SOAL DAN PEMBAHASAN MATERI SUHU DAN KALOR

Halo, apa kabar sahabat fisika? Semoga baik-baik saja ya, dan semoga selalu bersemangat belajarnya. Sudah belajar materi suhu dan kalor? Kalau sudah, kali ini mimin akan memberikan contoh soal dan pembahasan materi suhu dan kalor. Semoga bisa memperdalam pemahaman konsep kawan-kawan. Berikut contoh soal dan pembahasannya :

1.  Suhu pada hari yang terik 98 °F. Berapakah suhu ini dalam termometer celcius?

Penyelesaian

°F = 98 °F

C : (F-32) = 100 : 180

C : (98-32) = 5 : 9

C : 66 = 5 : 9

C = 66 x 5 / 9

C = 330 / 9

C = 36,67 °C

Jadi suhu pada termometer celcius adalah 36,67 °C

2. Termometer celcius menunjukkan angka 30 °C. Berapa angka yang ditunjukkan oleh termometer fahrenheit? Berapa kelvin?

Penyelesaian

C : (F-32) = 100 : 180

30 : (F-32) = 5 : 9

5F – 160 = 30 x 9

5F – 160 = 270

5F = 270 + 160

5F = 430

F = 430/5

F = 86 °F

C : K = 1 : 1

30 : (K-273) = 1 : 1

K = 273 + 30

K = 303 K

Jadi angka yang ditunjukkan pada termometer Fahrenheit adalah 86 °F dan angka yang ditunjukkan pada termometer Kelvin adalah 303 K

3. Tofi hendak membuat suatu termometer. Ia mengambil angka 20 untuk titik beku air dan angka 210 untuk titik didih air. Suhu dalam ruangan 25 °C. Berapa suhu ini dalam termometer tofi?

Penyelesaian

Perlu diperhatikan, skala termometer tofi adalah 210-25 = 190, maka;

C : (Tofi-20) = 100 : 190

25 : (tofi-20) = 10 : 19

10 Tofi – 200 = 19 x 25

10 Tofi = 475 + 200

10 Tofi = 675

Tofi = 675/10

Tofi = 67,5 °Tofi

Jadi suhu yang terbaca pada termometer Tofi adalah 67,5 °Tofi

4. Pada suhu berapa termometer fahrenheit menunjukkan angka 2 kali angka yang ditunjukkan termometer celcius?

Penyelesaian

X °C = 2X °F

C : (F-32) = 100 : 180

X : (2X-32) = 5 : 9

10 X – 160 = 9 X

10 X – 9 X = 160

X = 160 °

Jadi termometer fahrenheit akan menunjukkan angka 2 kali angka yang ditunjukkan termometer celcius adalah ketika suhu pada termometer celcius sebesar 160 °C

5. Sebatang tembaga panjangnya 90 cm pada 0 °C . hitung pertambahan panjang batang jika suhunya dinaikkan menjadi 35 °C. Koefesien muai panjang tembaga 17 x 10^-6 /°C !

Penyelesaian

Dik :

L₀ = 90 cm = 0,9 m

∆t = 35 °C

α = 17 x 10^-6 / °C

Dit : ∆l = ...?

Jawab

∆l = l₀ α ∆t

∆l = 0,9 m x (17 x 10^-6 /°C) x 35 °C

∆l = 534,4 x 10^-5

∆l = 0,00054 m

∆l = 0,054 cm

Jadi pertambahan panjangnya sebesar 0,054 cm

6.  Sebatang baja panjangnya pada suhu 0 °C adalah l₀ . jika suhunya tiba-tiba diturunkan menjadi -35 °C maka panjangnya menjadi 99,9615 cm. Hitumh l₀ ! α (baja) = 11 x 10^-6 /°C.

Penyelesaian

Dik :

L_t = 99,9615 cm

∆t = 35 °C

α = 11 x 10^-6 / °C

Dit : l₀ = ...?

Jawab

L_t = l₀ + ∆l

L_t = l₀ + l₀ α ∆t

99,9615 cm = l₀ + (l₀ x (11 x 10^-6 / °C) x 35 °C)

99,9615 cm = l₀ + 385 x 10^-6 l₀

99,9615 cm = 1,000385 l₀

l₀  = 99,9615 cm/ 1,000385 = 99,9 cm = 100 cm

l₀ = 1 m

Jadi panjang mula-mula baja tersebut adalah 1 meter. 

7. Panjang sebatang platina pada 0 °C = 1 meter. Panjang pada suhu 80 °C = 100,072 cm. Hitung koefesien muai panjang platina!

Penyelesaian

Dik :

L_t = 100,072 cm

∆t = 80 °C

l₀ = 100 cm

∆l = 0,072 cm

Dit : α = ...?

Jawab 

α = 9 x 10^-6 /°C

Jadi koefesien muai panjang platina adalah 9 x 10^-6 /°C

8. Volume sebuah panci pada 0 °C = 1 liter. Berapakah volumenya pada 100 °C, jika koefesien muai panjang aluminium = 24 x 10^-6 /°C!

Penyelesaian

Dik :

V₀ = 1 liter = 1 dm³ = 1000 cm³

∆t = 100 °C

α = 24 x 10^-6 / °C

ɣ = 3 α = 3 x (24 x 10^-6 / °C) = 72 x 10^-6 / °C

Dit : V_t = ...?

Jawab

V_t = V₀ + V₀ . ɣ . ∆t

V_t = 1000 cm³ + 1000 cm³ . 72 x 10^-6 / °C . 100 °C

V_t = 1000 cm³ + 1000 cm³ . 72 x 10^-4

V_t = 1000 cm³ + 7,2 cm³

V_t = 1007,2 cm³

Jadi volume panci tersebut ketika suhunya 100 °C adalah 1007,2 cm³

9. Sebuah balok baja berukuran 5cm x 10cm x 6cm. Hitung perubahan volume balok ketika suhunya dinaikkan dari 15 °C ke 47 °C! koefesien muai panjang baja = 11 x 10^-6 /°C

Penyelesaian

Dik :

V₀ = 300 cm³

∆t = 32 °C

α = 11 x 10^-6 / °C

ɣ = 3 α = 3 x (11 x 10^-6 / °C) = 33 x 10^-6 / °C

Dit : ∆V = ...?

Jawab

∆V = V₀ . ɣ . ∆t

∆V = 300 cm³ . (33 x 10^-6 / °C) . 32 °C

∆V = 0,3168 cm³

∆V = 3,168 cm³

Jadi perubahan volume balok setelah suhunya dinaikkan adalah 3,168 cm³

10. Tiga belas liter udara dipanasi pada tekanan tetap sampai suhunya 27 °C. Hitung volumenya sekarang jika suhu mula-mula udara 0 °C!

Penyelesaian

Dik :

V₀ = 13 liter

∆t = 27 °C

Dit : V_t = ...?

Jawab

V_t = V₀ + V₀ . ɣ . ∆t

V_t = V₀ + V₀ . 1/273 °C . ∆t

V_t = 13 l + 13 l . 27 °C / 273 °C

V_t = 13 L + 1,28 L

V_t = 14,3 L

Jadi volume udara setelah dipanaskan adalah 14,3 Liter

SUMBER SOAL

Surya, yohanes. 2009. Seri Bahan Persiapan Olimpiade Fisika Suhu dan Termodinamika. Tangerang : PT Kandel.