Soal Kalor dan Termodinamika

KALOR DAN TERMODINAMIKA

Soal Pilihan Ganda

1.    Dalam sistem SI satuan kalor adalah ….

A. Kalori.

B. Joule.

C. Erg.

D. Watt.

E. Joule/K.

2.    Kalor jenis suatu benda tergantung dari ….

A. Banyaknya kalor yang diserap benda.

B. Massa benda.

C. Kenaikan suhu benda.

D. Macam benda.

E. Suhu benda mula – mula.

3.    Es kalor jenisnya 0,6 kal/gr⁰C, sebanyak 10 gr pada suhu 0⁰C diberi kalori sebanyak 1000 kal. Bila kalor lebur es = 80 kal/gr, maka air yang terjadi mempunyai suhu ….

A. 0⁰C.

B. 10⁰C.

C. 20⁰C.

D. 40⁰C.

E.100⁰C.

4.    Suatu gas ada dalam ruang tetutup dengan volume 5 liter, tekanan 1 atm dan suhu 87⁰C. Bila volume gas dijadikan setengahnya dan suhu diturunkan menjadi 27⁰C gaya tekanan gas berubah menjadi ….

A. 5/3 kali.

B. 3/2 kali.

C. ¾ kali.

D. 2/3 kali.

E. 3/5 kali.

5.    Grafik di samping menunjukkan hubungan antara kenaikan suhu (t) dengan kalor (Q) yang diserap oleh suatu zat padat yang mempunyai kalor lebur 80 kal/gr. Massa zat padat tersebut ….

A. 45 gram.

B. 58 gr.

C. 60 gr.

D. 75 gr.

E. 80 gr.

.      Dalam ruang tertutup berisi gas jika gas dipanaskan pada proses isotermis ternyata volumenya diperkecil menjadi ¼ kali, maka tekanan gas menjadi ….

A. ¼ kali.

B. tetap.

C. 4 kali.

D. 8 kali.

E. 1/8 kali.

7.    Bacaan skala Fahrenheit sama dengan skala Celcius pada suhu ….

A. –72⁰C.

B. –40⁰C.

C. –32⁰C.

D. –48⁰C.

E.  0 K.

8     Hukum Boyle dikatakan dalam bentuk grafik di bawah, mana yang benar adalah ….

A.

B.

C.

D.

E.

9     Pada suatu termometer A, titik beku air adalah 60⁰A dan titik didih 260⁰. Bila satu benda diukur dengan termometer Reamur suhunya 40 ⁰ R., maka bila diukur dengan termometer A akan menunjukkan angka ….

A. 120⁰.

B. 140⁰.

C. 160⁰.

D. 180⁰.

E. 200⁰.

10. Jika 75 gram air yang suhunya 0⁰C dicampur dengan 50 gram air yang suhunya 100⁰ C maka suhu akhir campurannya adalah ….

A. 25⁰C.

B. 40⁰ C.

C. 60⁰C.

D. 65⁰ C.

E. 75⁰C.

11. Dua batang logam sejenis A dan B. Penampang A dan B berbanding 2 : 1, sedangkan panjangnya berbanding 4 : 3. Bila beda suhu kedua ujung – ujung batang sama maka jumlah rambatan kalor tiap satuan waktu pada A dan B adalah ….

A. 2 : 3.

B. 3 : 2.

C. 8 : 3.

D. 3 : 8.

E. 1 : 1.

12. Jika koefisien mulai panjang = p dan koefisien mulai ruang = q, maka diperoleh hubungan untuk satu jenis logam adalah ….

A. p = 3q.

B. q = 1/3p.

C. q = 3 p.

D. p = 1/3q.

E. q = 1/3 p.

13.  Karena suhunya ditingkatkan dari 0⁰C menjadi 100⁰C suatu batang baja yang panjangnya 1 m bertambah panjang 1 mm. Berapakah pertambahan panjang suatu batang baja lain yang panjagnya 60 cm bil dipanaskan dari 0⁰ C sampai  120⁰C ….

