No.
1.
Soal
Jawaban
Sebuah beban 20N digantungkan pada kawat yang panjangnya 3,0 m dan dan luas penampangnya 8 x 10 10 pangkat -7 m prsegi hingga menghasilkan pertambahan panjang 0,1 mm.
Tenggangan=f/a=20:8.10⁻⁷ =2,5.10pangkat 7n/m pangkat2 regangan= 3.10 ⁻⁴/3 = 10 ⁻⁴ modulos elastisitas kawat=F/A x L/ΔL = 20/8.10⁻⁷ x 3/3.10 ⁻⁴ =60/24.10 ⁻11 = 2,5 x 10 ¹¹ N/m²
hitung : 1. tegangan 2. regangan 3. modulus elastisitas kawat 2.
Seutas kawat baja memiliki panjang 4 m,luas penampang 2 x 10 pangkat -6 m persegi. Modulus young baja 2 x 10 pangkat 11 N/M persegi .sebuah gaya dikerjakan untuk menarik kawat itu hingga bertambah panjang 0.3 m. hitung gaya tarik itu.
Lo = 4 m Δ A=2 E=2 E = tegangan/regangan E = F.Lo/A.ΔL F.Lo/A. ΔL 2.1011 = F.4/2.10 -6 .3.10-1 F = 3.10 4 N
3. Untuk keamanan dalam mendaki, seorang pendaki gunung menggunakan sebuah tali nilon yang panjangnya 50 m dan garis tengahnya 1,0 cm. ketika menopang pendakiyang bermassa 80 kg, tali bertambah panjang 1,6 m. tentukan modulus elastis nilon. (ambil =3,15 dan g=9,86 m/s²)
4. Hasil berikut diperoleh dari eksperimen untuk menentukan modulus elastis Sebuah logam. Panjang kawat = (3,255 +/0,005) m
E= F/A.Δl F= m.g = 80 . 9,86 =788,6 N A= πr 2 = 3,15 . 0,005 2 = 0,00003 m^2 E = 788,6/3x10 -5 . 1,6 = 56 3425 , 71 N/m 2
Diameter kawat = (0,64 +/0,010) mm Gaya yang dikerjakan pada kawat = (26,8 +/- 0,1) N Perpanjangan kawat = (1,45 +/- 0,05) mm (a) Hitung nilai modulus elastis logam berikut ketidakpastiann ya. (b) Berikan dua modifikasi terhadap eksperimen yang akan memperbaiki ketelitian hasil.
5. Sebuah batang kaku berat ditahan mendatar di tempatnya oleh dua utas kawat vertikal A dan B yang memiliki panjang awal sama dan mengalami pertambahan panjang yang sama jika perbandingan diameter A dan B sama dengan 2 dan perbandingan modulus elastisitas A dan B sama dengan 2 hitung perbandingan gaya tegangan dalam kawat A dan B.
6.
Sebuah pegas merenggang 10 mm ketika ditarik oleh gaya 2 N. (a) Berapakah pertambahan
Fa/Fb = (Ea/Eb)*(da/db)^2 Fa/Fb = (2/1)*(2/1)^2 = 8/1 = 8
(a) 2/10=5/x 50=2x 25=x jadi pada gaya 5N pegas
panjangnya ketika ditarik oleh gaya 5N ? (b) Berapa gaya tarik yang perlu dikerjakan untuk meregangkan pegas sepanjang 6 mm?
7.
Tabel dibawah ini menujukan pembacaan skala pada percobaan menariksebuah pegas.Beban (N) 0 1 2 3 4 5 6Panjang (mm) 40 49 58 67 76 88 110 Pertambahan panjang (mm) (a) Salin dan lengkapi tabel tersebut (b) Berapakah panjang awal pegas? (c) Buatlah grafik pertambahan panjang pegas terhadap beban (d) Berapakah beban yang diperlukan untuk menghasilkan pertambahanpanjan g 35 mm? (e) Berapa beban yg dipelukan untuk menghasilkan panjang pegas menjadi 65 mm?
merenggang 25 mm (b) 2/10=x/6 12=10x 1,2=x jadi pada waktu pegas merenggang 6 mm terdapat gaya 1,2 N
b. 40 mm d. k = F/Δx =1/9 x 10^-3 =111,11 N/M F=k x Δx =111,11 x 35.10^-3 =3,88 N e. F=k x Δx =111,11 x 65.10^-3 =7,22 N
8. sebuah pegas yang tergantung tanpa beban (pegas bebas) panjangnya 20 cm. jika ujung bawah pegas bebas digantung beban 100 g, panjang pegas menjadi 24 cm. berapakah panjang pegas bebas jika ujung bawahnya digantungi beban 150 g?
