Contoh Soal tentang Indeks Bias 1. Emat sedang melakukan eksperimen untuk menentukan kecepatan cahaya di dalam etil alkohol. Ia melepaskan seberkas cahaya pada permukaan cairan etil alkohol. Jika indeks bias mutlak etil alkohol (n = 1,36) dan kecepatan cahaya di udara 3 x 10 8 m/s, berapakah cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol tersebut? Penyelesaian: Diketahui: n = 1,36 c = 3 x 108 m/s Ditanyakan: v = ? Jawab: n = c/v v = c/n v = 3 x 108/1,36 v = 2,2 x 108 m/s Jadi, cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol adalah sebesar 2,2 x 10 8 m/s Medium n = c/v Vakum 1,0000.Udara 1,0003.Air (20°C) 1,33.Etil Alkohol 1,36.Kaca Kuarsa 1,46.Kerona 1,52.Flinta 1,58.Kaca Plexi 1,51 Intan 2,42
2. Cahaya merambat dari udara ke air. Bila cepat rambat cahaya di udara adalah 3 ×10 8 m/s dan indeks bias air 4/3, maka tentukanlah cepat rambat cahaya di air! Penyelesaian: Diketahui: c = 3 × 10 8 m/s n air = 4/3 Ditanyakan: v air Jawab: N air= c/v air Maka cepat rambat cahaya di air dirumuskan sebagai berikut. V air = c/n air V air = 3 ×10 8 m/s :4/3 V air = 2,25 ×10 8 m/s Jadi, cepat rambat cahaya di dalam air adalah 2,25 × 10 8 m/s. 3. Seseorang menyinari sebuah kaca tebal dengan sudut 30° terhadap garis normal. Jika cepat rambat cahaya di dalam kaca adalah 2 × 10 8 m/s, tentukan indeks bias kaca dan sudut biasnya. Diketahui: θi = 30° v2 = 2 × 10 8 m/s Ditanyakan: n2 (indeks bias kaca) dan θ r Jawab: ■
Untuk mencari indeks bias kaca, gunakan g unakan persamaan:
n = c/v = 3 ×10 8 m/s : 2 ×10 8 m/s = 1,5 Jadi, indeks bias kaca adalah 1,5 ■
Untuk mencari sudut bias, gunakan hukum S nellius.
Sin θi /sinθr = n 2 :n 1 sin30°/ sin θr = 1,5 : 1 sin θr = 0,5 : 1,5 sin θr = 0,33 θr = sin −1 (0,33) θr = 19,27° Jadi, besar sudut biasnya adalah 19,27°.
TITIK DIDIH
1. berapakah titik didih larutan yang terbentuk dari 20 gram urea CO(NH2)2 dalam 80 gram air jika diketahui Kb air 0,512˚C / molal ? 2. hitunglah titik didih larutan yang terbentuk dari 4,39 gram naftalena (C10H8) dalam 100 gram CCI4. (Kb CCI4 = 5,02 ˚C / molal; Tb CCI4 =76,8 ˚C
; Ar C = 12, H=1 )
3. Didalam 400 ml air terlarut 9 gram glukosa (Mr=180) . pada suhu berapa larutan akan mendidih ? ( diketahui Kb air 0,52 ˚C / molal ) 4. air yang berasal dari suatu sumber mata air ternyata mempunyai titik didih 100,052 ˚C . berapa mol jumlah partikel yang terlarut dalam setiap 1 liter air yang berasal dari sumber mata air tersebut?
(
Kb air 0,52 ˚C / molal )
5. larutan gula pasir (Mr=342) mendidih pada suhu 100,26˚C . jika , Kb air 0,52 ˚C / molal , berapa gram gula yang terlarut dalam setiap 1 liter air dalam larrutan tersebut ? PEMBAHASAN
1). Diket ; gr urea CO(NH2)2 = 20 gram ; P air = 80 gram dan ; Kb air = 5,02 ˚C / molal ditanya ; Tbl ? jawab ;
∆Tb = gr/Mr×1000/P ×Kb
=20/60 × 1000/80 × 0,512 =2,13 ˚C ( ambil dua angka dibelakang koma yah ^-^)
2,13 ˚C
∆Tb = Tbl – Tbp = Tbl – 100 ˚C
Tbl = – 100 ˚C – 2,13 ˚C
-Tbl = – 102,13˚C Tbl = 102,13˚C 2). diket ; gr naftalena (C10H8) = 4,39 gram ; P CCI4 = 100 gram ; Kb CCI4 = 5,02 ˚C / molal ; Tb CCI4 =76,8 ˚C ; Ar C = 12, H=1
ditanya ; Tbl ? jawab ; ( cara untuk mengerjakan soal no.2 ini sama persis dengan soal di no. 1 )
∆Tb = gr/Mr×1000/P ×Kb
=4,39/128× 1000/100 × 5,02 =1,72 ˚C ( ambil dua angka dibelakang koma yah ^-^)
1,72 ˚C
∆Tb = Tbl – Tbp = Tbl – 100 ˚C
Tbl = – 100 ˚C – 1,72 ˚C
-Tbl = – 101,72˚C Tbl = 101,72˚C 3). diket ; P air = 400 ml( ingat !disini ntar mau satuanya ml atau gram sama ajanya) ; gr glukosa = 9 g0ram ; ; Mr glukosa = 180 ; Kb air 0,52 ˚C / molal ditanya ; Tbl ? jawab ; ( lagi-lagi di soal no.3 ini cara pengerjaanya sama dengan di no.1 dan 2 -_- , aku juga baru loh tau ya , bukanya sengaja . aku asal pilih kayak sederet soal dibuku paket gtu buat aku kerjain disini , eh taunya udh 3 deret soal gini pengerjaanya malah sama semua -__ -, tapi gpp sambil dimantabin lagi pemahamanya yakan ? ^-^ )
