Contoh Soal dan Pembahasan Asas Black - Soal Nomor 1. Suhu tiga macam cairan bermassa sama A, B, dan C berturut-turut adalah 10°C, 20°C, dan 30°C. A dan B dicampur suhunya menjadi 16°C, sedangkan B dan C dicampur suhunya menjadi 24°C. Jika A dan C dicampur, suhunya menjadi ....
A. 10°C
B. 15°C
C. 20°C
D. 25°C
E. 30°C
Pembahasan :
Cairan A dan cairan B :
Qserap=Qlepasm⋅cA⋅ΔT=m⋅cB⋅ΔTcA⋅(16−10)=cB⋅(20−16)6cA=4cB3cA=2cB
Cairan B dan cairan C :
Qserap=Qlepasm⋅cB⋅ΔT=m⋅cC⋅ΔTcB⋅(24−20)=cC⋅(30−24)4cB=6cC2cB=3cC
Cairan B dan cairan C :
Qserap=Qlepasm⋅cA⋅ΔT=m⋅cC⋅ΔTcA⋅(T−10)=cC⋅(30−T)T−10=30−T2T=40T=20oC
Jawaban : C
Soal Nomor 2. Satu gram air pada suhu 40°C dicampur dengan 1 gram air yang bersuhu 80°C. Suhu akhir campurannya adalah ....
A. 30°C
B. 40°C
C. 50°C
D. 60°C
E. 70°C
Pembahasan :
Qserap=QlepasmA⋅cair⋅ΔT=mB⋅cair⋅ΔT1⋅1⋅(T−40)=1⋅1⋅(80−T)T−40=80−T2T=120T=60oC
Jawaban : D
Soal Nomor 3. Banyaknya air bersuhu 25°C yang harus dicampurkan dengan 2 L air bersuhu 100°C agar suhu akhir air 40°C (ρair = 1 g/cm dan cair = 1 kal/g°C) adalah ....
A. 6 L
B. 8 L
C. 10 L
D. 12 L
E. 16 L
Pembahasan :
karena ρair = 1 g/cm , maka 1 L air = 1.000 gram.
Qserap=QlepasmA⋅cair⋅ΔT=mB⋅cair⋅ΔTmA⋅1⋅(40−25)=2.000⋅1⋅(100−40)15⋅mA=2.000⋅60mA=8.000mA=8L
Jawaban : B
Soal Nomor 4. Jika 75 g air yang suhunya 0°C dicampur dengan 50 g air yang suhunya 100°C, suhu akhir campurannya adalah ....
A. 25°C
B. 40°C
C. 60°C
D. 65°C
E. 75°C
Pembahasan :
Qserap=QlepasmA⋅cair⋅ΔT=mB⋅cair⋅ΔT75⋅1⋅(T−0)=50⋅1⋅(100−T)3T=200−2T5T=200T=40oC
Jawaban : B
Soal Nomor 5. Sepotong es bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam 600 g air yang bersuhu 40°C. Setelah terjadi keseimbangan, dihasilkan suhu akhir 0°C. Jika kalor jenis air 1 kal/g °C dan kalor lebur es 80 kal/g, maka massa es yang melebur seluruhnya adalah ....
A. 0,30 kg
B. 0,25 kg
C. 0,20 kg
D. 0,15 kg
E. 0,10 kg
Pembahasan :
Qserap=QlepasQ1=Q2mes⋅L=mair⋅cair⋅ΔTmes⋅80=600⋅1⋅(40−0)4mes=30⋅40mes=300g=0,3kg
Jawaban : A
Soal Nomor 6. Es sebanyak m gram bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam air bermassa 330 g dan bersuhu 20°C yang diletakkan pada sebuah bejana. Bejana dianggap tidak menyerap/melepas kalor dan semua es mencair serta suhu kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5°C. Massa seluruh es adalah .... (Les = 80 kal/g dan cair 1 kal/g°C)
A. 50 g
B. 58 g
C. 75 g
D. 80 g
E. 170 g
Pembahasan :
Qserap=QlepasQ1+Q2=Q3mes⋅L+mes−air⋅cair⋅ΔT=mair⋅cair⋅ΔTm⋅80+m⋅1⋅(5−0)=330⋅1⋅(20−5)80m+5m=4.95085m=4.950=58g
Jawaban : B
Soal Nomor 7. Air sebanyak 60 g bersuhu 90°C dicampurkan dengan 40 g air bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang memengaruhi proses tersebut, suhu akhir campurannya adalah ....
