soal

1. 3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi
karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada
kehidupan sehari-hari
Ringkasan Materi
Satuan untuk menyatakan kalor, yaitu kalori (kal), joule, dan kilokalori (kkal). Kalori
adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1°C. Alat untuk
mengukur kalor disebut kalorimeter.
Besar kalor yang diterima atau dilepas oleh suatu benda sebesar:
dengan:
m = massa benda (kg, g)
c = kalorjenis benda
T= perubahan suhu = 2 1T T (°C)
Q = kalor = joule, kal
Berikut ini beberapa besaran lain dalam kalor.
1. Kapasitas Kalor (C)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk
menaikkan suhu sebesar 1°C.
dengan:
Q = kalor (joule, kal)
Q = perubahan suhu (°C)
C = kapasitas kalor (joule/°C, kal/°C)
Q = m c t
1 kal = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kal
Q
C
T



2. 2. Kalor Jenis (c)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram suatu
zat sebesar 1°C atau perbandingan antara kapasitas kalor dengan massa zat.
c = kalor jenis zat (kal/g °C, joule/kg °C)
Berikut ini kalor jenis beberapa zat.
 kalor jenis air = 1 kal/g C 4200 joule/kg °C
 kalor jenis es = 0,5 kal/g °C
Proses perubahan es menjadi uap air
Garis AB : Es menerima kalor untuk menaikkan suhu dari -5°C sampai 0C.
QAB = m ces T = m ces (0 - (-5))
Garis BC : Es menerima kalor untuk melebur pada suhu 0°C.
QBC = m Les
Les = kalor lebur es = 80 kal/g
Garis CD : Es telah menjadi air dan menerima kalor untuk menaikkan suhu dan 0°C
sampai 100°C.
QCD = m cair T= m cair (100° - 0°)
Garis DE : Air menerima kalor untuk menguap pada suhu 100°C.
QDE = m Luap
Luap = kalor uap = 540 kal/g
Garis EF : Air telah menjadi uap air dan kalor yang diterima digunakan untuk
menaikkan suhu uap air.
QEF = m Cuap t
c = =

3. Azas Black
Kalor yang dilepas besi = kalor yang diterima air
Q lepas oleh besi = Q terima oleh air
1 1 1 2 2 2m c T m c T  
dengan:
1m = massa besi (kg, g)
1c = kalor jenis besi (joule/kg °C, kal/g °C)
1T = suhu besi (°C)
2m = massa air (kg, g)
2c = kalor jenis air (joule/kg °C, kal/g °C)
2T = suhu air (°C)
aT = suhu campuran setelah tercapai kesetimbangan (C)
Pemuaian Zat
1. Muai Panjang
Jika sebatang besi pada suhu T1 panjangnya l0 dipanaskan sampal T2 maka
panjang besi itu menjadi l. Pertambahan panjang besi (l) bergantung pada:
a. panjang besi mula-mula (l0),
b. koefisien muai panjang (),
c. kenaikan suhu (T).
atau
dengan:
l = panjang besi pada suhu T2 (m, cm)
l = l – l0 = pertambahan panjang besi(m, cm)
L0 = panjang besi mula-mula (m, cm)
T = 2 1T T = kenaikan suhu (°C)
 = koefisien muai panjang
1 1 1 2 2 2( ) ( )a am c T T m c T T  
l = l0 (1 + T) l = l0  T atau

4. Satuan  adalah:
0 0
0
1l meter
l T meter C C


  

2. Muai Luas
Jika suatu benda berbentuk bidang dipanaskan maka panjang dan lebarnya akan
memuai, sehinggaperubahan luas bidang dinyatakan dengan pernyataan sebagai
berikut.
atau
dengan:
Luas benda pada suhu
Luas Benda pada suhu
perubahan luas
perubahan suhu (oC)
koefisien muai luas (/oC)
3. Muai Ruang Volume
Jika sebuah Benda Berbentuk Balok pada suhu T1 mempunyai volume
dipanaskan hingga suhunyanaik menjadi T2 dan volumeya bertambah menjadi
, perubhana volume balok sebesar:
atau
dengan:
Volume balok pada suhu
Volume balok pada suhu
perubahan volume
= perubahan suhu
= 3 koefisien muai ruang
Perpindahan Panas
Rumus matematik, laju konduksi sebagai berikut :
Q/t = (kAΔT)/l
0 (1 )V V T  

