Pembahasan Fisika UN 2017 No. 21 - 25
Jumat, 25 Mei 2018
Tambah Komentar
Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 21 sampai dengan nomor 25 tentang:
- kalor,
- perpindahan panas,
- asas Black,
- hantaran panas, dan
- teori kinetik gas.
Soal No. 21 tentang Kalor
Grafik di bawah ini merupakan data yang diperoleh dari pemanasan bubuk sampel zat tertentu bermassa 0,10 kg.
Kalor jenis sampel zat adalah ….
Kalor jenis sampel zat adalah ….
A. 240 J.kg−1.K−1
B. 420 J.kg−1.K−1
C. 840 J.kg−1.K−1
D. 2.400 J.kg−1.K−1
E. 4.200 J.kg−1.K−1
B. 420 J.kg−1.K−1
C. 840 J.kg−1.K−1
D. 2.400 J.kg−1.K−1
E. 4.200 J.kg−1.K−1
Pembahasan
Suatu zat yang dipanaskan (diberikan kalor) akan mengalami kenaikan suhu sesuai rumus:
Q = mc∆t
Kalor jenis c berdasarkan rumus di atas adalah:
Nilai Q dan ∆t bisa kita peroleh dari grafik di atas. Kita ambil saja data yang paling kecil (untuk mempermudah penghitungan), yaitu Q = 420 J dan ∆T = 10 K. Sedangkan nilai m sudah diketahui dalam soal. Sehingga nilai c adalah:
Jadi, kalor jenis sampel zat tersebut adalah 420 J.kg−1.K−1 (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 22 tentang Perpindahan Panas
Dua logam sejenis A dan B masing-masing bersuhu TA dan TB diletakkan dalam ruangan bersuhu T. Jika suhu T > TA dan TB < T, setelah waktu tertentu (t) bentuk grafik hubungan T terhadap t yang tepat untuk keadaan tersebut adalah ….
Pembahasan
Diketahui pada soal bahwa T > TA dan TB < T.
Berarti suhu logam A maupun logam B lebih rendah dari suhu ruangan.
Akibatnya kedua logam tersebut akan menyerap suhu ruangan sehingga suhu
keduanya akan naik.
Jadi, grafik T-t yang tepat adalah opsi (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 23 tentang Asas Black
Sebanyak 75 gram air yang suhunya 20 ℃ dicampurkan dengan 50 gram air
yang suhunya tak diketahui. Jika suhu akhir campuran 40 ℃ maka suhu air
50 gram mula-mula adalah ….A. 70 ℃
B. 50 ℃
C. 40 ℃
D. 30 ℃
E. 20 ℃
B. 50 ℃
C. 40 ℃
D. 30 ℃
E. 20 ℃
Pembahasan
Bagan ilustrasi untuk soal di atas adalah:
Air yang bermassa 75 gram akan menyerap kalor sebesar Q1 sedangkan air yang bermassa 50 gram akan melepas kalor sebesar Q2. Sesuai dengan asas Black, kalor yang diserap sama dengan kalor yang dilepas.
Q1 = −Q2
m1 c(t − t1) = −m2 c(t − t2)
75(40 − 20) = −50(40 − t2)
1500 = −2000 + 50t2
50t2 =2500 3500
t2 =50 70
m1 c(t − t1) = −m2 c(t − t2)
75(40 − 20) = −50(40 − t2)
1500 = −2000 + 50t2
50t2 =
t2 =
Jadi, suhu mula-mula air 50 gram adalah 50 70 ℃ (B A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 24 tentang Hantaran Panas
Tiga batang P, Q, dan R dari jenis berbeda memiliki panjang dan luas penampang sama disambung seperti gambar.
Koefisien konduksi bahan kP = 2kQ = 4kR, maka suhu sambungan T2 dan T3 adalah ….A. T2 = 30 ℃, T3 = 70 ℃
B. T2 = 30 ℃, T3 = 60 ℃
C. T2 = 30 ℃, T3 = 50 ℃
D. T2 = 20 ℃, T3 = 50 ℃
E. T2 = 20 ℃, T3 = 40 ℃
Koefisien konduksi bahan kP = 2kQ = 4kR, maka suhu sambungan T2 dan T3 adalah ….A. T2 = 30 ℃, T3 = 70 ℃
B. T2 = 30 ℃, T3 = 60 ℃
C. T2 = 30 ℃, T3 = 50 ℃
D. T2 = 20 ℃, T3 = 50 ℃
E. T2 = 20 ℃, T3 = 40 ℃
Pembahasan
Perpindahan panas pada logam termasuk peristiwa konduksi yang dirumuskan sebagai:
Karena panjang dan luasnya sama maka nilai H hanya bergantung pada k dan ∆t.
H ~ k∆t
Pada sambungan P-Q, logam P menyerap panas (karena suhunya lebih
rendah) sedangkan logam Q melepas panas (karena suhunya lebih tinggi)
dengan kP = 2kQ.
HP = −HQ
kP (T2 − T1) = −kQ (T2 − T3)
2kQ (T2 − 10) = −kQ (T2 − T3)
2T2 − 20 = −T2 + T3
3T2 − 20 = T3
T3 = 3T2 − 20 … (1)
kP (T2 − T1) = −kQ (T2 − T3)
2
2T2 − 20 = −T2 + T3
3T2 − 20 = T3
T3 = 3T2 − 20 … (1)
Sementara itu, pada sambungan Q-R, logam Q menyerap panas dan logam R melepas panas dengan 2kQ = 4kR atau kQ = 2kR.
HQ = −HR
kQ (T3 − T2) = −kR (T3 − T4)
2kR (T3 − T2) = −kR (T3 − 80)
2T3 − 2T2 = −T3 + 80
3T3 = 2T2 + 80 … (2)
kQ (T3 − T2) = −kR (T3 − T4)
2
2T3 − 2T2 = −T3 + 80
3T3 = 2T2 + 80 … (2)
Substitusi persamaan (1) ke persamaan (2).
3T3 = 2T2 + 80
3(3T2 − 20) = 2T2 + 80
9T2 − 60 = 2T2 + 80
7T2 = 140
T2 = 20
3(3T2 − 20) = 2T2 + 80
9T2 − 60 = 2T2 + 80
7T2 = 140
T2 = 20
Substitusi T2 = 20 ke persamaan (1)
T3 = 3T2 − 20
= 3 ∙ 20 − 20
= 60 − 20
= 40
= 3 ∙ 20 − 20
= 60 − 20
= 40
Jadi, suhu sambungan T2 dan T3 berturut-turut adalah 20 ℃ dan 40 ℃ (E).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor.
Soal No. 25 tentang Teori Kinetik Gas
Volume gas ideal di dalam ruangan tertutup diperkecil 1/2 kali semula dalam proses isotermis, maka tekanannya menjadi ….A. 1/4 kali semula
B. 1/2 kali semula
C. 1 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
B. 1/2 kali semula
C. 1 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Pembahasan
Persamaan umum gas ideal dirumuskan sebagai:
PV = nRT
Peristiwa tersebut terjadi dalam proses isotermis atau suhu konstan sehingga:
PV = C
P1 V1 = P2 V2
P1V1 = P2 1/2 V1
P1 = 1/2 P2
P2 = 2P1
P1 V1 = P2 V2
P1
P1 = 1/2 P2
P2 = 2P1
Jadi, tekanan gas dalam peristiwa tersebut menjadi 2 kali semula (D).
Belum ada Komentar untuk "Pembahasan Fisika UN 2017 No. 21 - 25"
Posting Komentar