soal fisika suhu dan kalor

A. Soal Pilihan Ganda

1. Satuan internasional (SI) untuk suhu adalah…
   A. Celcius
   B. Fahrenheit
   C. Reamur
   D. Kelvin
   E. Rankine
2. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah…
   A. Barometer
   B. Higrometer
   C. Termometer
   D. Manometer
   E. Amperemeter
3. Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda bersuhu…
   A. Rendah ke tinggi
   B. Tinggi ke rendah
   C. Sama
   D. Netral
   E. Tidak berhubungan dengan suhu
4. Proses perpindahan kalor yang terjadi melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zat perantara tersebut disebut…
   A. Konveksi
   B. Konduksi
   C. Radiasi
   D. Adveksi
   E. Evaporasi
5. Contoh peristiwa perpindahan kalor secara konveksi adalah…
   A. Besi dipanaskan ujungnya
   B. Air mendidih dalam panci
   C. Panas matahari sampai ke Bumi
   D. Membakar kayu
   E. Pemanasan setrika listrik
6. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 2 kg air dari 20 °C menjadi 80 °C jika kalor jenis air 4200 J/kg°C?
   A. 504.000 J
   B. 252.000 J
   C. 168.000 J
   D. 84.000 J
   E. 42.000 J
7. Peristiwa pemuaian panjang suatu zat padat dirumuskan dengan ΔL = L₀ ⋅ α ⋅ ΔT. Simbol α menyatakan…
   A. Kalor jenis
   B. Kalor laten
   C. Koefisien muai panjang
   D. Massa jenis
   E. Kapasitas kalor
8. Sebuah benda bermassa 200 gram memiliki kalor jenis 400 J/kg°C. Berapa kapasitas kalor benda tersebut?
   A. 80 J/°C
   B. 800 J/°C
   C. 8000 J/°C
   D. 80.000 J/°C
   E. 8 J/°C
9. Titik didih air pada skala Celcius adalah 100 °C. Berapakah nilai ini dalam skala Fahrenheit?
   A. 180 °F
   B. 212 °F
   C. 273 °F
   D. 373 °F
   E. 90 °F
10. Perpindahan kalor secara radiasi tidak memerlukan medium. Contohnya adalah…
    A. Panas dari api unggun
    B. Terjadinya angin darat dan angin laut
    C. Memasak air
    D. Konduktor panas
    E. Radiator mobil
11. Azas Black menyatakan bahwa…
    A. Kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima
    B. Kalor yang dilepas lebih besar dari kalor yang diterima
    C. Kalor yang dilepas lebih kecil dari kalor yang diterima
    D. Kalor tidak bisa berpindah
    E. Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan
12. Es bermassa 500 gram pada suhu 0 °C melebur seluruhnya. Jika kalor lebur es 336.000 J/kg, kalor yang dibutuhkan adalah…
    A. 16.800 J
    B. 84.000 J
    C. 168.000 J
    D. 336.000 J
    E. 672.000 J
13. Konduktor panas yang baik adalah…
    A. Kayu
    B. Plastik
    C. Udara
    D. Logam
    E. Kaca
14. Isolator panas adalah bahan yang…
    A. Mudah menghantarkan panas
    B. Sulit menghantarkan panas
    C. Memancarkan panas
    D. Menyerap panas
    E. Menghasilkan panas
15. Pernyataan yang benar tentang suhu adalah…
    A. Energi total partikel dalam suatu benda
    B. Ukuran derajat panas atau dingin suatu benda
    C. Energi yang berpindah akibat perbedaan suhu
    D. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 °C
    E. Energi potensial partikel
16. Sebatang logam memiliki koefisien muai panjang 1,2 x 10⁻⁵ /°C. Jika panjang mula-mula 100 cm dan dipanaskan dari 20 °C menjadi 120 °C, pertambahan panjangnya adalah…
    A. 0,12 cm
    B. 0,012 cm
    C. 1,2 cm
    D. 12 cm
    E. 0,0012 cm
17. Perubahan wujud zat dari cair menjadi gas disebut…
    A. Membeku
    B. Menguap
    C. Menyublim
    D. Mengembun
    E. Mencair
18. Jika dua benda bersentuhan dan tidak ada perpindahan kalor bersih di antara keduanya, maka kedua benda tersebut memiliki…
    A. Massa yang sama
    B. Volume yang sama
    C. Suhu yang sama
    D. Kalor jenis yang sama
    E. Kapasitas kalor yang sama
19. Sebuah termometer X memiliki titik beku air 10 °X dan titik didih air 130 °X. Jika suatu benda memiliki suhu 50 °C, berapa suhu benda tersebut dalam skala X?
    A. 60 °X
    B. 70 °X
    C. 80 °X
    D. 90 °X
    E. 100 °X
20. Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan suatu benda adalah, kecuali…
    A. Massa benda
    B. Kalor jenis benda
    C. Perubahan suhu
    D. Warna benda
    E. Waktu pemanasan

B. Soal Isian Singkat

1. Panas matahari sampai ke Bumi adalah contoh perpindahan kalor secara…
2. Satuan kalor dalam SI adalah…
3. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 °C disebut…
4. Perubahan wujud zat dari padat menjadi gas tanpa melalui fase cair disebut…
5. Jika kalor jenis suatu zat besar, maka zat tersebut akan… (lambat/cepat) panas.

