Contoh soal & penyelesaian UN tentang gas ideal

Dibwah adalah penyelesaian soal Ujian Nasional fisika tentang gas ideal. Penyelesaian soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Pernyataan-pernyataan dibawah berkaitan dengan gas!

1. Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul
2. Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju konstan dan gerakannya acak.
3. Tumbukan yang terjadi antar partikel maupun dengan dinding wadah lenting sempurna.
4. Dalam setiap gerak partikel gas tidak berlaku hukum-hukum Newton tentang gerak.
5. Terdapat gaya tarik menarik antar partikel maupun partikel dengan dinding wadah.

Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah....
A. 1, 2, 3
B. 1, 2, 5
C. 1, 4, 5
D. 2, 3, 4
E. 3, 4, 5

Pembahasan
Yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah pernyataan nomor 1 , 2 dan 3. Pernyataan 4 dan 5 tidak sesuai dengan sifat gas ideal karena:

• Pernyataan 4 seharunya: Dalam setiap gerak partikel gas berlaku hukum-hukum Newton tentang gerak.
• Pernyataan 5 seharusnya: Gaya tarik-menarik antar partikel maupun partikel dengan dinding wadah diabaikan.

Jawaban: A

Nomor 2 (UN 2016)
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V1 pada suhu T1 dan tekanan P1. Jika suhu gas menjadi 3T1 dan tekanan 5/3 P1 maka perbandingan volume gas akhir dengan volume gas mula-mula adalah...
A. 3 : 5
B. 5 : 9
C. 9 : 5
D. 9 : 15
E. 15: 9

Pembahasan
Diketahui:
T2 = 3T1
P2 = 5/3P1
Ditanya: V2 : V1
Jawab:
Berdasarkan persamaan umum gas ideal:
(P1 . V1) / T1 = (P2 . V2) / T2
Maka,
V2 : V1 = P1 . T2  : P2 . T1
V2 : V1 = P1 . 3T1 : 5/3P1 . T1
V2 : V1 = 3 : 5/3 = 9 : 5
Jawaban: C

Nomor 3 (UN 2016)
Perhatikan pernyataan berikut!.

1. Partikel gas tidak tersebar merata dalam ruangan
2. Lintasan partikel selalu sembarang dan teratur
3. Tumbukan antar partikel lenting sempurna
4. Ukuran partikel sangat kecil dibanding ruang yang ditempati.
5. Hukum Newton berlaku untuk semua partikel gas.

Pernyataan yang tepat tentang sifat gas ideal adalah...
A. 1, 2, 3
B. 1, 3, 5
C. 2, 3, 4
D. 2, 4, 5
E. 3, 4, 5

Pembahasan
Pernyataan yang benar adalah nomor 3, 4, dan 5.
Jawaban: E

Nomor 4 (UN 2016)
Gas ideal dalam ruang tertutup bertekanan P mengalami kenaikan tekanan menjadi 5/4 P dan volumenya dari V menjadi 2V. Perbandingan suhu gas sebelum dan sesudah mengalami perubahan adalah....
A. 1 : 2
B. 2 : 1
C. 2 : 5
D. 5 : 2
E. 5 : 4

Pembahasan
Diketahui:
P1 = P
P2 = 5/4 P
V1 = V
V2 = 2 V
Ditanya T1 : T2
Jawab:
Perdasarkan persamaan umum gas ideal:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
T1 : T2 = P1 . V1 : P2 . V2
T1 : T2 = P . V : 5/4 P . 2V
T1 : T2 = 2 : 5
Jawaban: C

Penyelesaian soal UN fisika tentang Peluruhan

Dibawah ini adalah penyelesaian soal Ujian Nasional fisika SMA tentang peluruhan. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar grafik peluruhan!