Δx1 = 24cm - 20cm Δx1 = 4cm F1 = 100 gram x 10 m/s² = 1 N F2 = 150 gram x 10 m/s² = 1,5 N Δx2 = Δx1 . F2/F1 = 4cm . 1,5 N/ 1N Δx2 = 6cm
9. Pada seutas kawat baja dengan panjang 3m dan luas penampang 0,15 cm² digantungkan sebuah beban bermassa 500 kg (g= 9,8m/s²). Tentukan (a) tetapan gaya kawat (b) pertambahan panjang kawat (modulus elastis baja= 2,0 × 1011 N/m2)
(a) F=k.∆x
m.g=k.∆x 500.9,8=k.3 k=4900/3=1.633 (b) F/A=1.633/0,0015=108866 pertambahan panjang kawat= e.l=F/A=1.633/0,0015=108.2,0.1 011 =216.1011
10. Modulus elastis kawat x setengah kali y. panjang kawat x dan y masing-masing 1m dan diameter kawat x dan y masing-masing 2mm dan 1mm. tentukan: (a) Tentukan Perbandingan tetapan gaya x dan y (b) Tentukan perbandingan jika kawat x diberi gaya f
Ex = ½ Ex ℓx = ℓy = 1 m dx = 2 mm, dy = 1 mm Ax : Ay = dx² : dy² = 4 : 1 (a) k = EA/ℓ kx Ex.Ax ℓy ---- = ---- .----- .---ky Ey Ay ℓx
bertambah panjang 0,5cm, berapa pertambahan panjang kaawat y jika diberi beban 2F?
= (½) (4) : (1) =2:1
(b) Fx kx Δℓx ---- = ---------Fy ky Δℓy
F 0,5.2 ---.= -----2F Δℓy Δℓy = 2 cm
11. Seutas kawat AB dengan diameter 0,6 mm dan panjang 300 cm digantung secara vertikal dari suatu penopang tetap pada A, sebuah beban 4 kg dihubungkan ke titik tengah kawat dan beban 4 kg berikutnya dihubungkan ke ujung terendah B. Jika modulus Young bahan kawat adalah 2 x 10¹² dyne/cm2, tentukan turunnya ujung B.
12.
Sistem seperti pada gambar dengan benda dalam keadaan diam. Tentukan percepatan semua beban sesaat setelah benang paling bawah yang menjaga sistem dalam keadaan seimbang dipotong. anggap benang tak bermassa dan tidak dapat mulur, kedua pegas kawat tak bermassa, katrol
dianggap licin, dan massanya dapat diabaikan. ( sebelum dipotong F=0 dan sesudah benang bawah dipotong berlaku F= m.a)
13. Dua pegas dengan konstanta pegas k1 dan k2 dihubungkan seri. Hitung konstanta gabungan kedua pegas. Jika pegas pertama (k1) dipotong menjadi 2 bagian yang sama persis, kemudian kedua bagian ini dihubungkan paralel dan selanjutnya sistem ini dihubungkan seri dengan pegas kedua (k2), hitung konstanta pegas gabungan sekarang.
- k1 + k2 - k2 + 1/4 k 1/kp = 1/0,5k1 + 1/0,5k1 =2/0,5k = 4/k = kp = 1/4 k
14. Pada susunan pegas A, B, C, dan D dibawah ini, tentukan nilai perbandingan Pertambahan panjang susunan pegas: (a) Antara A dan B (b) Antara C dan D
indeks A, B, C, D sesuai gambar mA = mB = mC = m mD = 3m Konstanta gaya semua pegas sebesar k (a) Δxa/Δxb=Fa/Fb.Kb.Ka=2/1/2=4:1 (b)Δxc/Δxd=Fc/Fd.Kd/Kc=6/5/2/3=3:5
15. Sebuah pegas digantung pada sebuah elevator. pada ujung pegas yang bebas
F = k ∆x m g = k ∆x k = mg/∆x
digantungkan balok bermassa 50g jika elevator diam,pegas bertambah panjang 10cm.Berapakah pertambahan panjang pegas ketika elevator sedang bergerak dengan kecepatan 4m/s2 (a) ke atas (b) kebawah (c) berapakah pertambahan penjang pegas ketika elevator bergerak dengan kecepatan tetap?