A. 0,5 mm.

B. 0,6 mm.

C. 0,72 mm.

D. 0,24 mm.

E. 1,2 mm.

14.  Energi dalam gas ideal merupakan fungsi dari ….

A. Volume.

B. Volume dan suhu.

C. Suhu.

D. Tekanan.

E. Tekanan dan suhu.

15. 6,9 liter gas ideal suhunya 27⁰C dan tekanan 60 N/m². Jika k= 1,38.10^-23 j/k berarti jumlah partikel gas tersebut adalah ….

A. 10^16.

B. 10¹⁸.

C. 10¹⁹.

D. 10²⁰.

E. 10²².

16.  Sejumlah gas ideal dipanaskan pada tekanan tetap 2.10⁴ N/m². Sehingga volumenya berubah dari 20 m³ menjadi 30m³, usaha luar yang dilakukan gas selama expansi adalah ….

A. 10⁵J.

B. 10⁶ J.

C. 2.10⁵J.

D. 2.10⁶ J.

E. 10⁷ J.

.      Suatu pesawat pendingin mempunyai efisiesi 50%. Jika suhu bertemperatur rendah adalah ….

A. –13⁰C.

B. –53⁰C.

C. –43⁰C.

D. –200⁰C.

E. –73⁰C.

18. Sebuah mesin mempunyai siklus seperti gambar. Usaha yang dilakukan ….

A. 0,5.10⁴J.

B. 10⁴.

C. 1,5.10⁴J.

D. 2.10⁴ J.

E. 4.10⁴J.

19. Sebuah mesin carnot bekerja dalam siklus antara suhu 227⁰C dan 127⁰C. Jika mesin carnot menyerap kalor 1000 J maka usaha yang dihasilkan ….

A. 800 J.

B. 200 J.

C. 500 J.

D. 400 J.

E. 1200 J.

20   Bila suhu ruang tertutup dinaikkan menjadi 4 kali maka kecepatan molekul rata – rata menjadi ….

A. 4 kali.

B. 2 kali.

C. tetap.

D. 1/4 kali.

E. ½  kali.

21. a gram es – 10⁰C dicampur dengan b gram air bersuhu 20⁰C. Jika suhu akhir yang dicapai 5⁰ C, kalor lebur es = 80 kal/g, kalor jenis es = 0, 5 kal/g⁰C, maka perbandingan a/b adalah ….

A. 1.

B. .

C. 1/6.

D. 3/11.

E. 3/17.

22.  Pada suhu yang sama, perbandingan cepat rambat bunyi pada gas hidrogen dan gas oksigen adalah ….

A. 1 : 2.

B. 4 : 1.

C. 1 : 4.

D. 16 : 1.

E. 1 : 16.

23.  Gas ideal mengalami proses AB seperti gambar diatas. Jumlah kalor yang diserap selama proses AB adalah ….

A. 6 J.

B. 4,5 j.

C. 3 j.

D. 1,5 J.   

E. 0,5 J.

24. Suatu mesin carnot bekerja antara suhu 27⁰C dan 227 ⁰ C digunakan untuk menggerakkan sebuah geerator yang tegangan keluarannya 220 Volt. Jia setiap detik mesin carnot itu menyerap kalor 5500 J, maka kuat arus keluaran mesin generator adalah ….

A. 2,75 A.

B. 15 A.

C. 25 A.

D. 10 A.

E. 22 A.

25. Sebuah benda hitam pad asuhu 27⁰C memancarkan energi R J/s. Benda hitam tersebut dipanasi hingga suhunya menjadi 327⁰C.Energi yang dipancarkan menjadi ….

A. 16 R.

B. 12 R.

C. 6 R.

D. 4 R.

E. 2 R.

26. Sejenis gas ideal bervolume 3 liter pada suhu 27⁰C. gas ini dipanaskan dengan tekanan tetap 2 atm, sampai suhunya mencapai 227 ⁰C. Jika 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa, maka kerja yang dilakukan gas sama dengan ….

A. 402 J.

B. 405 J.

C. 407 J.

D. 409 J.

E. 412 J.

27. Dalam gelas berisi 200 cc air 40⁰C kemudian dimasukkan 40 gram es 0⁰C. Jika kapasitas kalor gelas 20 kal/⁰C da kalor lebur es 80 kal/g, maka kesetimbangannya ….