Jumlah massa yang belum meluruh setelah 12 jam adalah...
A. 50 gram
B. 70 gram
C. 100 gram
D. 125 gram
E. 150 gram

Pembahasan
Diketahui:
N0 = 800 gram
T1/2 = 4 jam
t = 12 jam
Ditanya: N yang belum meluruh?
Jawaban:
N = N0 (1/2)^t/T1/2
N = 800 gram (1/2)^12/4
N = 800 gram (1/2)³ = 100 gram
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan peluruhan suatu radioaktif tertentu berikut!.



Massa zat radioaktif yang tersisa setelah meluruh selama 40 sekon adalah.....
A. 3,125 gram
B. 6,25 gram
C. 8,50 gram
D. 15,25 gram
E. 20,50 gram

Pembahasan
Diketahui:
N0 = 100 gram
t = 10 s maka N = 50 gram
t = 20 s maka N = 25 gram
Ditanya: N ketika t = 40 gram
Jawab:
Berdasarkan grafik diatas terlihat, zat radioaktif tersisa setengahnya setelah 10 s.
t = 0, N = 100 gram
t = 10 s, N = 50 gram
t = 20 s, N = 25 gram
t = 30 s, N = 12,50 gram
t = 40 s, N = 6,25 gram
Jawaban: B

Penyelesaian soal UN tentang energi reaksi inti

Dibawah ini adalah penyelesaian soal Ujian Nasional fisika tentang energi reaksi inti. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan reaksi inti berikut!.
2 2He³ → 2He⁴ + 2 1H¹. Jika diketahui massa:
He⁴ = 4,003 sma
He³ = 3,017 sma
H¹ = 1,008 sma
(1 sma setara dengan energi 931 MeV), maka energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah....
A. 2794,860 MeV
B. 952,413 MeV
C. 95,655 MeV
D. 13,965 MeV
E. 11,761 MeV

Pembahasan
Energi pada reaksi inti:
E = (massa pereaksi - massa hasil reaksi) 931 MeV
E = (2 m 2He³ - [m 2He⁴ + 2 m 1H¹]) 931 MeV
E = (2 . 3,017 - [4,003 + 2 . 1,008]) 931 MeV
E = (6,034 - 6,019) 931 MeV
E = 13,965 MeV
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan reaksi inti berikut!
3Li⁷ + 1H¹ → 2 2He⁴
Massa 3Li⁷ = 7,0178 sma, massa 1H¹ = 1,0078 sma, massa 2He⁴ = 4,0038 sma dan 1 sma = 931 MeV. Energi yang dihasilkan pada reaksi tersebut adalah...
A. 9,582 MeV
B. 16,758 MeV
C. 24,628 MeV
D. 32,257 MeV
E. 37,245 MeV

Pembahasan
Energi pada reaksi inti:
E = (massa pereaksi - massa hasil reaksi) 931 MeV
E = ([3Li⁷  + 1H¹] - 2He⁴) 931 MeV
E = ([7,0178 + 1,0078] - 2 . 4,0038) 931 MeV
E = (8,0256 - 8,0076) 931 MeV
E = 16,758 MeV
Jawaban: B

Contoh soal UN tentang Lup & penyelesaiannya

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika SMA tentang Lup. Lup atau kaca pembesar adalah alat untuk melihat benda-benda kecil agar terlihat besar. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan Ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan Lup berkekuatan 10 Dioptri, jarak baca normal petugas 25 cm. Perbesaran anguler maksimum yang diperoleh pada pengamatan mata berakomodasi maksimum adalah....
A. 2 kali
B. 2,5 kali
C. 3 kali
D. 3,5 kali
E. 10 kali

Pembahasan
Diketahui:
D = 10 Dioptri
Sn = 25 cm
Ditanya: M (mata berakomodasi maksimum)
Jawab:
Hitung terlebih dahulu fokus Lup
D = 1 / f maka f = 1/D = 1/10 = 0,1 m = 10 cm
Jadi
M = (Sn/f) + 1
M = (25/10) + 1 = 2,5 + 1 = 3,5 kali
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2016)
Seorang tukang arloji bekerja dengan memakai lup yang berkekuatan 12,0 dioptri. Jika pengamatan dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum, maka perbesaran sudut lup adalah ... (Sn = 25 cm)
A. 4,1 kali
B. 4,0 kali
C. 3,1 kali
D. 2,1 kali
E. 1,5 kali

