Kalor dan pemuaian zat

Quiz 1

 Fullscreen Mode

Quiz 2:
 Fullscreen Mode

Quiz 3:
 Fullscreen Mode

Quiz 4:
 Fullscreen Mode

Teori dan Rumus Kalor

1. Pemuaian Zat

Pemuaian zat dapat dibagi menjadi tiga jenis:

• Pemuaian Panjang:
  ΔL = α L₀ ΔT
• Pemuaian Luas:
  ΔA = β A₀ ΔT
  β = 2α
• Pemuaian Volume:
  ΔV = γ V₀ ΔT
  γ = 3α

2. Kalor Jenis

Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai:

c = Q / (m ΔT)

Dimana:

• c = kalor jenis (J/kg·K)
• Q = kalor (J)
• m = massa benda (kg)
• ΔT = perubahan temperatur (K)

3. Rumus Kalor

Rumus dasar untuk menghitung kalor adalah:

Q = m c ΔT

Atau dalam bentuk kapasitas kalor:

C = c m = Q / m

4. Perubahan Wujud Zat

Terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk menghitung kalor pada perubahan wujud zat:

• Kalor Penguapan dan Pengembunan:
  Q = m L
• Kalor Peleburan dan Pembekuan:
  Q = m L

Gambar 1: Perubahan wujud air dan kalor yang diserap.

5. Contoh Soal Pemuaian Zat

Sebuah batang baja dengan panjang 1 m bertambah panjangnya 1 mm saat dipanaskan dari 0°C ke 100°C. Hitunglah pertambahan panjang batang baja dengan panjang 60 cm jika dipanaskan dari 0°C sampai 120°C!

ΔL = α L₀ ΔT

Diketahui α untuk baja adalah ${10}^{-5}/°C$.

6. Kesimpulan

Pemahaman tentang kalor dan pemuaian zat sangat penting dalam ilmu fisika, terutama dalam aplikasi teknik dan sains material.

Latihan Soal Kalor

Soal 1: Sebuah batang baja dengan panjang 1 m bertambah panjangnya 1 mm saat dipanaskan dari 0°C ke 100°C. Berapakah pertambahan panjang batang baja yang panjangnya 60 cm jika dipanaskan dari 0°C sampai 120°C?

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Pertambahan panjang = $\mathrm{\Delta }L=\alpha L_0\mathrm{\Delta }T$ = $({10}^{-5})\times (60)\times (120-0)=0.072\text{cm}$ atau 0.72 mm.

Soal 2: Sebuah logam dengan panjang 1 meter dipanaskan dari 25°C sampai 50°C sehingga bertambah panjang 2 mm. Berapa pertambahan panjang batang logam tersebut jika panjangnya 80 cm dipanaskan dari 30°C sampai 80°C?

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Pertambahan panjang = $\mathrm{\Delta }L=\alpha L_0\mathrm{\Delta }T$, dengan $\alpha =\frac{2}{(50-25)}$. Hitung untuk $L_0=80cm$ dan $\mathrm{\Delta }T=(80-30)$.

Soal 3: Hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air sebanyak $50c{m}^3$ dari suhu ${25}^{\circ }C$ ke ${100}^{\circ }C$. (Kalor jenis air = $4.18J/g^{\circ }C$)

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Q = m c ΔT; m = 50 g, ΔT = (100 - 25); Q = $50\times 4.18\times (100-25)$.

Soal 4: Sebuah kubus aluminium dengan panjang rusuk 2 meter pada suhu ${30}^{\circ }C$. Jika koefisien muai panjang aluminium adalah $2,6\times {10}^{-5}{K}^{-1}$, hitunglah pertambahan volum kubus saat dipanaskan sampai ${50}^{\circ }C$.

Tampilkan Jawaban

Jawaban: ΔV = γ V₀ ΔT; γ = $3\alpha$; V₀ = $2^3$; ΔT = (50 - 30).

Latihan Soal Kalor

Soal 1: Sebuah batang baja dengan panjang 1 m bertambah panjangnya 1 mm saat dipanaskan dari 0°C ke 100°C. Berapakah pertambahan panjang batang baja yang panjangnya 60 cm jika dipanaskan dari 0°C sampai 120°C?

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Pertambahan panjang = $\mathrm{\Delta }L=\alpha L_0\mathrm{\Delta }T$ = $({10}^{-5})\times (60)\times (120-0)=0.072\text{cm}$ atau 0.72 mm.

Soal 2: Sebuah logam dengan panjang 1 meter dipanaskan dari 25°C sampai 50°C sehingga bertambah panjang 2 mm. Berapa pertambahan panjang batang logam tersebut jika panjangnya 80 cm dipanaskan dari 30°C sampai 80°C?

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Pertambahan panjang = $\mathrm{\Delta }L=\alpha L_0\mathrm{\Delta }T$, dengan $\alpha =\frac{2}{(50-25)}$. Hitung untuk $L_0=80cm$ dan $\mathrm{\Delta }T=(80-30)$.

Soal 3: Hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air sebanyak $50c{m}^3$ dari suhu ${25}^{\circ }C$ ke ${100}^{\circ }C$. (Kalor jenis air = $4.18J/g^{\circ }C$)

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Q = m c ΔT; m = 50 g, ΔT = (100 - 25); Q = $50\times 4.18\times (100-25)$.

Soal 4: Sebuah kubus aluminium dengan panjang rusuk 2 meter pada suhu ${30}^{\circ }C$. Jika koefisien muai panjang aluminium adalah $2,6\times {10}^{-5}{K}^{-1}$, hitunglah pertambahan volum kubus saat dipanaskan sampai ${50}^{\circ }C$.

Tampilkan Jawaban

Jawaban: ΔV = γ V₀ ΔT; γ = $3\alpha$; V₀ = $2^3$; ΔT = (50 - 30).

Soal 5: Sebuah pita kuningan dengan panjang awalnya adalah 2 meter pada suhu ${20}^{\circ }C$. Jika pita tersebut digunakan untuk mengukur benda pada suhu ${30}^{\circ }C$ dan menunjukkan hasil ukur $1,025m$, berapakah sesungguhnya panjang benda yang diukur?

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Panjang sebenarnya = hasil ukur / (1 + αΔT), dengan α untuk kuningan dan ΔT adalah perubahan suhu.

Soal 6: Dalam sebuah gelas yang bervolum $50c{m}^3$, dimasukkan air sebanyak $49c{m}^3$ pada suhu ${25}^{\circ }C$. Pada suhu berapa air akan mulai tumpah jika koefisien muai gelas adalah $4\times {10}^{-6}/°C$?

Tampilkan Jawaban

Jawaban: Suhu tumpah dapat dihitung dengan persamaan volume gelas dan air serta koefisien muai masing-masing.