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

Jawab:

Kalor yang dilepas cokelat = kalor yang diterima keramik
QLepas = QTerima

mch × cch × (Tch – Tc) = mkrm × ckrm × (Tc – Tkrm)

0,18 × 4.200 × (85 – Tc) = 0,12 × 900 × (Tc – 28)

756 × (85 – Tc) = 108 × (Tc – 28)

64.260 – 756Tc = 108Tc – 3.024
756Tc + 108Tc = 64.260 + 3.024
864Tc = 67.284

Tc = 67.284 / 864
Tc = 77,89°C

Jadi, suhu kesetimbangan campuran cokelat panas dan cangkir keramik adalah 77,89°C.

3. Air bermassa 250 gram dengan suhu 28°C dicampur dengan air panas bermassa 120 gram yang bersuhu 85°C. Jika tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan dan kalor jenis air adalah 1 kal g⁻¹°C⁻¹, tentukan suhu akhir campurannya!

Pembahasan:

Diketahui:
m₁ = 250 g
T₁ = 28°C
m₂ = 120 g
T₂ = 85°C
c = 1 kal g⁻¹°C⁻¹

Jawab:

QLepas = QTerima

m₂ × c × (T₂ – Tₐ) = m₁ × c × (Tₐ – T₁)

120(85 – Tₐ) = 250(Tₐ – 28)

10.200 – 120Tₐ = 250Tₐ – 7.000
10.200 + 7.000 = 250Tₐ + 120Tₐ
17.200 = 370Tₐ

Tₐ = 17.200 / 370
Tₐ = 46,48°C

Jadi, suhu akhir campuran adalah 46,48°C.

Baca Juga :

5 Contoh Soal Vektor Fisika Kelas 11 Kurikulum Merdeka dan Pembahasannya

4. Air sebanyak 70 gram dengan suhu 92°C dicampur dengan 30 gram air sejenis yang bersuhu 20°C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal g⁻¹°C⁻¹, maka suhu akhir campuran tersebut adalah…

Pembahasan:

Diketahui:
m₁ = 70 g
T₁ = 92°C
m₂ = 30 g
T₂ = 20°C
c = 1 kal g⁻¹°C⁻¹

Jawab:

QLepas = QTerima

70(92 – Tₐ) = 30(Tₐ – 20)

6.440 – 70Tₐ = 30Tₐ – 600
6.440 + 600 = 30Tₐ + 70Tₐ
7.040 = 100Tₐ

Tₐ = 7.040 / 100
Tₐ = 70,40°C

Jadi, suhu akhir campuran tersebut adalah 70,40°C.

5. Es bermassa N gram pada suhu 0°C dimasukkan ke dalam bejana berisi 300 gram air yang suhunya 18°C. Bejana dianggap terisolasi sehingga tidak ada kalor yang keluar atau masuk dari lingkungan.

Diketahui kalor lebur es (Lₑₛ) = 80 kal g⁻¹ dan kalor jenis air (cair) = 1 kal g⁻¹°C⁻¹. Jika seluruh es mencair dan suhu akhir campuran adalah 6°C, tentukan massa es N tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:
mes = N g
Tes = 0°C
mair = 300 g
Tair = 18°C
Takhir = 6°C
Les = 80 kal g⁻¹
cair = 1 kal g⁻¹°C⁻¹

Jawab:

Kalor diterima es =

1. Untuk mencair: N × Les
2. Untuk naik suhu sampai 6°C: N × cair × (6 – 0)

→ Total kalor diterima es = N(80) + N(6) = 86N

Kalor dilepas air:
300 × 1 × (18 – 6)
= 300 × 12
= 3.600 kal

Setara:
86N = 3.600
N = 3.600 / 86
N = 41,86 g

Jadi, massa es yang dimasukkan adalah 41,86 gram.

6. Logam tembaga bersuhu 100°C dimasukkan ke dalam air bermassa 128 gram yang suhunya 30°C. Diketahui kalor jenis air = 1 kal g⁻¹°C⁻¹ dan kalor jenis tembaga = 0,1 kal g⁻¹°C⁻¹.
Jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 36°C, tentukan massa logam tembaga tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:
Tlogam = 100°C
Tair = 30°C
Takhir = 36°C
cair = 1 kal g⁻¹°C⁻¹
clogam = 0,1 kal g⁻¹°C⁻¹
mair = 128 g
mlogam = … ?

Jawab:

Asas Black → kalor dilepas logam = kalor diterima air

Kalor dilepas logam:
mlogam × clogam × (100 – 36)
= mlogam × 0,1 × 64
= 6,4 mlogam

Kalor diterima air:
128 × 1 × (36 – 30)
= 128 × 6
= 768 kal

Setara:
6,4 mlogam = 768
mlogam = 768 / 6,4
mlogam = 120 g

Jadi, massa logam tembaga tersebut adalah 120 gram.

7. Tiga kilogram batang timah hitam dengan kalor jenis 1.400 J kg⁻¹°C⁻¹ bersuhu 80°C dicelupkan ke dalam 10 kg air dengan kalor jenis 4.200 J kg⁻¹°C⁻¹. Setelah tercapai kesetimbangan termal pada suhu 20°C, tentukan suhu awal air tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:
mtimah = 3 kg
ctimah = 1.400 J kg⁻¹°C⁻¹
Ttimah = 80°C
mair = 10 kg
cair = 4.200 J kg⁻¹°C⁻¹
Takhir = 20°C
Tair = … ?