Contoh soal kalor kelas 10 – Pernahkah kamu bertanya-tanya mengapa es batu dapat mendinginkan minumanmu? Atau bagaimana proses memasak makanan di atas kompor? Jawabannya terletak pada konsep kalor, sebuah topik penting yang dipelajari di kelas 10. Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Melalui contoh soal kalor, kamu akan memahami lebih dalam tentang berbagai macam jenis kalor, cara menghitungnya, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Siap untuk menjelajahi dunia kalor dan mengasah kemampuanmu dalam menyelesaikan soal-soal yang menantang? Yuk, simak contoh soal kalor kelas 10 berikut ini!
Pengertian Kalor
Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Peristiwa perpindahan kalor ini sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Contoh Fenomena Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari
Contoh fenomena kalor dalam kehidupan sehari-hari sangat mudah ditemukan, seperti:
- Saat kita memanaskan air di atas kompor, air akan menjadi panas karena menyerap kalor dari api.
- Ketika kita menjemur pakaian di bawah sinar matahari, pakaian akan menjadi kering karena menyerap kalor dari sinar matahari.
- Ketika kita memegang es batu, tangan kita akan terasa dingin karena kalor berpindah dari tangan kita ke es batu.
Perbedaan Kalor dan Suhu
Kalor dan suhu merupakan dua besaran yang berbeda, meskipun keduanya berhubungan dengan panas. Untuk lebih memahami perbedaannya, perhatikan tabel berikut:
| Pengertian | Satuan | Alat Ukur | Contoh |
|---|---|---|---|
| Jumlah energi panas yang dimiliki suatu benda | Joule (J) atau kalori (kal) | Kalorimeter | Sebuah panci berisi air panas memiliki kalor lebih besar dibandingkan dengan segelas air panas. |
| Tingkat panas atau dingin suatu benda | Derajat Celcius (°C), Derajat Fahrenheit (°F), atau Kelvin (K) | Termometer | Air mendidih memiliki suhu 100 °C, sedangkan air es memiliki suhu 0 °C. |
Jenis-jenis Kalor
Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Perpindahan kalor ini dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Masing-masing jenis perpindahan kalor memiliki karakteristik dan contoh penerapannya tersendiri.
Konduksi, Contoh soal kalor kelas 10
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zat perantaranya. Perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada benda padat, cair, dan gas. Contohnya, ketika kamu memegang sendok logam yang dipanaskan, panas akan merambat dari ujung sendok yang dipanaskan ke ujung sendok yang kamu pegang.
- Contoh lain konduksi adalah saat kamu memasak air di panci. Panas dari api kompor akan merambat ke dasar panci, kemudian ke air di dalam panci.
- Konduksi juga terjadi pada saat kamu menempelkan tanganmu ke besi panas. Panas dari besi panas akan merambat ke tanganmu.
Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Perpindahan kalor secara konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas. Contohnya, saat kamu merebus air, air di bagian bawah panci akan menerima panas dari api kompor dan memuai. Air yang memuai akan naik ke permukaan, sedangkan air yang lebih dingin akan turun ke dasar panci untuk menerima panas. Proses ini akan berulang terus sehingga seluruh air di dalam panci menjadi panas.
- Contoh lain konveksi adalah saat kamu mengeringkan baju di bawah sinar matahari. Udara panas dari matahari akan naik dan membawa uap air dari baju basah, sehingga baju menjadi kering.
- Konveksi juga terjadi pada saat kamu menggunakan kipas angin. Kipas angin akan menggerakkan udara panas di sekitarmu, sehingga kamu merasa lebih sejuk.
Radiasi
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan zat perantara. Perpindahan kalor secara radiasi dapat terjadi di ruang hampa udara. Contohnya, saat kamu berdiri di dekat api unggun, kamu akan merasakan panas dari api unggun meskipun tidak ada zat perantara di antara kamu dan api unggun. Panas dari api unggun akan merambat ke tubuhmu dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
- Contoh lain radiasi adalah saat kamu berjemur di bawah sinar matahari. Panas dari matahari akan merambat ke tubuhmu dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
- Radiasi juga terjadi pada saat kamu menggunakan oven microwave. Gelombang elektromagnetik dari oven microwave akan memanaskan makanan.