A. 15,4°C
B. 23,0°C
C. 46,0°C
D. 64,0°C
E. 77,0°C
Pembahasan :
Qserap=Qlepasm1⋅cair⋅ΔT=m2⋅cair⋅ΔT40⋅1⋅(T−25)=60⋅1⋅(90−T)2T−50=270−3T5T=320T=64,0oC
Jawaban : D
Soal Nomor 8. Ke dalam kalorimeter yang berisi es sebanyak 36 g pada suhu -6°C, dituangkan alkohol bersuhu 50°C sehingga menyebabkan suhu akhir menjadi 8°C. Jika kapasitas kalor kalorimeter 27 kal/K kalor jenis es 0,5 kal/g °C, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis alkohol 0,58 kal/g°C, massa alkohol yang dituangkan adalah ....
A. 108 g
B. 150 g
C. 200 g
D. 288 g
E. 300 g
Pembahasan :
Qserap=QlepasCΔT+mes⋅ces⋅ΔT+mes⋅L+mes−air⋅cair⋅ΔT=malkohol⋅calkohol⋅ΔT27⋅(8−(−6))+36⋅0,5⋅(0−(−6))+36⋅80+36⋅1⋅(8−0)=malkohol⋅0,58⋅(50−8)378+108+2880+288=24,36⋅malkohol3654=24,36⋅malkoholmalkohol=150g
Jawaban : B
Soal Nomor 9. Sebanyak a gram es -15°C dicampur dengan b gram air bersuhu 20°C sehingga menghasilkan suhu campuran 5°C. Jika kalor lebur es 80 kal/g dan kalor jenis es 0,5 kal/gºC, perbandingan a/b adalah ....
A. 3/17
B. 1/6
C. 3/18
D. 1/2
E. 6/37
Pembahasan :
Qserap=Qlepasmes⋅ces⋅ΔT+mes⋅L+mes−air⋅cair⋅ΔT=mair⋅cair⋅ΔTa⋅0,5⋅(0−(−15))+a⋅80+a⋅1⋅(5−0)=b⋅1⋅(20−5)7,5a+80a+5a=15b92,5a=15bab=637
Jawaban : E
--oo0oo--
A. 10°C
B. 15°C
C. 20°C
D. 25°C
E. 30°C
Pembahasan :
Cairan A dan cairan B :
Qserap=Qlepasm⋅cA⋅ΔT=m⋅cB⋅ΔTcA⋅(16−10)=cB⋅(20−16)6cA=4cB3cA=2cB
Cairan B dan cairan C :
Qserap=Qlepasm⋅cB⋅ΔT=m⋅cC⋅ΔTcB⋅(24−20)=cC⋅(30−24)4cB=6cC2cB=3cC
Cairan B dan cairan C :
Qserap=Qlepasm⋅cA⋅ΔT=m⋅cC⋅ΔTcA⋅(T−10)=cC⋅(30−T)T−10=30−T2T=40T=20oC
Jawaban : C
Soal Nomor 2. Satu gram air pada suhu 40°C dicampur dengan 1 gram air yang bersuhu 80°C. Suhu akhir campurannya adalah ....
A. 30°C
B. 40°C
C. 50°C
D. 60°C
E. 70°C
Pembahasan :
Qserap=QlepasmA⋅cair⋅ΔT=mB⋅cair⋅ΔT1⋅1⋅(T−40)=1⋅1⋅(80−T)T−40=80−T2T=120T=60oC
Jawaban : D
Soal Nomor 3. Banyaknya air bersuhu 25°C yang harus dicampurkan dengan 2 L air bersuhu 100°C agar suhu akhir air 40°C (ρair = 1 g/cm dan cair = 1 kal/g°C) adalah ....
A. 6 L
B. 8 L
C. 10 L
D. 12 L
E. 16 L
Pembahasan :
karena ρair = 1 g/cm , maka 1 L air = 1.000 gram.
Qserap=QlepasmA⋅cair⋅ΔT=mB⋅cair⋅ΔTmA⋅1⋅(40−25)=2.000⋅1⋅(100−40)15⋅mA=2.000⋅60mA=8.000mA=8L
Jawaban : B
Soal Nomor 4. Jika 75 g air yang suhunya 0°C dicampur dengan 50 g air yang suhunya 100°C, suhu akhir campurannya adalah ....
