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 = \( \Delta L = \alpha L_0 \Delta T \) = \( (10^{-5}) \times (60) \times (120 - 0) = 0.072 \, \text{cm} \) 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 = \( \Delta L = \alpha L_0 \Delta T \), dengan \( \alpha = \frac{2}{(50-25)} \). Hitung untuk \( L_0 = 80\,cm \) dan \( \Delta T = (80-30) \).

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

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 = \(3α\); 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 = \( \Delta L = \alpha L_0 \Delta T \) = \( (10^{-5}) \times (60) \times (120 - 0) = 0.072 \, \text{cm} \) 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 = \( \Delta L = \alpha L_0 \Delta T \), dengan \( \alpha = \frac{2}{(50-25)} \). Hitung untuk \( L_0 = 80\,cm \) dan \( \Delta T = (80-30) \).

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

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 = \(3α\); 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 \(1,025\,m\), 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 \(50\,cm^3\), dimasukkan air sebanyak \(49\,cm^3\) pada suhu \(25^{\circ}C\). Pada suhu berapa air akan mulai tumpah jika koefisien muai gelas adalah \(4\times10^{-6}/°C\)?

Tampilkan Jawaban

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