Fisikastudycenter.com,- Soal pembahasan un fisika SMA 2013 nomor 16-20.

Soal No. 16
Sebuah mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas 487°C dan reservoir dingin 107°C. Jika mesin tersebut menyerap kalor 800 J dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang dibuang dari mesin adalah…
A. 200 J
B. 400 J
C. 600 J
D. 800 J
E. 1.200 J

Pembahasan
Data soal:
Q₁ = 800 J
T_t = 487°C = 487 + 273 = 760 K
T_r = 107°C = 107 + 273 = 380 K
Q₂ =..........

Jika kalor yang diserap adalah Q₁, kalor yang dibuang Q₂ dengan T_t sebagai suhu tinggi dan T_r sebagai suhu rendah maka:



Soal No. 17
Es bermassa M gram bersuhu 0°C, dimasukkan ke dalam air bermassa 340 gram suhu 20°C yang ditempatkan pada bejana khusus. Anggap bejana tidak menyerap/melepaskan kalor. Jika Les = 80 kal g⁻¹, Cair = 1 kal g⁻¹ °C⁻¹, semua es mencair dan kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5°C, maka massa es (M) adalah….
A. 60 gram
B. 68 gram
C. 75 gram
D. 80 gram
E. 170 gram

Pembahasan
Data soal:
m_es = M
m_air = 340 gram
M =.....

Asas pertukaran kalor. Kalor yang dilepas oleh air 20°C, diberikan kepada es 0 °C untuk mengubah wujudnya jadi air, sekaligus kemudian untuk menaikkan suhunya dari 0 jadi 5°C.



Sehingga



Soal No. 18
Sejumlah gas ideal mengalami proses seperti gambar berikut.



Proses yang menggambarkan adiabatis dan isokhorik berturut-turut ditunjukkan pada nomor….
A. 1 – 2 dan 3 – 4
B. 1 – 2 dan 4 – 5
C. 2 – 3 dan 1 – 2
D. 2 – 3 dan 1 – 2
E. 2 – 3 dan 3 – 4

Pembahasan
Adiabatis : proses dimana tidak ada kalor masuk atau keluar.
Ciri garisnya melengkung curam. Seperti garis 2 - 3.

Isokhorik : proses pada volume tetap.
Garisnya yang tegak lurus sumbu V. Bisa 5 - 1, bisa juga 3 - 4.

Pilihan yang ada sesuai adiabatis dan isokhoris adalah 2 - 3 dan 3 - 4.

Soal No. 19
Pelat logam pada suhu 0 °C berukuran seperti pada gambar!



(Muai panjang logam α = 17 × 10⁻⁶ °C⁻¹ ).

Jika pelat dipanaskan sehingga suhunya naik sebesar 40°C, maka luas logam menjadi….
A. 500,34 cm²
B. 500,68 cm²
C. 503,40 cm²
D. 506,80 cm²
E. 534,50 cm²

Pembahasan
Data yang diperlukan:
Luas pelat:
A_o = 20 x 25 = 500 cm²

Perubahan suhu:
ΔT = 40°C

Koefisien muai panjang:
α = 17 × 10⁻⁶ °C⁻¹

Koefisien muai luas:
β = 2 α = 34 × 10⁻⁶ °C⁻¹

A_t =.........

Muai luas:



Soal No. 20
Sebuah pesawat ulang-alik menimbulkan bunyi 140 dB pada jarak 100 m (I_o = 10⁻¹² W.m⁻²). Perbandingan taraf intensitas jika pendengar berada pada jarak 1 km dan 10 km adalah…
A. 3 : 4
B. 4 : 5
C. 4 : 3
D. 5 : 4
E. 6 : 5

Pembahasan
Dengan rumus taraf intensitas dari dua jarak yang berbeda:



Untuk jarak r₁ = 100 m dan 1 km (= 1000 m) sebagai r₂ diperoleh:



Untuk jarak r₁ = 100 m dan 10 km ( = 10000 m) sebagai r₂ diperoleh:



Perbandingan keduanya = 120 : 100 = 6 : 5