k= (0,05) (10) / (0,1) = 5 N/m (a) Elevator bergerak ke atas dengan percepatan 4 m/s² F' - w = m a F' - mg = ma F' = mg + ma k ∆x' = m (g + a) ∆x' = m (g + a) / k ∆x’= 0,05 (10 + 4) / 5 = 0,14 m = 14 cm (b) Elevator bergerak ke bawah dengan percepatan 4 m/s² w - F' = m a mg - F' = ma F' = mg - ma k ∆x' = m (g - a) ∆x' = m (g - a) / k ∆x’= 0,05 (10 - 4) / 5 = 0,06 m = 6 cm (c) Elevator bergerak ke atas dengan kecepatan tetap a=0 mg - F' = 0 F' = mg k ∆x' = mg ∆x' = mg / k = 0,05 (10) / 5 = 0,01 m = 10 cm
16. Suhu suatu benda Adalah 68 derjat farenheit.berapakah suhunya jika diukur dengan :
C= 5/9. ( 68-32)= 5/9 . 36 = 20C k = Tc + 273 = 20 +273 = 293K
17. Makhluk angkasa luar mendarat di bumi. Dalam skala suhu mereka, titik lebur es adalah 15°X dan titik uap adalah 165°X. Termometer mereka menunjukkan suhu di bumi adalah 42°X. Berapakah suhu ini pada skala Celcius?
(100-0)/(165-15) x 42 = 100/150 x 42 = 2/3 x 42 = 28 0C
18. Untuk latihan membedakan makna perubahan suhuT dan suhuT suatu benda pada berbagai skala, anda dapat mencoba menyelesaikan soal berikut. Tabel berikut memperlihatkan perbandingan skala Fahrenheit dan X o F o X Titik beku air 32 -30 Titik didih air 212 60 (a) Berapakah perubahan suhu pada skala X yang sama dengan perubahan suhu sebesar 50 oF? (b) Tentukanlah penunjukan pada termometer dengan skala Fahrenheit yang memberikan suhu T= 25 oX.?
X-(-30)/(60-(-30) = F-32/(212-32) X+30/90 = F-32/ 180 X+30 = F-32/2 2X+60=F-32 x= f-92/2 atau F= 2x+92
(a) Jika suhu TF=40 maka x= F-92/2 x= 40-92/2 x= 40-46 x= -6 (b )jika suhu pada TX = 15 maka F= 2x+92 F= 2(15)+92 F= 30+92 F= 122
19. Sebatang pipa tembaga memiliki panjang 2 meter pada suhu 25 derajat celcius. Tentukan panjang pipa pada suhu :
(a) ∆L =2.(17.10-6).75 L =2+0,00255 L =2,00255 (b) ∆L =2.(17. 10 -6).-25
(a) 100derajat celcius
∆L =-85.10-5
(b). 0 derajat celcius
L =2+(-0,00085) L =2-0,00085 L =1,99915
20. Sebatang baja yang panjangnya 4 m bertambah panjang 2 mm ketika dipanaskan hingga mengalami kenaikan suhu 40
Baja pertama : Δl = l₀ . α . ΔT 0,002 = 4 . α . 40 α = 0,0000125
celcius. berapakah pertambahan panjang dari sebatang baja kedua yang panjangnya 2 m ketika dipanaskan hingga mengalami kenaikan suhu 20 celcius?
maka baja kedua Δl = l₀ . α . ΔT Δl = 2 . 0,0000125 . 20 = 0,0005 m = 0,5 mm
Sebuah keping bimetal terdiri atas perunggu dan besi yang memiliki panjang 10cm pada 20 derajat celcius. Keping itu dipegang secara horizontal dengan besi berada di atas. Ketika di panasi oleh nyala api bunsen, suhu perunggu adalah 800 derajat celcius dan besi 750 derajat celcius. Hitung beda panjang besi dan perunggu (abaikan pengaruh lingkungan)
Δl besi = l besi*α besi*Δt besi = 10* 0,000012*730 = 0,0876 cm Δl perunggu = l perunggu *α perunggu *Δt perunggu = 10* 0,000019*780 = 0,1482 cm
Pada suhu 27,9 0C sebuah bola
Agar bola dapat melewati lubang maka : LB’ =
besi memiliki diameter 50,00
LK’
21.
karenanya, selisih beda panjang besi dan perunggu setelah dipanaskan adalah : Δl perunggu - Δl besi = 0.0606 cm
22.
