Memahami konsep suhu adalah fundamental dalam ilmu Fisika. Suhu merupakan ukuran derajat panas atau dingin suatu benda yang memengaruhi berbagai fenomena alam dan aplikasi teknologi. Dalam latihan soal ini, Anda akan diajak untuk menguji pemahaman Anda tentang materi suhu, mulai dari definisi dasar, berbagai skala termometer seperti Celsius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin, hingga konversi antar skala. Selain itu, soal-soal ini juga mencakup konsep penting lainnya seperti pemuaian zat padat, cair, dan gas, perpindahan kalor melalui konduksi, konveksi, dan radiasi, serta perhitungan kalor jenis dan kalor laten pada perubahan wujud benda. Latihan ini dirancang untuk membantu siswa SMA mempersiapkan diri menghadapi ulangan harian, ujian semester, atau bahkan seleksi masuk perguruan tinggi. Dengan beragam jenis soal, mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, Anda akan mendapatkan pengalaman belajar yang komprehensif. Ayo tingkatkan penguasaan materi suhu Anda dan raih nilai terbaik!
Contoh Soal soal fisika materi suhu
A. Pilihan Ganda
1. Apa yang dimaksud dengan suhu?
- A. Jumlah energi panas dalam suatu benda
- B. Kecepatan molekul dalam suatu benda
- C. Derajat panas atau dinginnya suatu benda
- D. Massa jenis suatu zat pada suhu tertentu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Suhu menunjukkan energi kinetik rata-rata partikel penyusun benda.
2. Satuan internasional (SI) untuk suhu adalah…
- A. Celcius (°C)
- B. Kelvin (K)
- C. Reamur (°R)
- D. Fahrenheit (°F)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menurut Sistem Internasional (SI), satuan baku untuk suhu adalah Kelvin (K).
3. Jika suhu suatu benda adalah 27°C, berapakah suhu benda tersebut dalam skala Kelvin?
- A. 27 K
- B. 100 K
- C. 273 K
- D. 300 K
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Untuk mengonversi suhu dari Celsius ke Kelvin, gunakan rumus K = °C + 273. Jadi, K = 27 + 273 = 300 K.
4. Titik beku air pada skala Fahrenheit adalah…
- A. 0°F
- B. 32°F
- C. 100°F
- D. 212°F
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Titik beku air pada skala Fahrenheit adalah 32°F, sedangkan titik didihnya adalah 212°F.
5. Termometer yang menggunakan skala 0°R sebagai titik beku air dan 80°R sebagai titik didih air adalah termometer…
- A. Celsius
- B. Fahrenheit
- C. Reamur
- D. Kelvin
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Skala Reamur memiliki titik beku 0°R dan titik didih 80°R.
6. Peristiwa bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu disebut…
- A. Pemuaian
- B. Penyusutan
- C. Konduksi
- D. Konveksi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Pemuaian adalah perubahan ukuran (panjang, luas, atau volume) suatu benda akibat perubahan suhu.
7. Rel kereta api dibuat bercelah dengan tujuan untuk…
- A. Mempercepat laju kereta
- B. Mencegah rel melengkung saat memuai
- C. Mengurangi biaya produksi
- D. Memudahkan pemasangan rel
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pemberian celah pada rel kereta api bertujuan untuk memberikan ruang bagi rel untuk memuai saat suhu meningkat, mencegah rel melengkung atau rusak.
8. Perpindahan kalor yang terjadi melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat perantara tersebut dinamakan…
- A. Konduksi
- B. Konveksi
- C. Radiasi
- D. Isolasi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara (medium) tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut, umumnya terjadi pada benda padat.
9. Contoh perpindahan kalor secara konveksi adalah…
- A. Panas Matahari sampai ke Bumi
- B. Terjadinya angin darat dan angin laut
- C. Ujung sendok terasa panas saat digunakan mengaduk kopi panas
- D. Perpindahan panas pada setrika listrik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran zat perantara yang ikut berpindah. Pergerakan balon udara panas adalah contoh konveksi, di mana udara panas bergerak ke atas membawa energi panas.
