Contoh Soal Serta Pembahasan Asas Black

Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black - Asas Black adalah suatu prinsip dalam dunia termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black.

Asas Black ini menjabarkan:

1. Jika dua buah benda dengan suhu yang berbeda di campurkan, maka benda yang mempunyai suhu yang lebih tinggi bakal 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.
2. Jumlah kalor yang diserap oleh benda yang mempunyai suhu lebih rendah sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda yang mempunyai suhu lebih tinggi

Bunyi Asas Black ialah sebagai berikut:

ketika zat bersuhu tinggi serta zat bersuhu rendah di campurkan maka banyaknya kalor yang dilepas oleh suatu zat yang mempunyai suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh suatu zat yang lebih rendah.

Baca Juga : Kumpulan Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Kalor

Kumpulan Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black

Contoh 1 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Air bermassa 200 gram serta bersuhu 30 °C dicampurkan dengan air yang panas bermassa 100 gram serta mempunyai suhu 90 °C. Diketahui kalau 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, saat zat bersuhu tinggi serta zat bersuhu rendah di campurkan maka banyaknya kalor yang dilepas oleh suatu zat yang mempunyai suhu lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima oleh suatu zat yang lebih rendah.

Perlu diingat, pada Asas Black ∆T adalah selisih antara suhu yang lebih tinggi dengan suhu yang lebih renda. Persoalan ini harus diperhatikan saat menentukan suhu campuran dari suatu zat.

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta 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 kalau kedua zat telah dalam wujud cair, maka tak ada proses perubahan wujud seperti proses menguap ataupun melebur. Sehingga proses yang terjadi ialah kenaikan serta penurunan suhu. Ketika zat bersuhu tinggi dicampur dengan zat bersuhu rendah maka zat bersuhu tinggi bakal melepaskan kalor sedangkan yang bersuhu rendah bakal menerima kalor dalam jumlah yang sama. Pada diagram di atas Q1 menerima sejumlah kalor sehingga suhu air dingin meningkat serta Q2 melepaskan kalor sehingga suhu air panas menurun. Proses ini terjadi hingga terjadi kesetimbangan termal.

Ingat kalor yang diperlukan buat menaikkan suhu zat sebesar ∆T ialah Q = m c ∆T, maka diperoleh

∆T ialah suhu tinggi di kurang suhu rendah. Perhatikan diagram di atas dapat dilihat kalau 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 ialah 50 °C.

Perhatikan rumus yang telah kita per oleh:

Dengan rumus ini kita dapat menentukan suhu pencampuran dua zat namun tanpa perubahan wujud zat. Seperti proses melebur.



Baca Juga : Kumpulan Soal serta 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 serta bersuhu 80 °C (kalor jenis air = 1 kal.gram^(-1)°C^(-1)) kemudian dicampur dengan 50 gram air bersuhu 20 °C. apabila 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 saat dicampurkan dengan air yang suhunya lebih tinggi maka bakal terjadi peningkatan suhu. Maka air bersuhu 20 °C bakal menerima sejumlah kalor buat meningkatkan suhu, proses ini dinamakan Q1 pada blog diagram. Kemudian saat air bersuhu 80 °C dicampurkan dengan air yang suhunya lebih rendah maka bakal terjadi penurunan suhu. sehingga air bersuhu 80 °C bakal melepaskan kalor buat menurunkan suhu proses ini dinamakan Q2 pada blog diagram.

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta 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) ialah suhu air bersuhu tinggi serta yang menerima kalor ialah air bersuhu rendah. Dan pada proses ini tak ada proses perubahan wujud zat, maka diperoleh

Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal ialah 55 °C

Cara 2 – Menggunakan Rumus Asas Black Termodifikasi

Karena kedua zat telah berbentuk cair (air) maka tak ada terjadi perubahan wujud zat. Seperti perubahan es menjadi air (melebur). Gunakan rumus suhu pencampuran dua zat namun tanpa perubahan wujud zat. Seperti proses melebur.

Jadi, suhu akhir campuran pada saat terjadi kesetimbangan termal ialah 55 °C

Contoh 3 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Sebuah logam tembaga yang mempunyai massa m, mula-mula suhu tembaga ialah 90 °C kemudian dimasukkan ke dalam wadah berisi 100 gram air pada suhu 20 °C. apabila suhu setimbang sistem ialah 65 °C, kalor jenis air ialah 1 kal.gram^(-1)°C^(-1) serta kalor jenis tembaga ialah 0,215 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan massa logam tembaga tersebut? (Asumsikan kalau wadah tak mempengaruhi sistem)

Jawab :
Langkah 1 : Menggambarkan blog diagram sistem

Air ialah sistem yang menerika kalor serta tembaga ialah sistem yang melepaskan kalor. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta yang ditanyakan

Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : t = tembaga serta 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 ialah 0,84 kg

Contoh 4 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Susu cair sebanyak 80 gram mempunyai suhu 25 °C dituangkan ke dalam sebuah cangkir. Selanjutnya, susu tersebut dicampurkan dengan kopi panas yang mempunyai massa 120 gram serta suhu 80 °C. Anggap kalor jenis kedua cairan sama serta asumsikan kalau cangkir tak menyerap maupun melepaskan kalor. Tentukan suhu kesetimbangan termal campuran tersebut?

Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram pencampuran dua cairan tersebut

Karena asumsikan kalau cangkir tak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka Susu ialah sistem yang menerika kalor karna mempunyai suhu yang lebih rendah. Sedangkan, kopi ialah sistem yang melepaskan kalor karna mempunyai suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta yang ditanyakan

Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : s = susu serta 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 serta Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black

Jadi, suhu kesetimbangan termal campuran tersebut ialah 58 °C

Contoh 5 - Soal Dan Pembahasan Asas Black

Sepotong aluminium bermassa 200 gram serta mempunyai suhu 20 °C. Kemudian aluminium tersebut dimasukkan ke dalam bejana yang berisikan air bermassa 100 gram serta mempunyai suhu 80 °C. apabila dikenal kalau kalor jenis aluminium tersebut ialah 0,22 kal.gram^(-1)°C^(-1) serta kalor jenis air ialah 1 kal.gram^(-1)°C^(-1). Tentukan suhu akhir air serta aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?

Jawab:
Langkah 1 : Gambarkan blog diagram proses pencampuran aluminium serta air

Asumsikan kalau bejana tak menyerap maupun melepaskan kalor. Maka aluminium ialah sistem yang menerika kalor karna mempunyai suhu yang lebih rendah. Sedangkan, air ialah sistem yang melepaskan kalor karna mempunyai suhu yang lebih tinggi. Besarnya kalor yang diterima sama dengan besarnya kalor yang di lepas (Asas Black)

Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta yang ditanyakan

Diketahui:
Misalkan kita simbolkan : al = aluminium serta 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 serta aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc)?

Langkah 3 : Gunakan Konsep serta Rumus yang sesuai
Gunakan Rumus Asas Black

Jadi, suhu akhir air serta aluminium setelah terjadi kesetimbangan termal (Tc) ialah 61,67 °C atau mendekati 62 °C


Baca Juga : Kumpulan Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Mesin Karnot serta Hukum Kedua Termodinamika


Itulah artikel tentang Contoh Soal Dan Pembahasan Asas Black semoga artikel ini bermanfaat serta Terima Kasih telah berkunjung.

Bagikan Artikel ini