Tabel Jenis-jenis Kalor
| Jenis Kalor | Rumus | Contoh Penerapan |
|---|---|---|
| Konduksi | Q = k.A.ΔT.t/l | Memasak air di panci |
| Konveksi | Q = h.A.ΔT.t | Mengeringkan baju di bawah sinar matahari |
| Radiasi | Q = σ.e.A.T4.t | Berjemur di bawah sinar matahari |
Rumus Kalor
Kalor merupakan bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kalor dapat diukur dengan satuan joule (J).
Rumus Umum Kalor
Rumus umum kalor adalah:
Q = m . c . ΔT
Keterangan:
* Q = Kalor (J)
* m = Massa benda (kg)
* c = Kalor jenis benda (J/kg°C)
* ΔT = Perubahan suhu (°C)
Contoh Soal Perhitungan Kalor
Sebuah benda dengan massa 2 kg dipanaskan dari suhu 20°C menjadi 50°C. Jika kalor jenis benda tersebut adalah 400 J/kg°C, berapakah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan benda tersebut?
Penyelesaian:
1. Tentukan nilai setiap variabel:
* m = 2 kg
* c = 400 J/kg°C
* ΔT = 50°C – 20°C = 30°C
2. Hitung kalor yang dibutuhkan menggunakan rumus umum kalor:
* Q = m . c . ΔT
* Q = 2 kg . 400 J/kg°C . 30°C
* Q = 24.000 J
Jadi, kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan benda tersebut adalah 24.000 J.
Menghitung Kalor untuk Menaikkan Suhu Air
Berapa kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air dari 20°C menjadi 80°C jika massa air 500 gram dan kalor jenis air 4200 J/kg°C?
Penyelesaian:
1. Konversi massa air ke kilogram:
* m = 500 gram = 0,5 kg
2. Tentukan nilai setiap variabel:
* m = 0,5 kg
* c = 4200 J/kg°C
* ΔT = 80°C – 20°C = 60°C
3. Hitung kalor yang dibutuhkan:
* Q = m . c . ΔT
* Q = 0,5 kg . 4200 J/kg°C . 60°C
* Q = 126.000 J
Jadi, kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air dari 20°C menjadi 80°C adalah 126.000 J.
Kalor Jenis
Kalor jenis merupakan besaran yang menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C. Kalor jenis erat kaitannya dengan kemampuan suatu zat untuk menyerap dan melepaskan kalor.
Pengertian Kalor Jenis
Kalor jenis didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C atau 1 Kelvin. Dengan kata lain, kalor jenis adalah kemampuan suatu zat untuk menyimpan energi panas. Semakin tinggi kalor jenis suatu zat, semakin banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya.
Satuan kalor jenis dalam Sistem Internasional (SI) adalah Joule per kilogram derajat Celcius (J/kg°C).
Tabel Kalor Jenis Beberapa Zat
Berikut tabel yang berisi kalor jenis beberapa zat:
| Zat | Kalor Jenis (J/kg°C) | Keterangan |
|---|---|---|
| Air | 4.186 | Air memiliki kalor jenis yang tinggi, sehingga membutuhkan banyak kalor untuk menaikkan suhunya. Hal ini menyebabkan air menjadi penyangga suhu yang baik, dan berperan penting dalam menjaga suhu tubuh dan iklim. |
| Besi | 450 | Besi memiliki kalor jenis yang rendah, sehingga mudah panas dan mudah dingin. |
| Tembaga | 385 | Tembaga memiliki kalor jenis yang lebih rendah daripada besi, sehingga lebih mudah panas dan dingin. |
| Aluminium | 900 | Aluminium memiliki kalor jenis yang lebih tinggi daripada besi dan tembaga, sehingga lebih sulit panas dan dingin. |
| Emas | 129 | Emas memiliki kalor jenis yang sangat rendah, sehingga mudah panas dan dingin. |
Alasan Kalor Jenis Air Lebih Tinggi
Air memiliki kalor jenis yang lebih tinggi dibandingkan dengan logam karena beberapa faktor:
- Ikatan Hidrogen: Molekul air memiliki ikatan hidrogen yang kuat. Ikatan ini membutuhkan energi yang besar untuk diputus, sehingga air memerlukan banyak kalor untuk menaikkan suhunya.
