Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black - Asas Black merupakan suatu prinsip dalam dunia termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black.
Asas Black ini menjabarkan:
- Jika dua buah benda dengan suhu yang berbeda di campurkan, maka benda yang memiliki suhu yang lebih tinggi akan memberikan kalor atau melepaskan kalor kepada benda yang suhunya lebih rendah hingga terjadi kesetimbangan termal antara kedua benda atau suhu akhir pencampuran kedua benda sama.
- Jumlah kalor yang diserap oleh benda yang memiliki suhu lebih rendah sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda yang memiliki suhu lebih tinggi
Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut:
ketika zat bersuhu tinggi dan zat bersuhu rendah di campurkan maka banyaknya kalor yang dilepas oleh suatu zat yang memiliki suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh suatu zat yang lebih rendah.
Kumpulan Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black
Contoh 1 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30 °C dicampurkan dengan air yang panas bermassa 100 gram dan memiliki suhu 90 °C. Diketahui bahwa kalor jenis air = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal?
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram yang sesuai
Ingat : Konsep Asas Black, ketika zat bersuhu tinggi dan zat bersuhu rendah di campurkan maka banyaknya kalor yang dilepas oleh suatu zat yang memiliki suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh suatu zat yang lebih rendah.
Perlu diingat, pada Asas Black ∆T merupakan selisih antara suhu yang lebih tinggi dengan suhu yang lebih renda. Hal ini perlu diperhatikan saat menentukan suhu campuran dari suatu zat.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
M1 = 200 gram
T1 = 30 °C
M2 = 100 gram
T2 = 90 °C
c1 = c2 = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) (dua zat yang sama, yaitu air)
Ditanya : Tentukan suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal?
Langkah 3 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Perhatikan bahwa kedua zat telah dalam wujud cair, maka tidak ada proses perubahan wujud seperti proses menguap ataupun melebur. Sehingga proses yang terjadi adalah kenaikan dan penurunan suhu. Ketika zat bersuhu tinggi dicampur dengan zat bersuhu rendah maka zat bersuhu tinggi akan melepaskan kalor sedangkan yang bersuhu rendah akan menerima kalor dalam jumlah yang sama. Pada diagram di atas Q1 menerima sejumlah kalor sehingga suhu air dingin meningkat dan Q2 melepaskan kalor sehingga suhu air panas menurun. Proses ini terjadi hingga terjadi kesetimbangan termal.
Ingat kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat sebesar ∆T adalah Q = m c ∆T, maka diperoleh
∆T adalah suhu tinggi di kurang suhu rendah. Perhatikan diagram di atas dapat dilihat bahwa suhu akhir campuran selalu berada di antar kedua suhu zat yang dicampur. Maka diperoleh
Langkah Terakhir : Substitusikan nilai yang diketahui
Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal adalah 50 °C.
Perhatikan rumus yang telah kita per oleh:
Dengan rumus ini kita dapat menentukan suhu pencampuran dua zat tetapi tanpa perubahan wujud zat. Seperti proses melebur.
Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan diagram blog proses pencampuran dua zat
Air bersuhu 20 °C ketika dicampurkan dengan air yang suhunya lebih tinggi maka akan terjadi peningkatan suhu. Maka air bersuhu 20 °C akan menerima sejumlah kalor untuk meningkatkan suhu, proses ini dinamakan Q1 pada blog diagram. Kemudian ketika air bersuhu 80 °C dicampurkan dengan air yang suhunya lebih rendah maka akan terjadi penurunan suhu. sehingga air bersuhu 80 °C akan melepaskan kalor untuk menurunkan suhu proses ini dinamakan Q2 pada blog diagram.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
M1 = 50 gram
M2 = 70 gram
T1 = 20 °C
T2 = 80 °C
c1 = c2 = c = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) (dua zat yang sama, yaitu air)
Ditanya : Tentukan suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal?
Langkah 3 : Gunakan konsep atau rumus yang sesuai dengan kasus di atas
Karena yang melepaskan kalor (Q2) adalah suhu air bersuhu tinggi dan yang menerima kalor adalah air bersuhu rendah. Dan pada proses ini tidak ada proses perubahan wujud zat, maka diperoleh
Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal adalah 55 °C
Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal adalah 55 °C
Jawab :
Langkah 1 : Menggambarkan blog diagram sistem
Air adalah sistem yang menerika kalor dan tembaga adalah sistem yang melepaskan kalor. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : t = tembaga dan a = air
Tt = 90 °C
Ta = 20 °C
Tc = 65 °C
Ma = 100 gram
ca = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)
ct = 0,215 kal.gram^(-1)°C^(-1)
Ditanya : Tentukan massa logam tembaga tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Jadi, massa logam tembaga tersebut adalah 0,84 kg
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram pencampuran dua cairan tersebut
Karena asumsikan bahwa cangkir tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka Susu adalah sistem yang menerika kalor karena memiliki suhu yang lebih rendah. Sedangkan, kopi adalah sistem yang melepaskan kalor karena memiliki suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : s = susu dan k = kopi
Tk = 80 °C
Ts = 25 °C
Mk = 120 gram
Ms = 80 gram
ct = ca
Ditanya : Tentukan massa logam tembaga tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Jadi, suhu kesetimbangan termal campuran tersebut adalah 58 °C
Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram proses pencampuran aluminium dan air
Asumsikan bahwa bejana tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka aluminium adalah sistem yang menerika kalor karena memiliki suhu yang lebih rendah. Sedangkan, air adalah sistem yang melepaskan kalor karena memiliki suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : al = aluminium dan a = air
Ta = 80 °C
Tal = 20 °C
Ma = 100 gram
Mal = 200 gram
ca = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)
c-al = 0,22 kal.gram^(-1)°C^(-1)
Ditanya : Tentukan suhu akhir air dan aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Jadi, suhu akhir air dan aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc) adalah 61,67 °C atau mendekati 62 °C
Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Mesin Karnot dan Hukum Kedua Termodinamika
Itulah artikel tentang Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black semoga artikel ini bermanfaat dan Terima Kasih telah berkunjung.
Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)
Contoh 2 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Segelas air bermassa 70 gram dan bersuhu 80 °C (kalor jenis air = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)) kemudian dicampur dengan 50 gram air bersuhu 20 °C. Jika pencampuran kedua air tersebut pada sistem terisolasi, Tentukan suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal?Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan diagram blog proses pencampuran dua zat
Air bersuhu 20 °C ketika dicampurkan dengan air yang suhunya lebih tinggi maka akan terjadi peningkatan suhu. Maka air bersuhu 20 °C akan menerima sejumlah kalor untuk meningkatkan suhu, proses ini dinamakan Q1 pada blog diagram. Kemudian ketika air bersuhu 80 °C dicampurkan dengan air yang suhunya lebih rendah maka akan terjadi penurunan suhu. sehingga air bersuhu 80 °C akan melepaskan kalor untuk menurunkan suhu proses ini dinamakan Q2 pada blog diagram.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
M1 = 50 gram
M2 = 70 gram
T1 = 20 °C
T2 = 80 °C
c1 = c2 = c = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) (dua zat yang sama, yaitu air)
Ditanya : Tentukan suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal?
Langkah 3 : Gunakan konsep atau rumus yang sesuai dengan kasus di atas
Cara 1 – Menggunakan Rumus Asas Black
Karena yang melepaskan kalor (Q2) adalah suhu air bersuhu tinggi dan yang menerima kalor adalah air bersuhu rendah. Dan pada proses ini tidak ada proses perubahan wujud zat, maka diperoleh
Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal adalah 55 °C
Cara 2 – Menggunakan Rumus Asas Black Termodifikasi
Karena kedua zat telah berbentuk cair (air) maka tidak ada terjadi perubahan wujud zat. Seperti perubahan es menjadi air (melebur). Gunakan rumus suhu pencampuran dua zat tetapi tanpa perubahan wujud zat. Seperti proses melebur.Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal adalah 55 °C
Contoh 3 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Sebuah logam tembaga yang memiliki massa m, mula-mula suhu tembaga adalah 90 °C kemudian dimasukkan ke dalam wadah berisi 100 gram air pada suhu 20 °C. Jika suhu setimbang sistem adalah 65 °C, kalor jenis air adalah 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) dan kalor jenis tembaga adalah 0,215 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan massa logam tembaga tersebut? (Asumsikan bahwa wadah tidak mempengaruhi sistem)Jawab :
Langkah 1 : Menggambarkan blog diagram sistem
Air adalah sistem yang menerika kalor dan tembaga adalah sistem yang melepaskan kalor. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : t = tembaga dan a = air
Tt = 90 °C
Ta = 20 °C
Tc = 65 °C
Ma = 100 gram
ca = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)
ct = 0,215 kal.gram^(-1)°C^(-1)
Ditanya : Tentukan massa logam tembaga tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Jadi, massa logam tembaga tersebut adalah 0,84 kg
Contoh 4 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Susu cair sebanyak 80 gram memiliki suhu 25 °C dituangkan ke dalam sebuah cangkir. Selanjutnya, susu tersebut dicampurkan dengan kopi panas yang memiliki massa 120 gram dan suhu 80 °C. Anggap kalor jenis kedua cairan sama dan asumsikan bahwa cangkir tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Tentukan suhu kesetimbangan termal campuran tersebut?Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram pencampuran dua cairan tersebut
Karena asumsikan bahwa cangkir tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka Susu adalah sistem yang menerika kalor karena memiliki suhu yang lebih rendah. Sedangkan, kopi adalah sistem yang melepaskan kalor karena memiliki suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : s = susu dan k = kopi
Tk = 80 °C
Ts = 25 °C
Mk = 120 gram
Ms = 80 gram
ct = ca
Ditanya : Tentukan massa logam tembaga tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Jadi, suhu kesetimbangan termal campuran tersebut adalah 58 °C
Contoh 5 - Soal Dan Pembahasan Asas Black
Sepotong aluminium bermassa 200 gram dan memiliki suhu 20 °C. Kemudian aluminium tersebut dimasukkan ke dalam bejana yang berisikan air bermassa 100 gram dan memiliki suhu 80 °C. Jika diketahui bahwa kalor jenis aluminium tersebut adalah 0,22 kal.gram^(-1)°C^(-1) dan kalor jenis air adalah 1 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan suhu akhir air dan aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram proses pencampuran aluminium dan air
Asumsikan bahwa bejana tidak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka aluminium adalah sistem yang menerika kalor karena memiliki suhu yang lebih rendah. Sedangkan, air adalah sistem yang melepaskan kalor karena memiliki suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan
Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : al = aluminium dan a = air
Ta = 80 °C
Tal = 20 °C
Ma = 100 gram
Mal = 200 gram
ca = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)
c-al = 0,22 kal.gram^(-1)°C^(-1)
Ditanya : Tentukan suhu akhir air dan aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?
Langkah 3 : Gunakan Konsep dan Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black
Jadi, suhu akhir air dan aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc) adalah 61,67 °C atau mendekati 62 °C
Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Mesin Karnot dan Hukum Kedua Termodinamika
Itulah artikel tentang Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black semoga artikel ini bermanfaat dan Terima Kasih telah berkunjung.
Advertisement