mm dan berada di atas lubang pelat kuningan yg diameternya
LB + ΔLB = LK + ΔLK
49,98 mm. Sampai suhu
LB + LB.αB. ΔT= LK + LK.αK.ΔT
berapakah keduanya ( bola besi
LB.αB.ΔT - LK.αK.ΔT= LK -LB
dan pelat kuningan) harus dipanaskan agar bola dapat
ΔT= LK -LB/ (LB.αb-LK.αK) = 4,998-5,000/
lolos melewati lubang pelat
(5,000) (12 X 10 -6) - (4,998) (19 X 10 -6)
kuningan ? Diameter bola besi, LB = 5,000 cm Diameter kuningan, LK = 4,998 cm Suhu mula-mula T1 = 27,9 0C
57,1 oC ΔT= T2-T1 --> 2 = (27,9 +57,1) 0C = 85 0C
=
23. Sebatang besi dan tembaga berbeda panjang 2 cm pada suhu 50 oC seperti pada suhu 450 oC.Berapakah panjang masing-masing batang pada suhu 0 oC ? Koefisien muai panjang besi 12 x 10-6 / oC dan tembaga adalah 17 x 10 -6 /oC. Pada suhu 50 °C
L besi - L tembaga = 2 cm Lob[1+12*10-6 *(50-0)-Lot[1+17*10 -6 *(500)]=0.02 1,00060Lob-1,00085=0,02 .............Persamaan 1
Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu ( koefisien muai panjang alfa =18×10 mines 6/°C jari jarinya 1 m.jika bola tersebut dipanaskan sampai 50° C berapa pertambahan luas permukaam bola tersebut
ΔA = A₀ β ΔT = 4πr³βΔT = 4.3,14.1².36.10 ⁻⁶.50 = 2,2608 x 10 ⁻² m²
Pada suhu 450 °C L tembaga - L besi = 2 cm Lot[1+17*10-6 *(450-0)Lob[1+12*10-6 *(450-0)]=0,02 1,00765Lot-1,00540Lob=0,02 .............Persamaan 2
24.
25.
Sebuah termometer raksa memiliki suatu pipa kapiler dengan luas penampang 1,0 x 10⁻³ mm². Volum raksa dalam tabung cadangan adalah 1,0 mm³. Abaikan pemuaian kaca dalam termometer. Berapa ketinggian raksa dalam pipa kapiler jika suhu dinaikkan sampai 60°C?
ΔV = Vo γ Δt = 1,0 . 18 .10^-5 . 60° = 1,08 .10⁻² mm³ Δh = ΔV / Ao = 1,08 .10 ⁻² / 1,0 . 10 ⁻³ = 1,08 .10¹ = 10,8 mm
26. Sebuah kubus aluminium
(a) ΔV = Vo (3α ) Δt = 10 ⁻³ . (3
dengan panjang rusuk 10cm dipanaskan sehingga suhunya naik dari 10°C menjadi 30°C. Hitung : (a) Pertambahan
.12.10⁻⁶) 20° = 720 .10 ⁻⁹ m³ = 7,20 .10 ⁻⁷m³ (b) massa jenis nya tidak akan berubah , karena masih jenis yang sama
volum kubus (b) Perubahan massa jenis dinyatakan dalam persen
27. Sebuah botol gelas dgn volum 250 cm3 diisi penuh dgn air bersuhu 50'C. Kemudian botol ini dipanaskan sampai suhunya mencapah 60'C. Tentukan banyak air yg tumpah jika pemuaian botol: a.) diabaikan? b.) diperhitungkan?
a.) ΔV=Vo(γ . ΔT) ΔV=250.2,1x10"-4.10 ΔV=0,525 cm"3 b)-
28. Sebuah wadah 95% dari kapasitasnya diisi dengan cairan. suhu wadah dan cairan adalah 0,0°C. wadah terbuat dari bahan dengan koefisien muai volume 80x 106 /°C. pada suhu 100,0°C diamati cairan mulai meluber dari wadah. tentukan koefisien muai volume dari cairan itu?
0,95 Vo + 0,95 Vo . X . 100 = Vo + Vo . 80.10 -6 . 100 0,95 Vo ( 1 + X . 100 ) = Vo ( 1 + 80.10 -6.100 ) 1+8.10-3 / 1+ X 100 = 0,95 Vo / Vo 0,95 + 95 X = 1008 . 10 -3 95x = 58 . 10 -3 X = 610,5 . 10 -6
29. massa jenis dua cairan X dan Y yang terdapat dalam sebuah bejana gelas adalah 1000 dan 970 kg/m 3 pada suhu 20 derajat. pada suhu berapakah bejana dan isinya harus dipanaskan hingga cairan X tepat dapat mengapung pada cairan Y ? (koefisien muai X dan Y masing-masing adalah 90 x 10 -3/oC dan 50 x 10 -5 /oC
30. suatu gas berada dalam ruangan tertutup kaku pada
P1/T1=P2/T27/315=P2/360 P2=7.360/315 P2= 8 atm
suhu 42 c dan tekanan 7 atm. Jika gas dipanasi sampai 87 C dan volume gas selama proses dijaga konstan. berapakah tekanan gas skrg?
