Kumpulan Contoh Soal Taklukkan Fisika: Kumpulan Soal Kalor Jenis Pilihan Ganda, Isian, Uraian Lengkap dengan Pembahasan!
Pilihan Ganda
1. 1. Apa definisi yang paling tepat untuk kalor jenis?
A. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda.
B. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C.
C. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud zat.
D. Laju perpindahan kalor melalui suatu bahan.
2. 2. Satuan SI untuk kalor jenis adalah…
A. Joule (J)
B. Joule/kilogram (J/kg)
C. Joule/kilogram°C (J/kg°C)
D. Kalori (kal)
3. 3. Sebuah benda bermassa 2 kg menyerap kalor sebesar 4000 J sehingga suhunya naik dari 20°C menjadi 30°C. Berapakah kalor jenis benda tersebut?
A. 100 J/kg°C
B. 200 J/kg°C
C. 400 J/kg°C
D. 800 J/kg°C
4. 4. Jika suatu zat memiliki kalor jenis yang tinggi, maka zat tersebut akan…
A. Cepat panas dan cepat dingin.
B. Cepat panas dan lambat dingin.
C. Lambat panas dan cepat dingin.
D. Lambat panas dan lambat dingin.
5. 5. Air memiliki kalor jenis sekitar 4200 J/kg°C, sedangkan besi sekitar 450 J/kg°C. Pernyataan yang benar berdasarkan data ini adalah…
A. Air lebih mudah panas daripada besi.
B. Besi lebih sulit panas daripada air.
C. Air membutuhkan lebih banyak kalor untuk menaikkan suhunya daripada besi (untuk massa dan kenaikan suhu yang sama).
D. Besi dapat menyimpan kalor lebih banyak daripada air.
6. 6. Berapa kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 0,5 kg air dari 20°C menjadi 100°C? (Kalor jenis air = 4200 J/kg°C)
A. 2100 J
B. 168000 J
C. 1680 J
D. 210000 J
7. 7. Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda adalah, kecuali…
A. Massa benda
B. Kalor jenis benda
C. Perubahan suhu
D. Tekanan udara
8. 8. Kalor jenis suatu zat dapat diukur menggunakan alat yang disebut…
A. Termometer
B. Barometer
C. Kalorimeter
D. Higrometer
9. 9. Sebuah logam bermassa 1 kg dipanaskan dengan 9000 J kalor. Jika suhu awalnya 25°C dan suhu akhirnya 45°C, berapakah kalor jenis logam tersebut?
A. 450 J/kg°C
B. 900 J/kg°C
C. 180 J/kg°C
D. 225 J/kg°C
10. 10. Manakah dari pernyataan berikut yang paling tepat menggambarkan mengapa pasir di pantai terasa sangat panas di siang hari, sementara air laut relatif lebih dingin?
A. Pasir memiliki massa yang lebih besar dari air.
B. Air laut memiliki kapasitas kalor yang lebih rendah.
C. Pasir memiliki kalor jenis yang lebih rendah daripada air.
D. Air laut memiliki titik didih yang lebih tinggi.
11. 11. Jika 2 kg suatu zat membutuhkan 4000 J untuk menaikkan suhunya sebesar 5°C, berapakah kalor jenis zat tersebut?
A. 200 J/kg°C
B. 400 J/kg°C
C. 800 J/kg°C
D. 1600 J/kg°C
12. 12. Sebuah benda bermassa 500 gram memiliki kalor jenis 800 J/kg°C. Jika benda tersebut menyerap kalor sebesar 20.000 J, berapakah kenaikan suhunya?
