Pembahasan Soal Asas Black
Solusi Soal Asas Black
1. Soal
Sebongkah tembaga bermassa 10 gram dan bersuhu $125^{\circ}C$ dimasukkan dalam kalorimeter berisi air bersuhu $20^{\circ}C$. Suhu akhir campuran adalah $23^{\circ}C$. Jika percobaan ini diulangi kembali dengan menggunakan kondisi awal yang sama kecuali massa tembaga yang dipakai diubah menjadi m , maka suhu akhir campuran adalah $25^{\circ}C$. Jika kalorimeter dianggap tidak menyerap kalor, maka nilai m adalah... (SNMPTN 2008)
A. 13 gram
B. 15 gram
C. 17 gram
D. 19 gram
E. 21 gram
Pembahasan$m_{tembaga}=m_{1}$
$T_{logam}=125^{\circ}C$
berlaku
$Q_{lepas}=Q_{terima}$
$Q_{logam}=Q_{air}$
karena teradapat dua kedaan, maka perbandingan keadaan pertama dan kedua
karena teradapat dua kedaan, maka perbandingan keadaan pertama dan kedua
\begin{aligned}Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{logam}&=Q_{air}\end{aligned}
karena teradapat dua kedaan, maka perbandingan keadaan pertama dan kedua
\begin{aligned} \frac{m_{1}c_{1}\Delta T_{1}}{m_{2}c_{2}\Delta T_{2}}&=\frac{m_{air}c_{air}\Delta T_{air1}}{m_{air}c_{air}\Delta T_{air2}}\\ \frac{m_{1}\Delta T_{1}}{m_{2}\Delta T_{2}}&=\frac{\Delta T_{air1}}{\Delta T_{air2}}\\ \frac{10(125-23)}{m_{2}(125-25)}&=\frac{23-20}{25-20}\\ \frac{10(102)}{m_{2}(100)}&=\frac{3}{5}\\ m_{2}&=17\; gram \end{aligned}
Jawaban C
2. SoalEs bersuhu $-8^{\circ}C$ dan bermassa $m_{1}$ gram dicampur dengan air bersuhu $12^{\circ}C$ dan bermassa $m_{2}$ gram. Pada saat terjadi kesetimbangan suhu, sebagian massa es melebur. Jika diketahui kalor lebur es = 80 kalori/gram, maka massa es yang melebur adalah (SNMPTN 2012)
A. $\displaystyle \frac{1}{20}(3m_{1}+m_{2})gram$B. $\displaystyle \frac{1}{20}(m_{1}-3m_{2})gram$
C. $\displaystyle \frac{1}{20}3m_{1}gram$
D. $\displaystyle \frac{1}{20}(m_{1}+m_{2})gram$
E. $\displaystyle \frac{1}{20}(3m_{2}-m_{1})gram$
Pembahasan
Karena sebagian es melebur maka suhu akhir campuran adalah $0^{\circ}C$
\begin{aligned} Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{1}+Q_{2}&=Q_{3}\\ m_{es}c_{es}\Delta T+m_{L}L_{es}&=m_{air}c_{air}\Delta T\\ m_{1}(0,5)(8)+m_{L}80&=m_{2}(1)(12)\\ m_{1}+20m_{L}&=3m_{2}\\ m_{L}&=\frac{1}{20}(3m_{2}-m_{1})\end{aligned}
3. Soal
B. 10
C. 35
D. 65
E. 79
Pembahasan
Diketahui
320 gram campuran es dan air pada suhu $0^{\circ}C$ berada dalam bejana yang kapasitas kalornya dapat diabaikan. Kemudian dimasukkan 79 gram uap air yang bersuhu $100^{\circ}C$ ke dalam bejana tersebut. Suhu akhir menjadi $79^{\circ}C$. Jika kalor lebur es 79,0 kal/gram dan kalor penguapan air 540 gram kal/gram, maka banyaknya air mula - mula ..... gram (SPMB 2002)