31. (a) Berapa kalor yang harus ditambahkan pada 4,0×10-3 kg bola baja untuk menaikkan suhunya dari 20C menjadi 70C (b) Berapakah suhu bola
(a) m=4,0 x 10 -3 kg Δt=70°- 20° =50°k Q =m . c = 4 x 10 -3 . 50 . 450 =90 Joule
akan bertambah jika
(b) kalor jenis emas =129 J/kg K
bola dibuat dari
DQ =m .Ce . Dt
emas?
90 = 0.004 .129 . Dt Dt = 90 / 0.516 = 174.42°C
32. Sebanyak 60 kg air panas pada suhu 82 °C mengalir ke dalam bak mandi. untuk menurunkan suhu nya, 300 kg air dingin pada 10°C di tambahkan ke dalam bak tersebut. berapa suhu akhir campuran?
m1.c.ΔT1 = m2.c.ΔT2 60.1.(82 - T) = 300.1.(T - 10) 60(82 - T) = 300 (T - 10) 4920 - 60T = 300T - 3000 -60T - 300T = -3000 - 4920 -360T = -7920 T = 22oC jadi, suhu akhirnya adalah 22oC
Sebuah kalorimeter tembaga yang masanya 280 kg diisi dengan 500 g air pada suhu 15°c balok kecil tembaga yang massanya 560 g dan suhunya 100°C dijatuhkan ke dalam kalorimeter hinga suhu kalorimeter naik menjadi 22,5°c. Jika tidak ada kalor yang keluar dari sistem, berapa kalor jenis tembaga?
Qlepas= Qterima Qtembaga = Qkal.meter + Qair mt.ct.ΔT = mk .ct.ΔT + ma.ca.ΔT 560ct.(Ttembaga-Tcampuran) = 280.ct.(Tcampuran-Tk ) +500.1.(Tc-Ta) 560.ct (100-22,5) = 280.ct (22,5-15) + 500.1.(22,5-15) 560 ct.77,5 = 280 ct .7,5 + 500.7,5 43400 ct = 2100ct + 3750 43400ct-2100ct = 3750 41300ct = 3750 ct =3750/41300 = 0,091 kal/g oC
Total 0.8kg air pda 20 derajat celcius dimasukkan kedalam listrik 1kW. berapa lama waktu yang di perlukan untuk menaikkan suhu air sampai 100oC
E listrik = E kalor P ketel x t = m.c.ΔT c air = 1 kal 1000 x t = 0,8.4200.(T2-T1) 1000 x t = 8.420 (100-20) 1000 x t = 8.420.80 t = 8.420.80/1000 t = 268,8 s = 268,8/60 = 4,48 menit = 4,5 menit
Sebuah batang tembaga
Q diserap = Q dilepas
33.
34.
35.
bermassa 100g, dipanasi sampai 100 oC,kemudian dipindahkan ke sebuah benjana tembaga bermassa 50,0g yang mengandung 200 g air pada 10,0derajatC. Abaikan kalor yg hilang ke lingkungan sekitar. Hitung suhu akhir air setelah diaduk merata. Kalor jenis tembaga dan air masing2 4,00 x 102 J/kg K dan 4,20 x 103J/kg K.
M bj.c.(T-T1) + mair .cair .(T-T1)= mT.c.(T2-T) (0,050 kg).400.(T-10) + (0,200 kg).4200J/kg.K.(T-10) = (0,1 kg).400.(100-T) (20T – 200) + (840T – 8400) = 4000 – 40T 900T = 12600 T = 14ᵒC
36. Sebuah tabung uji yang mengandung 0,10 kg bubuk contoh dipanasi selama beberapa menit oleh sebuah pembakar bunsen yang memberikan kalor pada laju konstan 50J/s. Suhu dari isi tabung uji dicatat pada selangselang waktu yanng sama dan didapatkan grafik suhu terhadap waktu sepeti pada gambar berikut (a) Apa yg terjadi dengan zat selama selang OA?OB? (b) Hal penting apakah yang ditunjukan oleh waktu AB yang lebih besar dari pada waktu OA? (c) Hitung kalor jenis dan kalor lebur contoh, dengan menganggap bahwa semua kalor yang disuplai oleh
(a) Pada selang OA, fasa zat adalah padatan yg menyerap kalor dari suhu 20ᵒC sampai 80ᵒC. Pada selang AB fasa zat berubah mejadi fasa cair. Kalor yg diserap digunakan untuk mengubah fasa padat menjadi cair. (b) Hal penting bahwa selang AB > OA adalah bahwa pada fasa AB diperlukan kalor yang sangat besar untuk mengubah semua padatan mencadi cairan (harga kalor lebur jauh lebih besar dari pada kalor jenis zatnya). (c) (m.c.∆T)/t = W/t (0,1 kg).c.(80-20)/150 = 50 c = (50 x 150)/6 = 12500 J/mol.K Kalor lebur pada selang AB m.L/t = W/t (0,1 kg).L/(450-150) = 50 J/s L = (50 x 300)/0,1 = 150000 J/kg
pembakar bunsen diberikan seluruhnya kepada bubuk.