10. Perpindahan kalor yang tidak memerlukan medium perantara disebut…
- A. Konduksi
- B. Konveksi
- C. Radiasi
- D. Absorpsi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Radiasi adalah perpindahan panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang tidak memerlukan medium perantara, seperti panas dari Matahari yang sampai ke Bumi.
11. Berapakah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 2 kg air dari 20°C menjadi 50°C, jika kalor jenis air adalah 4.200 J/kg°C?
- A. 84.000 J
- B. 252.000 J
- C. 420.000 J
- D. 840.000 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gunakan rumus Q = mcΔT. Q = 2 kg × 4.200 J/kg°C × (50°C – 20°C) = 2 × 4.200 × 30 = 252.000 J.
12. Kalor lebur es adalah 336.000 J/kg. Berapa kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan 500 gram es pada 0°C menjadi air 0°C?
- A. 33.600 J
- B. 84.000 J
- C. 168.000 J
- D. 336.000 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Massa es = 500 gram = 0,5 kg. Gunakan rumus Q = mL. Q = 0,5 kg × 336.000 J/kg = 168.000 J.
13. Zat yang sulit menghantarkan panas disebut…
- A. Konduktor
- B. Semikonduktor
- C. Termistor
- D. Isolator
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Isolator adalah bahan yang memiliki daya hantar panas (termal) yang buruk, sehingga sulit menghantarkan panas.
14. Mengapa air pada suhu 4°C memiliki massa jenis maksimum?
- A. Karena pada suhu tersebut air memiliki volume terkecil
- B. Karena pada suhu tersebut air mulai membeku
- C. Karena pada suhu tersebut air mulai mendidih
- D. Karena pada suhu tersebut ikatan hidrogen air paling lemah
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Fenomena ini disebut anomali air. Pada suhu 4°C, air mencapai volume terkecilnya, sehingga memiliki massa jenis maksimum.
15. Sebuah batang logam memiliki koefisien muai panjang 1 × 10⁻⁵ /°C. Jika panjang awal batang 2 meter dan suhunya naik 50°C, berapakah pertambahan panjang batang tersebut?
- A. 0,001 m
- B. 0,01 m
- C. 0,1 m
- D. 1 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Gunakan rumus ΔL = L₀ × α × ΔT. ΔL = 2 m × 1 × 10⁻⁵ /°C × 50°C = 100 × 10⁻⁵ m = 0,001 m.
16. Perhatikan pernyataan berikut: (1) Pemanasan air dalam panci, (2) Panas dari api unggun yang dirasakan, (3) Setrika listrik. Pernyataan yang merupakan contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah…
- A. (1) saja
- B. (2) saja
- C. (3) saja
- D. (1) dan (3)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Panas dari api unggun yang dirasakan adalah contoh radiasi, karena panas dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik tanpa perlu kontak langsung atau medium mengalir.
17. Jika suhu 40°C dikonversi ke skala Reamur, hasilnya adalah…
- A. 20°R
- B. 32°R
- C. 40°R
- D. 50°R
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Rumus konversi dari Celsius ke Reamur adalah °R = 4/5 × °C. Jadi, °R = 4/5 × 40 = 32°R.
18. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah…
- A. Termometer
- B. Barometer
- C. Higrometer
- D. Anemometer
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Termometer adalah alat yang dirancang khusus untuk mengukur suhu.
19. Kapasitas kalor suatu benda didefinisikan sebagai…
- A. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C
- B. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat
- C. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar 1°C
- D. Energi kinetik rata-rata partikel penyusun benda
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1 derajat Celsius (atau Kelvin). C = mc.
20. Termometer bimetal bekerja berdasarkan prinsip…
- A. Perbedaan koefisien muai panjang dua jenis logam
- B. Perubahan volume cairan akibat suhu
- C. Perubahan hambatan listrik akibat suhu
- D. Perubahan warna zat akibat suhu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Termometer bimetal memanfaatkan perbedaan koefisien muai panjang dua jenis logam yang direkatkan. Ketika suhu berubah, kedua logam memuai atau menyusut dengan laju berbeda, menyebabkan bimetal melengkung.
