5 Contoh Soal Asas Black dan Jawaban Beserta Rumusnya Lengkap

3. Jika teh 200 cm³ pada suhu 95℃ dituangkan ke dalam cangkir gelas 150 g pada suhu 25℃, berapa suhu akhir (T) dari campuran ketika dicapai kesetimbangan, dengan menganggap tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya? (kalor jenis cangkir gelas adalah 840 J/kg℃)

Jawaban contoh soal asas Black: 

teh sebagian besar berupa air, maka kalor jenisnya adalah kalor jenis air.

c teh = c air = 4.200 J/kg℃
V teh = 200 cm³ = 200 × 10 – 6 m³
m teh = ρ teh × V teh
m teh = ρ air × V teh
m teh = (1,0 × 103 kg/m³)(200 × 10 – 6 m³)
m teh = 200 × 10-3 kg = 0,2 kg
m gls = 150 g = 0,15 kg
c gls = 840 J/kg℃
T teh = 95℃
T gls = 25℃
T akhir (Tc) = ?

Dengan menerapkan Hukum Kekekalan Energi Kalor, maka:

Kalor yang hilang dari teh = kalor yang diterima cangkir gelas
QLepas = QTerima
m teh × c teh × ∆T teh = m gls × c gls × ∆T gls
m teh × c teh × (T teh – Tc) = m gls × c gls × (Tc – T gls)
0,2 × 4.200 × (95 – Tc) = 0,15 × 840 × (Tc – 25)
840 × (95 – Tc) = 126 × (Tc – 25)
79.800 – 840Tc = 126Tc – 3.150
126Tc + 840Tc = 79.800 + 3.150
966Tc = 82.950
Tc = 82.950/966
Tc = 85,87℃

4. Sepotong aluminium bermassa 200 g dan bersuhu 20℃ dimasukkan ke dalam 100 g air yang bersuhu 80℃. Dengan mengabaikan pertukaran kalor dengan lingkungan, hitung suhu akhir campuran jika kalor jenis aluminium 900 J/kgK dan kalor jenis air 4.200 J/kgK.

Jawaban contoh soal asas Black: 
m Air = 100 g
T Air = 80℃
c Air = 4.200 J/kgK
m Al = 200 g
T Al = 20℃
c Al = 900 J/kgK

suhu akhir (TA) campuran = …?

QLepas = QTerima
m Air × c Air × ∆T Air = m Al × c Al × ∆T Al
m Air × c Air × (T Air – TA) = m Al × c Al × (TA – T Al)
100 × 4.200 × (80 – TA) = 200 × 900 × (TA – 20)
100 × 4.200 × (80 – TA) = 200 × 900 × (TA – 20)
42(80 – TA) = 18(TA – 20)
3.360 – 42TA = 18TA – 360
18TA + 42TA = 3.360 + 360
60TA = 3.720
TA = 3.720/60
TA = 62℃

5. Anis menyiapkan minuman es teh untuk pekerja di rumahnya dalam suatu wadah. Ia mencampur 0,5 kg es yang bersuhu 5℃ dengan 1 kg air teh yang suhunya 20℃. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi pada kedua benda, c es = 2.100 J/kg℃, dan c air = 4.200 J/kg℃, berapa suhu akhir minuman tersebut?

Jawaban contoh soal asas Black:
m es = 0,5 kg
T es = -5℃
c es = 2.100 J/kg℃
m air = 1 kg
T air = 20℃
c air = 4.200 J/kg℃
suhu akhir campuran (Tc) = ?

Untuk mencari suhu campuran, gunakan persamaan berikut:

Q air = Q es
m air × c air × ∆T air = m es ×  ces× ∆T es
m air × c air × (T air – Tc) = m es × c es× (Tc – T es)
1 × 4.200 × (20 – Tc) = 0,5 × 2.100 × (Tc – (-5))
4.200(20 – Tc) = 1.050(Tc + 5)
420(20 – Tc) = 105(Tc + 5)
8.400 – 420Tc = 105Tc + 525
105Tc + 420Tc = 8.400 – 525
525Tc = 7.875
Tc = 7.875/525
Tc = 15℃

Itu dia beberapa contoh soal asas Black yang bisa kamu jadikan sebagai referensi untuk belajar di rumah. Semoga bermanfaat!

Editor: Puti Aini Yasmin