- Kapasitas Panas: Air memiliki kapasitas panas yang tinggi. Kapasitas panas adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1°C. Air memiliki kapasitas panas yang tinggi karena molekul air dapat menyimpan energi panas dalam bentuk getaran, rotasi, dan translasi.
- Struktur Molekul: Molekul air memiliki struktur yang unik, dengan dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Struktur ini memungkinkan air untuk menyerap dan menyimpan energi panas lebih banyak dibandingkan dengan logam.
Kalor jenis air yang tinggi memiliki implikasi penting dalam kehidupan sehari-hari dan lingkungan:
- Pengaturan Suhu Tubuh: Air merupakan komponen utama tubuh manusia. Kalor jenis air yang tinggi membantu menjaga suhu tubuh tetap stabil.
- Iklim: Lautan dan samudra memiliki peran penting dalam mengatur iklim global. Kalor jenis air yang tinggi membantu menyerap dan menyimpan energi panas dari matahari, sehingga mengurangi fluktuasi suhu yang ekstrem.
- Industri: Kalor jenis air yang tinggi dimanfaatkan dalam berbagai proses industri, seperti pendinginan mesin dan pembangkitan energi.
Perpindahan Kalor: Contoh Soal Kalor Kelas 10
Perpindahan kalor merupakan proses perpindahan energi panas dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Perpindahan kalor ini terjadi secara spontan dan dapat terjadi melalui berbagai cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Ketiga cara ini memiliki mekanisme yang berbeda dan berperan penting dalam kehidupan sehari-hari.
Contoh soal kalor kelas 10 biasanya membahas tentang perpindahan panas, seperti perhitungan kalor jenis atau kalor laten. Nah, kamu bisa liat contoh soal bangun datar dalam kehidupan sehari-hari di sini untuk membantumu memahami konsep geometri dasar yang bisa diterapkan dalam berbagai situasi.
Misalnya, untuk menghitung luas jendela rumah, kamu bisa menggunakan rumus luas persegi panjang. Begitu juga dengan soal kalor, kamu bisa terapkan konsep dasar perpindahan panas untuk menyelesaikan masalah seputar kalor yang ada di sekitarmu.
Cara Perpindahan Kalor
Berikut ini adalah tiga cara perpindahan kalor beserta contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari:
-
Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui perantara zat tanpa disertai perpindahan zat perantaranya. Perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada zat padat, cair, dan gas. Pada zat padat, perpindahan kalor terjadi melalui getaran partikel-partikel zat. Partikel yang lebih panas akan bergetar lebih cepat dan mentransfer energi kinetiknya ke partikel di sekitarnya yang lebih dingin. Contoh penerapan konduksi dalam kehidupan sehari-hari adalah:
- Saat kita memegang sendok logam yang dipanaskan di atas api, panas akan merambat ke tangan kita melalui sendok.
- Panci yang dipanaskan di atas kompor akan menghantarkan panas ke air di dalamnya.
- Setrika listrik yang digunakan untuk menyetrika pakaian akan menghantarkan panas ke pakaian melalui pelat setrika.
-
Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor melalui perantara zat yang disertai perpindahan zat perantaranya. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair dan gas. Zat yang dipanaskan akan memuai dan menjadi lebih ringan, sehingga akan naik ke atas. Sebaliknya, zat yang dingin akan menyusut dan menjadi lebih berat, sehingga akan turun ke bawah. Pergerakan zat ini akan menyebabkan perpindahan kalor. Contoh penerapan konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah:
- Air yang dipanaskan di dalam panci akan mendidih karena air panas naik ke permukaan dan air dingin turun ke dasar panci.
- Angin darat dan angin laut terjadi karena perbedaan suhu antara daratan dan lautan.
- Udara panas dari radiator mobil akan naik ke atas dan digantikan oleh udara dingin yang turun ke bawah, sehingga terjadi sirkulasi udara di dalam mobil.
