Contoh soal rumus kapasitas kalor dan pembahasannya.
foto: freepik.com
BACA JUGA :
Rumus gaya sentripetal, pahami konsep dasar, penerapan, dan cara menghitung
1. Sebuah benda yang memiliki massa 500 g dipanaskan dari suhu 20C menjadi 80C. Jika kalor yang diserap benda sebesar 15.000 J, tentukan kapasitas kalor dan kalor jenis benda tersebut.
Jawaban:
- Kapasitas kalor benda dapat dihitung dengan rumus kapasitas kalor:
BACA JUGA :
Rumus cermin cembung, beserta pengertian, sifat, fungsi, contoh soal dan cara pengerjaannya
C = Q/T
Keterangan:
- (C) adalah kapasitas kalor (J/C)
- (Q) adalah kalor yang diserap atau dilepaskan (J)
- (T) adalah perubahan suhu (C)
Dengan mengganti nilai yang diketahui, kita dapat menghitung kapasitas kalor benda sebagai berikut:
C = 15.000 / 80 20
C = 15.000 / 60
C = 250
Jadi, kapasitas kalor benda adalah 250 J/C.
- Kalor jenis benda dapat dihitung dengan rumus:
c = C/m
Keterangan:
- (c) adalah kalor jenis (J/kgC)
- (m) adalah massa benda (kg)
Dengan mengganti nilai yang diketahui, kita dapat menghitung kalor jenis benda sebagai berikut:
c = 250 / 0,5
c = 500
Jadi, kalor jenis benda adalah 500 J/kgC.
2. Sebuah termos yang memiliki kapasitas kalor 100 J/C diisi dengan air panas sebanyak 200 g yang memiliki suhu 90C. Jika suhu ruangan adalah 30C, berapa suhu akhir air di dalam termos setelah mencapai kesetimbangan termal? Kalor jenis air adalah 4.200 J/kgC.
Jawaban:
- Untuk mencari suhu akhir air di dalam termos, kita dapat menggunakan prinsip bahwa kalor yang dilepaskan oleh air panas sama dengan kalor yang diserap oleh termos. Dengan demikian, kita dapat menulis persamaan berikut:
Q_air = Q_termos
m_air.c_airT_air = C_termos.T_termos
Keterangan:
- (m_{air}) adalah massa air (kg)
- (c_{air}) adalah kalor jenis air (J/kgC)
- (\Delta T_{air}) adalah perubahan suhu air (C)
- (C_{termos}) adalah kapasitas kalor termos (J/C)
- (T_{termos}) adalah perubahan suhu termos (C)
- Lalu dapat menyederhanakan persamaan tersebut dengan mengasumsikan bahwa suhu akhir air dan termos adalah sama, sehingga:
m_air.c_air(T_akhirT_awal) = C_termos(T_akhirT_ruang)
Keterangan:
- (T_{akhir}) adalah suhu akhir air dan termos (C)
- (T_{awal}) adalah suhu awal air (C)
- (T_{ruang}) adalah suhu ruangan (C)
- Dengan mengganti nilai yang diketahui, kita dapat menyelesaikan persamaan tersebut untuk mencari (T_{akhir}) sebagai berikut:
(0,2)(4.200)(T_akhir 90) = (100)(T_akhir 30)
840T_akhir 75.600 = 100T_akhir 3.000
740T_akhir = 72.600
T_akhir = 74072.600
T_akhir = 98,1
Jadi, suhu akhir air di dalam termos adalah 98,1C.
3. Sebuah benda yang memiliki massa 2 kg dan kalor jenis 500 J/kgC dipanaskan dari suhu 25C menjadi 75C. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda tersebut? Berapa kapasitas kalor benda tersebut?
Jawaban:
-Kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda tersebut dapat dihitung dengan rumus kapasitas kalor:
Q = m.c.T
Keterangan:
- (Q) adalah kalor yang diperlukan (J)
- (m) adalah massa benda (kg)
- (c) adalah kalor jenis benda (J/kgC)
- (T) adalah perubahan suhu benda (C)
- Dengan mengganti nilai yang diketahui, kita dapat menghitung kalor yang diperlukan sebagai berikut:
Q = (2)(500)(75 25)
Q = 1.000(50)
Q = 50.000
Jadi, kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda tersebut adalah 50.000 J.
- Kapasitas kalor benda tersebut dapat dihitung dengan rumus kapasitas kalor:
C = m.c
Keterangan:
- (C) adalah kapasitas kalor benda (J/C)
- (m) adalah massa benda (kg)
- (c) adalah kalor jenis benda (J/kgC)
- Dengan mengganti nilai yang diketahui, kita dapat menghitung kapasitas kalor benda sebagai berikut:
C = ( 2)(500)
C = 1.000
Jadi, kapasitas kalor benda tersebut adalah 1.000 J/C.
4. Sebuah benda yang memiliki kapasitas kalor 300 J/C diberi kalor sebesar 9.000 J. Berapa perubahan suhu benda tersebut?
Jawaban:
-Perubahan suhu benda tersebut dapat dihitung dengan rumus:
T = Q/C
Keterangan:
- (T) adalah perubahan suhu benda (C)
- (Q) adalah kalor yang diberi atau dilepaskan (J)
- (C) adalah kapasitas kalor benda (J/C)
- Dengan mengganti nilai yang diketahui, kita dapat menghitung perubahan suhu benda sebagai berikut:
T = 9.000 / 300
T = 30
Jadi, perubahan suhu benda tersebut adalah 30C.