soal radiasi benda hitam ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

Pilihan Ganda

1.Energi terkuantisasi minimum dari osilator termal yang diradiasikan benda hitam bersuhu 202^oF adalah….
A. 1,28 x 10^-21 joule

B. 2,56 x 10^-21 joule

C. 1,28 x 10^-20 joule

D. 2,56 x 10^-20 joule

E. 1,28 x 10^-19 joule

2. Dua buah bola terbuat dari bahan yang sama. Diameter masing-masing bola adalah 5 cm dan 20 cm. Bola kecil dipanaskan sampai 4000K. Agar dapat meradiasikan energi yang sama, maka bola besar harus dipanaskan sampai suhu....

A. 1000K

B. 2000K

C. 4000K

D. 8000K

E. 16000K

3. Benda A berupa bola, benda B berupa kubus, dan benda C berupa plat tipis. Ketiga benda tersebut mempunyai massa sama dan dibuat dari bahan yanng sama pula. Jika benda tersebut dipanaskan secara bersama-sama, kemudian pemanas dimatikan, maka urutan benda yang paling cepat dingin adalah...

A. A, B, C

B. B, C, A

C. C, B, A

D. C, A, B

E. B, A, C

4. Jika volume sebuah bola bertambah 75% dan suhunya bertambah 25%, pertambahan energi yang diradiasikan bola tersebut sebesar....

A. 10% B. 25% C. 45% D. 75% E. 100%

5. Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 400 - 800 nm. Interval suhu permukaan bintang yang memiliki puncak intensitas pada daerah cahaya tampak adalah........ (abaikan Effek Dopler)

A. 3200 - 7200 K

B. 3405 - 7228 K

C. 3623 - 7245 K

D. 3839 - 7278 K

E. 4127 - 7366 K

6. Sebuah benda hitam A bersuhu 2500 K meradiasikan gelombang elektromagnetik dengan

λ_makssama dengan a. Sedangkan benda benda hitam B meradiasikan gelombang elektromagnet dengan λmaks= 0,5μm lebih panjang dari a. Suhu benda hitam B adalah...

A. 1747 K

B. 2154 K

C. 3256 K

D. 3562 K

E. 4248 K

7. Jika rata-rata suhu bumi 27derajat C dan suhu permukaan matahari = 6000 K, maka perbandingan panjang gelombang Intensitas maksimum (λmaks ) yang diradiasikan matahari dan bumi adalah...

A. 1 : 2

B. 1 : 5

C. 1 : 10

D. 1 : 15

E. 1 : 20

8. Sebuah lampu pijar 10 watt memancarkan radiasi dengan intensitas maksimum pada panjang gelombang 750 nm. Suhu filamen lampu tersebut adalah........ ( konstanta Wien =2,898 x 10^-3 mK).

A. 3256 K

B. 3579 K

C. 3864 K

D. 4268 K

E. 4667 K

9. Sebuah benda yang dipanaskan sampai suhu 2000K memancarkan energi radiasi dengan intensitas 23,3 W/cm persegi. Emisifitas benda tersebut adalah....

A. 0,20 B. 0,23 C. 0,26 D. 0,29 E. 0,32

10. Filamen sebuah lampu pijar 40 watt memiliki panjang 4 cm dan diameter 1 mm. Jika emisivitas filamen tersebut adalah 0,25, maka suhu filamen saat menyala adalah....
A.   2051 K
B.   2089 K
C.   2145 K
D.   2170 K
E.   2234 K

11. Kawat nikrom yang memiliki panjang 1 meter dan diameter 0,14 cm, dipanaskan sampai suhu 800derajat C. Jika emisivitas kawat tersebut 0,92, maka laju kalor yang diradiasikan adalah....
A.   127 watt
B.   183 watt
C.   246 watt
D.   289 watt
E.   304 watt

12. Contoh benda hitam sempurna adalah...
A. matahari
B. bulan
C. lubang suatu ruang tertutup
D. Jelaga
E. aspal

13. Andaikan 10% energi sebuah lampu pijar dipancarkan sebagai cahaya tampak dengan panjang gelombang pada intensitas maksimum 600 nm dan konstanta Planck = 6,6 x 10^-34 J.s,maka jumlah foton setiap detik yang dipancarkan lampu pijar 40 watt sebanyak....