A. 25°C
B. 40°C
C. 60°C
D. 65°C
E. 75°C
Pembahasan :
Qserap=QlepasmA⋅cair⋅ΔT=mB⋅cair⋅ΔT75⋅1⋅(T−0)=50⋅1⋅(100−T)3T=200−2T5T=200T=40oC
Jawaban : B
Soal Nomor 5. Sepotong es bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam 600 g air yang bersuhu 40°C. Setelah terjadi keseimbangan, dihasilkan suhu akhir 0°C. Jika kalor jenis air 1 kal/g °C dan kalor lebur es 80 kal/g, maka massa es yang melebur seluruhnya adalah ....
A. 0,30 kg
B. 0,25 kg
C. 0,20 kg
D. 0,15 kg
E. 0,10 kg
Pembahasan :
Qserap=QlepasQ1=Q2mes⋅L=mair⋅cair⋅ΔTmes⋅80=600⋅1⋅(40−0)4mes=30⋅40mes=300g=0,3kg
Jawaban : A
Soal Nomor 6. Es sebanyak m gram bersuhu 0°C dimasukkan ke dalam air bermassa 330 g dan bersuhu 20°C yang diletakkan pada sebuah bejana. Bejana dianggap tidak menyerap/melepas kalor dan semua es mencair serta suhu kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5°C. Massa seluruh es adalah .... (Les = 80 kal/g dan cair 1 kal/g°C)
A. 50 g
B. 58 g
C. 75 g
D. 80 g
E. 170 g
Pembahasan :
Qserap=QlepasQ1+Q2=Q3mes⋅L+mes−air⋅cair⋅ΔT=mair⋅cair⋅ΔTm⋅80+m⋅1⋅(5−0)=330⋅1⋅(20−5)80m+5m=4.95085m=4.950=58g
Jawaban : B
Soal Nomor 7. Air sebanyak 60 g bersuhu 90°C dicampurkan dengan 40 g air bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang memengaruhi proses tersebut, suhu akhir campurannya adalah ....
A. 15,4°C
B. 23,0°C
C. 46,0°C
D. 64,0°C
E. 77,0°C
Pembahasan :
Qserap=Qlepasm1⋅cair⋅ΔT=m2⋅cair⋅ΔT40⋅1⋅(T−25)=60⋅1⋅(90−T)2T−50=270−3T5T=320T=64,0oC
Jawaban : D
Soal Nomor 8. Ke dalam kalorimeter yang berisi es sebanyak 36 g pada suhu -6°C, dituangkan alkohol bersuhu 50°C sehingga menyebabkan suhu akhir menjadi 8°C. Jika kapasitas kalor kalorimeter 27 kal/K kalor jenis es 0,5 kal/g °C, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis alkohol 0,58 kal/g°C, massa alkohol yang dituangkan adalah ....
A. 108 g
B. 150 g
C. 200 g
D. 288 g
E. 300 g
Pembahasan :
Qserap=QlepasCΔT+mes⋅ces⋅ΔT+mes⋅L+mes−air⋅cair⋅ΔT=malkohol⋅calkohol⋅ΔT27⋅(8−(−6))+36⋅0,5⋅(0−(−6))+36⋅80+36⋅1⋅(8−0)=malkohol⋅0,58⋅(50−8)378+108+2880+288=24,36⋅malkohol3654=24,36⋅malkoholmalkohol=150g
Jawaban : B
Soal Nomor 9. Sebanyak a gram es -15°C dicampur dengan b gram air bersuhu 20°C sehingga menghasilkan suhu campuran 5°C. Jika kalor lebur es 80 kal/g dan kalor jenis es 0,5 kal/gºC, perbandingan a/b adalah ....
A. 3/17
B. 1/6
C. 3/18
D. 1/2
E. 6/37
Pembahasan :
Qserap=Qlepasmes⋅ces⋅ΔT+mes⋅L+mes−air⋅cair⋅ΔT=mair⋅cair⋅ΔTa⋅0,5⋅(0−(−15))+a⋅80+a⋅1⋅(5−0)=b⋅1⋅(20−5)7,5a+80a+5a=15b92,5a=15bab=637
Jawaban : E
--oo0oo--