A. 0⁰C.

B. 18,5⁰C.

C. 12,6⁰C.

D. 21,6⁰C.

E. 28,0⁰C.

28. Pada kedaan normal ( t=0⁰C dan P = 1 atm), 4 gram gas oksigen (O₂) memiliki volume sebesar (R = 8,31.10³ joule/mol K 1 atm = 10⁵ P dan Mr O₂ = 32)….

A. 1,4.10^-6 m³.

B. 2,8 .10^-3 m³.

C. 22,4.10^-3 m³.

D. 2,8 m³.

E. 22,4 m³.

29. Jika reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K, maka efisiesi mesin 40%. Agar efisiesi maksimum naik menjadi 50%, suhu reservoir tingginya harus menjadi ….

A. 960 K.

B. 900 K.

C. 1000 K.

D. 1180 K.

E. 1600 K.

30. Grafik di atas adalah pemanasan 10 gram zat padat yang menerima kalor 100 joule tiap detik sehingga seluruhnya berubah menjadi uap ( gas ). Kalor uap zat tersebut …

A. 2.10² J/g.

B. 4.10² J/g.

C. 12.10³ J/g.

D. 2,4.10³ J/g.

E. 1,2 .10⁴ J/g.

31.  Pada diagram p - V

A. Dapat digambarkan proses – proses isobarik dan isokhorik saja.

B. Dapat digambarkan proses macam apapun.

C. Dapat digambarkan proses – proses isobarik, isokhorik, isotermikdan adiabatik saja.

D. Dapat digambarkan proses  kuasistatik.

E. Hanya dapat digambarkan proses – proses dapat balik dan tidak dapat balik.

32.  Jika suatu zat mempunyai kalor jenis tinggi, maka zat itu….

A. Lambat mendidih.

B. Cepat mendidih.

C. Lambat mendidih.

D. Lambat naik suhunya jika dipanaskan.

E. Cepat naik suhunya jika dipansakan.

33. Pada suatu termometer x, titik beku air adalah 10⁰ x dan titik didih air adalah 240⁰x. Bila suatu benda diukur denga termometer Celcius suhunya 50⁰C, maka bila diukur dengan termometer x suhunya ialah ….

A. 80.

B. 100.

C. 120.

D. 140.

E. 160.

34. Sebuah termometer P mempunyai titik beku air 20⁰R. Jika pada termometer P suhu suatu benda menunjukkan 60⁰P maka suhu yang ditunjuk pad atermometer Reamur adalah ….

A 24⁰.

B. 16⁰.

C. 30⁰.

D. 100⁰.

E. 120⁰.

35.  Suatu mesin Carnot beroperasi dengan reservoir yang temperaturnya T₁= dan T₂ ( T₁ > T₂). Efisiensi mesin Carnot tersebut adalah ….

A. (T2 – T1)/T1

B. (T2 – T1)/T2.

C. (T1 – T2)/T2.

D. T1/(T1 – T2).

E. (T1 – T2)/T2.

36. Mesin kalor carnot mengambil 1000 kkal dari reservoir 627 ⁰ C, maka kalor yang dikeluarkan ke reservoir 27⁰C adalah ….

A. 43,1 kkal.

B. 333,3 kkal.

C. 600 kkal.

D. 666,7 kkal.

E. 956,9 kkal.

37. Jika volume gas ideal diperbesar dua kali volume semula dan ternyata energi dalamnya menjadi empat kali semula tekana gas tersebut menjadi ….

A. 4 kali.

B. 2 kali.

C. ½ kali.

D. ¼ kali.

E. konstan.

38. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi denga suhu 627⁰Celcius dan efisiensi 30%, mempunyai reservoir suhu rendah bersuhu ….

A. 900 k.

B. 630 k.

C. 627 k.

D. 439 k.

E. 270 k.

39.  200 cm³ air the denga suhu 95 ⁰C dituangkan ke dalam cangkir gelas ( massa 300 gram) yag suhunya 25⁰C. Bila keseimbangan telah tercapai (dan diandalkan tidak ada aliran kalor ke sekitarnya ) maka suhu akhir campuran adalh ( kalor jenis 1 kkal/kg⁰C sedangkan untuk gelas 0,2 kkal/(kg⁰C), keraptan air 1,0 x 10³ kg /m³ ….