B. Isian Singkat
1. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu secara akurat adalah…
Jawaban: Termometer
2. Proses perpindahan panas yang terjadi pada zat cair dan gas melalui aliran partikel zat perantara disebut…
Jawaban: Konveksi
3. Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud 1 kg zat tanpa perubahan suhu disebut kalor…
Jawaban: Laten
4. Pada skala Celsius, titik didih air adalah…
Jawaban: 100°C
5. Koefisien muai panjang adalah konstanta yang menunjukkan seberapa besar pertambahan panjang suatu benda per satuan panjang awal untuk setiap kenaikan suhu sebesar…
Jawaban: 1°C atau 1 K
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah istilah berikut dengan pengertian yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Suhu | Ukuran derajat panas atau dingin suatu benda |
| Kalor | Energi panas yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah |
| Pemuaian | Bertambahnya ukuran suatu benda karena kenaikan suhu |
| Termometer | Alat untuk mengukur suhu |
2. Jodohkanlah jenis perpindahan kalor berikut dengan contohnya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Konduksi | Gagang panci menjadi panas saat memasak |
| Konveksi | Gerakan balon udara panas |
| Radiasi | Pakaian kering di bawah sinar Matahari |
| Anomali Air | Massa jenis air maksimum pada 4°C |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan mendasar antara kalor jenis dan kapasitas kalor!
Kalor jenis (c) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1°C (atau 1 K). Ini merupakan sifat intrinsik suatu zat. Sedangkan kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda (dengan massa tertentu) sebesar 1°C (atau 1 K). Kapasitas kalor tergantung pada massa benda dan kalor jenisnya (C = mc).
2. Sebuah benda bermassa 500 gram dipanaskan sehingga suhunya naik dari 25°C menjadi 75°C. Jika kalor jenis benda adalah 800 J/kg°C, hitunglah kalor yang diserap oleh benda tersebut!
Massa (m) = 500 gram = 0,5 kg. Perubahan suhu (ΔT) = 75°C – 25°C = 50°C. Kalor jenis (c) = 800 J/kg°C. Rumus kalor yang diserap: Q = mcΔT. Q = 0,5 kg × 800 J/kg°C × 50°C = 400 × 50 = 20.000 J. Jadi, kalor yang diserap benda adalah 20.000 Joule.
3. Jelaskan mengapa es yang berada di dalam air bersuhu 0°C tidak langsung meleleh, melainkan membutuhkan waktu?
Es pada 0°C untuk meleleh menjadi air pada 0°C membutuhkan kalor laten lebur. Kalor ini diperlukan untuk memutuskan ikatan antarmolekul es sehingga berubah fase dari padat menjadi cair, tanpa menaikkan suhunya. Selama proses peleburan, suhu tetap 0°C dan kalor terus diserap dari lingkungan atau air di sekitarnya hingga seluruh es mencair.
4. Sebuah termometer menunjukkan angka 80°R. Konversikan suhu tersebut ke skala Celsius dan Fahrenheit!
Untuk Celsius: °C = 5/4 × °R = 5/4 × 80 = 100°C. Untuk Fahrenheit: °F = (9/4 × °R) + 32 = (9/4 × 80) + 32 = (9 × 20) + 32 = 180 + 32 = 212°F. Jadi, 80°R setara dengan 100°C dan 212°F.
5. Sebutkan dan jelaskan tiga jenis perpindahan kalor beserta contohnya dalam kehidupan sehari-hari!
1. Konduksi: Perpindahan kalor melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zat tersebut. Contoh: Ujung sendok terasa panas saat digunakan mengaduk kopi panas. 2. Konveksi: Perpindahan kalor melalui aliran zat perantara yang ikut berpindah. Contoh: Terjadinya angin darat dan angin laut atau pemanasan air dalam panci. 3. Radiasi: Perpindahan kalor tanpa memerlukan medium perantara, melalui gelombang elektromagnetik. Contoh: Panas Matahari sampai ke Bumi atau panas dari api unggun yang dirasakan.