C. Soal Uraian

1. Jelaskan perbedaan mendasar antara suhu dan kalor! Berikan contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
2. Sebuah kawat tembaga dengan panjang 2 meter dipanaskan dari 20 °C menjadi 100 °C. Jika koefisien muai panjang tembaga adalah 1,7 x 10⁻⁵ /°C, hitunglah pertambahan panjang kawat tersebut!
3. Sebanyak 500 gram air bersuhu 100 °C dicampur dengan 200 gram air bersuhu 20 °C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, tentukan suhu akhir campuran! (Asumsikan tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan)
4. Mengapa panci yang terbuat dari logam memiliki pegangan yang terbuat dari plastik atau kayu? Jelaskan berdasarkan konsep perpindahan kalor!
5. Sebutkan dan jelaskan tiga jenis perpindahan kalor beserta contohnya masing-masing!

D. Soal Menjodohkan

Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan konsep yang tepat di kolom kanan!

1. Kolom A
   a. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu.
   b. Perubahan wujud dari gas ke cair.
   c. Perpindahan kalor melalui medium padat.
   d. Titik beku air pada skala Celcius.
   e. Hukum kekekalan energi kalor.

   Kolom B
   1. Konduksi
   2. Q = mcΔT
   3. 0 °C
   4. Mengembun
   5. Asas Black

2. Kolom A
   a. Satuan kalor.
   b. Alat pengukur suhu.
   c. Perpindahan kalor tanpa medium.
   d. Kalor yang dibutuhkan untuk perubahan wujud.
   e. Koefisien muai paling besar untuk zat cair.

   Kolom B
   1. Radiasi
   2. Termometer
   3. Kalor laten
   4. Joule
   5. Pemuaian volume

Kunci Jawaban

A. Pilihan Ganda

1. D. Kelvin
   Penjelasan: Kelvin adalah satuan SI untuk suhu.
2. C. Termometer
   Penjelasan: Termometer adalah alat untuk mengukur suhu.
3. B. Tinggi ke rendah
   Penjelasan: Kalor selalu berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah.
4. B. Konduksi
   Penjelasan: Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara tanpa perpindahan partikel zatnya.
5. B. Air mendidih dalam panci
   Penjelasan: Air mendidih menunjukkan perpindahan kalor secara konveksi, di mana partikel air yang panas bergerak ke atas dan yang dingin turun ke bawah.
6. A. 504.000 J
   Penjelasan: Q = mcΔT = 2 kg × 4200 J/kg°C × (80 °C – 20 °C) = 2 × 4200 × 60 = 504.000 J.
7. C. Koefisien muai panjang
   Penjelasan: Simbol α (alpha) dalam rumus pemuaian panjang menyatakan koefisien muai panjang.
8. A. 80 J/°C
   Penjelasan: Kapasitas kalor (C) = mc = 0,2 kg × 400 J/kg°C = 80 J/°C. (Perhatikan satuan massa harus dalam kg).
9. B. 212 °F
   Penjelasan: Rumus konversi Celcius ke Fahrenheit: F = (9/5)C + 32. Jadi, F = (9/5)100 + 32 = 180 + 32 = 212 °F.
10. A. Panas dari api unggun
    Penjelasan: Panas dari api unggun yang terasa tanpa menyentuh api adalah contoh radiasi. Panas matahari juga radiasi.
11. A. Kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima
    Penjelasan: Asas Black menyatakan bahwa pada pencampuran dua zat atau lebih, kalor yang dilepas oleh zat bersuhu tinggi akan sama dengan kalor yang diterima oleh zat bersuhu rendah.
12. C. 168.000 J
    Penjelasan: Q = mL = 0,5 kg × 336.000 J/kg = 168.000 J. (Massa dalam kg).
13. D. Logam
    Penjelasan: Logam umumnya merupakan konduktor panas yang baik.
14. B. Sulit menghantarkan panas
    Penjelasan: Isolator panas adalah bahan yang memiliki daya hantar panas yang buruk.
15. B. Ukuran derajat panas atau dingin suatu benda
    Penjelasan: Suhu adalah ukuran kuantitatif dari derajat panas atau dingin suatu benda.
16. A. 0,12 cm
    Penjelasan: ΔL = L₀ ⋅ α ⋅ ΔT = 100 cm × 1,2 x 10⁻⁵ /°C × (120 °C – 20 °C) = 100 × 1,2 x 10⁻⁵ × 100 = 1,2 x 10⁻¹ = 0,12 cm.
17. B. Menguap
    Penjelasan: Proses perubahan wujud dari cair menjadi gas disebut menguap.
18. C. Suhu yang sama
    Penjelasan: Jika tidak ada perpindahan kalor bersih, kedua benda berada dalam kesetimbangan termal, yang berarti suhunya sama.
19. B. 70 °X
    Penjelasan: (X – Xb) / (Xd – Xb) = (C – Cb) / (Cd – Cb)
    (X – 10) / (130 – 10) = (50 – 0) / (100 – 0)
    (X – 10) / 120 = 50 / 100
    (X – 10) / 120 = 1/2
    X – 10 = 60
    X = 70 °X.
20. D. Warna benda
    Penjelasan: Warna benda memengaruhi laju penyerapan atau pemancaran kalor radiasi, tetapi tidak secara langsung memengaruhi besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan dalam rumus Q=mcΔT atau Q=mL.

