Kumpulan Contoh Soal Bongkar Rahasia Fisika! 32+ Contoh Soal Kapasitas Kalor Terlengkap & Kunci Jawaban
Pilihan Ganda
1. 1. Apa yang dimaksud dengan kapasitas kalor (C)?
A. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah suhu 1 gram zat sebesar 1°C.
B. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah suhu zat tertentu sebesar 1°C.
C. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk meleburkan 1 kg zat.
D. Jumlah energi yang dilepaskan ketika zat berubah wujud.
2. 2. Satuan internasional (SI) untuk kapasitas kalor adalah…
A. J/kg°C
B. J/°C
C. kal/g°C
D. Joule
3. 3. Sebuah benda memiliki kapasitas kalor 200 J/°C. Berapa kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya dari 25°C menjadi 45°C?
A. 4.000 J
B. 5.000 J
C. 6.000 J
D. 8.000 J
4. 4. Jika 500 g air dipanaskan dari 20°C menjadi 80°C, dan kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C, berapa kalor yang diserap air?
A. 126.000 J
B. 105.000 J
C. 84.000 J
D. 63.000 J
5. 5. Sebuah benda bermassa 2 kg menyerap kalor sebesar 10.000 J sehingga suhunya naik dari 20°C menjadi 30°C. Berapakah kalor jenis benda tersebut?
A. 500 J/kg°C
B. 400 J/kg°C
C. 300 J/kg°C
D. 200 J/kg°C
6. 6. Hubungan antara kapasitas kalor (C), massa (m), dan kalor jenis (c) suatu benda adalah…
A. C = m + c
B. C = m / c
C. C = m × c
D. C = c / m
7. 7. Mengapa air sering digunakan sebagai pendingin dalam radiator mobil?
A. Air memiliki massa jenis yang rendah.
B. Air memiliki kalor jenis yang sangat tinggi.
C. Air mudah menguap.
D. Air tidak korosif.
8. 8. Kalor sebesar 63.000 J diberikan pada 2 kg suatu zat, sehingga suhunya naik 15°C. Kalor jenis zat tersebut adalah…
A. 2.100 J/kg°C
B. 2.000 J/kg°C
C. 1.800 J/kg°C
D. 1.500 J/kg°C
9. 9. Sebuah balok aluminium bermassa 1 kg memiliki kalor jenis 900 J/kg°C. Kapasitas kalor balok tersebut adalah…
A. 900 J/°C
B. 1.800 J/°C
C. 450 J/°C
D. 90 J/°C
10. 10. Manakah pernyataan yang benar mengenai kalor jenis dan kapasitas kalor?
A. Kalor jenis tergantung pada massa benda, sedangkan kapasitas kalor tidak.
B. Kalor jenis adalah sifat intrinsik bahan, sedangkan kapasitas kalor bergantung pada massa.
C. Keduanya adalah sama.
D. Kalor jenis memiliki satuan J/°C, kapasitas kalor memiliki satuan J/kg°C.
11. 11. Untuk menaikkan suhu 100 g zat X sebesar 10°C, diperlukan kalor 2.000 J. Kalor jenis zat X adalah…
A. 200 J/kg°C
B. 2.000 J/kg°C
C. 20.000 J/kg°C
D. 20 J/kg°C
12. 12. Sebuah benda logam bermassa 500 g dipanaskan dari 20°C menjadi 70°C. Jika kalor yang diserap adalah 11.250 J, berapakah kapasitas kalor benda tersebut?
A. 150 J/°C
B. 225 J/°C
C. 300 J/°C
D. 450 J/°C
13. 13. Jika suatu benda memiliki kapasitas kalor yang besar, maka…
A. Benda tersebut mudah panas dan mudah dingin.
B. Benda tersebut sulit panas dan sulit dingin.
C. Benda tersebut mudah panas tetapi sulit dingin.
D. Benda tersebut sulit panas tetapi mudah dingin.
14. 14. Kalor jenis es adalah 2.100 J/kg°C. Untuk menaikkan suhu 2 kg es dari -10°C menjadi 0°C, dibutuhkan kalor sebesar…
A. 21.000 J
B. 42.000 J
C. 63.000 J
D. 84.000 J
15. 15. Pernyataan berikut yang benar adalah…
A. Kalor jenis air lebih kecil dari kalor jenis minyak.
B. Kalor jenis suatu zat tidak bergantung pada jenis zatnya.
C. Perubahan suhu berbanding lurus dengan kalor yang diserap.
D. Kapasitas kalor adalah kalor per satuan massa per satuan perubahan suhu.
16. 16. Sebuah panci aluminium bermassa 1,5 kg memiliki kalor jenis 900 J/kg°C. Jika panci berisi 2 liter air (massa jenis air 1 g/cm³, kalor jenis air 4200 J/kg°C), berapakah kapasitas kalor total sistem panci dan air?