∆Tb = gr/Mr×1000/P ×Kb
=9/180× 1000/400× 0,52 = 0,06˚C ( ambil dua angka dibelakang koma yah ^-^)
0,06 ˚C
∆Tb = Tbl – Tbp = Tbl – 100 ˚C
Tbl = – 100 ˚C – 0,06 ˚C
-Tbl = – 100,06˚C Tbl = 100,06˚C
4). diket ; Tbl air = 100,052˚C ; V = 1 liter ; Kb air 0,52 ˚C / molal ditanya ; mol jumlah partikel jawab ; ∆Tb = Tbl – Tbp
= 100,052˚C- 100 ˚C =0,052˚C ∆Tb
= mol/v
0,052
=mol/1 × 0,52
0,052
= 0,52 mol
× Kb
0,052/0,52 = mol 0,1 = mol jumlah partikel = mol
23 × 6,02× 10
= 0,1 × 6,02× 1023 = 0,602× 1023 5). diket ; Tbl = 100,26 ˚C ; Mr gula pasir =342 ; Kb air 0,52 ˚C / molal ; v = 1 liter ditanya ; gr gula pasir ? jawab ; ∆Tb = Tbl – Tbp
= 100,26˚C- 100 ˚C =0,26˚C ∆Tb = mol/v × Kb
0,26
=mol/1 × 0,52
0,26
=
0,52 mol
0,26/0,52 = mol 0,5 = mol
mol = gr/ Mr
0,5 = gr/342 gr = 0,5× 342 gr=171 gram MASA JENIS 5. Sebuah gelas ukur berisi air dengan volume tertentu. Sebuah batu dimasukkan ke dalam gelas ukur tersebut sehingga volumenya naik menjadi 70 cm3. Jika diketahui massa batu 100 gram dan massa jenis batu 5 gram/cm3. Tentukan volume mula-mula sebelum dimasuki batu ! Diketahui : Vakhir : 70 cm3 m : 100 gram ρ : 5 gram/cm3 ditanya : V awal . . . .? Jawab : ρ : m/v 5 gram/cm3 : 100 gram/v Vbatu : 100 gram / 5 gram/cm3 Vbatu : 20 gram Vbatu : Vakhir – Vawal 20 cm3 : 70 cm3 – Vawal Vawal : 70 cm3 – 20 cm 3 Vawal : 50 cm3 Jadi volume awal gelas 50 cm3
1. Pada peristiwa tegangan permukaan diketahui gaya tegang 4 N. Jika panjang permukaannya 20 cm, maka tentukanlah besar tegangan permukaannya. Pembahasan : Dik : F=4N L = 20 cm = 0,2 m. γ=F/L γ = 4 / 0,2 γ = 20 N/m. 2. Sebatang kawat dibengkokkan membentuk huruf U dan kawat kecil bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut. Kawat dicelupkan ke dalam lapisan sabun sehingga terbentang suatu lapisan sabun. Akibat tegangan permukaan lapisan sabun, kawat mengalami gaya tarik ke atas. Agar tetap setimbang, maka pada kawat kecil tersebut digantung beban bermassa 0,1 gram. Jika panjang kawat kecil adalah 10 cm, maka tentukanlah besar tegangan permukaan lapisan sabun tersebut. Pembahasan :
Wk = 0,2 x 10 -3 (10) = 2 x 10-3 N -3 -3 ⇒ Wb = 0,1 x 10 (10) = 1 x 10 N -1 ⇒ l = 10 cm = 10 m. ⇒
Karena Setimbang, maka besar gaya permukaan harus sama dengan berat kawat dan berat beban. ∑F=0 F − Wk − Wb = 0 F = Wk + Wb Dengan begitu, maka tegangan permukaannya adalah : γ = F / 2l γ = Wk + Wb / 2l γ = 2 x 10-3 + 10-3 / 2 x 10-1 γ = 3 x 10-3 / 2 x 10-1 γ = 1,5 x 10-2 N/m.
3. Suatu tabung berdiameter 0,4 cm jika dimasukkan ke dalam air secara vertikal sudut kontaknya 60 o. Jika kenaikan air pada tabung adalah 2,5 cm, maka tentukanlah tegangan permukaan air. Pembahasan :
Soal ini dihubungkan dengan kapilaritas. Berdasarkan rumus kapilaritas : h 2,5 x 10-2 2,5 x 10-2 γ γ
= = = = =
2 γ cos θ / ρ g r 2 γ cos 60o / (103) (10) (2 x 10-3) 2 γ (½) / 20 50 x 10-2 N/m 0,5 N/m
4. Sebuah pipa kapiler dimasukkan ke dalam bak berisi minyak tanah. Tegangan permukaan minyak tanah = 10^-4 N/m. Jari-jari pipa kapiler = 1 mm. Jika massa jenis minyak tanah = 0,8 gr/m^3 dan g = 10 m/s^2, serta sudut kontaknya 20 derajat, maka hitunglah kenaikan permukaan minyak tanah dalam pipa kapiler!
Pembahasan :
5. Berapa tinggi air yang naik dalam pipa yang jari- jarinya 0,15 mm jika sudut kontaknya nol? γ untuk air adalah 0,073. Pembahasan : Diketahui : r = 0,15 mm = 1,5 x 10 -4m, ρ =1.000 kg/m3 Jawab : Ketinggian air h adalah: h = (2γcosθ)/ρgR = (2 . 0,073 .cos0)/(1 . 10. 0,0015) h = 9,93 x 10-2m = 9,93 cm Jadi, tinggi air dalam pipa =9,93 cm
