Suhu dan kalor jadi salah satu materi yang sering bikin siswa kelas 11 garuk-garuk kepala. Rumusnya lumayan banyak, mulai dari konversi satuan suhu, pemuaian, sampai Asas Black yang legendaris itu. Belum lagi soal cerita yang bikin bingung harus mulai dari mana. Padahal, kalau sudah paham konsep dasarnya, materi ini sebenarnya cukup seru dan banyak contohnya di kehidupan sehari-hari.
Nah, buat kamu yang sedang mempersiapkan ulangan harian, PTS, atau PAS, kumpulan latihan soal berikut bisa jadi bahan latihan mandiri. Soal-soalnya sudah disusun bertingkat, dari yang mudah sampai yang butuh sedikit pemikiran ekstra. Kunci jawaban dan pembahasan singkat juga sudah disertakan di bagian akhir supaya kamu bisa langsung mengecek pekerjaan sendiri.
Ringkasan Singkat Materi Suhu dan Kalor
Sebelum masuk ke soal, ada baiknya mengingat lagi poin-poin penting berikut:
-
Suhu menyatakan derajat panas suatu benda, satuannya Kelvin (SI), Celcius, Reaumur, dan Fahrenheit.
-
Kalor adalah energi yang berpindah karena perbedaan suhu, satuannya Joule atau kalori.
-
Rumus kalor: Q = m · c · ΔT
-
Kalor lebur: Q = m · L
-
Kalor uap: Q = m · U
-
Asas Black: Qlepas = Qterima
-
Pemuaian panjang: ΔL = L₀ · α · ΔT
-
Pemuaian luas: ΔA = A₀ · β · ΔT
-
Pemuaian volume: ΔV = V₀ · γ · ΔT, dengan γ = 3α
Kalau rumus-rumus di atas sudah nempel di kepala, lanjut ke soal-soal berikut.
Latihan Soal Pilihan Ganda
1. Suhu 45°C jika dinyatakan dalam Fahrenheit adalah…
A. 81°F
B. 95°F
C. 113°F
D. 121°F
E. 135°F
2. Sebuah termometer X memiliki titik beku air 20°X dan titik didih air 120°X. Jika suatu benda diukur dengan termometer Celcius menunjukkan 40°C, maka suhu benda tersebut dalam termometer X adalah…
A. 50°X
B. 55°X
C. 60°X
D. 65°X
E. 70°X
3. Batang besi panjangnya 2 meter dipanaskan dari 20°C hingga 70°C. Jika koefisien muai panjang besi 0,000012/°C, pertambahan panjang batang adalah…
A. 0,6 mm
B. 1,2 mm
C. 1,8 mm
D. 2,4 mm
E. 3,0 mm
4. Air sebanyak 500 gram dipanaskan dari 25°C menjadi 75°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg°C, kalor yang dibutuhkan adalah…
A. 52.500 J
B. 105.000 J
C. 157.500 J
D. 210.000 J
E. 262.500 J
5. Es bermassa 200 gram pada suhu 0°C dilebur seluruhnya menjadi air 0°C. Jika kalor lebur es 336.000 J/kg, kalor yang diperlukan adalah…
A. 33.600 J
B. 50.400 J
C. 67.200 J
D. 84.000 J
E. 100.800 J
6. Dua ratus gram air bersuhu 80°C dicampur dengan 300 gram air bersuhu 20°C. Suhu campuran akhirnya adalah…
A. 38°C
B. 42°C
C. 44°C
D. 46°C
E. 50°C
7. Perhatikan pernyataan berikut:
(1) Kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.
(2) Kalor jenis bergantung pada massa benda.
(3) Kapasitas kalor adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1°C.
(4) Kalor dapat berpindah secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
Pernyataan yang benar adalah…
A. (1), (2), dan (3)
B. (1), (3), dan (4)
C. (2), (3), dan (4)
D. (1) dan (2) saja
E. (3) dan (4) saja
8. Sebuah logam bermassa 100 gram dipanaskan hingga 90°C lalu dimasukkan ke dalam 200 gram air bersuhu 25°C. Jika suhu campuran menjadi 30°C dan kalor jenis air 4.200 J/kg°C, kalor jenis logam tersebut sekitar…
A. 350 J/kg°C
B. 420 J/kg°C
C. 525 J/kg°C
D. 630 J/kg°C
E. 700 J/kg°C
Latihan Soal Uraian
9. Konversikan suhu 300 K ke dalam skala Celcius, Reaumur, dan Fahrenheit.
10. Sebuah plat aluminium berbentuk persegi dengan sisi 20 cm dipanaskan hingga suhunya naik 50°C. Jika koefisien muai panjang aluminium 0,000024/°C, hitunglah pertambahan luas plat tersebut.