A. 15⁰C.

B. 25⁰C.

C. 54⁰C.

D. 79⁰C.

E. 95⁰c.

40.  Dalam gelas berisi 200 cc air 40⁰C kemudian dimasukkan 40 gram es 0⁰C. Jika kapasitas kalor gelas 20 kal/⁰C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gram suhu setimbangnya ….

A. 0⁰C.

B. 18,5⁰C.

C. 12,6⁰C.

D. 21,6⁰C.

E. 28,0⁰C.

41. a gram es – 10⁰C dicampur dengan b gram air bersuhu 20⁰. Jika suhu akhir yang dicapai 5⁰C kalor lebur es 80 kal/g,kalor jenis es 0,5 kal/g⁰C, maka perbandingan adalah ….

A. 3/17.

B. 1/6.

C. 3/11.

D.  1/2.

E. 1.

42. Suatu jenis gas menempati volume 100 cm³ pada temperatur 0⁰C dan tekanan 1 atm. Bila temperatur menjadi 50⁰C sedangkan tekanan menjadi 2,0 atm, maka volume gas akan menjadi ….

A. 118.3 cm³.

B. 72,2

C. 59.2 cm³.

D. 25.5 cm³.

E. 18,3

43. Pada sebuah alat pemanas listrik tertulis “400W.220V”. alat tersebut digunakan untuk memanaskan 1 liter air dengan menghubungkannya dengan jal – jal listrik yang bertegangan 110 volt, pada tekanan udara x atmosfir, tempertur kamar 24⁰C dan waktu pemanasannya 1/3 jam. Jika semua kalor keluar dianggap seluruhnya diberikan kepada air saja dan 1 kalor = 4,2 joule, maka pada ….

A. Air sudah mendidih jika x = 1 atmosfir.

B. Air sudah mendidih jika x < 1 atmosfir.

C. Air akan mendidih jika x > 2 atosfir.

D. Air mendidih jika x > 2 atmosfir.

E. Air tidak akan mendidih, berapa saja harga x diberikan.

44. Usaha yag dilakukan sejumlah gas pada proses ang digambarkan pada grafik diatas adalah ….

A. 10⁴ joule.

B. 2.10³ joule.

C. 10³ joule.

D. 2.10⁴ joule.

E. 10⁵ joule.

45. ½ kg balok es dengan suhu –40⁰C dicampur dengan air 1 kg( suhu 50⁰C ). Diketahui kalor jenis es 0,5 kal/g⁰C dan kalor lebur es 80 kal/gram. Campuran di atas mencapai keadaan akhir berupa ….

A. Es seluruhnya dengan suhu t = 0⁰C.

B. Es dan air dengan suhu t = 0⁰C.

C. Air seluruhnya dengan suhu t = 0⁰C.

D. Air dengan suhu t = 4⁰C.

E. Es dengan suhu t = -4⁰C.

46. Dalam sebuah bejana yang massanya diabaikan terdapat a gram air 42⁰C dicampur dengan b gram es –4⁰C.Setelah diaduk ternyata 5% es melebur.Jika titik es 0⁰C, kalor jenis es = 0,5 kal/g⁰C, kalor lebur es = 80 kal/g, maka perbandingan a dan b adalah ….

A. 1 : 4.

B. 1 : 2.

C. 1 : 1.

D. 2 : 1.

E. 4 : 1.

47. Sebuah tabung yang volumenya 1 liter mempunyai lubang yang memungkinkan udara keluar dari lubang. Mula – mula suhu udara dalam tabung 27⁰C, tabung dipanaskan hingga suhunya 127 ⁰C. Perbandingan antara massa gas yang keluar dari tabung dan massa awalnya adalah ….

A. 1: 2.

B. 1 : 4.

C.27 : 127.

D. 1 : 27.

E. 1 : 127.

48. Rapat massa suatu gas ideal pada suhu T dan tekanan P adalah . Jika tekana gas tersebut dijadikan 2P dan suhunya diurunkan menjadi 0,5 T, maka rapat massa gas dalam keadaan terakhir ini adalah ( rapat massa adalah perbandingan massa dan volume) ….

