Soal Azas Black dan Pembahasan

1. Potongan alumunium bermassa 100 gr dengan suhu 10°C dimasukkan ke dalam air panas dengan suhu 110°C dengan massa 100 gr. Jika diketahui kalor jenis aluminium 0,22 kal/gr°C dan kalor jenis air 1 kal/gr°C, maka tentukan suhu kesetimbangan adalah . . .

 

Pembahasan :

m Al = 100 gram

m Al = m air  

t Al = 10°C 

t air = 110°C

c Al = 0,22 kal/g°C

c air = 1 kal/g°C

tc =?

  Q Al = Q air

m Al . c Al (tc - t Al) = m air . c air (t air - tc)

0,22(tc - 10) = 1(110-tc)

0,22tc - 2,2 = 110 - tc

1,22tc = 112,2 

tc = 91,97 °C

 

2. Es bermassa 100 gr pada suhu 10°C dimasukkan ke dalam bejana air 50 cm³ bersuhu 110°C. Jika bejana tidak menyerap kalor, suhu kesetimbangannya . . . 

(C air = 1 kal/gr°C, kalor L es = 80 kal/gr, dan massa jenis air 1 gr/cm³)

Pembahasan :

m es = 100 gram

t es = 10°C

V air = 50 cm³

t air = 110°C

c air = 1 kal/g°C 

c es = 0,5 kal/g°C

L es = 80 kal/gr

ρ air = 1 gr/cm³

tc =?

Cari dulu massa air

m air =  ρ.V = 1(50) = 50 gram

 

Maka, cari suhu kesetimbangan 

Q es = Q air

me . ce (tc - te) = m air . c air (t air - tc)

100 (0,5) (tc - 10) = 50 . 1 (110 - tc)

50 tc - 500 = 5500 - 50 tc

100 tc = 5000

tc = 50°C 

3. Air sebanyak 200 gram bersuhu 6°C dicampur dengan air sebanyak 150 gram bersuhu 69°C jika dianggap tidak ada kalor yang diserap lingkungan, suhu campuran air adalah. . .

Pembahasan :

Massa1, m1 = 200 gr = 0,2 kg

Suhu 1, T1 = 6°C

Massa 2, m2 = 150 gr = 0,15 kg

Suhu 2, T2 = 69°C

Suhu campuran, Tc =?

Gunakan persamaan Azas Black

 Q masuk = Q keluar

m1 (Tc - T1) = m2 (T2-Tc)

200 (Tc - 6) = 150 (69 - Tc)

4 (Tc - 6) = 3 (69 - Tc)

4 Tc - 24 = 207 - 3Tc

7 Tc = 231

Tc = 33°C

4. Suatu berkas sinar katoda yang terdiri dari 3,9 × 10¹⁵ elektron (m = 9×10⁻³¹ kg) dengan kecepatan 2 × 10⁷ m/s didatangkan pada sebidang tembaga yang massanya 1 gram dan kalor jenisnya 390 J.kg⁻¹.K⁻¹. Apabila energi sinar katoda seluruhnya diubah menjadi kalor, maka perubahan suhu permukaan bidang tembaga tersebut adalah...

Pembahasan :

n = 3,9 × 10¹⁵ elektron

m total = 9×10⁻³¹ kg (3,9 × 10¹⁵ elektron) = 35,1 x 10⁻¹⁶ kg

m tembaga = 1 gram = 10⁻³ kg

C tembaga = 390 J/kgK

v = 2 × 10⁷ m/s

Dengan persamaan

Q = Ek

mt.Ct.ΔT = ½ mtot v²

(10⁻³)(390)ΔT = ½ (35,1 x 10⁻¹⁶)(2 × 10⁷)²

ΔT = 1,8 °C

5. 500 gram es pada suhu -8°C dicampur dengan air panas yang suhunya 70°C. Berapa massa air panas yang dibutuhkan agar seluruh es melebur pada suhu 0°C ? 

Pembahasan :

Massa es, m es = 500 gr

Suhu es, T es = -8°C

Suhu air panas, T air = 70°C

Massa air panas, m air =?

Gunakan persamaan Azas Black

Q terima = Q lepas

me.ce.(To-Tes) + me.Le = ma.ca.(Ta-T0)

500(0,5)(0+8) + 500.80 = ma.1(70-0)

2000 + 40000 = ma (70)

ma = 600 gram

  

6. Sebanyak 100 gram es bersuhu -5°C dicampur dengan 200 gram air yang bersuhu 30°C. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g°C, kalor lebur es adalah 80 kal/g dan kalor jenis air 1 kal/g°C. Tentukan 

a. Suhu akhir campuran 

b. Massa es yang melebur

 

Pembahasan :

Massa es, m es = 100 gr

Suhu es, T es = -5°C

Massa air, m air= 200 gr

Suhu air , T air = 30°C

a. Jika tidak semua es melebur, suhu akhirnya Tc = 0°C

b. m lebur = ?

 

Q terima = Q lepas

me.ce.(To-Tes) + m.Le = ma.ca.(Ta-T0)

100(0,5)[0-(-5)] + m.80 = 200.1.(30-0)

m = (6000-250)/80

m = 71,88 kg

Share :