-
Radiasi
Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa perantara zat. Perpindahan kalor secara radiasi terjadi melalui gelombang elektromagnetik. Semua benda memancarkan radiasi, namun semakin tinggi suhu benda, semakin banyak radiasi yang dipancarkan. Contoh penerapan radiasi dalam kehidupan sehari-hari adalah:
- Panas matahari yang kita rasakan di bumi adalah contoh perpindahan kalor secara radiasi.
- Api unggun memancarkan panas ke sekitarnya melalui radiasi.
- Microwave memanaskan makanan dengan cara memancarkan gelombang elektromagnetik yang diserap oleh molekul air dalam makanan.
Diagram Perpindahan Kalor
Berikut ini adalah diagram yang menunjukkan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi:
|
|
|
|
Diagram konduksi menunjukkan perpindahan kalor melalui getaran partikel-partikel zat padat. Diagram konveksi menunjukkan perpindahan kalor melalui pergerakan zat cair atau gas. Diagram radiasi menunjukkan perpindahan kalor melalui gelombang elektromagnetik.
Kalor Laten
Kalor laten adalah energi yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat selama perubahan wujudnya. Perubahan wujud ini terjadi pada suhu konstan, artinya suhu zat tidak berubah selama proses penyerapan atau pelepasan kalor. Kalor laten penting untuk memahami bagaimana zat berubah wujud dan bagaimana energi ditransfer dalam proses tersebut.
Jenis-Jenis Kalor Laten
Terdapat dua jenis kalor laten, yaitu:
- Kalor Laten Lebur (Lf): Kalor yang diserap oleh 1 kg zat padat untuk berubah wujud menjadi zat cair pada titik leburnya. Contohnya, ketika es batu melebur menjadi air, kalor laten lebur diserap oleh es batu untuk mengatasi gaya tarik-menarik antar molekul es sehingga dapat berubah menjadi air.
- Kalor Laten Uap (Lv): Kalor yang diserap oleh 1 kg zat cair untuk berubah wujud menjadi uap pada titik didihnya. Contohnya, ketika air mendidih menjadi uap, kalor laten uap diserap oleh air untuk mengatasi gaya tarik-menarik antar molekul air sehingga dapat berubah menjadi uap.
Contoh Soal Perhitungan Kalor Laten
Sebuah balok es dengan massa 200 gram pada suhu 0oC diletakkan dalam air panas. Jika kalor laten lebur es adalah 334 J/g, berapa banyak kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan seluruh es tersebut?
Berikut langkah-langkah penyelesaiannya:
- Tentukan massa es: m = 200 gram
- Tentukan kalor laten lebur es: Lf = 334 J/g
- Hitung kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es: Q = m x Lf = 200 g x 334 J/g = 66800 J
Jadi, dibutuhkan kalor sebesar 66800 J untuk meleburkan seluruh es tersebut.
Mengapa Es Batu Dapat Mendinginkan Minuman Meskipun Suhunya Sama Dengan Suhu Ruangan?
Meskipun es batu memiliki suhu yang sama dengan suhu ruangan, es batu masih dapat mendinginkan minuman karena es batu menyerap kalor dari minuman untuk melebur. Proses peleburan es batu membutuhkan kalor laten lebur, yang diambil dari minuman. Hal ini menyebabkan suhu minuman turun dan minuman terasa lebih dingin.
Aplikasi Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari
Kalor merupakan bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kalor memiliki peran penting dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari, mulai dari proses memasak hingga pembangkitan listrik.
Aplikasi Kalor dalam Berbagai Proses
Berikut beberapa aplikasi kalor dalam kehidupan sehari-hari:
- Memasak: Kalor berperan penting dalam proses memasak. Ketika kita memasak, kita memanfaatkan kalor untuk mengubah suhu dan keadaan bahan makanan. Panas dari kompor atau oven menyebabkan molekul dalam makanan bergerak lebih cepat, sehingga makanan matang.
- Pendingin Ruangan: Sistem pendingin ruangan, seperti AC, memanfaatkan kalor untuk mendinginkan ruangan. AC bekerja dengan memindahkan kalor dari ruangan ke luar. Kalor yang dipindahkan kemudian dibuang ke lingkungan sekitar.
