Soal Fisika Kelas XI Suhu dan Kalor Beserta Penyelesaiannya 2

Pemuaian adalah pertambahan ukuran pada suatu benda dikarenakan adanya perubahan suhu pada benda atau disekitar benda tersebut. Biasanya terjadi pada rel kereta, kaca, air, udara ataupun bahan lainnya apalagi yang cepat menyerap suhu panas.

1. kaca berukuran 1 m x 1,5 m dipasang pada bingkai dengan deiberi celah 1,5 mm pada setiap sisinya. Jika suhu udara pada saat itu mengalami kenaikan hingga 10 derajat celcius dan pemuaian bingkai di abaikan, apakah kaca tersebut pecah? ( a kaca = 6 x 10^-6)

Diket :
luas kaca = A kaca = 1 x 1,5 = 1,5 m^2
luas bingkai = (1+1,5 mm) x (1,5+1,5mm)
                              = (1+0,0015) x (1,5 + 0,0015) = 1,0015 x 1,5015
                              = 1,50375225 m^2
koefisien muai panjang kaca = a kaca = 6 x 10^-6
koefisien muai luas kaca = 2a kaca = B kaca = 2(6 x 10^-6)
                                                                    = 12 x 10^-6
kenaikan suhu = delta T = 10 derajat celcius

Ditanya :
apakah kaca akan pecah?

Jawab :

pertama cari luas kaca setelah terjadi  pemuaian

maka untuk mengetahui keadaan kaca maka luas bingkai - luas kaca setelah pemuaian
yaitu 1,50375225-1,50018 = 0.00357225
karena masih bersisa dan tidak negatif maka kaca tidak pecah

jawaban : kaca tidak pecah

2. Ban sepeda memiliki volume udara maksimal 0,1 L. Apabila melebihi volume udara maksi8mal ban sepeda akan meletus. Jika sekarang volume udara ban sepeda adalah 0,098 L dan diletakan dibawah t5erik matahari sehingga terjadi perubahan suhu sebesar 32 derajat celcius. Apakah ban sepeda tersebut akan meletus?

Diket :
V maks = 0,1 L = 0,1 dm^3 = 0,0001 m^3
V awal udara dalam ban = 0,098 L = 0,098 dm^3=0,000098 m^3
perubahan suhu = delta T = 32 derajat celcius

Ditanya :
apakah ban sepeda akan meletus?

Jawab :

cari perubahan volume udara setelah terjadi perubahan suhu

maka volume udara maks di kurang volume udara setelah terjadi perubahan suhu
yaitu 0,0001 - 0,0001094871795 = - 0.0000094871795
karena hasil bernilai negatif maka ban sepeda meletus

jawaban : ban sepeda akan meletus

3. Lempengan tembaga dengan panjang 20 cm dipanaskan hingga luasnya bertambah 0,34 cm^2. koefisien muai panjang tembaga 1,7 x 10^-5. lempeng tembaga dipanaskan dari suhu awal 13 derajat celcius hingga mencapai suhu 93 derajat celcius. Tentukan  lebar lempeng tembaga mula-mula!

Diket :
Panjang tembaga mula-mula = 20 cm
pertambahan luas = 0,34 cm^2 = 0.000034 m^2
koefisien muai panjang tembaga = 1,7 x 10^-5
perubahan suhu = 93 - 13 = 80
koefisien muai luas tembaga = B tembaga = 2 x 1,7 x 10^-5 = 3,4 x 10^-5

Ditanya :
lebar mula-mula lempeng tembaga

Jawab :

pertama cari dulu luas mula-mula tembaga

maka mencari lebar dengan membagi luas dengan panjang

maka didapat lebar mula-mula tembaga adalah 6,25 cm

Jawaban : 6,25 cm

4. Beton di jalan layang dirancang untuk memiliki panjang 20 cm. Bagian-bagian beton ini dicor dan dibiarkan mengering pada suhu 10 derajat celcius. Beton dianggap memuai di kedua ujungnya. Berapa jarak minimum antar bagian yang harus dibuat untuk mencegah pembengkokan ketika beton mencapai suhu 50 derajat celcius? ( koefisien muai beton yaitu 12 x 10^-6 )

Diket :
panjang mula-mula beton = 20 cm = 0,2 m
perubahan suhu = 50 - 10 = 40
koefisien muai beton = 12 x 10^-6

Ditanya :
jarak minimum antar beton

Jawab :

cari perubahan panjang beton setelah dipanaskan

karena dianggap memuai di kedua ujung beton maka jarak minimum antar bagian adalah 0,0096 x 2/2
jadinya tetap 0,0096 cm

Jawaban : 0,0096cm

Bila ada kesalahan dalam pengerjaan mohon diberitahukan dikolom komentar
Terima kasih

Share :