KANGJO.INFO, Tamiang Layang, Barito Timur. Kumpulan Asesmen Sumatif Mata Pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam Kelas 7 Sekolah Menengah Pertama (SMP) atau sederajat ini disusun sebagai salah satu sarana pendukung dalam proses pembelajaran, khususnya dalam membantu peserta didik memahami materi Mata Pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam Kelas 7 secara lebih mendalam. Soal-soal yang disajikan dirancang berdasarkan kurikulum yang berlaku, dengan memperhatikan kompetensi dasar serta indikator pencapaian yang harus dikuasai oleh siswa Kelas 9. Selain itu, soal-soal ini diharapkan dapat melatih kemampuan berpikir kritis, analitis, dan pemecahan masalah peserta didik.

Kumpulan Asesmen Sumatif ini juga dapat dimanfaatkan oleh guru sebagai bahan evaluasi pembelajaran, serta oleh orang tua sebagai sarana pendampingan belajar anak di rumah. Dengan latihan yang rutin, diharapkan siswa dapat lebih siap dalam menghadapi ulangan harian maupun penilaian lainnya.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan buku ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna perbaikan di masa yang akan datang.

Akhir kata, semoga kumpulan Asesmen Sumatif ini bermanfaat bagi semua pihak yang terlibat dalam dunia pendidikan, khususnya dalam meningkatkan kualitas pembelajaran Mata Pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam Kelas 7 di tingkat Sekolah Menengah Pertama (SMP).

Bank Soal

Jenjang: SMP | Kelas: Kelas 7 | Mata Pelajaran: IPA

Topik: Bab III Suhu, Kalor, dan Pemuaian, A. Suhu, B. Kalor, C. Pemuaian, D. Pemanfaatan Energi Kalor

 

1. [Pilihan Ganda] (LOTS)

Stimulus: Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering merasakan udara dingin di malam hari atau panas di siang hari. Namun, perasaan tangan manusia tidak dapat digunakan sebagai acuan baku yang presisi.

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur derajat panas atau dinginnya suatu benda secara spesifik dan presisi adalah…

1. Barometer
2. Termometer
3. Kalorimeter
4. Higrometer

Jawaban: Termometer

Penjelasan: Termometer adalah alat yang dirancang khusus dengan memanfaatkan sifat termometrik zat untuk mengukur suhu secara tepat.

 

2. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Dua orang siswa sedang melakukan praktikum pengukuran suhu cairan. Siswa pertama menggunakan termometer Celsius, sedangkan siswa kedua menggunakan termometer Reamur pada cairan yang sama.

Jika air diukur dengan termometer Celsius menunjukkan angka 40 derajat C, maka angka yang ditunjukkan jika menggunakan termometer skala Reamur adalah…

1. 32 derajat R
2. 40 derajat R
3. 50 derajat R
4. 72 derajat R

Jawaban: 32 derajat R

Penjelasan: Konversi dari skala Celsius ke Reamur dihitung dengan perbandingan skala (4/5) x C. Maka (4/5) x 40 = 32 derajat Reamur.

 

3. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Seorang ilmuwan merancang termometer baru dengan skala yang disebut skala X. Ia menetapkan titik beku air pada angka 20 derajat X dan titik didih air pada angka 140 derajat X pada tekanan 1 atmosfer.

Berdasarkan stimulus, jika sebuah larutan memiliki suhu 40 derajat Celsius, maka berapakah suhu larutan tersebut jika diukur dengan termometer buatan ilmuwan tersebut (skala X)?

1. 48 derajat X
2. 68 derajat X
3. 80 derajat X
4. 100 derajat X

Jawaban: 68 derajat X

Penjelasan: Rentang titik tetap Celsius adalah 100-0 = 100. Rentang titik tetap skala X adalah 140-20 = 120. Perbandingannya C:X = 100:120 = 5:6. Jika C = 40, perhitungannya: (X – 20) / 120 = 40 / 100 -> X – 20 = 48 -> X = 68 derajat X.

 

4. [Pilihan Ganda] (LOTS)

Stimulus: Es batu yang diletakkan di udara terbuka lama-kelamaan akan mencair karena mendapat tambahan kalor dari lingkungan sekitarnya.

Kalor dapat mengalir dari satu sistem ke sistem lainnya. Syarat mutlak yang harus dipenuhi agar kalor dapat berpindah secara alami antara dua buah benda yang bersentuhan adalah adanya perbedaan…

1. Massa jenis
2. Volume zat
3. Suhu
4. Wujud zat

Jawaban: Suhu

Penjelasan: Kalor berpindah secara alami dari benda yang memiliki suhu lebih tinggi menuju ke benda yang bersuhu lebih rendah.

 

5. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Sebuah eksperimen mendidihkan air mengharuskan siswa menghitung kebutuhan energi. Diketahui kalor jenis air adalah 4.200 J/(kg.C).

Kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 2 kg air tersebut dari suhu awal 20 derajat C menjadi 50 derajat C adalah sebesar…

84. 84.000 J
85. 168.000 J
86. 252.000 J
87. 420.000 J

Jawaban: 252.000 J

Penjelasan: Kalor yang dibutuhkan dihitung dengan rumus Q = m x c x delta T = 2 kg x 4.200 J/(kg.C) x (50 – 20) C = 8.400 x 30 = 252.000 Joule.

 

6. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Grafik pemanasan 500 gram balok es yang semula bersuhu -10 derajat C menunjukkan dua fase kritis awal: kenaikan suhu es hingga 0 derajat C dan fase peleburan es menjadi air bersuhu 0 derajat C. Diketahui kalor jenis es 2.100 J/kg.C dan kalor lebur es 336.000 J/kg.

Manakah pernyataan evaluatif yang paling tepat mengenai proporsi energi yang diserap oleh es dari proses memanaskan suhu es hingga es tersebut berubah wujud seluruhnya menjadi air 0 derajat C?

1. Energi untuk menaikkan suhu es mendominasi kebutuhan kalor karena perubahan suhunya lebih signifikan.
2. Energi peleburan es jauh lebih besar dibandingkan energi untuk menaikkan suhu es, yakni mencapai 168.000 J berbanding 10.500 J.
3. Total energi yang diserap berjumlah sama pada setiap fase karena kalor lebur dan kalor jenis berbanding terbalik dengan suhu.
4. Es tidak membutuhkan energi tambahan saat melebur, energi 336.000 J/kg hanya digunakan untuk menaikkan suhu setelah melebur.

Jawaban: Energi peleburan es jauh lebih besar dibandingkan energi untuk menaikkan suhu es, yakni mencapai 168.000 J berbanding 10.500 J.

Penjelasan: Q1 (naik suhu es dari -10 ke 0) = 0,5 kg x 2100 J/kg.C x 10 C = 10.500 J. Q2 (lebur es di suhu 0) = 0,5 kg x 336.000 J/kg = 168.000 J. Dapat dievaluasi bahwa proses peleburan mendominasi konsumsi energi kalor secara signifikan.

 

7. [Pilihan Ganda] (LOTS)

Stimulus: Ketika sebuah sendok besi dicelupkan ke dalam kopi panas, ujung sendok yang dipegang akan lama-kelamaan ikut terasa panas.

Mekanisme perpindahan kalor melalui perantara zat padat yang terjadi tanpa disertai pergerakan massal atau perpindahan partikel-partikel zat tersebut dinamakan…

1. Konduksi
2. Konveksi
3. Radiasi
4. Isolasi

Jawaban: Konduksi

Penjelasan: Konduksi merupakan mekanisme aliran panas akibat interaksi mikroskopik molekul atau elektron tanpa adanya pergerakan makroskopis partikel medium tersebut.

 

8. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Setiap malam hari nelayan pergi ke laut karena terdapat angin darat, sedangkan pada siang hari angin laut bertiup ke arah daratan.

Fenomena pergerakan udara atau angin tersebut secara fisis paling tepat dijelaskan melalui konsep perpindahan kalor jenis apa?

1. Konduksi, yang terjadi akibat persentuhan lapisan udara bawah bumi dengan daratan panas.
2. Konveksi, yang dipicu oleh bergeraknya partikel fluida (udara) secara alami akibat perbedaan massa jenis udara panas dan dingin.
3. Radiasi, karena udara menyerap panas berupa gelombang inframerah dari matahari secara terus menerus.
4. Evaporasi, dikarenakan uap air dari lautan akan membawa panas dari daratan ke arah laut.

Jawaban: Konveksi, yang dipicu oleh bergeraknya partikel fluida (udara) secara alami akibat perbedaan massa jenis udara panas dan dingin.

Penjelasan: Angin darat dan laut adalah contoh konveksi di alam. Udara di atas permukaan darat yang panas memuai, massa jenisnya turun lalu naik ke atmosfer dan ruang yang kosong diisi oleh udara dingin.

 

9. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Konstruksi termos modern diciptakan menggunakan botol kaca berdinding ganda di mana di antara kedua dinding dihisap menjadi ruang hampa udara, serta dilapisi oleh lapisan cermin perak di permukaan bagian dalamnya.

Bagaimana fungsi mekanistik spesifik dari lapisan cermin perak tersebut secara termodinamika dalam menahan penurunan suhu cairan di dalam termos?

1. Lapisan tersebut mematikan perpindahan panas konveksi dengan mencegah partikel udara menyentuh cairan.
2. Lapisan tersebut berfungsi sebagai konduktor pembatas agar dinding luar kaca menjadi penyerap panas.
3. Lapisan tersebut menghalangi perpindahan kalor secara radiasi dengan memantulkan kembali gelombang elektromagnetik inframerah yang dipancarkan air panas.
4. Lapisan tersebut menciptakan ruang hampa ekstra yang mencegah getaran molekul merambat keluar tabung kaca.

Jawaban: Lapisan tersebut menghalangi perpindahan kalor secara radiasi dengan memantulkan kembali gelombang elektromagnetik inframerah yang dipancarkan air panas.