- Pembangkitan Listrik: Kalor juga berperan penting dalam pembangkitan listrik. Pembangkit listrik tenaga uap memanfaatkan kalor dari pembakaran bahan bakar fosil atau energi nuklir untuk menghasilkan uap yang kemudian digunakan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik.
Peran Kalor dalam Proses Memasak
Dalam proses memasak, kalor berperan dalam mengubah suhu dan keadaan bahan makanan. Kalor yang berasal dari kompor atau oven menyebabkan molekul dalam makanan bergerak lebih cepat, sehingga makanan matang. Misalnya, saat kita memasak nasi, kalor dari kompor menyebabkan molekul air dalam beras bergerak lebih cepat, sehingga air mendidih dan nasi matang. Kalor juga berperan dalam mengubah tekstur makanan, seperti saat kita menggoreng telur, kalor menyebabkan protein dalam telur menggumpal dan menjadi padat.
Peran Kalor dalam Sistem Pendingin Ruangan
Sistem pendingin ruangan, seperti AC, memanfaatkan kalor untuk mendinginkan ruangan. AC bekerja dengan memindahkan kalor dari ruangan ke luar. Kalor yang dipindahkan kemudian dibuang ke lingkungan sekitar. Proses ini melibatkan fluida pendingin yang menyerap kalor dari ruangan dan kemudian melepaskan kalor ke lingkungan luar. Hal ini menyebabkan suhu ruangan menjadi lebih dingin.
Peran Kalor dalam Pembangkitan Listrik
Pembangkit listrik tenaga uap memanfaatkan kalor dari pembakaran bahan bakar fosil atau energi nuklir untuk menghasilkan uap yang kemudian digunakan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik. Kalor yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar digunakan untuk memanaskan air, sehingga air berubah menjadi uap. Uap bertekanan tinggi kemudian digunakan untuk memutar turbin, yang pada gilirannya menghasilkan energi listrik.
Daftar Aplikasi Kalor
| Aplikasi | Prinsip Kerja | Contoh |
|---|---|---|
| Memasak | Kalor menyebabkan molekul dalam makanan bergerak lebih cepat, sehingga makanan matang. | Memasak nasi, menggoreng telur, memanggang kue. |
| Pendingin Ruangan | Kalor dipindahkan dari ruangan ke luar dengan menggunakan fluida pendingin. | AC, kulkas. |
| Pembangkitan Listrik | Kalor digunakan untuk menghasilkan uap yang memutar turbin, sehingga menghasilkan listrik. | Pembangkit listrik tenaga uap, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. |
Soal Latihan Kalor
Kalor merupakan salah satu konsep penting dalam fisika yang membahas tentang perpindahan energi panas. Pengertian kalor, jenis-jenis kalor, dan rumus-rumus terkait kalor telah dipelajari di kelas 10. Untuk menguji pemahamanmu, berikut ini beberapa soal latihan tentang kalor dengan tingkat kesulitan yang berbeda.
Soal Latihan Kalor
Berikut adalah 5 soal latihan tentang kalor dengan kunci jawaban dan pembahasannya.
