Soal dan Pembahasan Kalor

Titik leleh zat adalah pada suhu 149^oF. Jika dinyatakan dalam satuan K dan ^oC, titik leleh zat tersebut berturut-turut adalah..

Pembahasan

Fahrenheit dan Kelvin, dapat kita buat hubungan sebagai berikut :

$\frac{F-32}{K-273} = \frac{9}{5}$

$\frac{149-32}{K-273} = \frac{9}{5}$

$\frac{117}{K-273} = \frac{9}{5}$

$(117\times 5) = 9(K-273)$

$585 = 9K-2457$

$3042 = 9K$

$K = \frac{3042}{9}$

$K = 338 K$

Fahrenheit dan Celcius

$\frac{F-32}{C} = \frac{9}{5}$

$\frac{149-32}{C} = \frac{9}{5}$

$\frac{117}{C} = \frac{9}{5}$

$(117 \times 5) = (9\times C)$

$C = \frac{117 \times 5}{9}$

$C = 65 ^{o} C$

Sebuah termometer tak bersekala berisi raksa. ketika dimasukkan kedalam es melebur, panjang kolom raksa 5 cm dan ketika dimasukkan kedalam air mendidih, panjang kolom raksa 30 cm. ketika termometer menunjukkan 30^oC, panjang kolom udara adalah...

$\frac{C}{X-5} =\frac{4}{1}$
$\frac{30}{X-5} =4$
$30 = 4 (X-5)$
$30 = 4X-20$
$4X = 50$
$X = \frac{50}{4} = 12,5 cm$

Sebuah termometer menunjukkan angka 25 ketika dicelupkan kedalam es yang sedang melebur pada tekanan 1 atm dan menunjukkan angka 85 ketika dicelupkan kedalam air yang mendidih pada tekanan 1 atm. ketika digunakan bersama-sama jika termometer Celcius menunjukkan 55^oC, termometer tersebut menunjukkan angka..

Pembahasan

$\frac{C}{X-25} =\frac{5}{3}$

$\frac{55}{X-25} =\frac{5}{3}$

$55 \times 3 = 5 (X-25)$

$165 = 5X-125$

$165 + 125 = 5X$

$X = \frac{290}{5} = 58^{o} C$

Suatu termometer X menunjukkan -40 ^oX ketika es mencair dan menunjukkan angka 160 ^oX ketika air mendidih. kenaikan skala termometer ini bersifat linear terhadap kenaikan suhu. Angka yang ditunjukkan oleh termometer X adalah 50 ^oX , jika diukur dengan termometer Fahrenheit akan menunjukkan angka ...

Pembahasan

$\frac{F-32}{X+40} = \frac{9}{10}$

$\frac{F-32}{50+40} = \frac{9}{10}$

$10(F-32) =9(90)$

$10F-320 =810$

$10F =810+320$

$10F =1130$

$F =\frac{1130}{10} = 113 F$

Panjang batang rel kereta api, masing-masing 10 m dipasang pada suhu 25 ^oC. Koefisien muai rel adalah 14 x 10^-6/ ^oC . Agar pada suhu maksimum di daerah itu (35 ^oC) kedua rel yang berhubungan tepat saling bersentuhan tidak menimbulkan kelengkungan , maka jarak kedua batang rel ketika dipasang adalah...

Pembahasan

Jarak rel harus dipasang sejauh hasil penjumlahan pertambahan panjang batang rel ketika memuai. Karena batang rel terbuat dari bahan yang sama, maka jarak kedua batang rel adalah 2Δl.

Δl = l₀ α ΔT

Δl = 10 {14 x 10^-6 (35-25)}

Δl = 10 {14 x 10^-6 (10)}

Δl = 14 x 10^-4 meter

Δl = 1,4 mm
2Δl = 2 (1,4 mm) = 2,8 mm

Sebatang logam dengan koefisien muai panjang α mempunyai panjang L pada suhu 25 ^oC. Jika pelat logam itu dipanaskan menjadi 30 ^oC, logam mengalami pertambahan panjang Δl. Jika pelat logam tersebut dipotong menjadi ²⁄₅panjang semula, pertambahan panjangnya ketika dipanaskan sampai suhunya menjadi 40 ^oC adalah...

Pembahasan

$\frac{\Delta L_{1}}{\Delta L_{2}} = \frac{L_{0}\alpha \Delta T_{1}}{L_{0}\alpha \Delta T_{2}}$

$\frac{\Delta L}{\Delta L_{2}} = \frac{L (30-25)}{\frac{2}{5} L (40-25)}$

$\frac{\Delta L}{\Delta L_{2}} = \frac{5}{\frac{2}{5}(15)}$

$\frac{\Delta L}{\Delta L_{2}} = \frac{5}{6}$

$\Delta L_{2} = \frac{6}{5}{\Delta L}$

Sebuah kubus dengan volume V terbuat dari bahan yang koefisien muai panjangnya α, Jika suhu kubus dinaikkan sebesar ΔT , luasnya akan bertambah sebesar...