10 Pola Soal Asas Black Dan Jawabannya Lengkap

Asas Black yaitu suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Bunyi Asas Black yaitu sebagai berikut.
“Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah”.
Tentunya kalian tahu bahwa kalor yaitu energi yang dipindahkan dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah sehingga pengukuran kalor selalu berafiliasi dengan perpindahan energi.

Energi yaitu awet sehingga benda yang mempunyai temperatur lebih tinggi akan melepaskan energi sebesar QL dan benda yang mempunyai temperatur lebih rendah akan mendapatkan energi sebesar QT dengan besar yang sama.
Secara matematis, pernyataan tersebut sanggup ditulis sebagai berikut.
QLepas = QTerima ………. Pers. (1)
Keterangan:
QLepas = jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat (Joule)
QTerima = jumlah kalor yang diterima oleh zat (Joule)

Besarnya kalor sanggup dihitung dengan memakai persamaan Q = mcT. Ketika memakai persamaan ini, perlu diingat bahwa temperatur naik berarti zat mendapatkan kalor, dan temperatur turun berarti zat melepaskan kalor.

Dengan memakai persamaan (2), maka persamaan (1) sanggup dijabarkan secara lebih spesifik sebagai berikut.
QLepas = QTerima
m1c1T1 = m2c2T2 ..… Pers. (3)
dengan T1 = T  Takhir dan T2 = Takhir  T maka kita mendapatkan persamaan berikut.
m1c1(T1  Tc) = m2c2(Tc  T2) ….. Pers. (4)
Keterangan:
m1 = massa benda 1 yang suhunya tinggi (kg)
m2 = massa benda 2 yang suhunya rendah (kg)
c1 = kalor jenis benda 1 (J/kgoC)
c2 = kalor jenis benda 2 (J/kgoC)
T1 = suhu mula-mula benda 1 (oC atau K)
T2 = suhu mula-mula benda 2 (oC atau K)
Tc = suhu simpulan atau suhu adonan (oC atau K)

Contoh Soal Asas Black dan Jawabannya
1. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari 30oC menjadi 50oC. Jika massa jenis air yaitu 1 kal/goC atau 4.200 J/kgK, tentukan:
a. banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori)
b. banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule)
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 300 g
c = 1 kal/goC
T = 50o 30oC = 20oC
Ditanyakan: Q dalam kalori dan joule
Jawab:
a. Banyaknya kalor yang diterima air dihitung dengan memakai rumus atau persamaan berikut ini.
Q = mcT
Q = (300 g)(1 kal/goC)(20oC)
Q = 6.000 kal
Jadi, banyaknya kalor yang diterima air tersebut yaitu 6.000 kalor.

b. Dari kesetaraan kalori dan joule diketahui bahwa:
1 kalori = 4,2 joule sehingga:
Q = 6.000 × 4,2 joule = 25.200 joule.

2. Air sebanyak 0,5 kg yang bersuhu 100oC dituangkan ke dalam ember dari aluminium yang mempunyai massa 0,5 kg. Jika suhu awal ember sebesar 25oC, kalor jenis aluminium 900 J/kgoC, dan kalor jenis air 4.200 J/kgoC, maka tentukan suhu kesetimbangan yang tercapai! (anggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan)
Penyelesaian:
Diketahui:
mbjn = 0,5 kg
mair = 0,5 kg
Tair = 100oC
Tbjn = 25oC
cair = 4.200 J/kgoC
cbjn = 900 J/kgoC
Ditanyakan: Takhir/Ttermal = … ?
Jawab:
QLepas = QTerima
mair × cair × Tair = mbjn × cbjn × Tbjn
mair × cair × (Tair  Ttermal) = mbjn × cbjn × (Ttermal  Tbjn)
0,5 × 4.200 × (100  Ttermal) = 0,5 × 900 × (Ttermal  25)
2.100 × (100  Ttermal) = 450 × (Ttermal  25)
210.000  2.100Ttermal = 450Ttermal  11.250
450Ttermal + 2.100Ttermal = 210.000 + 11.250
2.550Ttermal = 221.250
Ttermal = 221.250/2.550
Ttermal = 86,76oC
Jadi, suhu kesetimbangannya yaitu 86,76oC.