A. 4B. 10
C. 35
D. 65
E. 79
Pembahasan
$m_{air}+m_{es}=320\;gram$
massa air mula - mula
massa air mula - mula
\begin{aligned}Q_{terima}&=Q_{lepas}\\ Q_{1}+Q_{2}&=Q_{3}+Q_{4}\\ m_{es}L_{es}+m_{es+air}c_{air}\Delta T&=m_{uap}c_{air}\Delta T+m_{uap}L_{uap}\\ (320-m_{air})79+(320\times 1\times 79)&=(79\times 1 \times 21)+(70\times 540)\\ (320-m_{air})+320&=21+540\\ m_{air}&=640-561\\ m_{air}&=79\; gram\end{aligned}
Jawaban E
4. Soal
Hasil campuran 1 gram es bersuhu $0^{\circ}C$ dengan 1 cc air bersuhu $0^{\circ}C$ dalam wadah berdinding adiabatik adalah? (SNMPTN 2012)
A. Air dan es jumlahnya tidak dapat ditentukanB. Air sedikit lebih banyak dari pada es
C. 0,5 gram es dan 1,5 cc air
D. 1 gram es dan 1 cc air
E. 1,5 gram dan 0,5 cc air
Pembahasan
$T_{es}=0^{\circ}C$
$m_{air}=1\;cc=1\;ml$
Karena tidak ada perbedaan suhu antara es dan air, maka tidak ada kalor untuk mengubah wujud sehingga campuran tetap 1 gram es dan 1 cc air
Jawaban D
5. Soal
B. suhu seluruhnya di bawah $0^{\circ}C$
C. suhu seluruhnya $0^{\circ}C$ dan semua es melebur
B. 8 : 3
C. 10 : 27
D. 3 : 8
E. 1 : 30
Pembahasan
$c_{es}=0,5\; kal/g^{\circ}C$
$L_{es}= 80\; kal/gram$
$T =-2^{\circ}C$
$c_{es}=0,5\; kal/g^{\circ}C$
$L_{es}= 80\; kal/gram$
$T =0^{\circ}C$
\begin{aligned}c(T-x)&=200c(x-48)\\ T-54&=2(54-48)\\ T&=66^{\circ}C\end{aligned}
Jawaban B
9. Soal
11. Soal
B. 0,27 kJ/kg.K
C. 0,28 kJ/kg.K
D. 0,29 kJ/kg.K
E. 0,30 kJ/kg.K
Pembahasan
100 gram es dari $-5^{\circ}C$ dicampur dengan 200 gram air dari $30^{\circ}C$ pada tekanan 1 atmosfer. Kalor jenis es $0,5\;kal/g^{\circ}C$ dan kalor lebur es 80 kal/gram. Jika hanya terjadi pertukaran kalor antara air dan es, maka pada keadaan air"
A. suhu selurunya di atas $0^{\circ}C$B. suhu seluruhnya di bawah $0^{\circ}C$
C. suhu seluruhnya $0^{\circ}C$ dan semua es melebur
D. suhu seluruhnya $0^{\circ}C$ dan semua air membeku
E. suhu seluruhnya $0^{\circ}C$ dan sebagian es melebur
Pembahasan
Diketahui campuran antara:
Es
m = 100 gram
Diketahui campuran antara:
Es
m = 100 gram
$c_{es}=0,5\; kal/g^{\circ}C$
$L_{es}= 80 \;kal/gram$
$T=-5^{\circ}C$
Air
m = 200 gram
$c_{air}=1\;kal/g^{\circ}C$
$T=30^{\circ}C$
Setelah dicampurkan air melepas kalor dan es menerima kalor
Air melepas kalor
$Q_{lepas}=m_{a}c_{a}\Delta T$
$Q_{lepas}=200(1)(30-0)$
$Q_{lepas}=6000\; kalori$
Es menerima kalor
$L_{es}= 80 \;kal/gram$
$T=-5^{\circ}C$
Air
m = 200 gram
$c_{air}=1\;kal/g^{\circ}C$
$T=30^{\circ}C$
Setelah dicampurkan air melepas kalor dan es menerima kalor
Air melepas kalor
$Q_{lepas}=m_{a}c_{a}\Delta T$
$Q_{lepas}=200(1)(30-0)$
$Q_{lepas}=6000\; kalori$
Es menerima kalor