5. Keterangan:
Q = kalor (joule)
k = koefisien konduski (konduktivitas termal)
t = waktu (s)
A = luas penampang (m 2)
L = panjang logam (m)
T = Suhu (Kelvin)
Laju kalor konveksi dirumuskan sebagai berikut :
Q/t = hAΔT
Besarnya nilai koeffisien konveksi (h) bergantung dari viskositas fluida, kecepatan fluida,
perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida, kapasitas panas fluida, rapat massa
fluida, dan bentuk permukaan kontak
Besarnya energi radiasi benda hitam tergantung pula pada tingkat derajat suhunya. Seperti
yang terlihat dari rumus energi radiasi berikut:
P = Q/t = e σ A T4
Keterangan:
P = Daya Radiasi/Energi Radiasi setiap Waktu (watt)
Q = Kalor (joule)
t = waktu (s)
e = emisivitas bahan
A = luas penampang (m 2)
T = suhu (kelvin)
o = konstanta stefan boltzmann (5,67 x 10 - 8)
Contoh Soal
Soal No. 1
Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang
memiliki suhu 30oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/groC, tentukan suhu akhir
logam!
Pembahasan
Data :
Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T1 = 30oC
c = 0,2 kal/groC = 0,2 x 4200 joule/kg oC = 840 joule/kg oC

6. T2 =...?
Q = mcΔT
12000 = (2,5)(840). ΔT
ΔT = 12000/2100 = 5,71 oC
T2 = T1 + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 oC
Soal No. 2
500 gram es bersuhu −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5
kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!
Pembahasan
Data :
m = 500 gram
T1 = −12oC
T2 = −2oC
ΔT = T2 − T1 = −2o − (−12 ) = 10oC
c = 0,5 kalori/groC
Q = ....?
Q = mcΔT
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori
1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule
Soal No. 3
500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu
0oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC,dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan
banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!
Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
L = 80 kalori/gr
Q = ....?
Q = mL
Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal
Soal No. 4
500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor
jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC,

7. tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!
Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
cair = 1 kalori/groC
Les = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5oC
Q = .....?
Untuk menjadikan es 0oC hingga menjadi air 5oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1
Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori
→ Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC,kalor yang diperlukan namakan
Q2
Q2 = mcairΔTair = (500) (1)(5) = 2500 kalori
Kalor total yang diperlukan:
Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori
Soal No. 5
500 gram es bersuhu −10oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika
kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1
kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!
Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
ces = 0,5 kalori/groC
cair = 1 kal/groC
Les = 80 kal/gr
Suhu akhir → 5oC
Q = .....?
Untuk menjadikan es −10oC hingga menjadi air 5oC ada tiga proses yang harus dilalui:
→ Proses untuk menaikkan suhu es dari −10oC menjadi es bersuhu 0oC, kalor yang
diperlukan namakan Q1
Q1 = mcesΔTes = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori
→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q2
Q2 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori

8. → Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC,kalor yang diperlukan namakan
Q3
Q3 = mcairΔTair = (500)(1)(5) = 2500 kalori
Kalor total yang diperlukan:
Q = Q1 +Q2 + Q3 = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori

9. 3.6 Menjelaskan teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup
Ringkasan Materi
. Persamaan Umum Gas Ideal
Persamaan umum gas ideal dapat dituliskan :
PV = nRT
dengan :
P = tekanan gas (N/m2 = Pa)
V = volume gas (m3)
n = jumlah mol gas (mol)
T = suhu gas (K)
R = tetapan umum gas = 8,314 J/mol K
Persamaan umum gas ideal tersebut di atas dapat juga dinyatakan dalam bentuk :
n = N / NA
PV = nRT
PV = NRT / NA dengan R / NA = k
Maka diperoleh :
PV = NkT
k = tetapan Boltzman
= 1,38 . 10-23J/k
A. Hukum-Hukum pada Gas Ideal
1. Hukum Boyle
PV = konstan
dengan :
P = tekanan gas (N/m2)
V = volume gas (m3)
1. Hukum Gay-Lussac
P / T = konstan

10. dengan :
P = tekanan gas ( N/m2)
T = suhu gas (K)
2. Hukum Boyle Gay-Lussac
PV / T = konstan
Contoh Soal
Soal No. 1
Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi gas oksigen pada suhu 20°C dan tekanan 5 atm.
Tentukan massa oksigen dalam tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)
Penyelesaian :
Diketahui :
V = 5,9 . 10-1 m3
P = 5 . 1,01 . 105 Pa
T = 20°C = 293 K
Ditanyakan :
m = ….?
Jawaban :
PV = nRT dan n = M / Mr sehingga :
PV = mRT / Mr
m = PVMr / RT
= 5. 1,01 . 105 .0,59 . 32 / 8,314 . 293= 3,913 kg
Soal no 2
Tangki berisi gas ideal 6 liter dengan tekanan 1,5 atm pada suhu 400 K. Tekanan gas dalam
tangki dinaikkan pada suhu tetap hingga mencapai 4,5 atm. Tentukan volume gas pada
tekanan tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui
V1 = 6 liter