11. Sebongkah es bermassa 100 gram bersuhu -5°C dipanaskan hingga seluruhnya menjadi air bersuhu 10°C. Jika kalor jenis es 2.100 J/kg°C, kalor lebur es 336.000 J/kg, dan kalor jenis air 4.200 J/kg°C, hitunglah total kalor yang dibutuhkan.
12. Jelaskan mengapa gagang panci biasanya terbuat dari bahan yang bersifat isolator, sedangkan badan panci terbuat dari logam. Kaitkan jawabanmu dengan konsep konduksi kalor.
Kunci Jawaban dan Pembahasan
1. Jawaban: C
Rumus konversi: F = (9/5)C + 32
F = (9/5)(45) + 32 = 81 + 32 = 113°F
2. Jawaban: C
Gunakan perbandingan skala:
(X – 20) / (120 – 20) = (C – 0) / (100 – 0)
(X – 20) / 100 = 40 / 100
X – 20 = 40
X = 60°X
3. Jawaban: B
ΔL = L₀ · α · ΔT
ΔL = 2 · 0,000012 · 50 = 0,0012 m = 1,2 mm
4. Jawaban: B
Q = m · c · ΔT
Q = 0,5 · 4.200 · 50 = 105.000 J
5. Jawaban: C
Q = m · L
Q = 0,2 · 336.000 = 67.200 J
6. Jawaban: C
Gunakan Asas Black:
m₁c(T₁ – Tc) = m₂c(Tc – T₂)
200(80 – Tc) = 300(Tc – 20)
16.000 – 200Tc = 300Tc – 6.000
22.000 = 500Tc
Tc = 44°C
7. Jawaban: B
Pernyataan (2) salah karena kalor jenis tidak bergantung pada massa, melainkan pada jenis zatnya. Pernyataan (1), (3), dan (4) benar.
8. Jawaban: D
Qlepas = Qterima
m_logam · c_logam · ΔT = m_air · c_air · ΔT
0,1 · c · (90 – 30) = 0,2 · 4.200 · (30 – 25)
0,1 · c · 60 = 0,2 · 4.200 · 5
6c = 4.200
c = 700 J/kg°C
9. Pembahasan:
Celcius: C = K – 273 = 300 – 273 = 27°C
Reaumur: R = (4/5) · 27 = 21,6°R
Fahrenheit: F = (9/5) · 27 + 32 = 48,6 + 32 = 80,6°F
10. Pembahasan:
β = 2α = 0,000048/°C
A₀ = 20 cm × 20 cm = 400 cm²
ΔA = A₀ · β · ΔT = 400 · 0,000048 · 50 = 0,96 cm²
11. Pembahasan:
Tahap 1 (es -5°C → 0°C):
Q₁ = 0,1 · 2.100 · 5 = 1.050 J
Tahap 2 (es 0°C → air 0°C):
Q₂ = 0,1 · 336.000 = 33.600 J
Tahap 3 (air 0°C → 10°C):
Q₃ = 0,1 · 4.200 · 10 = 4.200 J
Qtotal = 1.050 + 33.600 + 4.200 = 38.850 J
12. Pembahasan:
Logam bersifat konduktor yang baik, sehingga cepat menghantarkan panas dari api ke makanan di dalam panci. Sementara itu, gagang panci dibuat dari bahan isolator seperti plastik atau kayu agar panas tidak merambat ke tangan saat panci dipegang. Prinsip ini sesuai dengan konsep konduksi, di mana kalor berpindah melalui zat padat tanpa disertai perpindahan partikel zatnya.
Tips Mengerjakan Soal Suhu dan Kalor dengan Cepat
Pertama, selalu tulis besaran yang diketahui lengkap dengan satuannya. Kesalahan paling umum terjadi karena lupa mengubah gram ke kilogram atau cm ke meter. Kedua, identifikasi dulu apakah soal termasuk konversi suhu, pemuaian, atau pencampuran. Kalau soal pencampuran, hampir dipastikan pakai Asas Black. Ketiga, untuk soal berlapis seperti es mencair lalu menghangat, pecah perhitungannya menjadi beberapa tahap supaya tidak ada yang terlewat.
Rajin berlatih dengan variasi soal akan membuat kamu semakin peka terhadap pola. Materi suhu dan kalor sebenarnya bukan materi yang sulit asal teliti dalam mengerjakan. Semoga latihan soal di atas membantu persiapan ulanganmu. Kalau masih ada yang bingung, coba ulangi pembahasannya pelan-pelan sambil menulis ulang langkahnya di buku catatan.
