Home CONTOH SOAL FISIKA Contoh Soal Kalor Memilih Suhu Sambungan Dua Logam

Contoh Soal Kalor Memilih Suhu Sambungan Dua Logam

by CerdaskanKita

– Contoh soal dan pembahasan wacana suhu dan kalor, memilih suhu sambungan. Contoh #1 : Dua batang logam yang sama ukurannya terbuat dari materi logam yang berbeda disambungkan di salah satu ujung keduanya. Konduktivitas termal logam pertama sama dengan empat kali konduktivitas termal logam kedua. Jika suhu batang pertama dan kedua berturut-turut merupakan 50 oC dan 0 oC, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut merupakan ….
A. Ts = 45 oC
B. Ts = 40 oC
C. Ts = 35 oC
D. Ts = 30 oC
E. Ts = 25 oC

Pembahasan :
Dik : L1 = L2 = L, A1 = A2 = A, T1 = 50 oC, T2 = 0 oC, k1 = 4 k2
Dit : Ts = …. ?

Untuk menuntaskan soal ini, Sobat Tafsi harus memahami kembali konsep perpindahan kalor dan konsep suhu sambungan pada dua logam.

Kalor merupakan bentuk energi yang berpindah-pindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.

Perpindahan kalor sanggup berlangsung melalui tiga cara, ialah konduksi, konveksi, dan radiasi. Pada rujukan soal ini, kalor berpindah secara konduksi.

Konduksi merupakan perpindahan kalor perpindahan kalor melalui hantaran atau zat mediator dimana partikel-partikel zat mediator tak ikut berpindah.

Perpindahan kalor secara konduksi umumnya terjadi pada zat padat.

Laju perambatan kalor melalui suatu penghantar secara matematis sanggup dihitung dengan rumus berikut:

H = k  A . ΔT
L

Keterangan :
H = Q/t = laju perambatan kalor secara konduksi (J/s)
k = konduktivitas termal zat mediator (W/m K)
A = luas penampang lintang (m2)
ΔT = selisih suhu antara ujung-ujung zat padat (K)
L = panjang zat penghantar (m).

Jika dua batang logam disambungkan di kepingan ujungnya, maka terjadi perpindahan kalor antara kedua batang logam tersebut.

Laju perambatan kalor pada sambungan dua batang logam atau dua konduktor merupakan sama. Sesampai kemudian berlaku persamaan :

Baca Juga:   Kumpulan Soal Dan Pembahasan Gerak Lurus Beraturan
H1 = H2

Keterangan :
H1 = laju perambatan kalor di batang logam pertama
H2 = laju perambatan kalor di batang logam kedua.

Sebagai ilustrasi, berikut gambar persambungan batang logam pertama dan kedua.

 Contoh soal dan pembahasan wacana suhu dan kalor CONTOH SOAL KALOR MENENTUKAN SUHU SAMBUNGAN DUA LOGAM

Untuk mempermudah proses pengerjaan (plus editing), mari kita tinjau laju perambatan kalor pada masing-masing batang logam terlebih dahulu.

Untuk batang logam pertama:

⇒ H1 = k1  A. ΔT1
L
⇒ H1 = 4k2  A. (50 – Ts)
L

Keterangan :
Karena suhu batang logam pertama lebih besar dibanding logam kedua, maka logam pertama melepas kalor sesampai kemudian suhunya turun.

Itu sebabnya, suhu sambungan (Ts) niscaya lebih kecil dari suhu logam pertama. Makanya, ΔT1 merupakan suhu logam pertama dikurang suhu sambungan.

Untuk batang logam kedua:

⇒ H2 = k2  A. ΔT2
L
⇒ H2 = k2  A . (Ts – 0)
L

Keterangan :
Karena suhu batang logam kedua lebih kecil dibanding logam pertama, maka logam kedua mendapatkan atau menyerap kalor sesampai kemudian suhunya naik.

Itu sebabnya, suhu sambungan (Ts) niscaya lebih besar dari suhu logam kedua. Makanya, ΔT2 merupakan suhu sambungan dikurang suhu logam kedua.

Nah, lantaran laju perambatan kalor di kedua logam sama, maka:
⇒ H1 = H2

⇒  4k2 . A (50 – Ts)  = k2 . A (Ts – 0)
L L

Jika kedua ruas sama-sama kita kali dengan L/(A.k2), maka diperoleh:
⇒ 4 (50 – Ts) = (Ts – 0)
⇒ 200 – 4Ts = Ts
⇒ 200 = Ts + 4Ts
⇒ 200 = 5 Ts
⇒ Ts = 200/5
⇒ Ts = 40 oC.

Jadi, suhu pada sambungan kedua logam tersebut merupakan 40 oC.

Jawaban : B

Tips edutafsi:
Sobat Tafsi sanggup menuntaskan soal di atas dengan cara yang lebih simpel ialah dengan memanfaatkan konsep perbandingan.

Baca Juga:   Kumpulan Soal Dan Pembahasan Susunan Resistor

Karena ukuran batang sama, maka luas (A) dan panjang (L) keduanya sama. Jika Kita buat perbandingan H1 dan H2, maka diperoleh:
⇒ H1/H2 = (k1 ΔT1) / (k2 ΔT2)

Nah, lantaran k1 = 4 k2, dan H1 = H2, maka:

⇒ 1 = ΔT1
ΔT2

⇒ 4 ΔT1 = ΔT2
⇒ 4 (50 – Ts) = (Ts – 0)
⇒ 200 – 4Ts = Ts
⇒ 200 = 5 Ts
⇒ Ts = 40 oC.

Demikian pembahasan rujukan soal wacana kalor, ialah memilih suhu pada sambungan dua batang logam yang konduktivitas termalnya berbeda.

Baca juga : Soal Latihan wacana Suhu dan Termometer.

Jika pembahasan ini bermanfaat, bantu edutafsi ya membagikannya ke teman-teman sobat semua melalui tombol share yang tersedia di bawah.

Contoh Suhu Kalor No 2

  • Sekaya 60 gram air yang suhunya 90 oC dicampur dengan 40 gram air sejenis yang suhunya 25 oC. Jika kalor jenis air merupakan 1 kal/gC dan tak ada faktor lain yang menghipnotis proses tersebut, maka suhu final adonan itu merupakan …..

Untuk rujukan soal lainnya wacana suhu dan kalor atau rujukan soal fisika, Sobat Tafsi sanggup melihatnya di hidangan rujukan fisika atau melalui kategori di bawah ini.

Oya, apabila Kalian masih kurang paham atau gundah dengan pembahasan di atas, silahkan kirim komentar sobat semua. Kami akan mencoba menterangkannya.

You may also like