3. Jika teh 200 cm3 pada suhu 95oC dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu 25oC, berapa suhu simpulan (T) dari adonan saat dicapai kesetimbangan, dengan menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya? (kalor jenis cangkir gelas yaitu 840 J/kgoC)
Penyelesaian:
Diketahui:
teh sebagian besar berupa air, maka kalor jenisnya yaitu kalor jenis air.
cteh = cair = 4.200 J/kgoC
Vteh = 200 cm3 = 200 × 10-6 m3
mteh = ρteh × Vteh
mteh = ρair × Vteh
mteh = (1,0 × 103 kg/m3)(200 × 10-6 m3)
mteh = 200 × 10-3 kg = 0,2 kg
mgls = 150 g = 0,15 kg
cgls = 840 J/kgoC
Tteh = 95oC
Tgls = 25oC
Ditanyakan: T simpulan (Tc) = …?
Jawab:
Dengan menerapkan Hukum Kekekalan Energi Kalor, maka:
Kalor yang hilang dari teh = kalor yang diterima canggir gelas
QLepas = QTerima
mteh × cteh × Tteh = mgls × cgls × Tgls
mteh × cteh × (Tteh  Tc) = mgls × cgls × (Tc  Tgls)
0,2 × 4.200 × (95  Tc) = 0,15 × 840 × (Tc  25)
840 × (95  Tc) = 126 × (Tc  25)
79.800  840Tc = 126Tc  3.150
126Tc + 840Tc = 79.800 + 3.150
966Tc = 82.950
Tc = 82.950/966
Tc = 85,87oC
Jadi, suhu kesetimbangan atau suhu simpulan the dengan cangkir yaitu 85,86oC.

4. Dalam gelas berisi 200 cc air 40oC kemudian dimasukkan 40 gram es 0oC. Jika kapasitas kalor gelas 20 kal/oC dan kalor lebur es yaitu 80 kal/g, maka berapakah suhu seimbangnya?
Asas Black yaitu suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black 10 Contoh Soal Asas Black dan Jawabannya Lengkap
Penyelesaian:
Diketahui:
Tair = 40oC
Vair = 200 cc = 200 cm3
mair = ρair × Vair
mair = (1 g/cm3)(200 cm3)
mair = 200 g
Cgelas = 20 kal/oC
Tgelas = Tair
Tes = 0oC
mes= 40 g
Les = 80 kal/g
cair = 1 kal/goC
Ditanyakan: suhu simpulan (TA)= …?
Jawab:
Dari massa dan suhu air dibandingkan dengan massa dan suhu es sanggup diprediksi bahwa suhu simpulan adonan akan melebihi 0oC, sehingga sanggup digambarkan grafik Q-T ibarat pada gambar di bawah ini.
Asas Black yaitu suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black 10 Contoh Soal Asas Black dan Jawabannya Lengkap
Pada proses tersebut, berlaku azas Black sebagai berikut.
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
 (mes × Les) + (mes × cair × Tes) = (Cgelas × Tair) + (mair × cair × Tair)
(mes × Les) + [mes × cair × (TA  Tes)] = [Cgelas × (Tair  TA)] + [mair × cair × (Tair  TA)]
 (40 × 80) + [40 × 1 × (TA  0)] = [20 × (40  TA)] + [200 × 1× (40  TA)]
 3200 + 40TA = 20(40  TA) + 200(40  TA)
 320 + 4TA = 2(40  TA) + 20(40  TA)
 320 + 4TA = 80  2TA + 800  20TA
 4TA + 2TA + 20TA = 80 + 800  320
 26TA = 560
 TA = 560/26
 TA = 21,54
Jadi, suhu seimbangnya yaitu 21,54oC.