11. P1 = 1,5 atm
T1 = 400 K
P2 = 4,5 atm
T2 = 400 K
Ditanyakan
V2 = ….?
Jawaban :
P1V1 = P2V2
V2 = P1V1 / P2 = 1,5 . 6 / 4,5
= 2 liter
Soal No 3
Udara dalam ban mobil pada suhu 15°C mempunyai tekanan 305 kPa. Setelah berjalan pada
kecepatantinggi,banmenjadipanasdan tekanannya menjadi360kPa.Berapakahtemperatur
udara dalam ban jika tekanan udara luar 101 kPa ?
Penyelesaian :
Diketahui :
T1 = 288
P1 = 305 + 101 = 406 kPa
P2 = 360 +101 = 461 kPa
Ditanyakan :
T2 = ….?
Jawaban :
P1 / T1 = P2 / T2
406 / 288 = 461 / T2
T2 = 327 K= 54°C
Soal No 4
Tekanan gas dalam tabung tertutupmenurun64% dari semula. Jika kelajuan partikel semula
adalah v, tentukan kelajuan partikel sekarang !

12. Penyelesaian :
Diketahui :
P2 = 36% P1
V1 = v
Ditanyakan :
V2 = …. ?
Jawaban :
P = Nmv2 / 3V
Berarti P = v2 atau akar P = v
v1 / v2 = akar P1 / P2 = akar 0,36 P1 / P1 = 0,6
v2 = 1/ 0,6 v1 = 10 / 6 v1 = 5/3 v1
Soal No 5
Sejumlah gas berada dalam ruang tertutup bersuhu 327°C dan mempunyai energi kinetik Ek.
Jika gas dipanaskan hingga suhunya naik menjadi 627°C. Tentukan energi kinetik gas pada
suhu tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui :
T1 = (327+273) K = 600 K
Ek1 = Ek
T2 = (627+273) K = 900 K
Ditanyakan :
Ek2 = ….?
Jawaban :
Ek = 3/2 kT
Ek = T
Ek2 / Ek1 = T2 / T1
Ek1 / Ek2 = 900 / 600 , Ek2 = 1,5 Ek1
Ek2 = 1,5 Ek

13. 3.7 Menganalisis perubahan keadaan gas ideal dengan menerapkan hukum
Termodinamika
Ringkasan Materi
Gas yang berada dalam ruang tertutup dapat diubah keadaanya dengan melalui beberapa
proses, yang disebut proses termodinamika, yaitu :
1. Proses Isobar
Yaituproses yang berlangsungpada tekanantetap(tekanansama).Grafiktekanangas(P)
terhadap volume (V) adalah sebagai berikut :
Dari grafik di atas pada tekanan yang sama (P1 = P2), volume gas berubah dari V1 menjadi
V2. Usaha yang dilakukan gas pada proses isobar adalah :
Karena tekanan sama dan suhu berubah dari T1 menjadi T2, maka berlaku hukum Charles
:
W = usaha gas (J)
P = tekanan gas (Pa)
V1 = volume gas mula-mula (m3)
V2 = volume gas akhir (m3)
T1 = suhu gas mula-mula (K)
V1
V2
P
P (Pa)
V (m3)
W = P.V = P.(V2 – V1)
W = n.R.(T2 – T1)

14. T2 = volume gas akhir (K)
2. Proses Isovolume (isokhorik)
Yaitu proses yang berlangsung pada volume tetap (volume sama). Grafik tekanan gas (P)
terhadap volume (V) adalah sebagai berikut :
Darigrafikdi ataspada volume yangsama (V1 = V2),tekanangasberubahdariP1 menjadi
P2. Usaha yang dilakukan gas pada proses isovolume adalah sama dengan nol.
Karena tekanan sama dan suhu berubah dari T1 menjadi T2, maka berlaku hukum Gay-
Lussac :
P1 = tekanan gas mula-mula (m3)
P2 = tekanan gas akhir (m3)
T1 = suhu gas mula-mula (K)
T2 = volume gas akhir (K)
3. Proses Isothermal
Yaitu proses yang berlangsung pada suhu tetap (suhu sama). Grafik tekanan gas (P)
terhadap volume (V) adalah sebagai berikut :
W = P.V = P.(V2 – V1) = 0
V
P1
P (Pa)
V (m3)
P2