Pembahasan
Diketahui:
D = 12,0 dioptri
Sn = 25 cm
Ditanya: M (mata berakomodasi maksimum)
Jawab.
Hitung terlebih dahulu fokul lup
f = 1/D = 1/12 = 0,08 m = 8 cm
Maka
M = 25/8 + 1 = 4,1 kali
Jawaban: A

Contoh soal UN perpindahan kalor konduksi & penyelesaian

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang perpindahan kalor secara konduksi. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-ujung lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.



Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal adalah...
A. 120^oC
B. 100^oC
C. 90^oC
D. 80^oC
E. 60^oC

Pembahasan
Diketahui
kP = 4 kQ
Tp = 25^oC
Tq = 200^oC
Ditanya: T
Jawab:
Pada saat kedua logam disambung maka laju kalor konduksi kedua logam sama, sehingg
Hp = Hq
kp . Ap . ΔTp / Lp = kq . Aq . ΔTq / Lq
Karena panjang dan luas penampang logam sama maka hubungannya menjadi:
kp . ΔTp = kq . ΔTq
4kq (T - Tp) = kq (Tq - T)
4 (T - 25) = 200 - T
4T - 100 = 200 - T
4T + T = 200 + 100
5T = 300
T = 60^oC
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2016)
Dua buah logam A dan B memiliki luas penampang dan panjang yang sama seperti gambar.



Jika koefisien konduksi termal logam A = 2 kali koefisien konduksi termal logam B, maka suhu tepat pada sambungan kedua logam adalah...
A. 20^oC
B. 30^oC
C. 40^oC
D. 60^oC
E. 80^oC

Pembahasan
Diketahui
kA = 2 kB
TA = 20^oC
TB = 80^oC
Ditanya: T = ...
Jawab:
Pada saat kedua logam disambung maka laju kalor konduksi kedua logam sama, sehingg
HA = HB
kA . AA . ΔTA / LA = kB . AB . ΔTB / LB
Karena panjang dan luas penampang logam sama maka hubungannya menjadi:
kA . ΔTA = kB . ΔTB
2kB (T - TA) = kB (TB - T)
2 (T - 20) = 80 - T
2T - 40 = 80 - T
2T + T = 80 + 40
3T = 120
T = 40^oC
Jawaban: C

Contoh soal & pembahasan UN asas Black

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang asas Black. Secara matematis asas Black menyatakan kalor yang diserap = kalor yang dilepas. Zat yang menyerap kalor adalah yang bersuhu rendah dan yang melepas kalor adalah zat yang bersuhu tinggi. Untuk lebih jelasnya, pelajari pembahasan soal dibawah ini.

Nomor 1 (UN 2016)
Setengah kilogram es bersuhu - 20^oC dicampur dengan air 20^oC sehingga menjadi air seluruhnya pada suhu 0^oC. Jika kalor jenis es 0,5 kal/g.^oC, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g.^oC, maka massa air mula-mula adalah...
A. 1,50 kg
B. 2,25 kg
C. 3,75 kg
D. 4,50 kg
E. 6,00 kg

Pembahasan
Diketahui:
mes = 0,5 kg
T1 = - 20 C
T = 0 C
T2 = 20 C
ces = 0,5 kal/g.C
Les = 80 kal/g
cair = 1 kal/g.C
Ditanya: mair = ...?
Bardasarkan asas Black: kalor yang diserap = kalor yang dilepas.
Pada soal ini, Zat yang menyerap kalor adalah es karena suhunya lebih rendah daripada air. Zat yang melepas kalor adalah air.
mes Les + mes . ces . (T - T2) = mair . cair . (T1 - T)
0,5 . 80 + 0,5 . 0,5 (0 - (-20)) = mair . 1 (20 - 0)
40 + 5 = 20 mair
45 = 20 mair
mair = 45/20 kg = 2,25 kg
Jawaban: B

