10 Contoh Soal Asas Black Fisika Kelas 11 SMA dan Pembahasannya dengan Rumus

Dalam perpindahan kalor, kamu akan mengenal dan mempelajari tentang Asas Black. Pada materi ini, kamu tidak hanya memahami hubungan antara kalor lepas dan kalor terima, tetapi juga belajar menerapkannya dalam berbagai situasi nyata.

Supaya lebih mudah memahami konsep tersebut, Mamikos sudah menyediakan contoh soal Asas Black fisika kelas 11 SMA yang bisa kamu pelajari di rumah.

Namun sebelum itu, yuk, Mamikos bahas terlebih dahulu tentang Asas Black pada salah satu materi Fisika kelas 11 berikut ini! 🧊☀️

Asas Black dan Perpindahan Kalor

Baca Juga :

Contoh Soal Termodinamika beserta Pembahasannya untuk Kelas 11 SMA

Ketika dua benda dengan suhu berbeda dicampur atau saling bersentuhan, akan terjadi proses perpindahan kalor dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Perpindahan kalor tersebut berlangsung terus-menerus sampai keduanya mencapai suhu yang sama atau yang dikenal sebagai suhu kesetimbangan.

Baca Juga :

17 Contoh Soal Termodinamika Kelas 11 SMA dan Jawabannya

Nah, prinsip dasar inilah yang kemudian dirumuskan oleh Joseph Black, seorang ilmuwan asal Skotlandia pada tahun 1760.

Ia menyatakan bahwa jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh benda bersuhu lebih rendah, selama tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan. Konsep ini kemudian dikenal sebagai Asas Black.

Asas Black sendiri dirumuskan sebagai:

[Qlepas=Qterima]

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa energi kalor yang berpindah dari benda panas sepenuhnya digunakan untuk menaikkan temperatur benda yang lebih dingin hingga tercapai kesetimbangan termal.

Contoh paling sederhana dari penerapan Asas Black adalah ketika es batu dicelupkan ke dalam minuman panas. Panas dari minuman akan mengalir ke es, menyebabkan es mencair dan suhunya naik. Proses ini berlanjut sampai suhu minuman dan es yang mencair menjadi sama.

Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip ini banyak dimanfaatkan, seperti pada proses memasak, mendinginkan minuman, hingga teknologi yang lebih rumit seperti mesin pendingin dan sistem pengatur suhu.

Baca Juga :

Kumpulan Contoh Soal Gelombang Cahaya SMA Kelas 11 dan Pembahasannya Lengkap

Contoh Soal Asas Black Fisika Kelas 11 SMA dan Pembahasannya

Selanjutnya, setelah tadi kita belajar tentang Asas Black dalam perpindahan kalor, di bagian ini Mamikos akan mengajakmu untuk memahami penerapan rumusnya.

Terdapat 10 contoh soal Asas Black Fisika kelas 11 SMA yang sudah disertai dengan pembahasannya lengkap. Sehingga kamu bisa mempelajari Asas Black dengan lebih mudah. Yuk, simak penjelasannya berikut ini:

1. Air sebanyak 0,4 kg bersuhu 90°C dituangkan ke dalam wadah tembaga bermassa 0,3 kg. Suhu awal wadah tersebut adalah 20°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C dan kalor jenis tembaga 380 J/kg°C, tentukan suhu kesetimbangan campuran! (anggap tidak ada kalor hilang ke lingkungan)

Pembahasan:

Diketahui:
m_air = 0,4 kg
m_tb = 0,3 kg
T_air = 90°C
T_tb = 20°C
c_air = 4.200 J/kg°C
c_tb = 380 J/kg°C

Jawab:

Qlepas = Qterima
mair×cair×(Tair–Takhir)=mtb×ctb×(Takhir–Ttb)

0,4 × 4.200 × (90 – Takhir) = 0,3 × 380 × (Takhir – 20)

1.680 × (90 – Takhir) = 114 × (Takhir – 20)

151.200 – 1.680Takhir = 114Takhir – 2.280
151.200 + 2.280 = 114Takhir + 1.680Takhir
153.480 = 1.794Takhir

Takhir = 153.480 / 1.794
Takhir = 85,53°C

Jadi, suhu kesetimbangannya adalah 85,53°C.

2. Jika cokelat panas sebanyak 180 cm³ bersuhu 85°C dituangkan ke dalam cangkir keramik bermassa 120 g yang suhunya 28°C, berapakah suhu akhir campuran ketika terjadi kesetimbangan? (anggap tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan, dan kalor jenis keramik = 900 J/kg°C)

Pembahasan:

Diketahui:
cokelat panas sebagian besar berupa air, maka kalor jenisnya dianggap sama dengan air.
cch = cair = 4.200 J/kg°C

Vch = 180 cm³
= 180 × 10⁻⁶ m³

mch = ρ × V
mch = (1,0 × 10³ kg/m³)(180 × 10⁻⁶ m³)
mch = 180 × 10⁻³ kg = 0,18 kg

mkrm = 120 g = 0,12 kg
ckrm = 900 J/kg°C

Tch = 85°C
Tkrm = 28°C