Bank Soal Fisika SMA Kalor dan Perubahan Wujud Zat

Soal

Pilgan

Lihat Pembahasan

Narnia memasukkan sebongkah es bermassa 150 gram bersuhu $-5^{\ o}\text{C}$ ke dalam wadah berisi air yang bermassa 250 gram pada suhu $95^{\ o}\text{C}$ . Kalor jenis air adalah $1\ \text{kal/g}^{\ o}\text{C}$ , kalor jenis es $0,5\ \text{kal/g}^{\ o}\text{C}$ , dan kalor lebur es sebesar $L$ . Wadah dianggap tidak menyerap kalor dan ternyata suhu setelah es dan air tercampur menjadi $27,5^{\ o}\text{C}$ . Berapa nilai $L$ yang tepat?

A

$50\ \text{kal/g}$

B

$80\ \text{kal/g}$

C

$96\ \text{kal/g}$

D

$100\ \text{kal/g}$

E

$112,5\ \text{kal/g}$

Pembahasan:

Diketahui:

Massa air $m_1=250\ \text{g}$

Massa es $m_2=150\ \text{g}$

Suhu air $T_1=95^{\ o}\text{C}$

Suhu es $T_2=-5^{\ o}\text{C}$

Suhu campuran $T_{\text{c}}=27,5^{\ o}\text{C}$

Kalor jenis air $c_1=1\ \text{kal/g }^o\text{C}$

Kalor jenis es $c_2=0,5\ \text{kal/g }^o\text{C}$

Ditanya:

Kalor lebur es $L=?$

Jawaban:

Besarnya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1 K atau 1 $\ ^o\text{C}$ dengan nilai kalor jenis tertentu memenuhi persamaan

$Q=mc\Delta T$

Sedangkan kalor laten adalah panas yang diserap oleh suatu bahan yang selama prosesnya suhu bernilai konstan. Kalor laten biasa juga disebut sebagai kalor lebur. Hubungannya dengan jumlah kalor yang diperlukan adalah

$Q=mL$

Jika dua zat dengan suhu berbeda mengalami pertukaran kalor dan pertukaran tersebut hanya terjadi antar kedua zat (tidak ada kalor yang dilepas ke lingkungan), maka sesuai prinsip kekekalan energi bahwa kalor yang dilepaskan oleh zat bersuhu tinggi ( $Q_{\text{lepas}}$ ) sama dengan kalor yang diterima oleh zat bersuhu rendah ( $Q_{\text{terima}}$ ). Pernyataan ini dikenal sebagai asas Black.

$Q_{\text{lepas}}=Q_{\text{terima}}$

Pada soal, suhu air lebih besar dibanding es. Artinya, air melepas kalor, sedangkan es menerima kalor. Kalor yang dilepaskan air digunakan oleh es untuk mengubah wujudnya menjadi air dan sisanya digunakan untuk menaikkan suhu es yang sudah mencari tadi.

Penyelesaiannya menjadi:

$Q_{\text{lepas}}=Q_{\text{terima}}$