5. Botol termos berisi 230 gram kopi pada suhu 80oC. Kemudian ditambahkan susu sebanyak 20 gram bersuhu 5oC. Jika tidak ada kalor pencampuran maupun kalor yang terserap botol termos dan kalor jenis kopi = susu = air = 1,00 kal/goC, maka berapakah suhu keseimbangan campuran?
Penyelesaian:
Diketahui:
TK = 80oC
mK = 250 g
TS = 5oC
mS = 20 g
c = 1 kal/goC
Ditanyakan: suhu simpulan (TA)= …?
Jawab:
Untuk mempermudah perhitungan sanggup digambar grafik kekerabatan Q-T ibarat yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Asas Black yaitu suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black 10 Contoh Soal Asas Black dan Jawabannya Lengkap
Dari grafik terlihat bahwa kopi akan melepas kalor (QLepas) dan susu akan menyerap kalor (QTerima). Besarnya memenuhi Asas Black sebagai berikut.
QTerima = QLepas
QS = QK
 mS × cS × TS = mK × cK × TK
 mS × cS × (TA  TS) = mK × cK × (TK  TA)
 20 × 1 × (TA  5) = 230 × 1 × (80  TA)
 20(TA  5) = 230(80  TA)
 2(TA  5) = 23(80  TA)
 2TA  10 = 1840  23TA
 2TA + 23TA = 1840 + 10
 25TA = 1850
 TA = 1850/25
 TA = 74
Jadi, suhu keseimbangan atau suhu simpulan adonan antara kopi dan susu tersebut yaitu 74oC.


6. Sebuah kompor listrik yang dayanya 500 watt dan daya gunanya 40% digunakan untuk memanaskan 1 liter air yang suhu awalnya 20oC. Jika kalor jenis air yaitu 4 J/goC, maka berapakah suhu air sehabis ¼ jam?
Asas Black yaitu suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black 10 Contoh Soal Asas Black dan Jawabannya Lengkap
Penyelesaian:
Diketahui:
P = 500 watt
Daya guna = 40%
mair = 1 liter = 1000 cm3 = 1000 g
cair = 4 J/goC
T0 = 20oC
t = ¼ jam = ¼ × 3600 s = 900 s
Ditanyakan: suhu simpulan (TA) = …?
Jawab:
Pada pemanasan air dengan kompor listrik ini terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor. Karena daya gunanya 40% maka sanggup berlaku:
Kalor = energi
Q = 40%W
 mair × cair × T = 0,4 × P × t
 mair × cair × (TA  T0) = 0,4 × P × t
 1000 × 4 × (TA  20) = 0,4 × 500 × 900
 4000(TA  20) = 180000
 4(TA  20) = 180
 4TA  80 = 180
 4TA = 180 + 80
 4TA = 260
 TA = 260/4
 TA = 64
Jadi, suhu simpulan air sehabis ¼ jam atau 900 detik yaitu 65oC.

7. Sepotong aluminium bermassa 200 g dan bersuhu 20oC dimasukkan ke dalam 100 g air yang bersuhu 80oC. Dengan mengabaikan pertukaran kalor dengan lingkungan, hitung suhu simpulan adonan kalau kalor jenis aluminium 900 J/kgK dan kalor jenis air 4.200 J/kgK.
Penyelesaian:
Diketahui:
mAir = 100 g
TAir = 80oC
cAir = 4.200 J/kgK
mAl = 200 g
TAl = 20oC
cAl = 900 J/kgK
Ditanyakan: suhu simpulan (TA) adonan = …?
Jawab:
QLepas = QTerima
 mAir × cAir × TAir = mAl × cAl × TAl
 mAir × cAir × (TAir  TA) = mAl × cAl × (TA  TAl)
 100 × 4.200 × (80  TA) = 200 × 900 × (TA  20)
 420.000(80  TA) = 180.000(TA  20)
 42(80  TA) = 18(TA  20)
 3.360  42TA = 18TA  360
 18TA + 42TA = 3.360 + 360
 60TA = 3.720
 TA = 3.720/60
 TA = 62
Jadi, suhu simpulan sehabis terjadi kesetimbangan termal yaitu 62oC.