A. 25°C
B. 50°C
C. 75°C
D. 100°C
13. 13. Konsep kalor jenis sangat penting dalam perancangan alat-alat rumah tangga seperti…
A. Lampu pijar
B. Kulkas
C. Setrika listrik
D. Termometer
14. 14. Jika massa suatu benda diperbesar dua kali lipat, sementara kalor jenis dan perubahan suhunya tetap, maka kalor yang dibutuhkan akan…
A. Berkurang setengahnya
B. Tetap sama
C. Berlipat ganda
D. Berkurang seperempatnya
15. 15. Air mendidih pada suhu 100°C. Jika Anda memanaskan 1 kg air dari 99°C menjadi 100°C, berapa kalor yang dibutuhkan? (Kalor jenis air = 4200 J/kg°C)
A. 420 J
B. 4200 J
C. 42000 J
D. 420000 J
16. 16. Sebuah balok es bermassa 1 kg pada suhu 0°C menyerap kalor. Jika kalor jenis es adalah 2100 J/kg°C, berapakah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhunya menjadi 5°C?
A. 1050 J
B. 2100 J
C. 10500 J
D. 21000 J
17. 17. Jika dua benda dengan massa dan suhu awal yang sama dipanaskan dengan jumlah kalor yang sama, benda yang memiliki kalor jenis lebih rendah akan mengalami…
A. Kenaikan suhu yang lebih rendah.
B. Kenaikan suhu yang sama.
C. Kenaikan suhu yang lebih tinggi.
D. Tidak ada perubahan suhu.
18. 18. Pernyataan yang salah mengenai kalor jenis adalah…
A. Kalor jenis adalah sifat intrinsik suatu zat.
B. Kalor jenis air selalu konstan pada semua suhu.
C. Kalor jenis dapat berubah tergantung fase zat (padat, cair, gas).
D. Semakin besar kalor jenis, semakin besar energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu.
19. 19. Sebuah logam X bermassa m memiliki kalor jenis c dan dipanaskan sehingga suhunya naik ΔT. Jika logam Y bermassa 2m memiliki kalor jenis c/2 dan dipanaskan dengan kenaikan suhu ΔT, perbandingan kalor yang diserap X dan Y adalah…
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 1 : 4
20. 20. Sebuah termometer merkuri dan termometer alkohol ditempatkan di ruangan yang sama. Keduanya menunjukkan suhu yang sama. Jika kemudian keduanya dipindahkan ke ruangan yang lebih panas, termometer mana yang akan menunjukkan kenaikan suhu lebih cepat? (Asumsikan volume cairan dan kapasitas panas wadah sama)
A. Termometer merkuri, karena merkuri memiliki kalor jenis lebih rendah.
B. Termometer alkohol, karena alkohol memiliki kalor jenis lebih rendah.
C. Keduanya akan naik dengan kecepatan yang sama.
D. Tidak dapat ditentukan tanpa data spesifik.
Isian Singkat
1. 1. Simbol yang umum digunakan untuk menyatakan kalor jenis adalah…
2. 2. Satuan kalor dalam sistem CGS adalah…
3. 3. Jika suatu zat melepaskan kalor, maka perubahan suhunya (ΔT) akan bernilai… (positif/negatif)
4. 4. Zat yang sering digunakan sebagai standar untuk membandingkan kalor jenis zat lain adalah…
5. 5. Rumus untuk menghitung kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu benda adalah Q = m × ___ × ΔT.
Uraian
1. 1. Jelaskan mengapa air sering digunakan sebagai pendingin dalam sistem mesin atau radiator mobil!
2. 2. Sebuah batang aluminium bermassa 500 gram dipanaskan dari 25°C menjadi 75°C. Jika kalor jenis aluminium adalah 900 J/kg°C, berapa kalor yang dibutuhkan?
3. 3. Apa perbedaan mendasar antara kalor jenis (specific heat) dan kapasitas kalor (heat capacity)?
4. 4. Mengapa pegangan panci biasanya terbuat dari bahan dengan kalor jenis yang tinggi, atau dilapisi bahan isolator?
5. 5. Suatu zat bermassa 3 kg berada pada suhu 10°C. Setelah diberi kalor sebesar 18.000 J, suhunya menjadi 30°C. Berapakah kalor jenis zat tersebut?
