Suhu dan Kalor

Di pagi hari, kaca jendela luar terlihat berkabut meskipun cuacanya cerah dan tidak hujan. Pernyataan berikut adalah yang paling logis untuk menjelaskan fenomena ini:

• Kaca memancarkan panas ke udara luar

• Uap air di udara mengembun di permukaan kaca yang dingin

• Kaca menyerap air dari udara

• Uap air melarikan diri dari kaca

• Udara panas menembus kaca dan menyebabkan kelembaban

Answer explanation

Kaca jendela yang dingin menyebabkan uap air di udara mengembun di permukaannya, membentuk kabut. Ini adalah penjelasan logis untuk fenomena berkabut meskipun cuaca cerah.

Seorang siswa mengukur suhu air mendidih dengan termometer alkohol dan mendapatkan hasil 95°C, bukan 100°C. Penyebab kemungkinan perbedaan ini adalah:

• Air tidak cukup panas

• Termometer tidak dikalibrasi dengan benar

• Suhu ruangan terlalu tinggi

• Alkohol menyerap panas dari air

• Tekanan udara di lingkungan lebih rendah dari tekanan norma

Answer explanation

Perbedaan suhu yang diukur menunjukkan bahwa termometer tidak dikalibrasi dengan benar. Suhu air mendidih seharusnya 100°C, jadi hasil 95°C mengindikasikan adanya kesalahan pada alat ukur.

Kelas dilengkapi dengan pendingin udara yang diatur pada suhu 25°C. Namun, siswa yang duduk tepat di bawah AC merasa kedinginan. Penjelasan logis untuk fenomena ini adalah:

• Suhu AC lebih rendah dari suhu tubuh

• Pendinginan merata di seluruh ruangan

• Udara dingin mengumpul di langit-langit

• Panas mengalir dari tubuh ke udara lebih cepat

• Udara dingin dari AC langsung mengenai tubuh siswa

Answer explanation

Panas mengalir dari tubuh ke udara lebih cepat karena siswa yang duduk di bawah AC langsung terpapar udara dingin. Ini menyebabkan suhu tubuh mereka lebih cepat menurun, sehingga mereka merasa kedinginan meskipun suhu ruangan 25°C.

Sebuah gelas yang berisi teh panas terasa panas saat disentuh, sementara cangkir keramik yang berisi teh pada suhu yang sama terasa lebih nyaman untuk dipegang. Kesimpulan yang benar dari peristiwa ini adalah:

• Keramik mempertahankan lebih banyak panas

• Gelas menghantarkan panas lebih baik daripada keramik

• Teh dalam cangkir keramik lebih panas

• Keramik mempercepat transfer panas ke udara

• Cangkir keramik menyerap panas dari tangan

Answer explanation

Gelas terbuat dari bahan yang lebih baik dalam menghantarkan panas dibandingkan keramik. Oleh karena itu, gelas yang berisi teh panas terasa lebih panas saat disentuh, sedangkan cangkir keramik lebih nyaman dipegang.

Seorang siswa memanaskan dua logam yang berbeda (tembaga dan besi) dengan jumlah energi panas yang sama. Ternyata suhu tembaga meningkat lebih cepat. Apa yang dapat disimpulkan tentang sifat-sifat kedua logam tersebut?

• Tembaga lebih berat daripada besi

• Tembaga memiliki kapasitas panas spesifik yang lebih tinggi

• Besi menghantarkan panas lebih cepat

• Tembaga memiliki kapasitas panas spesifik yang lebih rendah

• Besi lebih ringan dari tembaga

Answer explanation

Tembaga memiliki kapasitas panas spesifik yang lebih rendah dibandingkan besi, sehingga dengan energi yang sama, suhu tembaga meningkat lebih cepat. Ini menjelaskan mengapa tembaga lebih cepat panas daripada besi.

Ketika merebus air, panci menjadi sangat panas tetapi pegangan tetap dingin. Fenomena ini menunjukkan bahwa:

• Pegangan terbuat dari bahan isolasi panas

• Panci tidak menghantarkan panas

• Air menyerap semua panas

• Pegangan lebih tebal daripada badan panci

• Panas hanya mengalir ke bagian bawah panci

Answer explanation

Pegangan panci terbuat dari bahan isolasi panas, sehingga tidak menghantarkan panas dari panci yang panas ke pegangan, membuatnya tetap dingin saat air direbus.

Seorang siswa menyentuh kursi logam dan kursi kayu di ruangan ber-AC. Kursi logam terasa lebih dingin. Penyebab logisnya adalah:

• Logam menyerap udara dingin lebih baik

• Logam menghantarkan panas dari tubuh lebih cepat

• Kayu menghantarkan panas lebih baik

• Suhu logam lebih rendah daripada kayu

• Kayu menyerap panas dari tubuh lebih cepat

Answer explanation

Logam memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi dibandingkan kayu, sehingga dapat menghantarkan panas dari tubuh lebih cepat. Ini membuat kursi logam terasa lebih dingin saat disentuh.

200 mL air pada 70°C dicampur dengan 100 mL air pada 30°C. Anggap tidak ada panas yang hilang. Suhu akhir yang diperkirakan dari campuran tersebut adalah:

• 40°C

• 50°C

• 57°C

• 60°C

• 70°C

Answer explanation

Untuk menghitung suhu akhir, gunakan rumus campuran: (m1*T1 + m2*T2) / (m1 + m2). Dengan m1=200 mL, T1=70°C, m2=100 mL, T2=30°C, didapat suhu akhir 50°C. Jadi, jawaban yang benar adalah 50°C.

Seorang siswa mendekati api unggun dan merasakan panas meskipun dia tidak menyentuh api. Bentuk perpindahan panas yang terjadi adalah:

• Konveksi

• Konduksi

• Radiasi

• Evaporasi

Answer explanation

Bentuk perpindahan panas yang terjadi adalah radiasi. Siswa merasakan panas dari api unggun tanpa menyentuhnya, yang menunjukkan bahwa panas dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik, bukan melalui konduksi atau konveksi.

Dua kantong plastik berisi es diletakkan di atas meja. Satu kantong dibungkus kain, yang lainnya dibiarkan terbuka. Setelah 1 jam, es di kantong terbuka mencair lebih banyak. Mengapa ini terjadi?

• Kain tersebut meningkatkan suhu

• Es yang terbuka terpapar sinar matahari langsung

• Plastik tidak menghantarkan panas

• Es yang dibungkus menyerap panas lebih cepat

• Kain berfungsi sebagai isolator yang mengurangi perpindahan panas ke es

Answer explanation

Es di kantong terbuka terpapar sinar matahari langsung, yang menyebabkan suhu di sekitarnya lebih tinggi dan mempercepat proses pencairan. Sementara itu, kantong yang dibungkus kain terlindungi dari sinar matahari.