A. 8.400 J/°C
B. 1.350 J/°C
C. 9.750 J/°C
D. 10.200 J/°C
17. 17. Suhu suatu benda naik 2°C setelah menyerap kalor 500 J. Kapasitas kalor benda tersebut adalah…
A. 100 J/°C
B. 250 J/°C
C. 500 J/°C
D. 1.000 J/°C
18. 18. Jika dua benda dengan massa yang sama tetapi kalor jenis berbeda dipanaskan dengan jumlah kalor yang sama, benda dengan kalor jenis yang lebih kecil akan mengalami…
A. Kenaikan suhu yang lebih besar.
B. Kenaikan suhu yang lebih kecil.
C. Kenaikan suhu yang sama.
D. Tidak ada perubahan suhu.
19. 19. Sebuah zat padat bermassa 200 g memiliki kalor jenis 800 J/kg°C. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya sebesar 15°C adalah…
A. 1.200 J
B. 2.400 J
C. 3.600 J
D. 4.800 J
20. 20. Termometer diisi dengan raksa karena raksa memiliki…
A. Kalor jenis yang tinggi.
B. Massa jenis yang rendah.
C. Titik beku yang rendah.
D. Pemuaian yang seragam dan mudah dilihat.
Isian Singkat
1. 1. Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar satu ________.
2. 2. Rumus untuk mencari kalor yang diserap atau dilepaskan adalah Q = m × c × ________.
3. 3. Jika sebuah benda tidak memiliki massa, maka kapasitas kalornya adalah ________.
4. 4. Satuan kalor jenis dalam SI adalah ________.
5. 5. Benda dengan kapasitas kalor 500 J/°C mengalami kenaikan suhu 10°C. Kalor yang diserap adalah ________ J.
Uraian
1. 1. Jelaskan perbedaan antara kalor jenis dan kapasitas kalor suatu benda!
2. 2. Sebuah wadah tembaga bermassa 300 g (kalor jenis tembaga = 390 J/kg°C) berisi 400 g air (kalor jenis air = 4200 J/kg°C) pada suhu 20°C. Jika 100 g air mendidih (100°C) ditambahkan ke dalamnya, berapakah suhu akhir campuran? (Asumsikan tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan).
3. 3. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu benda!
4. 4. Sebuah pemanas listrik 500 W digunakan untuk memanaskan 1 kg air dari 20°C menjadi 80°C. Berapa waktu yang dibutuhkan jika semua kalor dari pemanas terserap oleh air? (Kalor jenis air = 4200 J/kg°C)
5. 5. Mengapa daerah dekat pantai memiliki perbedaan suhu antara siang dan malam yang lebih kecil dibandingkan daerah pedalaman?
Mencocokkan
1. Pasangkan istilah berikut dengan definisinya yang tepat:
1. Kalor Jenis
2. Kapasitas Kalor
A. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1°C.
B. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C.
2. Pasangkan besaran fisika berikut dengan satuannya:
1. Kalor
2. Kapasitas Kalor
3. Kalor Jenis
A. J/kg°C
B. J
C. J/°C
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. B
Pembahasan: Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1°C atau 1 K. Ini berbeda dengan kalor jenis (c) yang per gram atau per kilogram.
2. B
Pembahasan: Satuan SI untuk kapasitas kalor adalah Joule per derajat Celsius (J/°C) atau Joule per Kelvin (J/K). J/kg°C adalah satuan kalor jenis.
3. A
Pembahasan: Kalor (Q) = C × ΔT. ΔT = 45°C – 25°C = 20°C. Q = 200 J/°C × 20°C = 4.000 J.
4. A
Pembahasan: Q = mcΔT. m = 500 g = 0,5 kg. ΔT = 80°C – 20°C = 60°C. Q = 0,5 kg × 4200 J/kg°C × 60°C = 126.000 J.
