Pembahasan Soal Latihan UN (UNBK) Fisika 2020 (17-24)

Soal 17

Sebuah logam panas memiliki suhu sebesar 52⁰C dimasukan kedalam 200 gram air yang yang bersuhu 20⁰C sehingga memiliki suhu campuran sebesar 32⁰ Jika kalor jenis logam sebesar C_logam= 0,22 kal g^{-1 o}C^-1, c_air = 1 kal g^-1 oC^-1. Maka massa logam tersebut adalah….

A. 545,45 gram

B. 645,75 gram

C. 705,45 gram

D. 745,75 gram

E. 790,45 gram
Jawab:

Menurut Asas Black
Q_terimah = Q_lepas

m_ac_a∆T_air = m_lc_l∆T_l
(200g)(1 kal g^-1 oC^-1)(52⁰C – 32⁰C) = m_l(0,22 kal g^{-1 o}C^-1)(32⁰C – 20⁰C)

m_l = 1,515 kg

Soal 18

500 gram es bersuhu -10 ⁰C hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5 ⁰ Jika kalor jenis air adalah 0,5 kal/g⁰C, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g⁰C, banyaknya kalor yang dibutuhkan adalah….

A. 45000 kalori

B. 90000 kalori

C. 54000 kalori

D. 70000 kalori

E. 77500 kalori

Jawab:
Mengubah suhu es dari –10⁰C menjadi 0⁰C es

Q_es = m_esc_es∆T_es = 500g(0,5 kal/g⁰C)[0 – (–10⁰C)] = 2500 kal

Mengubah wujud es dari 0⁰C es menjadi air 0⁰C, maka

Q_lebur = m_esL_lebur = 500g(80 kal/g) = 40000kal

Untuk menaikkan suhu 0⁰C air menjadi 5⁰C air,

Q_air = m_ac_a∆T_a = 500g(1 kalg^-1.⁰C^-1)(5⁰C – 0) = 2500kal

Jadi, banyaknya kalor yang dibutuhkan adalah Q_total = 45000kal

Soal 19
Perhatikan tabel berikut ini!

Urutan logam yang memiliki laju hantaran kalor dari yang kecil ke besar adalah…
A. (1), (2), (3), (4) dan (5)
B. (2), (1), (3), (4) dan (5)
C. (1), (3), (5), (4) dan (2)
D. (5), (4), (3), (1) dan (2)
E. (3), (2), (1), (5) dan (4)

Jawab: D
Laju hantaran kalor pada zat padat dinyatakan sebagai
Q/t = kA∆T/l

Dengan k = konduktivitas termal bahan, A = luas penampang, ∆T = perubahan suhu, dan l = panjang bahan.
Logam 1: (Q/t) = k(4A)(2)/5l = 1,6kA/l
Logam 2: (Q/t) = k(2A)(3)/2l = 3kA/l
Logam 3: (Q/t) = ½k(4A)(2)/4l = kA/l
Logam 4: (Q/t) = ½k(4A)(1)/3l = 2kA/3l
Logam 5: (Q/t) = ½k(2A)(1)/4l = kA/4l

Soal 20
Kalor jenis gas ideal pada tekanan tetap selalu lebih besar daripada kalor jenisnya pada volume tetap. Hal ini disebabkan karena….
A. Kalor yang diperlukan oleh gas ideal untuk menaikkan suhunya pada tekanan tetap dipergunakan sebagian untuk melakukan usaha luar
B. Kalor yang diperlukan oleh gas ideal untuk menaikkan suhunya pada tekanan tetap dipergunakan sebagian untuk menambah menambah energi kinetic yang hilang
C. Kalor yang diperlukan oleh gas ideal untuk menaikkan suhunya pada tekanan tetap dipergunkan sebagian untuk menambah kerapatan gas
D. Kalor yang diperlukan oleh gas ideal untuk menaikkan suhunya pada tekanan tetap dipergunkan sebagian untuk menaikkan kecepatan rata-rata partikel
E. Pada proses tekanan tetap gas memiliki laju rata-rata yang lebih tinggi dan menumbuk dinding lebih sering

Jawab: A
Kalor jenis gas ideal pada tekanan tetap selalu lebih besar daripada kalor jenisnya pada volume tetap. Hal ini disebabkan karena kalor yang diperlukan oleh gas ideal untuk menaikkan suhunya pada tekanan tetap dipergunakan sebagian untuk melakukan usaha luar (W = p∆V)

Soal 21
Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah ....

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J
Jawab: E
Suhu tinggi T₁ = 600 K, menyerap kalor Q₁ = +600 J dan suhu rendah T₂ = 400 K. Usaha yang dihasilkan adalah
W/Q₁ = (1 – T₂/T₁)
W/600J = (1 – 400K/600K)
W/600J = 1/3
W = 200J

Soal 22

Perhatikan tabel berikut ini!

Pernyataan yang benar mengenai penerapan gelombang pada alat teknologi yang benar adalah….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (4) dan (5)

Jawab: (1) dan (2)

Soal 23
Perhatikan pola gelombang pada tali berikut ini!

Bila amplitudo dijadikan dua kali semula dan periode getarannya dijadikan setengah kali semula dengan cepat rambat gelombang tetap maka pola gelombang menjadi ….

Jawab: E
Amplitudo gelombang dijadikan dua kali, maka A₂ = 2 x 0,4 = 0,8 m
Hubungan antara panjang gelombang dan periode v = λ/T.

Agar cepat rambat tetap, jika periode dijadikan setengah kali semula maka panjang gelombang dijadikan setengah kalinya juga.

Maka λ₂ = ½ λ₁ = ½ (0,8 m) = 0,4 m

So, gelombang yang sesuai adalah gelombang pada E.

Soal 24
Pipa organa yang satu ujungnya tertutup dan panjangnya 1 m menghasilkan nada atas kedua yang beresonansi dengan nada atas ke 3 dari pipa organa yang kedua ujungnya terbuka. Panjang pipa organa yang kedua ujungnya terbuka itu adalah ....

A. 1,6 m

B. 1,5 m

C. 1,4 m

D. 1,3 m

E. 1,2 m
Jawab: E
Frekuensi nada ke-n pada pipa organa tertutup diberikan oleh

f_n = nv/2L₁

Frekuensi nada ke-n pada pipa organa terbuka diberikan oleh

f_n = (2n – 1)v/4L₂

dengan n = 1 = nada dasar, n = 2 = nada atas ke 1, n = 3 = nada atas ke-2, . . . dst

nada atas kedua pipa organa tertutup dan nada atas ketiga pipa organa terbuka beresonansi, maka

f_3,tertutup = f_4,terbuka

3v/2L₁ = 7v/4L₂

3/2 = 7/4L₂

L₂ = 7/6 m = 1.17 m

Share :