Contoh Soal

1. Berapa panas yang dilepaskan jika 50 gr besi (c = 460 J/kg K) turun suhunya dari 100°C menjadi 20°C?

Penyelesaian:
Diketahui: m = 50gr = 0,05 kg
               c = 460 J/kg K
               Δt = 100°C - 20°C = 80°C

Ditanya: Q = ?

Jawab: Q = m . c. Δt
           Q = 0,05 kg . 460 J/kg K. 80°C = 1840 joule 

2. Aluminium dengan massa 0,1 kg suhunya mula - mula 10°C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 900 joule/kg°C, berapakah suhu akhir yang dihasilkan jika diberi kalor sebesar 8.100 joule?

Penyelesaian:
Diketahui: m = 0,1 kg
               c = 900 joule/kg°C
               Q = 8.100 joule

Ditanya: suhu akhir = ? 

Jawab = Q = m . c. Δt
            8.100 joule = 0,1 kg. 900 joule/kg°C. Δt
            Δt = 8.100joule : 90 joule/kg°C
            Δt = 90°C
            Jadi, suhu akhir yang dihasilkan: 90°C + 10°C = 100°C

3. Untuk menaikkan suhu 500 gr tembaga dari 10°C menjadi 110°C diperlukan kalor 20.000 joule. Berapakah kalor jenis tembaga?

Penyelesaian:
Diketahui: Q = 20.000 joule
               m = 500 gr = 0.5 kg
               Δt = 110°C - 10°C = 100°C

Ditanya: c = ?

Jawab: Q = m . c. Δt
           20.000 joule = 0.5 kg. c. 100°C
           c = 20.000 joule : (0.5 kg. 100°C)
           c = 400 joule/kg°C

4. Suatu kalorimeter berisi es dengan kalor jenis es =0,5 kal/(gK), kalor lebur es=80 kal/g sebanyak 36 gram pada suhu –6^oC. Kapasitias kalor kalorimeter ialah 27 kal/K. Kemudian ke dalam kalorimeter dituangkan alkohol (kalor jenis 0,58 kal/(gK) pada suhu 50^oC yang menyebabkan suhu akhir menjadi 8^oC. Maka massa alkohol yang dituangkan adalah …(gram).

Jawab:

Untuk memahami soal di atas akan lebih mudah jika dibuat grafik Q-T:

Q4 adalah kalor yang diserap oleh kalorimeter. Sesuai azas Black penyelesaian menjadi:

                                                Q₁ + Q₂+ Q₃+Q₄ = Q₅

m_es.c_es.(0-(-6)) + m_es.L_es+ m_air.c_air.(8-0)+ H. (8-(-6)) = m_alkohol.c_alkohol.(50-8) 

                 35 x 0,5 x 6 + 36 x 80 + 36 x 1 x 8 + 27 x 4 = m_alkoholx 0,58 x 42

                                              108 + 2880 + 288 + 378 = 24,36 m_alkohol

                                                                    m_alkohol = 3654/24,36

                                                                                 = 150 gram

5. Dalam botol termos terdapat 230 gram kopi pada suhu 90^oC. Ke dalam botol tersebut ditambahkan suhu sebanyak 20 gram bersuhu 5^oC. Berapakah suhu campuran? (jika tidak ada kalor kalor pencampuran maupun kalor yang terserap botol termos. c_air = c_kopi = c_susu = 1 kal/g^oC)

a. 5^oC
b. 20^oC
c. 47^oC
d. 83^oC
e. 90^oC

(UMPTN 1998)

Jawab:
    Soal tersebut adalah tentang penerapan azas Black.

Cara I:

dalam kasus di atas yang menyerap kalor adalah susu, sedang yang melepas adalah kopi. Jadi untuk menghitung suhu campuran, adalah:
m_susu.c_susu(T_c – 5) = m_kopi.c_kopi(90-T_c)
            20 (T_c – 5) = 230 (90-T_c)
                   25 T_c = 2080
                        T_c = 83,2^oC
Jadi suhu campuran kopi dan susu (T_c) adalah 83,2^oC atau dibulatkan 83^oC (d)

Cara II:
Selain cara di atas kita juga bisa menentukan suhu campuran dengan cara berikut:

6. Sebuah alat pemanas listrik yang menghasilkan daya 0,9 KW digunakan untuk menguapkan air. Berapakah banyaknya air dari 100°C  dapat diubah menjadi uap oleh alat pemanas tersebut dalam waktu 5 menit? (L_{u = 35 x 10}⁶ J/kg)

Penyelesaian:
Diketahui: P = 0,9 KW = 900 watt
               t = 5 menit = 300 detik

               L = 3 x 10⁶ J/kg

Ditanya: m = ?

Jawab: Q_uap = W

            m x L = P x t 
            m = P x t / L
            m = 900 watt x 300 det / 3 x 10⁶ J/kg
            m = 0,09 kg = 90 gram