5. A
Pembahasan: c = Q / (mΔT). m = 2 kg. ΔT = 30°C – 20°C = 10°C. Q = 10.000 J. c = 10.000 J / (2 kg × 10°C) = 10.000 J / 20 kg°C = 500 J/kg°C.
6. C
Pembahasan: Kapasitas kalor adalah kalor jenis dikalikan massa benda tersebut. C = mc.
7. B
Pembahasan: Air memiliki kalor jenis yang sangat tinggi (4200 J/kg°C), artinya air dapat menyerap banyak kalor dengan kenaikan suhu yang relatif kecil, menjadikannya pendingin yang efektif.
8. A
Pembahasan: c = Q / (mΔT) = 63.000 J / (2 kg × 15°C) = 63.000 J / 30 kg°C = 2.100 J/kg°C.
9. A
Pembahasan: C = mc = 1 kg × 900 J/kg°C = 900 J/°C.
10. B
Pembahasan: Kalor jenis (c) adalah sifat intrinsik bahan (misal, air selalu 4200 J/kg°C), sedangkan kapasitas kalor (C) adalah sifat benda yang bergantung pada massa dan jenis bahannya (C = mc).
11. B
Pembahasan: c = Q / (mΔT). m = 100 g = 0,1 kg. ΔT = 10°C. Q = 2.000 J. c = 2.000 J / (0,1 kg × 10°C) = 2.000 J / 1 kg°C = 2.000 J/kg°C.
12. B
Pembahasan: ΔT = 70°C – 20°C = 50°C. Kapasitas kalor (C) = Q / ΔT = 11.250 J / 50°C = 225 J/°C.
13. B
Pembahasan: Kapasitas kalor yang besar berarti benda membutuhkan banyak energi untuk menaikkan suhunya (sulit panas) dan akan melepaskan banyak energi saat suhunya turun (sulit dingin).
14. B
Pembahasan: Q = mcΔT = 2 kg × 2.100 J/kg°C × (0°C – (-10°C)) = 2 kg × 2.100 J/kg°C × 10°C = 42.000 J.
15. C
Pembahasan: Dari rumus Q = mcΔT atau Q = CΔT, jelas bahwa Q berbanding lurus dengan ΔT. Kalor jenis air lebih besar dari minyak. Kalor jenis bergantung pada jenis zat. Kalor jenis adalah kalor per satuan massa per satuan perubahan suhu, bukan kapasitas kalor.
16. C
Pembahasan: Massa air = 2 L = 2 kg. Kapasitas kalor panci (C_panci) = m_panci × c_panci = 1,5 kg × 900 J/kg°C = 1.350 J/°C. Kapasitas kalor air (C_air) = m_air × c_air = 2 kg × 4200 J/kg°C = 8.400 J/°C. Kapasitas kalor total = C_panci + C_air = 1.350 J/°C + 8.400 J/°C = 9.750 J/°C.
17. B
Pembahasan: C = Q / ΔT = 500 J / 2°C = 250 J/°C.
18. A
Pembahasan: Dari Q = mcΔT, jika Q dan m konstan, maka ΔT berbanding terbalik dengan c (ΔT = Q/(mc)). Jadi, jika c lebih kecil, ΔT akan lebih besar.
19. B
Pembahasan: Q = mcΔT. m = 200 g = 0,2 kg. Q = 0,2 kg × 800 J/kg°C × 15°C = 2.400 J.
20. D
Pembahasan: Meskipun tidak secara langsung terkait dengan ‘kapasitas kalor’ sebagai sifat utama, raksa dipilih karena pemuaiannya yang seragam dan mudah dilihat, bukan karena kalor jenisnya yang tinggi (justru kalor jenisnya relatif rendah sehingga cepat bereaksi terhadap perubahan suhu).
Isian Singkat
1. derajat Celsius/Kelvin
2. ΔT
3. nol
4. J/kg°C atau J/kg K
5. 5.000
Uraian
1. Kalor jenis (c) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg (atau 1 gram) zat sebesar 1°C. Ini adalah sifat intrinsik material dan tidak bergantung pada massa benda. Satuan SI-nya adalah J/kg°C. Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda (dengan massa tertentu) sebesar 1°C. Ini bergantung pada massa dan jenis material benda. Satuan SI-nya adalah J/°C. Hubungan keduanya adalah C = m × c.