$Q_{terima}=m_{es}c_{es}\Delta T+m_{es}L_{es}$
$Q_{terima}=100(0,5)(0-(-5))+100(80)$
$Q_{terima}=100(0,5)(0-(-5))+100(80)$
$Q_{terima}=8250\; kalori$
Karena
$Q_{lepas}<Q_{terima}$ maka suhu akhir campuran $0^{\circ}C$ dan sebagian es melebur
Jawaban E
6. Soal
Ke dalam sebuah bejana yang berisi a gram air $30^{\circ}C$ dimasukkan b gram es $-2^{\circ}C$. Setelah isi bejana diaduk, ternyata semua es melebur. Bila massa bejana diabaikan, kalor jenis es $0,5\; kal/g^{\circ}C$ dan kalor lebur es 80 kal/g, maka besarnya perbandingan antar a dan b adalah (SIPENMARU 1985)
A. 27 : 10B. 8 : 3
C. 10 : 27
D. 3 : 8
E. 1 : 30
Pembahasan
Diketahui campuran antara:
Es
m = b gram$c_{es}=0,5\; kal/g^{\circ}C$
$L_{es}= 80\; kal/gram$
$T =-2^{\circ}C$
Air
\begin{aligned} Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{3}&=Q_{1}+Q_{2}\\ m_{air}c_{air}\Delta T&=m_{es}c_{es}\Delta T+m_{es}L_{es}\\ a(1)(30-0)&=b(0,5)(0-(-2))+b(80)\\ 30a&=81b\\ \frac{a}{b}&=\frac{81}{30}\\ \frac{a}{b}&=\frac{27}{10}\end{aligned} m = a gram
$c_{air}=1\; kal/g^{\circ}C$
$T = 30^{\circ}C$
karena setelah dicampurkan semua es melebur semua maka T akhir campuran $0^{\circ}C$
karena setelah dicampurkan semua es melebur semua maka T akhir campuran $0^{\circ}C$
Jawaban A
7. Soal
Dalam gelas berisi 200 cc air $40^{\circ}C$ kemudian dimasukkan 40 gram es $0^{\circ}C$. Jika kapasitas kalor gelas $20\; kal/^{\circ}C$dan kalor lebur es adalah 80 kal/gram suhu setimbangnya: (SIPENMARU 1987)
A. $0^{\circ}C$
B. $18,5^{\circ}C$
C. $12,6^{\circ}C$
D. $21,6^{\circ}C$
E. $28,0^{\circ}C$
PembahasanA. $0^{\circ}C$
B. $18,5^{\circ}C$
C. $12,6^{\circ}C$
D. $21,6^{\circ}C$
E. $28,0^{\circ}C$
Diketahui campuran antara:
Es
m = 40 gram$c_{es}=0,5\; kal/g^{\circ}C$
$L_{es}= 80\; kal/gram$
$T =0^{\circ}C$
Air
Jawaban Dm = 200 cc= 200 gram
$c_{air}=1\;kal/g^{\circ}C$
$T =\;40^{\circ}C$
Gelas
$C_{gelas}=20\;kal/^{\circ}C$
Campuran:
Gelas
$C_{gelas}=20\;kal/^{\circ}C$
Campuran:
\begin{aligned} Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{gelas}+Q_{3}&=Q_{1}+Q_{2}\\ C_{gelas}\Delta T+m_{a}c_{a}\Delta T&= m_{es}L_{es}+m_{es}c_{a}\Delta T\\ (20)(40-T)+(200)(1)(40-T)&=(40)(80)+(40)(1)(T-0)\\ 1(40-T)+10(1)(40-T)&= 2(80)+2(1)(T)\\ 40-T+400-10T&=160+2(1)(T)\\ 280&=13T\\ T&= 21,54^{\circ}C\end{aligned}
8. Soal
150 gram air pada gelas A ingin diketahui suhunya dengan cara dicampur dengan air yang sudah diketahui suhunya. 100 gram air dari gelas A dicampur dengan 200 gram air bersuhu $48^{\circ}C$. Sisanya 50 gram air dari gelas A dicampur dengan 150 gram bersuhu $50^{\circ}C$. Ternyata suhu akhir kedua campuran tersebut sama. Asumsikan tidak ada kalor yang hilang ke udara maupun ke wadah air. Suhu air mula - mula pada gelas A adalah (UTUL UGM 2018)