A. 1,2 x 10 ¹⁹

B. 1,5 x 10 ¹⁹

C. 1,2 x 10 ²⁰

D. 1,5 x 10 ²⁰

E. 1,2 x 10 ²¹

14. Kawat wolfram yang memiliki emisifitas 0,25 ketika berpijar suhunya mencapai 1000K. Jika luas permukaan kawat10^-4 m ²dan tetapan stfan Boltzman =5,67 x 10 ^-8 W/m ² K⁴ , maka daya yang diradiasikan kawat tersebut adalah...

A. 1,4 watt

B. 5,2 watt

C. 10 watt

D. 14 watt

E. 25 watt

15. Frekuensi gelombang elektromagnetik pada intensitas maksimum yang diradiasikan benda hitam bersuhu 0derajat C adalah...

A. 2,8 x 10 ¹¹ Hz

B. 2,8 x 10 ¹² Hz

C. 2,8 x 10 ¹³ Hz

D. 2,8 x 10 ¹⁴ Hz

E. 2,8 x 10 ¹⁵ Hz

16. Energi termal yang dipancarkan benda hitam sebanding dengan

(1) pangkat empat suhu mutlak

(2) luas permukaan

(3) lama pemancaran

(4) sifat permukaan benda

Pernyataan di atas yang benar adalah....

A. (1) dan (3)

B. (1), (2), dan (3)

C. (2) dan (4)

D. (4) saja

E. (1), (2), (3), dan (4)

17. berdasarkan grafik distribusi intensitas (I) sebagai fungsi panjang gelombang ( ) pada berbagai suhu mutlak (T) seperti terlihat pada gambar di samping, dapat disimpulkan bahwa...

A. T1 = 1/2, T2 = 1/4 T3

B. T1 > T2 > T3

C. T1 < T2 < T3

D. T2 < T1 < T3

E. T1 = T2 = T3

18. Jika diketahui suhu permukaan sebuah benda hitam adalah 555 ^o C dan tetapan Wien = 2,898 x 10 ^-3 m. K,maka panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum adalah....

A. 3,5 μm B. 4,5 μm C. 5,2 μm D. 7,0 μm E. 9,0 μm

19. Untuk menjelaskan spektrum radiasi benda hitam, par ahli menggunakan beberapa model. Salah satunya menyebutkan bahwa " atom-atom penyusun dinding berperilaku seperti osilator-osilator dengan energi tertentu (terkuantisasi) yang disebut kuanta.". Model tersebut disampaikan oleh....

A. Einstein

B. De Broglie

C. Max Planck

D. Rayleigh - Jeans

E. Wilhelm Wien

20. Jenis gelombang yang dipancarkan kulit manusia adalah.... (suhu kulit manusia = 37derajat C).

A. Ultraviolet (λ_maks < 400nm)

B. Cahaya tampak biru-kuning (400 nm < λ_maks500 nm)

C. Cahaya tampak kuning – oranye ( 500 nm < λ_maks 600 nm)

D. Cahaya tampak oranye - merah (600 nm < λ _maks 700 nm)

E. Infra merah ( λ_maks > 700 nm)

Essay

1. Jika volume bola bertambah 72,8 % dan suhunya bertambah 10%, berapa 10%, berapa % pertambahan energi yang diradiasikan bola tersebut?

2. Radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi memiliki intensitas maksimum pada panjang gelombang 0,48μm. Tentukan :

- suhu permukaan matahari;

- massa matahari yang akan berkurang setiap detik.

3. Dua bola terbuat dari bahan yang sama. Bola pertama dan kedua masing-masing memiliki jari-jari 1 m dan 4 m. Berapa suhu bola kedua agar energi yang diradiasikan kedua bola itu sama, jika suhu bola pertama 4000 K?

4. Luminositas (=intensitas) bintang Rigel yang berada dalam rasi Orion adalah 17.000 kali dibandingkan Matahari. Jika suhu permukaan matahari 6000 K, hitung suhu permukaan bintang Rigel.

Sumber materi :