Pembahasan soal cara perpindahan kalor

Cara perpindahan kalor

Berikut ini adalah pembahasan soal-soal fisika SMA tentang cara perpindahan kalor yang meliputi perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi. Cara perpindahan kalor termasuk dalam bab suhu dan kalor. Jadi bahasan ini adalah lanjutan dari ringkasan materi dan pembahasan soal UN tentang suhu dan kalor. Mudah-mudahan bahasan ini bermanfaat buat semua yang membutuhkan. Langsung saja dapat disimak pembahasannya dibawah ini.

Contoh soal cara perpindahan kalor secara konduksi

Nomor 1
Batang besi homogen salah satu ujungnya dipanasi. Besi itu memiliki luas penampang 17 cm2 dan konduktivitas termal 4 . 105 J/s.m.0C. panjang batang 1 m dan perbedaan suhu kedua ujung 30 0C. Kalor yang merambat dalam batang besi selama 2 detik adalah...
A. 2,81 . 103 J
B. 4,08 . 104 J
C. 4,08 . 105 J
D. 6,00 . 105 J
E. 7,10 . 106 J

Pembahasan:

Diketahui:
A = 17 cm2 = 17 . 10-4 m2
k = 4 . 105 J/m.s.0C
L = 1 m
T = 30 0C
t = 2 s
Ditanya: Q (t = 2 s) = ...
Pembahasan soal cara perpindahan kalor secara konduksi
Nomor 2
Dua batang A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien konduksi 2k dan k. Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujung-ujung yang bebas dikenakan suhu seperti gambar.

Contoh soal cara perpindahan kalor secara konduksi
Suhu (T) pada sambungan A dan B adalah...
A. 80 0C
B. 100 0C
C. 120 0C
D. 150 0C
E.  160 0C

Pembahasan:

Diketahui:
LA = LB
AA = AB (ukuran sama)
kA = 2k
kB = k
TA = 210 0C
TB = 30 0C
Ditanya: T = ...
Jawab:
Untuk soal ini, laju hantaran kalor logam A sama dengan laju hantaran kalor logam B.
Contoh soal cara perpindahan kalor secara konduksi
Nomor 3
Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya. Pada ujung-ujung yang lain diberi panas dengan suhu yang berbeda (lihat gambar).

Contoh soal cara perpindahan kalor 3
Bila panjang dan luas kedua logam sama tetapi konduktivitas logam P dua kali konduktivitas logam Q, suhu tepat pada sambungan (T) adalah...
A. 20 0C
B. 30 0C
C. 40 0C
D.50 0C
E. 60 0C

Pembahasan:
Diketahui:
LP = LQ
AP = AQ (ukuran sama)
kP = 2kQ
TP = 60 0C
TQ = 30 0C
Ditanya: T = ...
Pembahasan soal cara perpindahan kalor 3 
Nomor 4 (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.

Dua logam P dan Q disambung

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

Pembahasan
Diketahui
kP = 4 kQ
Tp = 25oC
Tq = 200oC
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 = 60oC
Jawaban: E

Nomor 5 (UN 2016)
Dua buah logam A dan B memiliki luas penampang dan panjang yang sama seperti gambar.

Contoh soal perpindahan kalor secara konduksi

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

Pembahasan
Diketahui
kA = 2 kB
TA = 20oC
TB = 80oC
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 = 40oC
Jawaban: C

 Contoh soal cara perpindahan kalor  secara radiasi

Nomor 1
Sebuah plat baja dengan panjang 2 m dan lebar 0,5 m suhunya 227 0C. Bila tetapan Boltzman = 5,67 . 10-8 W/m2.K4 dan plat baja hitam sempurna, maka energi total yang dipancarkan setiap detik adalah...
A. 3345,57 Joule
B. 3345,75 Joule
C. 3543,75 Joule
D. 4533,75 Joule
E. 7087,5 Joule

Pembahasan:

Diketahui:
P = 2 m
L = 0,5 m
T = 227 0C = (227 + 273)K =  500 K = 5,67 . 10-8 W/m2.K4
e = 1 (benda hitam e = 1)
Ditanya: W = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung luas permukaan A.
A = P . L = 2 m . 0,5 m = 1 m2
Menghitung W.
W = e . A . T4 = 1 . 5,67 . 10-8 W/m2. K4 . 1 m2 . (500 K)4
W = 5,67 . 10-8 W/K4 (625 . 108 K4) = 3543,75 Joule
Jawaban: C

Nomor 2
Perbandingan jumlah energi yang dipancarkan tiap detik oleh benda hitam pada temperatur 300 K dan 900 K adalah...
A. 1 : 243
B. 1 : 81
C. 1 : 27
D. 1 : 9
E. 1 : 3

Pembahasan:

Diketahui:
T1 = 300 K
T2 = 900 K
e1 = e2 (keduanya benda hitam)
Ditanya: W1 : W2 = ...
Pembahasan soal cara perpindahan kalor 
Nomor 3
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 4
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 5
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


Soal latihan cara perpindahan kalor

Nomor 1
Dua buah dinding masing-masing tebalnya 3 cm dan 5 cm. Koefisien konduksi masing-masing dinding adalah 0,1 kal/cm.s.C dan 0,2 kal/cm.s.C seperti terlukis pada gambar.
Soal latihan konduksi
Besar temperatur bidang batas antara kedua dinding adalah...
A. 32 C
B. 45 C
C. 59 C
D. 63 C
E. 78 C

Nomor 2
Transfer kalor dalam gas dapat terjadi melalui:
1. radiasi
2. konduksi
3. konveksi
4. sublimasi
Yang benar adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. semua

Nomor 3
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

Nomor 4
Karena dapat memerangkap udara didalam nya, sekam padi biasi digunakan sebagai pelindung es agar tidak mencair.
SEBAB
Daya hantar kalor sekam padi jauh lebih rendah daripada daya hantar kalor udara

Nomor 5
Dua 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 2r akan bersuhu...
A. 0,3 T
B. 0,5 T
C. 0,7 T
D. 0,9 T
E. 1,1 T

Nomor 6
Banyaknya energi matahari yang diserap oleh permukaan bumi ditentukan oleh...
1. sifat muka bumi
2. lama penyinaran
3. keadaan awan
4. kemiringan sinar matahari
Yang benar adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. semua
Pembahasan soal cara perpindahan kalor Pembahasan soal cara perpindahan kalor Reviewed by Johan Akhmadin on Monday, August 31, 2015 Rating: 5
Powered by Blogger.