Bongkar Rahasia Fisika Kalor! 32 Contoh Soal Lengkap + Jawaban Bikin Kamu Juara Kelas!

1. B

Pembahasan: Satuan internasional (SI) untuk energi, termasuk kalor, adalah Joule.

2. A

Pembahasan: Kalor jenis (c) didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 K (atau 1 °C).

3. B

Pembahasan: Konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat padat tanpa disertai perpindahan molekul zat tersebut.

4. D

Pembahasan: Kalor yang diperlukan (Q) dihitung dengan rumus Q = mcΔT, yang bergantung pada massa (m), kalor jenis (c), dan perubahan suhu (ΔT). Warna benda tidak mempengaruhi besarnya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu, melainkan mempengaruhi penyerapan atau pemancaran radiasi.

5. B

Pembahasan: Q = mcΔT = 2 kg × 4200 J/kg°C × (70 °C – 20 °C) = 2 × 4200 × 50 = 420.000 J.

6. B

Pembahasan: Es mencair adalah perubahan wujud dari padat ke cair yang membutuhkan kalor laten lebur.

7. A

Pembahasan: Asas Black menyatakan bahwa pada pencampuran dua zat atau lebih, kalor yang dilepaskan oleh zat bersuhu lebih tinggi akan sama dengan kalor yang diterima oleh zat bersuhu lebih rendah, asalkan tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan.

8. B

Pembahasan: Termos dirancang untuk menghambat ketiga jenis perpindahan kalor (konduksi, konveksi, radiasi) agar suhu isinya tetap terjaga.

9. C

Pembahasan: Q = mcΔT → c = Q / (mΔT) = 15.000 J / (0,5 kg × (80 °C – 20 °C)) = 15.000 J / (0,5 kg × 60 °C) = 15.000 J / 30 kg°C = 500 J/kg°C.

10. A

Pembahasan: Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang dapat merambat tanpa medium (misalnya, panas Matahari sampai ke Bumi).

11. C

Pembahasan: Kalor laten uap adalah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg zat dari cair menjadi gas pada titik didihnya tanpa perubahan suhu.

12. B

Pembahasan: Angin laut dan angin darat terjadi karena perbedaan suhu udara di darat dan laut, menyebabkan pergerakan massa udara (konveksi).

13. C

Pembahasan: T(K) = T(°C) + 273,15. Jadi, 100 °C + 273 = 373 K (pembulatan 273).

14. B

Pembahasan: Melepas kalor berarti energi internal zat berkurang, sehingga suhunya akan turun (kecuali jika terjadi perubahan wujud).

15. C

Pembahasan: Energi (Q) = Daya (P) × Waktu (t). Waktu harus dalam detik: 10 menit = 10 × 60 = 600 detik. Q = 500 W × 600 s = 300.000 J.

16. C

Pembahasan: Mengembun adalah proses perubahan wujud dari gas menjadi cair, yang melepaskan kalor.

17. D

Pembahasan: Kalor jenis yang tinggi berarti zat tersebut membutuhkan banyak kalor untuk menaikkan suhunya, dan akan melepaskan banyak kalor untuk menurunkan suhunya, sehingga lambat panas dan lambat dingin (memiliki kapasitas penyimpanan kalor yang baik).

18. C

Pembahasan: 100 kalori × 4,2 J/kalori = 420 J.

19. A

Pembahasan: Pegangan panci terbuat dari plastik (isolator) agar tangan tidak kepanasan saat memegang panci yang terbuat dari logam (konduktor).

20. B

Pembahasan: Q = mL = 0,2 kg × 336.000 J/kg = 67.200 J.

1. 10

2. Kalorimeter

3. Radiasi

4. 4000

5. Konduktor

1. Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 K (atau 1 °C). Ini adalah sifat intrinsik suatu materi. Satuan: J/kg°C. Kapasitas kalor (C) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu seluruh benda (dengan massa tertentu) sebesar 1 K (atau 1 °C). Ini tergantung pada massa dan jenis zat. Satuan: J/°C. Hubungannya C = mc. Contoh: Air memiliki kalor jenis yang tinggi, sehingga digunakan sebagai pendingin mesin (lambat panas dan lambat dingin). Panci masak terbuat dari logam (kalor jenis relatif rendah) agar cepat panas, sedangkan pegangannya dari plastik (kapasitas kalor rendah, isolator) agar tidak panas saat dipegang.

2. Diketahui: m_logam = 1 kg, T_logam = 100 °C, m_air = 2 kg, T_air = 20 °C, T_akhir = 30 °C, c_air = 4200 J/kg°C.
Menurut Asas Black: Q_lepas = Q_terima
Q_logam = Q_air
m_logam × c_logam × (T_logam – T_akhir) = m_air × c_air × (T_akhir – T_air)
1 kg × c_logam × (100 °C – 30 °C) = 2 kg × 4200 J/kg°C × (30 °C – 20 °C)
1 × c_logam × 70 = 2 × 4200 × 10
70 × c_logam = 84.000
c_logam = 84.000 ÷ 70
c_logam = 1200 J/kg°C.
Jadi, kalor jenis balok logam adalah 1200 J/kg°C.

3. 1. **Konduksi:** Perpindahan kalor melalui zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zat tersebut. Terjadi pada zat padat. Contoh: Panas dari api merambat melalui sendok logam saat mengaduk sup panas.
2. **Konveksi:** Perpindahan kalor disertai perpindahan partikel zat perantara. Terjadi pada zat cair dan gas. Contoh: Air mendidih dalam panci (air panas bergerak ke atas, air dingin turun) atau terjadinya angin laut dan angin darat.
3. **Radiasi:** Perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik tanpa memerlukan medium perantara. Contoh: Panas Matahari sampai ke Bumi, atau tubuh terasa hangat saat berdiri di dekat api unggun.

4. Tahap 1: Menaikkan suhu es dari -10 °C ke 0 °C.
Q₁ = m × c_es × ΔT = 0,5 kg × 2100 J/kg°C × (0 – (-10)) °C = 0,5 × 2100 × 10 = 10.500 J.
Tahap 2: Meleburkan es pada 0 °C menjadi air pada 0 °C.
Q₂ = m × L_es = 0,5 kg × 336.000 J/kg = 168.000 J.
Tahap 3: Menaikkan suhu air dari 0 °C ke 20 °C.
Q₃ = m × c_air × ΔT = 0,5 kg × 4200 J/kg°C × (20 – 0) °C = 0,5 × 4200 × 20 = 42.000 J.
Total kalor = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 10.500 J + 168.000 J + 42.000 J = 220.500 J.

5. Pakaian berwarna gelap memiliki kemampuan yang lebih baik dalam menyerap radiasi kalor dari Matahari dibandingkan pakaian berwarna terang. Warna gelap menyerap hampir semua panjang gelombang cahaya dan mengubahnya menjadi energi panas, sehingga suhu pakaian dan tubuh yang memakainya akan meningkat lebih cepat dan terasa lebih panas. Sebaliknya, pakaian berwarna terang cenderung memantulkan sebagian besar radiasi kalor, sehingga penyerapan panas lebih minim dan terasa lebih sejuk.

1. 1-B, 2-A

2. 1-C, 2-B