1. Pemanasan Benda dengan Pemuaian
Diketahui sehelai kawat dilanjutkan dengan menggunakan kompor gas. Pada saat ditiupkan, terjadi perubahan panjang kawat sebesar 1,5 cm. Jika koefisien muai panjang kawat adalah 2 x 10^-5 °C^-1 dan kawat dipanaskan hingga suhu 200 °C, tentukan perubahan panjang awal dari kawat tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
- Koefisien muai panjang kawat (α) = 2 x 10^-5 °C^-1
- Perubahan suhu (ΔT) = 200 °C
Rumus yang digunakan:
ΔL = αL₀ΔT
Substitusi nilai ke dalam rumus:
ΔL = (2 x 10^-5 °C^-1)(1,5 cm)(200 °C)
Hitung nilai ΔL:
ΔL = 6 x 10^-3 cm
Jadi, perubahan panjang awal dari kawat tersebut adalah 6 x 10^-3 cm.
2. Perpindahan Kalor melalui Konduksi
Sebatang besi dengan luas penampang 0,02 m^2 dan panjang 2 m memiliki suhu ujung 800 °C dan suhu ujung lainnya 400 °C. Jika koefisien konduksi termal besi adalah 60 W/m·K, tentukan laju perpindahan kalor yang terjadi pada besi tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
- Luas penampang besi (A) = 0,02 m^2
- Panjang besi (L) = 2 m
- Suhu ujung pertama (T₁) = 800 °C
- Suhu ujung kedua (T₂) = 400 °C
- Koefisien konduksi termal besi (k) = 60 W/m·K
Rumus yang digunakan:
Q = kAΔT/L
Substitusi nilai ke dalam rumus:
Q = (60 W/m·K)(0,02 m^2)(800 °C – 400 °C)/(2 m)
Hitung nilai Q:
Q = 2400 W
Jadi, laju perpindahan kalor yang terjadi pada besi tersebut adalah 2400 W.
3. Perpindahan Kalor melalui Konveksi
Sebuah ruangan memiliki volume 50 m^3 dan suhunya awalnya 20 °C. Jika konveksi udara di dalam ruangan menyebabkan suhu udara naik sebesar 2 °C per menit, tentukan waktu yang diperlukan agar suhu udara mencapai 30 °C!
Jawaban:
Diketahui:
- Volume ruangan (V) = 50 m^3
- Suhu awal ruangan (T₁) = 20 °C
- Perubahan suhu per menit (ΔT/Δt) = 2 °C/min
- Suhu yang diinginkan (T₂) = 30 °C
Rumus yang digunakan:
Waktu (Δt) = V(T₂ – T₁)/(ΔT)
Substitusi nilai ke dalam rumus:
Δt = (50 m^3)(30 °C – 20 °C)/(2 °C/min)
Hitung nilai Δt:
Δt = 250 min
Jadi, waktu yang diperlukan agar suhu udara mencapai 30 °C adalah 250 menit.