Mencocokkan
1. 1. Pasangkan konsep fisika berikut dengan definisinya yang tepat:
1. Kalor Jenis
2. Kapasitas Kalor
A. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar 1°C.
B. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C.
2. 2. Pasangkan rumus fisika berikut dengan besaran yang diwakilinya:
1. Q = mcΔT
2. c = Q / (mΔT)
A. Rumus untuk mencari kalor jenis zat.
B. Rumus untuk mencari kalor yang diserap atau dilepaskan.
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. B
Pembahasan: Kalor jenis (c) didefinisikan sebagai jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kilogram (m) suatu zat sebesar 1 derajat Celsius (ΔT). Rumusnya adalah c = Q / (mΔT).
2. C
Pembahasan: Berdasarkan rumus c = Q / (mΔT), satuan SI untuk Q adalah Joule (J), untuk m adalah kilogram (kg), dan untuk ΔT adalah derajat Celsius (°C) atau Kelvin (K). Jadi, satuan kalor jenis adalah J/kg°C atau J/kgK.
3. B
Pembahasan: Diketahui: m = 2 kg, Q = 4000 J, ΔT = 30°C – 20°C = 10°C. Menggunakan rumus Q = mcΔT, maka c = Q / (mΔT) = 4000 J / (2 kg × 10°C) = 4000 J / 20 kg°C = 200 J/kg°C.
4. D
Pembahasan: Zat dengan kalor jenis tinggi memerlukan lebih banyak energi untuk menaikkan suhunya, sehingga lambat panas. Sebaliknya, zat tersebut juga melepaskan lebih banyak energi untuk menurunkan suhunya, sehingga lambat dingin.
5. C
Pembahasan: Karena kalor jenis air lebih tinggi, air membutuhkan lebih banyak energi (kalor) untuk menaikkan suhunya sebesar derajat tertentu dibandingkan besi, untuk massa yang sama.
6. B
Pembahasan: Diketahui: m = 0,5 kg, ΔT = 100°C – 20°C = 80°C, c = 4200 J/kg°C. Menggunakan rumus Q = mcΔT = 0,5 kg × 4200 J/kg°C × 80°C = 168.000 J.
7. D
Pembahasan: Berdasarkan rumus Q = mcΔT, kalor yang dibutuhkan (Q) dipengaruhi oleh massa (m), kalor jenis (c), dan perubahan suhu (ΔT). Tekanan udara tidak secara langsung memengaruhi jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda.
8. C
Pembahasan: Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan dalam suatu proses, yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan kalor jenis zat.
9. A
Pembahasan: Diketahui: m = 1 kg, Q = 9000 J, ΔT = 45°C – 25°C = 20°C. Menggunakan rumus c = Q / (mΔT) = 9000 J / (1 kg × 20°C) = 9000 J / 20 kg°C = 450 J/kg°C.
10. C
Pembahasan: Pasir memiliki kalor jenis yang lebih rendah daripada air. Ini berarti pasir membutuhkan lebih sedikit energi untuk menaikkan suhunya, sehingga cepat panas di bawah sinar matahari. Sebaliknya, air dengan kalor jenis tinggi membutuhkan lebih banyak energi dan lambat panas.
11. B
Pembahasan: Diketahui: m = 2 kg, Q = 4000 J, ΔT = 5°C. Menggunakan rumus c = Q / (mΔT) = 4000 J / (2 kg × 5°C) = 4000 J / 10 kg°C = 400 J/kg°C.
12. B
Pembahasan: Diketahui: m = 500 g = 0,5 kg, c = 800 J/kg°C, Q = 20.000 J. Menggunakan rumus Q = mcΔT, maka ΔT = Q / (mc) = 20.000 J / (0,5 kg × 800 J/kg°C) = 20.000 J / 400 J/°C = 50°C.
13. B
Pembahasan: Kulkas bekerja berdasarkan prinsip perpindahan kalor. Pemilihan material dengan kalor jenis yang sesuai untuk komponen-komponennya (misalnya fluida pendingin) sangat penting untuk efisiensi pendinginan. Setrika listrik lebih terkait dengan daya listrik dan konduktivitas termal.
