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^-4m²
k = 4 . 10⁵ J/m.s.⁰C
L = 1 m
T = 30 ⁰C
t = 2 s
Ditanya: Q (t = 2 s) = ...

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.


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:

L_A = L_B

A_A = A_B (ukuran sama)

k_A = 2k

k_B = k

T_A = 210 ⁰C

T_B = 30 ⁰C
Ditanya: T = ...
Jawab:
Untuk soal ini, laju hantaran kalor logam A sama dengan laju hantaran kalor logam B.

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).


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:

L_P = L_Q

A_P = A_Q(ukuran sama)

k_P = 2k_Q

T_P = 60 ⁰C

T_Q = 30 ⁰C

Ditanya: T = ...

 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^-8W/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 = ...

 

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.

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

.
Topik: #konduksi #konveksi #Pembahasan soal fisika kelas X SMA #radiasi #soal latihan perpindahan kalor