A. $72^{\circ}C$
B. $66^{\circ}C$
C. $60^{\circ}C$
D. $56^{\circ}C$
E. $54^{\circ}C$
PembahasanA. $72^{\circ}C$
B. $66^{\circ}C$
C. $60^{\circ}C$
D. $56^{\circ}C$
E. $54^{\circ}C$
Campuran pertama (A)
air 100 gram bersuhu T dengan air 200 gram bersuhu $48^{\circ}C$
Campuran kedua (B)
air 50 gram bersuhu T dengan air 150 gram bersuhu $50^{\circ}C$
Suhu akhir campuran kedua percobaan sama (x)
maka:
\begin{aligned} \frac{Q_{lepasA}}{Q_{lepasB}}&=\frac{Q_{terimaA}}{Q_{terimaB}}\\ \frac{(mc\Delta T)_{A}}{(mc\Delta T)_{B}}&=\frac{(mc\Delta T)_{2}}{(mc\Delta T)_{3}}\\ \frac{100c(T-x)}{50c(T-x)}&=\frac{200c(x-48)}{150c(x-50)}\\ \frac{100}{50}&=\frac{4(x-48)}{3(x-50)}\\ 2&=\frac{4(x-48)}{3(x-50)}\\ 3(x-50)&=2(x-48)\\ 3x-150&=2x-96\\ x&=150-96\\ x&=54^{\circ}C\end{aligned}
masukan ke persamaan campuran pertama (A)\begin{aligned}c(T-x)&=200c(x-48)\\ T-54&=2(54-48)\\ T&=66^{\circ}C\end{aligned}
Jawaban B
9. Soal
Di sebuah laboratorium, sekelompok siswa melaksanakan percobaan tentang suhu dan kalor. Percobaan dilakukan dengan memasukan es yang bersuhu $-10^{\circ}C$ ke dalam segelas air hangat yang bersuhu $50^{\circ}C$. Massa es dan massa air hangat masing - masing 100 gram dan 190,48 gram. Setelah es dimasukkan ke dalam air hangat, campuran diaduk secara perlahan sampai mencapai keseimbangan termal, dimana termometer menunjukkan suhu $0^{\circ}C$. Pernyataan yang benar tentang kondisi es sekarang adalah?
(kalor jenis es = $2100\;J.kg^{-1}.C^{-1}$, kalor jenis air = $4200\;J.kg^{-1}.C^{-1}$, kalor lebur es = $336.000\;J.kg^{-1}$ )
A. es masih tersisa 50 gram
B. tidak ada es yang mencair
C. seluruh es telah mencair
D. setengah bagian es telah mencair
E. es masih tersisa 10 gram
Pembahasan
Diketahui
Kalor
$m_{air}=190,48\;gram$
$m_{es}=100\;gram$
$c_{es}=2100\;J.kg^{-1}.C^{-1}=0,5\;kal/g^{\circ}C$
$L_{es}=336.000\;J.kg^{-1}=80\;kal/g$
$c_{air}=4200\;J/kg^{-1}.C^{-1}=1\;kal/g^{\circ}C$
Cek kalor yang dilepas dan diterima lebih besar mana
Kalor Lepas(air)
$m_{es}=100\;gram$
$c_{es}=2100\;J.kg^{-1}.C^{-1}=0,5\;kal/g^{\circ}C$
$L_{es}=336.000\;J.kg^{-1}=80\;kal/g$
$c_{air}=4200\;J/kg^{-1}.C^{-1}=1\;kal/g^{\circ}C$
Cek kalor yang dilepas dan diterima lebih besar mana
Kalor Lepas(air)
$Q_{lepas}=m_{air}c_{air}\Delta T$
$Q_{lepas}=(190,48)(1)(50)$
$Q_{lepas}=9524\; kalori$
Kalor Terima (es)
Kalor Terima (es)
$Q_{terima}=m_{es}c_{es}\Delta T+m_{es}L_{es}$
$Q_{terima}=(100)(0,5)(10)+(100)(80)$
$Q_{terima}=8500\; kalori$
karena $Q_{lepas}>Q_{terima}$ maka seluruh es melebur semua.