B. Isian Singkat

1. Radiasi
2. Joule
3. Kalor jenis
4. Menyublim
5. Lambat

C. Uraian

1. Perbedaan Suhu dan Kalor:
   • Suhu: Ukuran derajat panas atau dingin suatu benda. Suhu adalah besaran skalar dan menunjukkan energi kinetik rata-rata partikel penyusun benda. Satuannya adalah Celcius, Fahrenheit, Reamur, atau Kelvin.
   • Kalor: Energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu antara dua benda atau sistem. Kalor adalah besaran skalar dan merupakan bentuk energi. Satuannya adalah Joule (SI) atau kalori.

   Contoh Penerapan:

   • Saat memegang es batu, tangan terasa dingin (kalor berpindah dari tangan ke es). Suhu es tetap 0 °C saat melebur, tetapi kalor terus berpindah.
   • Mengukur suhu tubuh dengan termometer (menentukan derajat panas tubuh).
2. Diketahui:
   L₀ = 2 m
   ΔT = 100 °C – 20 °C = 80 °C
   α = 1,7 x 10⁻⁵ /°C
   Ditanya: ΔL?
   Penyelesaian:
   ΔL = L₀ ⋅ α ⋅ ΔT
   ΔL = 2 m × 1,7 x 10⁻⁵ /°C × 80 °C
   ΔL = 272 x 10⁻⁵ m
   ΔL = 0,00272 m atau 0,272 cm
3. Diketahui:
   m₁ = 500 gram = 0,5 kg (air panas)
   T₁ = 100 °C
   m₂ = 200 gram = 0,2 kg (air dingin)
   T₂ = 20 °C
   c = 4200 J/kg°C
   Ditanya: T_akhir?
   Penyelesaian (Asas Black):
   Kalor lepas = Kalor terima
   m₁ ⋅ c ⋅ (T₁ – T_akhir) = m₂ ⋅ c ⋅ (T_akhir – T₂)
   0,5 ⋅ 4200 ⋅ (100 – T_akhir) = 0,2 ⋅ 4200 ⋅ (T_akhir – 20)
   Karena c sama di kedua sisi, bisa dicoret:
   0,5 ⋅ (100 – T_akhir) = 0,2 ⋅ (T_akhir – 20)
   50 – 0,5 T_akhir = 0,2 T_akhir – 4
   50 + 4 = 0,2 T_akhir + 0,5 T_akhir
   54 = 0,7 T_akhir
   T_akhir = 54 / 0,7 ≈ 77,14 °C
4. Panci yang terbuat dari logam memiliki pegangan dari plastik atau kayu karena logam adalah konduktor panas yang baik, sedangkan plastik dan kayu adalah isolator panas yang buruk. Logam akan dengan cepat menghantarkan panas dari api ke seluruh bagian panci, termasuk pegangannya jika terbuat dari logam. Dengan menggunakan pegangan dari plastik atau kayu, perpindahan kalor secara konduksi ke tangan dapat diminimalisir sehingga tangan tidak kepanasan saat memegang panci.
5. Tiga Jenis Perpindahan Kalor:
   1. Konduksi: Perpindahan kalor melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zat tersebut. Umumnya terjadi pada zat padat.Contoh: Ujung sendok logam yang dipanaskan akan terasa panas di ujung lainnya.
   2. Konveksi: Perpindahan kalor melalui zat perantara yang disertai perpindahan partikel zat tersebut. Umumnya terjadi pada zat cair dan gas.Contoh: Air mendidih dalam panci, terjadinya angin darat dan angin laut.
   3. Radiasi: Perpindahan kalor tanpa memerlukan medium perantara. Kalor dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik.Contoh: Panas matahari sampai ke Bumi, panas yang terasa dari api unggun.

D. Menjodohkan

1. a. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu. –> 2. Q = mcΔT
   b. Perubahan wujud dari gas ke cair. –> 4. Mengembun
   c. Perpindahan kalor melalui medium padat. –> 1. Konduksi
   d. Titik beku air pada skala Celcius. –> 3. 0 °C
   e. Hukum kekekalan energi kalor. –> 5. Asas Black
2. a. Satuan kalor. –> 4. Joule
   b. Alat pengukur suhu. –> 2. Termometer
   c. Perpindahan kalor tanpa medium. –> 1. Radiasi
   d. Kalor yang dibutuhkan untuk perubahan wujud. –> 3. Kalor laten
   e. Koefisien muai paling besar untuk zat cair. –> 5. Pemuaian volume