8. Anis menyiapkan minuman es teh untuk pekerja di rumahnya dalam suatu wadah. Ia mencampur 0,5 kg es yang bersuhu 5oC dengan 1 kg air teh yang suhunya 20oC. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi pada kedua benda, ces = 2.100 J/kgoC, dan cair = 4.200 J/kgoC, berapa suhu simpulan minuman tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
mes = 0,5 kg
Tes = -5oC
ces = 2.100 J/kgoC
mair = 1 kg
Tair = 20oC
cair = 4.200 J/kgoC
Ditanyakan: suhu simpulan adonan (Tc) = …?
Jawab:
Untuk mencari suhu campuran, gunakan persamaan berikut.
Qair = Qes
 mair × cair × Tair = mes × ces× Tes
 mair × cair × (Tair  Tc) = mes × ces× (Tc  Tes)
 1 × 4.200 × (20  Tc) = 0,5 × 2.100 × (Tc  (-5))
 4.200(20  Tc) = 1.050(Tc + 5)
 420(20  Tc) = 105(Tc + 5)
 8.400  420Tc = 105Tc + 525
 105Tc + 420Tc = 8.400  525
 525Tc = 7.875
 Tc = 7.875/525
 Tc = 15
Jadi, suhu simpulan minuman tersebut yaitu 15oC.

9. Sebuah logam bermassa 0,2 kg dipanaskan hingga 200oC. Kemudian, logam itu dimasukkan pada 450 g air dengan suhu 25oC yang ditempatkan pada ember kalorimetere aluminium 200 g. Ditemukan suhu simpulan adonan yaitu 40oC. Jika kalor jenis air 4.200 J/kgoC dan kalor jenis materi kalorimeter 900 J/kgoC, hitunglah kalor jenis logam tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
mlog = 0,2 kg
Tlog = 200oC
Tair = Tkal = 25oC
mair = 450 g = 0,45 kg
cair = 4.200 J/kgoC
mkal = 200 g = 0,2 kg
ckal = 900 J/kgoC
Tc = 40oC
Ditanyakan: kalor jenis logam (clog) = …?
Jawab:
Untuk mencari kalor jenis logam, kita gunakan persamaan berikut.
 clog
=
(maircair + mkalckal)(Tc  Tair)
mlog(Tlog  Tc)
 clog
=
(0,45 × 4.200 + 0,2 × 900)(40  25)
0,2(200  40)
 clog
=
(1.890 + 180)(15)
0,2(160)
 clog
=
(2070)(15)
32
 clog
=
31.050
32
 clog
=
970,3125
Dengan demikian, kalor jenis logam tersebut yaitu 970,31 J/kgoC.

10. Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalornya 40 kal/oC berisi 200 gram air suhunya 20oC akan digunakan untuk memilih kalor jenis kuningan. Ke dalam kalorimeter dimasukkan 100 gram kuningan yang bersuhu 80oC. Jika suhu simpulan air 22oC dan kalor jenis air 1 kal/goC, berapakah kalor jenis kuningan?
Penyelesaian:
Diketahui:
Ckal = 40 kal/oC
ma = 200 gram
Ta = 20oC
mk = 100 gram
Tk = 80oC
Takhir = 22oC
ca = 1 kal/goC
Ta = Takhir  Ta = (22  20) = 2oC
Tk = Tk Takhir = (80  22) = 58oC
Tka = Ta = 2oC
Ditanyakan: kalor jenis kuningan (ck) = …?
Jawab:
Kalor yang dilepas oleh kuningan = kalor yang diterima oleh kalorimeter dan air.
Q1 = Q2
 m× c× Tk = m× c× Ta + Ckal × Tka
 100 × c× 58 = (200 × 1 × 2) + (40 × 2)
 5.800ck = 400 + 80
 5.800ck = 480
 580ck = 48
 ck = 48/580
 ck = 0,082
Jadi, kalor jenis kuningan tersebut yaitu 0,082 kal/goC.

Tidak ada komentar untuk "10 Pola Soal Asas Black Dan Jawabannya Lengkap"