-->

Contoh Soal Kalor Memilih Suhu Sambungan Dua Logam

- 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 yaitu 50 oC dan 0 oC, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut yaitu ....
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 yaitu bentuk energi yang berpindah-pindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.

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

Konduksi yaitu perpindahan kalor perpindahan kalor melalui hantaran atau zat mediator dimana partikel-partikel zat mediator tidak 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 cuilan ujungnya, maka terjadi perpindahan kalor antara kedua batang logam tersebut.

Laju perambatan kalor pada sambungan dua batang logam atau dua konduktor yaitu sama. Sehingga berlaku persamaan :
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 sehingga suhunya turun.

Itu sebabnya, suhu sambungan (Ts) niscaya lebih kecil dari suhu logam pertama. Makanya, ΔT1 adalah 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 sehingga suhunya naik.

Itu sebabnya, suhu sambungan (Ts) niscaya lebih besar dari suhu logam kedua. Makanya, ΔT2 adalah 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 yaitu 40 oC.
Jawaban : B

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

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 tumpuan soal wacana kalor, yaitu 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 kalian melalui tombol share yang tersedia di bawah.

Contoh Suhu Kalor No 2

  • Sebanyak 60 gram air yang suhunya 90 oC dicampur dengan 40 gram air sejenis yang suhunya 25 oC. Jika kalor jenis air yaitu 1 kal/gC dan tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses tersebut, maka suhu simpulan adonan itu yaitu .....



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

Oya, kalau Kalian masih kurang paham atau galau dengan pembahasan di atas, silahkan kirim komentar kalian. Kami akan mencoba menjelaskannya.

LihatTutupKomentar