Berikut disajikan masalah-masalah yang berkaitan dengan kalor dan Azas Black. Semua masalah tersebut akan dapat dipecahkan bila anda membaca BAS-1.3 dan berdiskusi dengan teman Anda. Oleh sebab itu bacalah BAS-1.3 dengan seksama, kemudian diskusikan masalah-masalah tersebut, dan susunlah laporan hasil diskusi Anda.

A. Soal Keterampilan Berpikir Kritis

Soal-soal berikut adalah soal-soal tentang keterampilan berpikir yang mencakup kemampuan merumuskan masalah, memberikan argumentasi, menganalisis secara induktif, mengenalisis secara deduktif, mengambil keputusan dan melaksanakan.

1.     Anda diberi sebuah bejana besar untuk mendidihkan air. Jika anda ingin menggunakan energi sehemat mungkin, apa anda memberi panas secara penuh atau sedikit demi sedikit? Berikan argumentasi jawaban anda.

    2.  Kelompok petani Subak Abian membuat sabit pada tukang pembuat sabit.  Ketika tukang pembuat sabit melakukan kegiatan pembuatan sabit ia selalu menyiapkan ember yang telah diisi air. Logam bahan untuk membuat sabit dipanaskan sampai warnanya memijar, kemudian secara cepat dimasukkan dalam ember berisi air tersebut.

a) Berdasarkan proses pembuatan sabit ini, berikan argumentasi pada masalah, yaitu  mengapa sabit yang dipanaskan sampai warnanya memijar, kemudian secara cepat dimasukkan dalam ember berisi air?

b) Rumuskan masalah secara operasional proses pembuatan sabit tersebut yang terkait dengan konsep suhu dan kalor!

3.     Suatu kalori meter yang kapasitas kalornya 20 kal^/0C berisi air gram yang bersuhu 30⁰C. Kemudian ke dalam air ini dimasukkan timah panas yang massanya 120 gram dan suhunya 72⁰C. Analisis secara deduktif temperatur akhirnya bila kalor jenis timah ialah 0,05 kal/gram ⁰C.

4.     Dalam suatu percobaan menentukan suhu akhir campuran, kalorimeter massanya 200 gram, kalor jenisnya 0,11kal/gram⁰C berisi air 198 gram pada suhu 29⁰C. Kemudian ke dalam air ini dimasukkan timah yang massanya 110 gram dari 70⁰C dari kalor jenisnya 0,05 kal/gram⁰C, analisis induktif temperatur akhirnya.

5.     Dua zat cair, alkohol dan raksa, masing-masing memiliki massa dan suhu yang sama yaitu 500 gram dan 10⁰C. Kedua zat tersebut dipanaskan sampai suhu 50⁰C. Ternyata untuk alkohol diperlukan kalor 48000J dan untuk raksa diperlukan kalor 2800 J. Buatlah suatu keputusan untuk menentukanlah kalor jenis kedua zat tersebut !

6.     Dalam suatu percobaan, sebuah koin perak (c = 230 J/kg.K) yang suhu 100⁰C dan massa 40 gram dibiarkan di udara, sehingga suhunya turun menjadi 20⁰C. Analisislah secara induktif (a) Berapakah kalor yang dilepaskan koin tersebut? (b) Menjadi berapakah suhu 176 gram air yang suhu awalnya 30⁰C jika menyerap kalor tersebut? (c) Berapakah ketinggian koin (terhadap kedudukan awalnya) jika energi tersebut diubah menjadi energi potensial

7.     Sebuah bejana dengan kapasitas kalor 150 J/K, berisi 0,5 kg air 20⁰C, dipanaskan oleh sebuah pemanas listrik 23000 W. Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan, berapa lama diperlukan pemanas listrik untuk menaikkan suhu air sampai 100⁰C.

B. Soal Kemampuan Pemecahan Masalah

Petunjuk :

Dalam menjawab pertanyaan kemampuan pemecahan masalah berikut supaya mencakup,yaitu visualisasi masalah yang menunjukkan bukti pemahaman konsep, deskripsi fisika,kesesuaian penyelesaian (persamaan) dengan deskripsi, rencana solusi yang masuk akal,dan perkembangan logika.

     1. Trisna kehujanan, sesampainya di rumah Trisna ingin membuat kopi hangat tetapi yang Trisna temukan adalah kopi panas. Untuk mendapatkan kopi hangat yang diharapkan maka Trisna menuangkan air dingin ke kopi panas sampai pada akhirnya kopi panas itu menjadi kopi hangat. Rumuskan permasalahan apa yang dihadapi oleh Trisna berdasarkan peristiwa tersebut? Fakta-fakta apa saja yang dapat ditemukan dalam peristiwa yang dialami oleh Trisna?

2.  Apabila sebatang tembaga bermassa 0,3 kg dipanaskan hingga suhunya 100 ⁰C kemudian dimasukkan ke dalam wadah berisi air 0,1 kg air bersuhu 20 ⁰C. Masing-masing kalor jenis tembaga dan kalor jenis air berturut-turut adalah 920 J/kg K dan 4200 J/kg K. Tentukanlah pemecahan masalah dari permasalahan ini:

a. Peristiwa apa yang dapat Anda temukan pada soal tersebut?

b. Benda manakah yang menerima kalor dan melepas kalor! Berikan alasan anda!

c. Hitunglah suhu akhir campurannya! (panas yang diterima/dilepas wadah diabaikan)

3.  3. Yuninta sangat suka bermain  bola basket. Sehabis bermain ia merasa sangat kehausan. Kemudian ia pergi ke warung untuk membeli sesuatu penghilang haus. Di sana ia memesan air nutrisari (1/4 liter). Ia ingin membuat minumannya yang pada awalnya bersuhu 25⁰C menjadi terasa dingin dengan suhu kurang lebih 10⁰C. Berapa massa es batu yang suhunya 00C diperlukan untuk menurunkan suhu air nutrisari tersebut? Kalor jenis air 4186 J/kg 0C, massa jenis air = 1000kg/m3, kalor jenis es 2100 J/kg⁰C, kalor lebur es 334 ×103 J/kg.

4.  Sebatang besi yang massanya 0,1 kg dipanasi sampai suhunya 100 ⁰C dan dengan cepat dimasukkan ke dalam 0,12 kg air bersuhu 14 ^oC yang berada dalam kalorimeter.

Pada keadaan kesetimbangan termal, suhunya menjadi 21^oC. Jika kalor yang dipancarkan ke lingkungan dan kalor yang diserap oleh sistem kalorimeter diabaikan, tentukanlah kalor jenis besi tersebut! Jelaskan temuan apa yang berkaitan dengan fisika dari peristiwa tersebut.

5.  Jika 50 gram air yang suhunya 30^oC dicampur dengan 100 gram air pada sebuah kalorimeter yang suhunya 90^oC, maka: a. Peristiwa apa yang dapat Anda temukan pada soal tersebut?

b.Jelaskan manakah yang melepas dan menerima kalor?

c.Berapakah suhu akhir campurannya?

(panas yang diterima/dilepas kalorimeter diabaikan).