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah bejana berisi 800 gram air bersuhu 30^oC dan kalor jenis air 4200 J/kg.J. Sebanyak 250 gram logam yang suhunya 80^oC dimasukkan kedalam bejana tersebut. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi antara air dan logam serta suhu akhir campuran = 40^oC maka kalor jenis logam adalah...
A. 900 J/kg.J
B. 840 J/kg.J
C. 420 J/kg.J
D. 210 J/kg.J
E. 120 J/kg.J

Pembahasan
Sama seperti nomor 1, gunakan asas Black. Zat yang menyerap kalor adalah air dan yang melepas kalor adalah logam.
mair . cair (T - T2) = mL . CL (T1 - T)
800 . 4200 . (40 - 30) = 250 . cL . (80 - 40)
33.600.000 = 10000 . cL
cL = 33.600.000 / 10.000 = 336 J/kg.J
Jawaban: -

Contoh soal & pembahasan UN tentang pemuaian

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang pemuaian. Seperti diketahui, pemuaian terdiri dari muai panjang, muai luas dan muai volume. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Pada gambar berikut, bejana kaca yang memiliki koefisien muai panjang 3 x 10^-5 /^oC diisi penuh dengan raksa yang memiliki koefisien muai ruang 54 x 10^-5 /C pada suhu 25 ^oC. Bila kemudian bejana dipanaskan hingga suhunya menjadi 50 ^oC, volume raksa yang tumpah adalah...



A. 2,375 cc
B. 2,825 cc
C. 3,375 cc
D. 3,825 cc
E. 4,375 cc

Pembahasan
Diketahui:
T1 = 25 ^oC
T2 = 50 ^oC
α = 3 x 10^-5 /^oC
γ = 54 x 10^-5 /^oC
Ditanya: V raksa yang tumpah.
Jawab:
Hitung terlebih dahulu perubahasan suhu:
ΔT = T2 - T1 = 50 - 25 = 25 ^oC

Hitung volume bejana
Vb = V1 (1 + 3α . ΔT) = 300 (1 + 3 . 3 x 10^-5 . 25)
Vb = 300,675 cc

Hitung volume raksa
Vr = V1 (1 + γ . ΔT) = 300 (1 + 54 x 10^-5 . 25)
Vr = 304,05 cc

Jadi volume raksa yang tumpah:
V = Vr - Vb = 304,05 cc - 300,675 cc = 3,375 cc
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah bejana baja 4 liter, 95% volumenya diisi alkohol. Pada suhu awal 0 ^oC, bejana ini beserta isinya dipanaskan sampai suhunya menjadi 70 ^oC. Jika koefisien muai panjang baja 0,000011 /^oC dan koefisien mual alkohol 0,001 /^oC, volume alkohol yang tumpah adalah...
A. 76,65 cm³
B. 65,76 cm³
C. 56,76 cm³
D. 50,76 cm³
E. 46,76 cm³

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu volume bejana setelah dipanaskan
Vb = = V1 (1 + 3α . ΔT) = 4 (1 + 3 . 0,000011 . 70)
Vb = 4,00231 L

Hitung volume awal alkohol (V1)
V1 = 95 % x 4 L = 3,8 L

Hitung volume alkohol setelah dipanaskan
Va = V1 (1 + γ . ΔT) = 3,8 (1 + 0,001 . 70)
Va = 4,066 L

Jadi volume alkohol yang tumpah:
V = Va - Vb = 4,066 L - 4,00231 L = 0,06369 L
V = 0,06369 dm3 = 63,69 cm³
Jawaban: -