
sumber gambar [pixabay]
1. Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 10 [kg] air dari 20 [C ]sampai 80 [C ]? kalor jenis air = 4180 [J/kg C]
Diketahui :
m = 10 [kg]
T_1 = 20 [C ]
T_2 = 80 [C ]
c = 4180 [J/kg C]
Ditanya : Q = …?
Jawab :
Q = m×c×∆T
Q = m×cÏ€(T_2 – T_1)
Q = 10×4180×(80-20)
= 2508000 [J]
Diketahui :
m = 10 [kg]
L_es = 334 [kJ/kg]
Ditanya : Q = …?
Jawab :
Q = m×L_es
= 10×334
= 3340 [kJ]
Diketahui :
P = 4 [kW] = 4000 [W]
m = 80 [kg]
T_1 = 15 [C]
T_2 = 35 [C]
c = 4200 [J/kg K]
Ditanya : t = …?
Jawab :
W = Q
P = W/t
P = Q/t
P = (m×c×∆T)/t
P = (m×c×(T_2 – T_1)/t
4000 = (80×4200×(35-15)/t
t = 1680 [s]
baca juga : Soal-soal mekanika fluida beserta pembahasannya
4. Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalornya 200[J/C] berisi 200 [gram] air yang suhunya 20 [C]. kedalam kalorimeter itu dituangkan 150 [gram] air dari 100 [C]. Hitung suhu akhir campuran nya!
4.) Diketahui :
C = 200[J/C]
m_air = 200 [gram] = 0,2 [kg]
m_air = 200 [gram] = 0,2 [kg]
c_air = 4180 [J/kg C]
T_k = 20 [C]
T_1 = 20 [C]
T_2 = 100 [C]
Ditanya : T_akhir = Ta = …?
Jawab :
C_k = m_k×c
Menggunakan Asas Black
Q_diterima = Q_lepas
m_k×c×∆T + m_air×c×∆T = m_air×c×∆T
C×∆T + m_air×c×∆T = m_air×c×∆T
200×(Ta-20) + 0,2×4180×(Ta-20) = 0,15×4180×(100-Ta)
1036 (Ta-20) = 627 (100-Ta)
1036 Ta – 20720 = 62700 – 627 Ta
1663 Ta = 83420
Ta = 50,162 [C]
5. Panas sebesar 12 [kJ] diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 [gram] yang memiliki suhu 30 [C]. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 [kal/gram.C], tentukan suhu akhir logam!
Diketahui :
P = 12 [kJ] = 12000 [J]
m = 2500 [gram] = 2,5 [kg]
T_1 = 30 [C]
c = 0,2 [kal/gram.C]= 840 [J/kg C]
Ditanya : T_2 = …?
Jawab :
Q = m×c×(T_2 – T_1)
12000 = 2,5×840×(T_2 – 30)
T_2 – 30 = 12000/(2,5×840)
T_2 = 5,71 + 30
T_2 = 35,71 [C]
6. Sepotong aluminium ( C = 0,21 kal/gram.C) dengan massa 20 gram bersuhu 90 [C ] dijatuhkan pada balok es besar bersuhu 0[C]. Berapakah es dapat dilebur oleh potongan aluminium itu?
Diketahui :
c = 0,21 [kal/gram.C] = 882 [J/kg C]
m = 20 [gram] = 0,02 [kg]
T_1 = 90 [C]
T_2 = 0 [C]
L_es = 334 [kJ/kg] = 334000
Ditanya : m_es = …?
Jawab :
Menggunakan asas black
Q_1 = Q_2
m×c×∆T = m×L_es
0,02×882×90 = m×334
m = (0,02×882×90)/334000
m = 0,00475 [kg] = 4,75 [gram]
7. Sebuah mesin uap direncanakan akan menggunakan uap bertemperatur 200 [C] dengan efisiensi 20 % carilah temperature maksimum uap tersebut.
Diketahui :
TH = 200 [C] = 473 [K]
η = 20%
Ditanya : Tmaksimum uap = …?
Jawab :
η = (TH-TL)/TH
20/100 = (473 – TL)/473
TL = 473 – (473×20)100
TL = 378,4 [K]
TL = 105 [C]
8. Sebuah mesin diesel 1800 [kW] memerlukan 725 liter bahan bakar per jam. Jika panas pembakaran diesel itu adalah 2,79.107 [J/l], tentukan efisiensi diesel tersebut !
Diketahui :
P_input = 1800 [kW] = 1800000 [W]
V/∆t = 725 [L/jam] = 0,2 [L/s]
Q/V = 2,79×10^7 [J/l]
Ditanya : η = …?
Jawab :
η = P_input/P_output
= P_input/( (Q/V)× (V/∆t))
= 1800000/(2,79×10^7×0,2)
= 0,322
η = 0,322 × 100% = 32,2 %
baca juga : materi lengkap GLB dan GLBB kelas 10 SMA
9. Uap air masuk kedalam turbin 75000 [kW] dengan kecepatan 800 [m/s] dan keluar dengan kecepatan 100 [m/s]. Kalau diasumsikan bahwa efisiensi mekanik turbin itu sempurna, berapa banyak air yang masuk kedalam turbin setiap menit ?
Diketahui :
W = 75000 [kW] = 75000000 [W]
v_input = 800 [m/s]
v_output = 100 [m/s]
η = 1
Ditanya : m_air = …?
Jawab :
η = W/Q
W = Q
W = ∆Ek
= ½ m × (v_input)^2 – ½ m× (v_output)^2
W = ½ m× ((v_input)^2 – (v_output)^2)
75000000 = ½ m ((800)^2 – (100)^2)
75000000 = ½ m (640000 – 10000)
m = 238,09 [kg]
m_tiap menit = 238,09×60 = 1,4×10^4 [kg]
10. Suatu stasiun pembangkit listrik 1 [MW] mempunyai efisiensi total sebesar 40%, berapa banyak bahan bakar minyak dengan panas pembakaran 4,6.107 [J/kg] digunakan setiap harinya untuk pembangkit tersebut ?
Diketahui :
P_input = 1 [MW] = 1000000 [W]
η = 40%
Q/m = 4,6.107 [J/kg]
t = 60×60×24= 86400 [s]
Ditanya : m_bahanbakar = …?
Jawab :
η = W/Q
η = P×t/((Q/m) ×m)
40% = 1000000×86400/((4,6.107) ×m)
m = 1000000×86400/((4,6.107) ×40%)
m = 4,695×10^3 [kg]
Demikian adalah soal-soal mekanika kalor beserta jawabannya. Jika ada yg ingin ditanyakan silakan teman-teman bisa sampaikan pada kolom komentar. Terima kasih!
Posting Komentar