37. (a) berapa banyak kalor (a) diperlukan untuk mengubah 10 g es pada 0ᵒC menjadi air pada suhu 50ᵒC? (b) jika sebuah kulkas mendinginkan 200 g air dari (b) 20ᵒC ke titik bekunya dalam 10 menit, berapa banyak kalor per menit harus diambil dari air.
Q = m.L + m.cair .∆T2 Q = (0,010 kg)(336000 J/kg) + (0,010 kg)(4200 J/kg.K)(50-0)K Q = 3360 J + 2100 J = 54600 J Q = m.cair .∆T2 + m.L Q =(0,2 kg)(4200 J/kg.K)(20-0)K + (0,2 kg)(336000 J/kg) Q = 16800 J + 67200 J = 84000 J Kalor yg dapat diambil tiap menit adalah = 84000J/ (10 menit) = 8400J/menit.
38. berapa banyak kalor yang harus diambil dari 0,5 kg air 30 o C untuk mengubahnya menjadi es 0 oC ? diketahui kalor lebur es 3,36 x 10 5 J/kg. kalor jenis air 4,2 x 10 3 J/kg k ?
Q=mCΔT = 0,5·4,2·103·30 = 6300 J Q=mL = 0,5·336.000 = 168.000 J Jadi Q1+Q2=6.300+168.000 =174.300J
(a) Berapa banyak kalor diperlukan untuk mengubah 50 g air pada 100ᵒC menjadi uap pada 100ᵒC. (b) Tentukan banyak kalor yang dilepaskan ketika 20 g uap mengembun dan mendingin menjadi air pada suhu 50ᵒC.
(a) Q = m.U = (0,050 kg)(2260000 J/kg) = 113000 J (b) Q = m.U + m.c.∆T = (0,020 kg)(2260000) + (0,020 kg)(4200 J/kgK)(100-50) oC Q = 45200 J + 4200 J = 49200 J
39.
40.
Berapa kalor yang diperlukan agar 5 kg es pada -20ᵒC menjadi uap air seluruhnya pada 120ᵒC?
Q = m.ces.∆T1 + m.L + m.c air .∆T2 + m.U + m.cuap.∆T3 Q = (5)(2100)(20) + (5)(330000) + (5)(4200)(100) + (5)(2260000) + (5)(2010)(120-100) Q = 210000 + 1650000 + 2100000 + 11300000 + 201000 Q = 15461000 J = 15461 kJ
Sebatang tembaga panas pada 200ᵒC dan masanya 0,5 kg diletakkan di atas balok es besar. Berapa massa balok es yang melebur?
Q dilepas = Q disrap mT.cT.∆T = mes.L (0,5 kg)(390 J/kgK)(200-0)K = m.(330000 J/kg) 39000 J = m.330000 J/kg m = (39000 J)/(330000 J/kg) = 0,118 kg
Dalam sebuah bejana yang massanya diabaikan, dimasukkan 100 g air yang suhunya 45ᵒC dicampur dengan 100 g es yang suhunya -4ᵒC, pada saat tercapai kesetimbangan termal 50% es melebur. Jika kalor jenis air 1 kal/gᵒC dan kalor jenis es 0,5 kal/gᵒC, hitung : (a) Kalor yang diperlukan untuk melebur 50% es. (b) Kalor lebur es (kal/g)
(a) Q diserap = Q dilepas m.ces.∆T1 + Q2 = m.cair .∆T2 (100 g)(0,5 kal/gᵒC)(0-(-4))ᵒC + Q 2 = (100 g)(1 kal/gᵒC)(45-0)ᵒC 200 kal + Q2 = 4500 kal Q2 = 4500 kal – 200 kal = 4300 kal (b) Q2 = m.L = 4300 kal (50%.100 g). L = 4300 kal L = (4300 kal)/(50 g) = 86 kal/g
41.
