah vektor satuan j 

Contoh 03 : 

Sebuah silinder mengandung 12 kg gas yang dimampatkan. Jika katup silinder tersebut dibuka, gas akan menyembur keluar dari mulut pipa sehingga silinder kosong dalam waktu 1 menit 30 sekon. Jika gas menyembur dari mulut pipa dengan kecepatan rata – rata 25 m/s. Hitung gaya yang dikerjakan gas pada silinder tersebut. 

Pembahasan : 

Momentum awal sama dengan nol, P1=0

Momentum gas keluar dari silinder, P2 : 

Contoh 04 : 

Sebuah sedan dan sebuah truk yang bergerak saling berlawanan arah, tidak disengaja mengalami tabrakkan secara sentral dan saling menempel sesaat sesudah tabrakkan. Sesaat sebelum tabrakkan terjadi, sedan melaju dengan kecepatan 30 m/s dan truk 20 m/s. Massa mobil sedan 1.000 kg dan truk sebesar 3.000 kg. 

1. Berapakah kelajuan keduanya dan dalam arah manakah keduanya bergerak setelah tabrakan 

2. Hitung energi yang hilang 

Pembahasan : 

Bagian a) kelajuan dan arah setelah tabrakkan 

Bagian b) energi yang hilang

Energi sebelum tumbukkan, EK1 : 

Energi kinetik setelah tumbukkan, EK2 : 

Energi kinetik yang hilang, ∆EK : 

Tanda minus menunjukkan ada energi yang hilang sebesar 937,5 kJ. Hilangnya energi tersebut sebenarnya berubah menjadi menjdi energi, Bunyi, Kalor (panas), dan perubahan bentuk kedua mobil sedan dan truk. 

Contoh 05 : 

Sebuah bola biliar bergerak dengan kecepatan 1,20 m/s dalam arah Y+ pada sebuah meja biliar dan menumbuk sebuah bola identik, yang mula – mula diam seperti gambar di bawah ini. 

Bola yang menumbuk disimpangkan sedemikian sehingga kecepatannya memiliki komponen 0,80 m/s dalam arah Y+ dan komponen 0,60 m/s dalam arah X+. Tentukan kecepatan akhir dan kelajuan akhir dari bola yang ditumbuk. 

Pembahasan : 

Perhatikan gambar di bawah ini tatkala bola telah bertumbukkan 

Di dalam soal tidak disebutkan massa tiap bola biliar, hanya menyebutkan massa kedua bola biliar adalah identik. Dapat kita misalkan dengan membuat kedua massa bola adalah m. 

Keadaan awal, 

Keadaan akhir,