2. Diketahui: m_tembaga = 0,3 kg, c_tembaga = 390 J/kg°C; m_air1 = 0,4 kg, c_air = 4200 J/kg°C, T_air1 = 20°C; m_air2 = 0,1 kg, T_air2 = 100°C.
Menurut asas Black, kalor yang dilepas = kalor yang diterima.
Kalor dilepas oleh air panas: Q_lepas = m_air2 × c_air × (T_air2 – T_akhir) = 0,1 × 4200 × (100 – T_akhir)
Kalor diterima oleh tembaga: Q_tembaga = m_tembaga × c_tembaga × (T_akhir – T_air1) = 0,3 × 390 × (T_akhir – 20)
Kalor diterima oleh air dingin: Q_air1 = m_air1 × c_air × (T_akhir – T_air1) = 0,4 × 4200 × (T_akhir – 20)
Q_lepas = Q_tembaga + Q_air1
0,1 × 4200 × (100 – T_akhir) = (0,3 × 390 × (T_akhir – 20)) + (0,4 × 4200 × (T_akhir – 20))
420 × (100 – T_akhir) = (117 × (T_akhir – 20)) + (1680 × (T_akhir – 20))
42000 – 420 T_akhir = (117 + 1680) × (T_akhir – 20)
42000 – 420 T_akhir = 1797 × (T_akhir – 20)
42000 – 420 T_akhir = 1797 T_akhir – 35940
42000 + 35940 = 1797 T_akhir + 420 T_akhir
77940 = 2217 T_akhir
T_akhir = 77940 / 2217 ≈ 35,15°C.
Jadi, suhu akhir campuran adalah sekitar 35,15°C.
3. Besarnya kalor (Q) yang diserap atau dilepaskan oleh suatu benda dipengaruhi oleh tiga faktor utama, sesuai dengan rumus Q = mcΔT:
1. Massa benda (m): Semakin besar massa benda, semakin banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya sebesar ΔT tertentu, atau semakin banyak kalor yang dilepaskan saat suhunya turun.
2. Kalor jenis (c): Kalor jenis adalah sifat material benda. Setiap bahan memiliki kalor jenis yang berbeda. Semakin tinggi kalor jenis suatu bahan, semakin banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu per satuan massa per satuan derajat suhu.
3. Perubahan suhu (ΔT): Semakin besar perubahan suhu yang diinginkan (baik kenaikan maupun penurunan), semakin besar pula jumlah kalor yang harus diserap atau dilepaskan.
4. Daya (P) = 500 W. Massa air (m) = 1 kg. Kalor jenis air (c) = 4200 J/kg°C. Perubahan suhu (ΔT) = 80°C – 20°C = 60°C.
Pertama, hitung kalor yang dibutuhkan air: Q = mcΔT = 1 kg × 4200 J/kg°C × 60°C = 252.000 J.
Daya adalah energi per waktu (P = E/t), sehingga waktu (t) = E/P. Dalam kasus ini, energi adalah kalor (Q).
t = Q / P = 252.000 J / 500 W = 504 detik.
Jadi, waktu yang dibutuhkan adalah 504 detik atau 8 menit 24 detik.
5. Hal ini disebabkan oleh perbedaan kapasitas kalor antara air laut dan daratan (tanah/batuan). Air memiliki kalor jenis yang sangat tinggi dibandingkan dengan tanah atau batuan.
Pada siang hari, air laut membutuhkan lebih banyak energi panas untuk menaikkan suhunya dibandingkan daratan. Akibatnya, daratan lebih cepat panas dan mencapai suhu yang lebih tinggi daripada air laut.
Pada malam hari, air laut yang telah menyerap banyak kalor akan melepaskan kalor tersebut secara perlahan, sehingga suhunya relatif stabil. Sementara itu, daratan yang memiliki kapasitas kalor rendah akan lebih cepat melepaskan kalor dan suhunya akan turun drastis.
Perbedaan ini menyebabkan suhu di daerah pantai lebih stabil (perbedaan siang-malam kecil) dibandingkan daerah pedalaman yang suhunya bisa sangat ekstrem (panas di siang hari, dingin di malam hari).
Mencocokkan
1. 1-B, 2-A
2. 1-B, 2-C, 3-A