Perpindahan kalor SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Sebatang logam dipanaskan hingga suhunya 80oC panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien muai panjang logam 3 . 10-3 /oC dan suhu mula-mula logam 30oC, maka panjang mula-mula logam adalah...
A. 100 cm
B. 101,5 cm
C. 102 cm
D. 102,5 cm
E. 103 cm

Pembahasan:
Diketahui:
L = 115 cm
T = 80oC
α = 3 . 10-3 /oC
T0 = 30oC
Ditanya: L0 = ...
Jawab:
ΔL = L0 . α . ΔT
L – L0 = L0 . 3 . 10-3 /oC (80oC – 30oC)
115 cm – L0 = L0 . 0,15
115 cm = L0 . 0,15 + L0 = L0 . 1,15
L0 = 115 cm / 1,15 = 100 cm

Nomor 2
Sebatang baja (koefisien muai panjang = 10-5 /oC) mempunyai panjang 100 cm. Kemudian baja dipanaskan sampai suhunya 100 oC sehingga panjang baja menjadi 100,07 cm. Suhu batang baja mula-mula sebelum adalah...
A. 70 oC
B. 50 oC
C. 30 oC
D. 20 oC
E. 10 oC

Pembahasan:
Diketahui:
α = 10-5 /oC
L0 = 100 cm
L = 100,07 cm
 T = 100 oC
Ditanya: T0 = ...
Jawab:
ΔL = L0 . α . ΔT
100,07 – 100 = 100 . 10-5 (100 – T0)
0,07 = 10-3 (100 – T0)
100 – T0 = 0,07 . 103 = 70
T0 = 100 – 70 = 30 oC

Nomor 3
Suatu batang kuningan mula-mula panjangnya 40 cm. Saat dipanaskan pada suhu 80 oC panjangnya menjadi 40,04 cm. Jika koefisien muai panjang kuningan 2,0 . 10-5 /oC maka suhu awal batang kuningan tersebut adalah...
A. 20 oC
B. 22 oC
C. 25 oC
D. 30 oC
E. 50 oC

Pembahasan:
Diketahui:
L0 = 40 cm
T = 80oC
L = 40,04 cm
α = 2,0 . 10-5 /oC
Ditanya: T0 = ...
Jawab:
a.    Terlebih dahulu hitung ΔT.
ΔL = L0 . α . ΔT
L – L0 = L0 . 3 . 10-3 /oC ΔT
40,04 – 40 = 40 . 2,0 . 10-5 ΔT
0,04 = 80 . 10-5 ΔT
ΔT = 0,04 / 80 . 10-5 = 50oC
b.    Menghitung T0.
ΔT = T – T0
T0 = T – ΔT = 80oC – 50oC = 30oC
Jawaban: D

Nomor 4
Transfer kalor dalam gas dapat terjadi melalui

1. radiasi
2. konduksi
3. konveksi
4. sublimasi

Pembahasan
Transfer kalor dalam gas dapat terjadi melalui radiasi dan konveksi. Pada zat pada melalui konduksi
Jawaban: b

Nomor 5
Jika kita berada didekat api unggun maka kalor akan merambat dari api unggun ke tubuh kita melalui proses...
A. radiasi dan konveksi
B. radiasi dan konduksi
C. konduksi dan konveksi
D. radiasi
E. konveksi

Pembahasan
Api unggun sampai ke tubuh kita melalui proses radiasi dan konveksi.
Pada radiasi yang merambat adalah gelombang elektromagnetik karena dalam api unggun terkandung infra merah dan cahaya tampak. Pada konveksi perambatannya melalui fluida yaitu berupa udara.


Nomor 6
Dua jenis bola sejenis tetapi berbeda ukuran memancarkan energi radiasi yang sama besar ke sekitarnya. Jika bola A berjari-jari r bersuhu T, maka bola B yang berjari-jari 2 akan bersuhu...
A. 0,3 T
B. 0,5 T
C. 0,7 T
D. 0,9 T
E. 1,1 T

Pembahasan
P = e . σ . A . T⁴ = e . σ . (4πr²) T⁴
P sebanding dengan r² T⁴
PA = PB
rA² TA⁴ = rB² TB⁴
r² T⁴ = (2r)² TB⁴
TB = 0,7 T
Jawaban: C