42.
43. Jika 100 g es pada -5ᵒC (a) Q diserap = Q dilepas dicampur dengan 200 g air m.ces.∆T1 + m.L + m.cair .∆T2 = pada 30ᵒC pada tekanan 1 atm. m.cair .∆T3 Kalor jenis es 0,5 kal/gᵒC dan 250 + 8000 + 100T = 6000 – 200T kalor lebur es 80 kal/g. Jika 300 T = -2250 ====> T = -2250/300 , bernilai hanya terjadi pertukaran kalor negatif berarti tidak semua es melebur, titik
antara air dan es tentukan : (a) (b)
Suhu akhir campuran. Massa es yang melebur
kesetimbangan termal adalah 0ᵒC. (b) m.ces.∆T1 + m.L = m.cair .∆T3 (100 g)(0,5 kal/gᵒC)(0-(-5))ᵒC + m.(80 kal/g) = (200 g)(1 kal/gᵒC)(30-0)ᵒC 250 + 80m = 6000 80 m = 5750 m = 5750/80 = 71,875 g
44. Pada tekanan 76 cmHg, kalor jenis air 4200 J/kgK, kalor didih air 2260000 J/kg. Jika 100 g air pada 20ᵒC diberi kalor sebanyak 250000 J. hitung : (a) Suhu akhir campuran (b) Massa air yang menguap
(a) Q diserap = Q dilepas m.cair .∆T1 + m.U + m.cuap.∆T2 = 250000 (0,1)(4200/kgK)(100-(20)K + (0,1).(2260000 J/kg) + (0,1)(2010 J/kgK)(T-100)K = 250000 33600 + 226000 + 201T -20100 = 250000 201 T = 10500 T = 10500/201 = 52,23ᵒC (di bawah 100ᵒC), berarti tidak semua air menguap, maka titik kesetimbangan termalnya adalah 100ᵒC. (b) m.cair .∆T1 + m.U = 250000 (0,1)(4200/kgK)(100-(20)K + m.(2260000 J/kg) = 250000 33600 + 226000.m = 250000 m = (250000-33600)/2260000 = 0,09575 kg = 95,75 g
Sebanyak 0,020 kg es dan 0,10 kg air pada 0 0C ada dalam suatu wadah. Uap pada 100 0C di lewatkan melalui wadah sampai semua es tepat melebur. berapakah banyak air yang sekarang terdapat dalam wadah? kalor didih 2,3 x 10 6 J/kg; kalor lebur 3,4x10 5 J/kg; kalor jenis air 4,2x10 3 J/kg K.
(m es)(L es) - (m uap)(K uap) - (m uap)(c air)Δt =0 0.02)(3.4 * 10 5) - (m uap)(2.3 * 10 6) - (m uap)(4200)(100 - 0) = 0 m uap = 0.0025 kg massa total air adalah m air = 0.0025 + 0.020 + 0.1 m air = 0.1225 kg
Seorang siswa ingin menentukan kalor jenis suatu paduan logam baru, sebanyak 100 g logam tersebut
Q lepas oleh logam = Q terima oleh air mL cL (tL - tc) = ma ca (tc - ta) 0,1 . cL (180 - 36) = 0,24 . 4200 (36 - 20) 14,4 cL = 16128
45.
46.
dipanaskan hingga 180 0C, dan segera dicelupkan ke dalam 240 g air 20 derajat celcius yang terdapat dalam kalorimeter alumunium. Jika suhu akhir logam paduan adalah 36 derajat celcius, hitung kalor jenisnya (kalor jenis air 4200 J/kg 0C)
cL = 1120 J/kg°C
Dalam latihan aerobik, Rini mengeluarkan energi 1,128 x 106 J selama 45 menit. Jika dianggap seluruh energi ini digunakan untuk menguapkan air dari kulit, berapa banyak air keringat yang keluar?
Q = mLv m = 1,128 x 10 6 = 0,497 = 0,5 kg 2.268.000 Jadi, keringat yang keluar sebanyak 0,5 kg
47.
48. Sebuah pengayuh roda digunakan untuk mengaduk 1,0 kg cairan yang berada dalam sebuah bejana tertutup.Sebuah beban 200 N yang berada tepat
Q = n Ep mc c ΔT = 100 mb g h mc c ΔT = 100 Wb h 1 c 4 = 100 200 1 4 c = 20000 c = 5000 J/kg. ⁰C
1 m diatas pengayuh jatuh dan menimpa pengayuh sehingga pengayuh berputar dan mengaduk zat cair dalam bejana.Percobaan ini diulangi 100 kali dan dihasilkan kenaikan suhu total cairan sebesar 4 ⁰C.Hitung kalor jenis cairan dalam bejana .
