PDF Contoh Soal Asas Black Lengkap dengan Jawaban dan Pembahasan

TRIBUNPEKANBARU.COM - Inilah beberapa kumpulan contoh soal asas black dan jawabannya.

Diharapkan contoh soal asas black dan jawabannya yang tersaji ini bisa membantu anda untuk mendalami materi tersebut

Selain itu, anda juga bisa download PDF contoh soal asas black dan jawabannya pada tautan di akhir artikel.

Materi dan contoh soal asas black biasanya ditemukan dalam pelajaran IPA atau Fisika.

Asas Black sendiri adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black.

Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut:

“Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah”.

Ssecara matematis asas Black dapat dirumuskan sebagai berikut

QLepas = Qterima
Keterangan:
QLepas = jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat (joule)
QTerima = jumlah kalor yang diterima oleh zat (joule)

Atau:

m1c1 (T1 - Tc) = m2c3 (Tc-T2)

m₁ = massa benda 1 yang suhunya tinggi (kg)
m₂ = massa benda 2 yang suhunya rendah (kg)
c₁ = kalor jenis benda 1 (J/kg℃)
c₁ = kalor jenis benda 2 (J/kg℃)
T₁ = suhu mula-mula benda 1 (℃ atau K)
T₂ = suhu mula-mula benda 2 (℃ atau K)
Tc = suhu akhir atau suhu campuran (℃ atau K)

1. Botol termos berisi 230 gram kopi pada suhu 80°C. Kemudian ditambahkan susu sebanyak 20 gram bersuhu 5°C. Jika tidak ada kalor pencampuran maupun kalor yang terserap botol termos dan kalor jenis kopi = susu = air = 1,00 kal/g°C, maka berapakah suhu keseimbangan campuran?

Diketahui:

TK = 80°C

mK = 250 g

TS = 5°C

mS = 20 g

c = 1 kal/g°C

Ditanyakan: suhu akhir (TA)= …?

Jawab:

QTerima = QLepas

QS = QK

≫ mS × cS × ∆TS = mK × cK × ∆TK

≫ mS × cS × (TA – TS) = mK × cK × (TK – TA)

≫ 20 × 1 × (TA – 5) = 230 × 1 × (80 – TA)

≫ 20(TA – 5) = 230(80 – TA)

≫ 2(TA – 5) = 23(80 – TA)

≫ 2TA – 10 = 1840 – 23TA

≫ 2TA + 23TA = 1840 + 10

≫ 25TA = 1850

≫ TA = 1850/25

≫ TA = 74

Jadi, suhu keseimbangan atau suhu akhir campuran antara kopi dan susu tersebut adalah 74°C.

2.  Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100°C dituangkan ke dalam bejana dari aluminium yang memiliki massa 0,5 kg. Jika suhu awal bejana sebesar 25°C, kalor jenis aluminium 900 J/kg°C, dan kalor jenis air 4.200 J/kg°C, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)

Diketahui:

mbjn = 0,5 kg

mair = 0,5 kg

Tair = 100°C

Tbjn = 25°C

cair = 4.200 J/kg°C

cbjn = 900 J/kg°C

Ditanyakan: Takhir/Ttermal = … ?

Jawab:

QLepas = QTerima

mair × cair × ∆Tair = mbjn × cbjn × ∆Tbjn

mair × cair × (Tair – Ttermal) = mbjn × cbjn × (Ttermal – Tbjn)

0,5 × 4.200 × (100 – Ttermal) = 0,5 × 900 × (Ttermal – 25)

2.100 × (100 – Ttermal) = 450 × (Ttermal – 25)

210.000 – 2.100Ttermal = 450Ttermal – 11.250

450Ttermal + 2.100Ttermal = 210.000 + 11.250

2.550Ttermal = 221.250

Ttermal = 221.250/2.550

Ttermal = 86,76°C

Jadi, suhu kesetimbangannya adalah 86,76°C.

3. Sepotong besi panas bermassa 1 kg dan bersuhu 100°C dimasukkan ke dalam sebuah wadah berisi air bermassa 2 kg dan bersuhu 20°C. Berapa suhu akhir campuran, jika kalor jenis besi = 450 J/kg°C dan kalor jenis air = 4200 J/kg°C.

Jawab:

Besi bersuhu lebih tinggi daripada air sehingga besi yang melepaskan kalor, air yang menyerap kalor.

QLepas = QTerima

mbesi × Cbesi × ∆Tbesi = mair × cair × ∆Tair 

mbesi × Cbesi × (Tbesi– Ttermal) = mair × Cair × (Ttermal– Tair)

(1) (450) (100 – Ttermal) = (2) (4200) (Ttermal – 20)

(450) (100 – Ttermal) = (8400) (Ttermal – 20)

45000 – 450 Ttermal = 8400 Ttermal – 168000

45000 + 168000 = 8400 Ttermal + 450 Ttermal

213000 = 8850 Ttermal

Ttermal = 213000 : 8850

Ttermal = 24°C

Jadi suhu akhir campuran besi panas dan air dingin ketika keduanya berada dalam kesetimbangan termal adalah 24°C.

4. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari 30°C menjadi 50°C. Jika massa jenis air adalah 1 kal/g°C atau 4.200 J/kgK, tentukan banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori).

Diketahui:

m = 300 g

c = 1 kal/g°C

∆T = 50°C – 30°C = 20°C

Jawab:

Banyaknya kalor yang diterima air dihitung dengan menggunakan rumus atau persamaan berikut ini.

Q = mc∆T

Q = (300 g)(1 kal/g°C)(20°C)

Q = 6.000 kal

Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut adalah 6.000 kalor.

5. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari 30°C menjadi 50°C. Jika massa jenis air adalah 1 kal/g°C atau 4.200 J/kgK, tentukan banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule).

Diketahui:

Kalor yang diterima air= 6.000 kalor (soal nomor 1)

Jawab:

Dari kesetaraan kalori dan joule diketahui bahwa

1 kalori = 4,2 joule sehingga:

Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule.

6. Jika teh 200 cm3 pada suhu 95°C dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu 25°C, berapa suhu akhir (T) dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya? (kalor jenis cangkir gelas adalah 840 J/kg°C)

Diketahui:

teh sebagian besar berupa air, maka kalor jenisnya adalah kalor jenis air.

cteh = cair = 4.200 J/kg°C

Vteh = 200 cm3 = 200 × 10-6 m3

mteh = ρteh × Vteh

mteh = ρair × Vteh

mteh = (1,0 × 103 kg/m3)(200 × 10-6 m3)

mteh = 200 × 10-3 kg = 0,2 kg

mgls = 150 g = 0,15 kg

cgls = 840 J/kg°C

Tteh = 95°C

Tgls = 25°C

Ditanyakan: T akhir (Tc) = …?

Jawab:

Dengan menerapkan Hukum Kekekalan Energi Kalor, maka:

Kalor yang hilang dari teh = kalor yang diterima canggir gelas

QLepas = QTerima

mteh × cteh × ∆Tteh = mgls × cgls × ∆Tgls

mteh × cteh × (Tteh – Tc) = mgls × cgls × (Tc – Tgls)

0,2 × 4.200 × (95 – Tc) = 0,15 × 840 × (Tc – 25)

840 × (95 – Tc) = 126 × (Tc – 25)

79.800 – 840Tc = 126Tc – 3.150

126Tc + 840Tc = 79.800 + 3.150

966Tc = 82.950

Tc = 82.950/966

Tc = 85,87°C

Jadi, suhu kesetimbangan atau suhu akhir the dengan cangkir adalah 85,86°C.

PDF

( Tribunpekanbaru.com )