14. C
Pembahasan: Berdasarkan rumus Q = mcΔT, Q berbanding lurus dengan massa (m). Jika m menjadi 2m, maka Q akan menjadi 2Q (berlipat ganda).
15. B
Pembahasan: Diketahui: m = 1 kg, ΔT = 100°C – 99°C = 1°C, c = 4200 J/kg°C. Menggunakan rumus Q = mcΔT = 1 kg × 4200 J/kg°C × 1°C = 4200 J.
16. C
Pembahasan: Diketahui: m = 1 kg, ΔT = 5°C – 0°C = 5°C, c_es = 2100 J/kg°C. Menggunakan rumus Q = mcΔT = 1 kg × 2100 J/kg°C × 5°C = 10.500 J.
17. C
Pembahasan: Dari rumus Q = mcΔT, jika Q dan m konstan, maka ΔT berbanding terbalik dengan c. Jadi, benda dengan c yang lebih rendah akan mengalami ΔT yang lebih tinggi.
18. B
Pembahasan: Kalor jenis air sedikit bervariasi tergantung suhu dan fase (es, air cair, uap). Meskipun sering dianggap konstan untuk perhitungan sederhana, secara teknis tidak selalu konstan pada semua suhu, terutama mendekati titik beku atau didih.
19. A
Pembahasan: Untuk Logam X, Qₓ = m × c × ΔT. Untuk Logam Y, Qᵧ = (2m) × (c/2) × ΔT = m × c × ΔT. Jadi, perbandingan Qₓ : Qᵧ = (mcΔT) : (mcΔT) = 1 : 1.
20. A
Pembahasan: Merkuri memiliki kalor jenis yang lebih rendah dibandingkan alkohol. Ini berarti merkuri membutuhkan lebih sedikit energi untuk menaikkan suhunya, sehingga akan bereaksi (menunjukkan kenaikan suhu) lebih cepat daripada alkohol ketika terpapar sumber panas yang sama.
Isian Singkat
1. c
2. kalori
3. negatif
4. air
5. c (kalor jenis)
Uraian
1. Air memiliki kalor jenis yang sangat tinggi (sekitar 4200 J/kg°C). Ini berarti air dapat menyerap sejumlah besar energi panas dengan kenaikan suhu yang relatif kecil. Oleh karena itu, air efektif dalam menyerap panas berlebih dari mesin dan melepaskannya ke lingkungan tanpa mengalami peningkatan suhu yang drastis, menjadikannya pendingin yang efisien.
2. Diketahui: m = 500 g = 0,5 kg, ΔT = 75°C – 25°C = 50°C, c = 900 J/kg°C. Q = mcΔT = 0,5 kg × 900 J/kg°C × 50°C = 22.500 J. Kalor yang dibutuhkan adalah 22.500 Joule.
3. Kalor jenis (c) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C (atau 1 K). Ini adalah sifat intrinsik zat per satuan massa. Satuan J/kg°C. Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar 1°C (atau 1 K). Ini tergantung pada massa dan jenis zat. Satuan J/°C. Hubungannya adalah C = mc.
4. Pegangan panci biasanya terbuat dari bahan dengan kalor jenis tinggi atau dilapisi isolator (seperti plastik atau kayu) agar tidak cepat panas saat panci dipanaskan. Bahan dengan kalor jenis tinggi membutuhkan lebih banyak energi untuk menaikkan suhunya, sehingga pegangan tetap relatif dingin dan aman untuk dipegang, menghindari luka bakar.
5. Diketahui: m = 3 kg, Q = 18.000 J, ΔT = 30°C – 10°C = 20°C. c = Q / (mΔT) = 18.000 J / (3 kg × 20°C) = 18.000 J / 60 kg°C = 300 J/kg°C. Kalor jenis zat tersebut adalah 300 J/kg°C.
Mencocokkan
1. 1-B, 2-A
2. 1-B, 2-A