49.
Sebatang aluminium yang panjangnya 0,400 m dan
Luas (A) = πr² = π (3×10⁻³)² = 9π × 10⁻⁶ m² Perbedaan suhu (Δt) = t1 - t2
diameternya 6,00 x 10 -3 m digunakan untuk mengaduk larutan gula air yang bersuhu 108oC. Jika ujung lain batang berada pada suhu ruang 28oC, berapa kalor yang mengalir sepanjang batang dalam 5 menit? Konduktifitas termal aluminium 200 W/m 2K 4
= 108 - 28 = 80 ºC Q = 300. 200. 9 π × 10-6 . 80.0,4 = 108 π = 339, 12 J
50. Di negara yang mengalami empat musim, suhu udara ketika musim dingin dapat mencapai di bawah 0 derajat celcius? (a) Berapa banyak kalor yg keluar melalui dinding luar sebuah kamar tidur sepanjang malam (8 jam) ketika suhu rata-rata di luar -15 celcius dan
(a) Qdot = kA*(T2-T1)/t Qdot = 0,85*2,5*3*(22+15)/0,15 Qdot= 1572,5 W Q = Q_dot*t Q = 1572,5*8*3600 Q = 45288 kJ (b) Ongkos (cost) C = (45288000/3,6*10 6)*400 C = Rp. 5032
suhu rata-rata di dalam 22 celcius? Ukuran dinding adalah 2,50 m x 3,00 m, dan tebalnya 0,150m. Konduktifitas termal rata-rata adalah 0,850 W/(mK) (b) Berapa banyak ongkos yang harus dibayar jika kehilangan kalor ini digantikan oleh sebuah pemanas ruang listrik? tarif listrik adalah Rp 400/kWh dan 1 kWh = 3,60 x 106 J
51. .Diagram berikut menunjukkan sebuah batang gabungan PQR dengan kedua komponen memiliki luas penampang sama. Bahan QR memiliki koefisien konduksi termal dua
(100 - TQ) = 2k(TQ - 0) 2L L 100 – TQ = 4TQ 5TQ= 100 TQ = 20oC Jadi, suhu titik-titik pada sambungan Q yaitu
kali daripada bahan PQ. Anggap ada lajur kalor konstan sepanjang batang dan ujung-ujung P dan R berada pada suhu T1 = 100 oC dan T2= 0oC. Hitung suhu titik-titik pada sambungan Q.
20oC
Permukaan dalam dinding rumah dijaga bersuhu tetap 20ºC pada saat suhu udara luar 10ºC. Berapa banyak kalor yang hilang karena konveksi alami pada dinding rumah tersebut selama satu hari ? ukuran dinding rumah adalah 8,00 m x 4,00 m. Anggap koefisien konveksi rata-rata 3,5 J/s m²K
Q=h.A.∆T
Suhu filamen sebuah lampu 40 W adalah 2443 K dan luas permukaan efektif filamen adalah 0,66 cm². Energi yg diradiasikan lampu adalah 0,31 kali dari radiasikan benda hitam sempurna dengan kondisi yg sama. Dari data ini tentukan nilai tetapan StefanBoltzmann tegangan?
P = σ . 2443 ⁴ . 66 . 10 ⁻⁶ . 0,31
Suatu benda hitam pada suhu 27°C akan memancarkan energi 15 J/s. berapa energi yang akan dipancarkan benda
T1 = 27 C = (27+273) K = 300 K T2 = 327 C = (327+273) K = 600 K
52. Q=3,5.32.10.3600.24 Q=96768000 Joule Q=9,6768 x 10 7 J
53.
54.
σ = 40 / 2443 ⁴ . 66 . 10 ⁻⁶ . 0,31 =5,67 x 10 -8
P2/P1 = (T2/T1) 4
hitam tersebut jika dipanasi hingga suhunya menjadi 327°C
P2/P1 = (600/300) 4 P2/P1 = (24) P2/P1 = 16 P2 = P1 (16) P2 = 15 (16) P2 = 240 J/s
55. Tiga batang dengan bahan X dan tiga batang dengan bahan Y dihubungkan seperti pada gambar. Semua batang memiliki panjang dan luas penampang yang sama. Jika ujung P dijaga tetap pada 70°C dan sambungan T pada 20°C, hitung suhu di titik sambungan Q, R, dan S. Konduksi termal X adalah 0,84 satuan cgs dan Y adalah 0,42 satuan cgs.