| Soal | Kunci Jawaban | Pembahasan |
|---|---|---|
| Sebuah benda dengan massa 2 kg dipanaskan dari suhu 20oC menjadi 80oC. Jika kalor jenis benda tersebut 400 J/kgoC, berapakah kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda tersebut? | 48.000 J | Kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda dapat dihitung dengan rumus: Q = m x c x ΔT Dimana: Q = kalor (J) m = massa benda (kg) c = kalor jenis benda (J/kgoC) ΔT = perubahan suhu (oC) Maka, kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda tersebut adalah: Q = 2 kg x 400 J/kgoC x (80oC – 20oC) = 48.000 J |
| Sebuah bejana berisi 500 gram air dengan suhu 25oC dicampur dengan 200 gram air dengan suhu 80oC. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kgoC, berapakah suhu akhir campuran air tersebut? | 35oC | Suhu akhir campuran air dapat dihitung dengan prinsip kalorimetri: Qmasuk = Qkeluar Dimana: Qmasuk = kalor yang diserap oleh air dingin Qkeluar = kalor yang dilepas oleh air panas Maka, persamaan kalorimetri menjadi: m1 x c x (Takhir – T1) = m2 x c x (T2 – Takhir) Dimana: m1 = massa air dingin (kg) m2 = massa air panas (kg) c = kalor jenis air (J/kgoC) T1 = suhu awal air dingin (oC) T2 = suhu awal air panas (oC) Takhir = suhu akhir campuran (oC) Maka, suhu akhir campuran air tersebut adalah: 0,5 kg x 4200 J/kgoC x (Takhir – 25oC) = 0,2 kg x 4200 J/kgoC x (80oC – Takhir) Takhir = 35oC |
| Sebuah logam dengan massa 100 gram dipanaskan hingga suhunya mencapai 100oC. Kemudian, logam tersebut dimasukkan ke dalam 200 gram air dengan suhu 20oC. Jika suhu akhir campuran logam dan air adalah 25oC, berapakah kalor jenis logam tersebut? | 420 J/kgoC | Kalor jenis logam dapat dihitung dengan prinsip kalorimetri: Qmasuk = Qkeluar Dimana: Qmasuk = kalor yang diserap oleh air Qkeluar = kalor yang dilepas oleh logam Maka, persamaan kalorimetri menjadi: mair x cair x (Takhir – Tair) = mlogam x clogam x (Tlogam – Takhir) Dimana: mair = massa air (kg) mlogam = massa logam (kg) cair = kalor jenis air (J/kgoC) clogam = kalor jenis logam (J/kgoC) Tair = suhu awal air (oC) Tlogam = suhu awal logam (oC) Takhir = suhu akhir campuran (oC) Maka, kalor jenis logam tersebut adalah: 0,2 kg x 4200 J/kgoC x (25oC – 20oC) = 0,1 kg x clogam x (100oC – 25oC) clogam = 420 J/kgoC |
| Sebuah mesin menyerap kalor sebesar 10.000 J dan melakukan usaha sebesar 6.000 J. Berapakah efisiensi mesin tersebut? | 60% | Efisiensi mesin didefinisikan sebagai perbandingan antara usaha yang dilakukan dengan kalor yang diserap: η = W/Q Dimana: η = efisiensi mesin W = usaha yang dilakukan (J) Q = kalor yang diserap (J) Maka, efisiensi mesin tersebut adalah: η = 6.000 J / 10.000 J = 0,6 = 60% |
| Sebuah es batu dengan massa 50 gram pada suhu -10oC dipanaskan hingga menjadi air pada suhu 20oC. Jika kalor jenis es 2.100 J/kgoC, kalor jenis air 4.200 J/kgoC, dan kalor lebur es 334.000 J/kg, berapakah kalor total yang diperlukan untuk proses tersebut? | 21.350 J | Kalor total yang diperlukan untuk proses tersebut terdiri dari 4 tahap: 1. Menaikkan suhu es dari -10oC menjadi 0oC: Q1 = m x ces x ΔT = 0,05 kg x 2.100 J/kgoC x (0oC – (-10oC)) = 1.050 J 2. Meleburkan es pada suhu 0oC menjadi air pada suhu 0oC: Q2 = m x L = 0,05 kg x 334.000 J/kg = 16.700 J 3. Menaikkan suhu air dari 0oC menjadi 20oC: Q3 = m x cair x ΔT = 0,05 kg x 4.200 J/kgoC x (20oC – 0oC) = 4.200 J Maka, kalor total yang diperlukan adalah: Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 1.050 J + 16.700 J + 4.200 J = 21.950 J |
Simpulan Akhir
Dengan memahami konsep kalor, kamu tidak hanya mampu menyelesaikan soal-soal fisika, tetapi juga dapat menjelaskan berbagai fenomena di sekitarmu. Mulai dari proses memasak, pendingin ruangan, hingga pembangkitan listrik, kalor berperan penting dalam kehidupan kita. Jadi, teruslah belajar dan eksplorasi dunia fisika yang penuh keajaiban!