15. Dari grafik di atas pada suhu yang sama (T1 = T2),volume gas berubah dari V1 menjadi V2
dan tekananya berubah dari P1 menjadi P2. Usaha yang dilakukan gas pada proses
isothermal adalah :
n = mol
R = tetapan gas umum R = 8314 J/kmoloK
=8,314 J/moloK = 0,082 liter.atm/moloK)
T = suhu gas (K)
Sesuai dengan persamaan gas umum bahwa nilai :
n.R.T = P.V
Karena tekanan sama dan suhu berubah dari T1 menjadi T2, maka berlaku hukum Boyle :
4. Proses Adiabatik
Yaitu proses perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang masuk maupun kalor
yang keluar dari sistem (Q = 0). Grafik tekanan gas (P) terh adap volume (V) adalah
sebagai berikut :
W = n.R.T.Ln
V1 V2
P1
P (Pa)
V (m3)
P2
V1 V2
P1
P (Pa)
V (m3)
P2

16. Dari grafik di atas pada suhu yang sama (T1 = T2),volume gas berubah dari V1 menjadi V2
dan tekananya berubah dari P1 menjadi P2. Usaha yang dilakukan gas pada proses
isothermal adalah :
Karena tekanan sama dan suhuberubah dari T1 menjadi T2, maka berlaku hukum Poisson
:
 = tetapan laplace.
A. HUKUM I TERMODINAMIKA
Hukum I termodinamika menyatakan bahwa : sejumlah kalor (Q) yang diterima gas digunakan
untuk melakukan usaha (W) dan untuk merubah energi dalam gas (U).
Q = kalor (J)
W = usaha (J)
U = perubahan energi dalam (J)
Perjanjian :
W = n.R.(T1-T2)
atau
W =
atau
Q = W + U

17. Q positif jika sistem menerima kalor
Q negatif jika sistem melepas kalor
W positif jika sistem melakukan usaha
W negatif jika sistem menerima usaha
U positif jika pada sistem terjadi penambahan energi dalam
U negatif jika pada sistem terjadi pengurangan energi dalam
Untuk gas monoatomik, besarnya perubahan energi dalam gas adalah :
U = perubahan energi dalam gas (J)
U1 = energi dalam gas awal (J)
U2 = energi dalam gas akhir (J)
n = mol
R = tetapan gas umum
T = perubahan suhu (K)
T1 = suhu awal gas
T2 = suhu akhir gas
P1 = tekanan awal gas (Pa)
P2 = tekanan gas akhir
V1 = volume awal gas (m3)
V2 volume gas akhir
U = U2 – U1
U =
U =

18. Contoh Soal
Soal No. 1
Sebuah tabung tertutup yang volumenya 600 liter berisi gas bertekanan 6 atm. Hitung usaha
yang dilakukan oleh gas jika pada tekanan tetapgas memampat sehingga volumenya
menjadi ½ kali semula !
Penyelesaian :
P = 6 atm = 6.105 Pa
V1 = 600 liter = 600.10-3 = 0,6 m3
V2 = 300 liter = 0,3 m3
Pada proses isobar,
W = P. (V2 – V1)
W = 6.105.(0,3-0,6)= -180.000 J = -180 kJ
Soal No. 2
Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume
akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm,tentukan usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
Pembahasan
Data :
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap
W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 −2,0) = 5,05 x 105 joule
Soal No. 3
1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC.Jika tekanan
gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar....
A. 60 kJ
B. 120 kJ
C. 280 kJ
D. 480 kJ

19. E. 660 kJ
Pembahasan
Data :
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2
W = PΔV
Mencari V2 :
V2/T2 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3
W = PΔV = 2 x 105(1,8 −1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ
Soal No. 4
2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter
menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas
helium!
Pembahasan
Data :
n = 2000/693 mol
V2 = 5 L
V1 = 2,5 L
T = 27oC = 300 K
Usaha yang dilakukan gas :
W = nRT ln (V2 / V1)
W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )
W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule
Soal No. 5
Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika
mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan
adalah....
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
Pembahasan
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %

20. Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :
η = ( 1 − 400/600) = 1/3
η = ( W / Q1 )
1/3 = W/600
W = 200 J