Jawaban C
10. Soal
karena $Q_{lepas}>Q_{terima}$ maka seluruh es melebur semua.
Jawaban C
10. Soal
Sejumlah es dan air berada pada keadaan setimbang dalam wadah kayu pada tekanan 1 atm dan suhu $0^{\circ}C$. Pada campuran es dan air tersebut ditaburkan sejumlah garam. Diketahui titik lebur campuran es dan garam lebih rendah daripada titik lebur es. Hal berikut ini yang paling mungkin tejadi adalah (UTBK 2019)
A. es di dalam bertambah jumlahnya
B. temperatur campuran es dan air tersebut naik
C. temperatur campuran es dan air tersebut turun
D. di dalam wadah hanya terdapat campuran air dan garam
E. di dalam wadah hanya terdapat campuran es dan garam
Pembahasan
Diketahui
Terdapat es dan air dalam wadah kemudian ditaburi garam maka yang terjadi adalah campuran es dan air temperaturnya turun karena garam dapat menurunkan titik beku es.
Jawaban C
Pembahasan
Diketahui
Terdapat es dan air dalam wadah kemudian ditaburi garam maka yang terjadi adalah campuran es dan air temperaturnya turun karena garam dapat menurunkan titik beku es.
Jawaban C
Sebuah timah (m = 300 g) dipanaskan hingga mencapai $80^{\circ}C$ dan diletakkan dalam kaleng alumunium ( m = 200 g) yang berisi air 400 g. Temperatur air mula - mula $18^{\circ}C$. Jika kalor jenis alumunium 0,9 kJ/kg.K dan suhu setimbang yang dicapai $20^{\circ}C$, hitunglah panas jenis timah tersebut! (kalor jenis air = 4,18 kJ/kg.K; kalor jenis alumunium = 0,9 kJ/kg.K) (SIMAK UI 2009)
A. 0,20 kJ/kg.KB. 0,27 kJ/kg.K
C. 0,28 kJ/kg.K
D. 0,29 kJ/kg.K
E. 0,30 kJ/kg.K
Pembahasan
Diketahui:
maka:
\begin{aligned}Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{timah}&=Q_{al}+Q_{air}\\ m_{t}c_{t}\Delta T_{t}&=m_{al}c_{al}\Delta T_{al}+m_{air}c_{air}\Delta T_{air}\\ 300.c_{t}(80-20)&= 200.(0,9).(20-18)+400.(4,18).(20-18)\\ 18.000.c_{t}&=2360+3344\\ 18.000.c_{t}&=5704\\ c_{t}&=\frac{5704}{18.000}\\ c_{t}&=0,32\;kJ/kg.K\end{aligned}
Jawaban E
12. Soal
Suhu tiga jenis cairan A, B, dan C yang bermassa sama berturut - turut adalah $10^{\circ}C, \;20^{\circ}C$ dan $30^{\circ}C$. Suhu campuran A dan B adalah $16^{\circ}C$ , sedangkan suhu campuran B dan C adalah $24^{\circ}C$. Suhu campuran A dan C adalah (SNMPTN 2011)
A. $14^{\circ}C$B. $17^{\circ}C$
C. $20^{\circ}C$
D. $23^{\circ}C$
E. $26^{\circ}C$
Pembahasan
Dikeahui:
Benda A dan B
\begin{aligned}Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ m_{A}c_{A}\Delta T_{A}&=m_{B}c_{B}\Delta T_{B}\\ m.c_{A}(16-10)&=m.c_{B}(20-16)\\ 6c_{A}&=4c_{B}\\ c_{A}&=\frac{4}{6}c_{B}\\ c_{A}&=\frac{2}{3}c_{B}\end{aligned}