A. 4 .

B. 2 .

C. 0,50 .

D. 0,25 .

E. 0,75 .

49. Helium 1 liter pada tekanan 1 atm dan suhu 27⁰C, dipanaskan hingga tekanannya dan volumenya menjadi dua kali semula. Maka temperatur akhirnya adalah ….

A. 6x10⁵Nm^-2.

B. 2x10⁵Nm^-2.

C. 1,5x10⁵Nm^-2.

D. 6x10N⁵m^-2.

E. 3x10N⁵m^-2.

50. Berikut ini adalah diagram beberapa mesin kalor :

Jika kalor Q₁ > Q₂ danW = usaha,maka yang sesuai dengan mesin Carnnot adalah diagram nomor ….

A. (1).

B. (2)

C. (3).

D .(4).

E. (5)

52.  Tabel berikut ini menunjukkan panjang lima jenis logam yang berbeda koefisien muai panjangnya.

       Logam yang mengalami pertambahan panjang terbesar setelah masing – masing dipanaskan sampai 100⁰C, adalah ….

A. P.

B. Q.

C. R.

D. S.

E. T.

53.  Zat cair massanya 10 kg dipanskan dari suhu 25⁰C sampai 75⁰C memerlukan panas sebesar 1.10⁵ joule. Kalor jenis zat cair tersebut adalah ….

A. 200 J kg^-1 K^-1.

B. 400 J kg^-1 K^-1.

C. 600 J kg^-1 K^­1.

D. 800 J kg^-1 K^-1.

E. 1000 J kg^-1 K^-1.

54.  Bila zat cair dipanskan maka pertambahan volumenya adalah berbanding ….

A. Lurus dengan kenaikan suhu.

B. Terbalik dengan kenaikan suhu.

C. Lurus dengan suhu akhir.

D. Terbalik dengan suhu akhir.

E. Lurus dengan kenaikan suhu.

55.  Lima puluh gram es pada suhu 0⁰ dimasukkan ke dalam 200 gram air yang besuhu 20⁰C. Jika kalor lebur es = 80 kal/g dan kalor jenis air = 1 kal/g⁰C, suhu akhir campuran adalah ….

A. 0⁰C.

B. 1,80C.

C. 2⁰C.

D. 3,3⁰C.

E. 5⁰C.

II. Uraian.

1.    Sebuah termometer A mempunyai titik beku air 20⁰A dan titik didih air 220⁰A. Bila suatu benda diukur dengan termometer Celcius suhunya 40⁰C. Berapa suhu yang ditunjukkan oleh termometer A bila diukur dengan termometer A ?

2.    Sebuah bejana alumunium massanya 200 gram diisi 50 gram air. Bejana dan air diberi kalor sebesar 920 kalori. Bila kenaikan suhu akhir air dan bejana 10⁰C dan kalor jenis air 1 kal/g⁰C, hitunglah kalor jenis alimunium ?

3.    Sebatang baja pada suhu 20⁰C panjangnya 100 cm. Bila panjang baja sekarang menjadi 100,1 cm dan koefisien muai panjangnya 10^-5/⁰C, hitunglah suhu akhirnya?

4.    Batang baja dan kuningan mempunyai ukuran yang sama, dan salah satu ujungnya dihubungkan. Suhu ujung batang baja yang bebas 250⁰C sedangkan suhu ujung batang kuningan yang bebas 100⁰C. Jika koefisien konduksi thermal baja dan kuningan masing – masing : 0,12 kal.cmS⁰C dan 0,24 kal/cmS⁰C, hitunglah suhu pada titik sambungannya ?

5.    Pada volume 8 gram oksigen pada keadaan STP?

6.    Dalam suatu proses, suatu sistem enerima panas 5000 kal dan melakukan kerja sebanyak 10.000 joule. Berapa perubahan energi dalamnya? 1 kal = 4,2 joule.

7.    Reservoiz suatu mesin Carnot mesing – masing suhunya 327⁰C dan 27⁰C. Jika mesin tersebut melakukan kerja 800 joule, hitunglah efisiensinya dan panas yang diserap mesin.

8.    Pada suatu bejana yang ditutup dengan piston dapat bergerak bebas berisi 8 liter gas helium pada suhu –173⁰C dan tekanan 0,1 atm. Berapa suhunya jika tekanan tetap dan volume dijadikan dua kali semula  ?