Benda B dan C
\begin{aligned}Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ m_{B}c_{B}\Delta T_{B}&=m_{C}c_{C}\Delta T_{C}\\ m.c_{B}(24-20)&=m.c_{C}(30-24)\\ 4c_{B}&=6c_{C}\\ c_{C}&=\frac{4}{6}c_{B}\\ c_{A}&=\frac{2}{3}c_{B}\end{aligned}
Benda A dan C
\begin{aligned}Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ m_{A}c_{A}\Delta T_{A}&=m_{C}c_{C}\Delta T_{C}\\ m.c_{A}(T-10)&=m.c_{C}(30-T)\\ \frac{2}{3}c_{B}(T-10)&=\frac{2}{3}c_{B}(30-T)\\ T-10&=30-T\\ 2T&=40\\ T&=20^{\circ}C\end{aligned}
Jawaban C
13. Soal
Es yang suhunya $- 10^{\circ}C$ dengan air yang suhunya $10^{\circ}C$ dengan jumlah massa yang sama dimasukkan ke wadah adiabatis yang tertutup dan kapasitas panasnya diabaikan. Kalor jenis es $0,5\;kal/g^{\circ}C$, kalor jenis air $1\;kal/g^{\circ}C$ dan kalor lebur es 80 kal/g. Setelah tercapai keseimbangan termal perbandingan jumlah massa es terhadap massa air di dalam wadah adalah?
A. 17: 15B. 15: 17
C. 16: 15
D. 15: 16
E. 16: 17
Pembahasan
Diketahui:
Jika di cek
$Q_{lepas}<Q_{terima}$ maka $T_{akhir}=0^{\circ}C$
Massa yang melebur
\begin{aligned}Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{3}&=Q_{1}+Q_{2}\\ m_{2}c_{air}\Delta T_{2}&=m_{1}c_{es}\Delta T_{1}+m_{lebur}L_{es}\\ m(1)(10-0)&=m(0,5)(0-(-10))+m_{lebur}(80)\\ 10m&=5m+m_{lebur}80\\ m_{lebur}80&=5m\\ m_{lebur}&=\frac{5}{80}m\\ m_{lebur}&=\frac{1}{16}m\end{aligned}
Massa es sisa
$\displaystyle m_{es\;sisa}=m-\frac{1}{16}m=\frac{15}{16}m$
Massa akhir air
$\displaystyle m_{air\;akhir}=m_{air}+m_{lebur}$
$\displaystyle m_{air\;akhir}=m+m_{lebur}=m+\frac{1}{16}m=\frac{17}{16}m$
Perbandingan massa es sisa dan massa kahir es
$\displaystyle \frac{m_{sisa\;es}}{m_{akhir\;air}}=\frac{15m/16}{17m/16}=\frac{15}{17}$
Jawaban B
14. Soal
Kalor jenis $0,5\;kal/g^{\circ}C$, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air $1 \;kal/g^{\circ}C$. Setengah kilogram es bersuhu $- 20^{\circ}C$ dicampur dengan sejumlah air besuhu $20^{\circ}C$, sehingga mencapai keadaan akhir berupa air seluruhnya bersuhu $0^{\circ}C$. Massa air mula - mula adalah (UM UGM 2006)
A. 1,50 kgB. 2,25 kg
C. 3,75 kg
D. 4,50 kg
E. 6,00 kg
Pembahasan
$m_{es}=0,5\;kg=500\; gram$
$m_{air}=. . . . . ?$
maka
\begin{aligned} Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{3}&=Q_{1}+Q_{2}\\ m_{air}c_{air}\Delta T&=m_{es}c_{es}\Delta T+m_{es}L_{es}\\ m_{air}(1)(20-0)&=(500)(0,5)(0-(-20)+500(80)\\ 20m_{air}&=5000+40000\\ 20m_{air}&=45000\\ m_{air}&=2250\;gram\\ m_{air}&=2,25\;kg\end{aligned}
Jawaban B
Tags:
Zat dan Kalor