Penjelasan: Sementara ruang hampa meminimalkan konveksi dan konduksi, permukaan mengkilap memantulkan pancaran radiasi kalor (panas) agar kembali ke dalam cairan, sehingga kalor terisolasi secara komprehensif.

 

10. [Pilihan Ganda] (LOTS)

Stimulus: Setiap materi tersusun atas molekul-molekul. Saat materi diberikan energi termal, molekul-molekulnya bergetar dan menjauh satu sama lain.

Proses bertambahnya dimensi (panjang, luas, maupun volume) pada sebagian besar zat padat, cair, dan gas ketika menyerap panas atau dinaikkan suhunya disebut…

1. Penyusutan
2. Sublimasi
3. Peleburan
4. Pemuaian

Jawaban: Pemuaian

Penjelasan: Pemuaian (ekspansi termal) adalah pertambahan ukuran geometri benda akibat bertambahnya jarak rata-rata antarmolekul saat energi kinetik benda meningkat (dipanaskan).

 

11. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Insinyur pembangunan lintasan rel kereta di daerah tropis selalu membuat celah selebar beberapa milimeter pada titik pertemuan antara dua batang rel baja.

Alasan saintifik paling logis di balik penerapan teknologi celah udara pada rel kereta api baja adalah…

1. Memastikan roda kereta dapat menapak lebih mantap dan meminimalkan energi gesekan saat kereta bergerak.
2. Menyediakan ruang toleransi ekspansi agar struktur rel terhindar dari pelengkungan struktural ke arah samping saat terjadi kenaikan suhu yang memicu pemuaian panjang baja.
3. Membantu meloloskan kelebihan aliran air saat musim hujan sehingga korosi pada baja tidak berkumpul di satu titik penyambung.
4. Berfungsi sebagai sirkulasi udara dingin agar baja rel tidak meleleh apabila dilewati kereta bermuatan berat secara konstan.

Jawaban: Menyediakan ruang toleransi ekspansi agar struktur rel terhindar dari pelengkungan struktural ke arah samping saat terjadi kenaikan suhu yang memicu pemuaian panjang baja.

Penjelasan: Ketika siang hari, baja terkena radiasi panas matahari dan memuai bertambah panjang. Celah kosong memberi ruang muai sehingga kedua rel tidak saling menabrak dan melengkung.

 

12. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Seorang teknisi bangunan menghitung tegangan pada sebatang tembaga penopang yang panjang aslinya 2 meter pada suhu 30 derajat C. Suhu di puncak musim panas bisa mencapai 80 derajat C. Diketahui koefisien muai panjang tembaga 0,000017 /C.

Jika perancang memasang kabel lurus tegang tersebut secara maksimal di pagi hari pada suhu 30 derajat C, prediksilah berapa ukuran mutlak kawat setelah memuai maksimum dan apa risiko struktural bila instalasi awal terlalu kencang?

1. Panjang kabel akan menjadi 2,0017 meter di siang hari. Risiko utamanya adalah jika dipasang sangat kencang saat 30 C, pada suhu malam yang lebih dingin di bawah 30 C, penyusutan akan memberi tegangan besar yang dapat memutus kabel.
2. Panjang kabel memendek menjadi 1,9983 meter di malam hari, sehingga jika dipasang kencang di siang hari, kawat melengkung saat cuaca menjadi lebih panas karena daya muai.
3. Panjang kabel berubah secara geometris menjadi 2,017 meter, membuat penopang terdorong dan merusak dinding sekitarnya akibat tekanan kawat yang longgar.
4. Panjang kabel menjadi 2,0034 meter pada suhu puncak. Pemasangan ketat sangat dianjurkan untuk mencegah relaksasi material pada titik terpanas.

Jawaban: Panjang kabel akan menjadi 2,0017 meter di siang hari. Risiko utamanya adalah jika dipasang sangat kencang saat 30 C, pada suhu malam yang lebih dingin di bawah 30 C, penyusutan akan memberi tegangan besar yang dapat memutus kabel.

Penjelasan: Pertambahan: delta L = 2 m x 0,000017 /C x (80-30) C = 0,0017 meter. Panjang kawat pada 80 C = 2,0017 meter. Dalam realitas instalasi, jika kabel ditegangkan secara maksimal pada 30 C, kabel akan mengendur sedikit di 80 C, namun akan sangat berbahaya saat suhu merosot di bawah 30 C karena penyusutan menarik struktur berlebihan dan menyebabkannya putus.

 

13. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Bimetal merupakan pita ganda yang disatukan erat secara paralel, misalnya terbuat dari tembaga dan besi. Diketahui bahwa koefisien muai panjang tembaga jauh lebih besar ketimbang besi.

Jika keping bimetal tersebut diberikan nyala api di sekitarnya sehingga suhunya meningkat, arah gerakan bimetal yang benar adalah…

1. Bimetal akan melengkung ke arah lapisan logam tembaga
2. Bimetal akan melengkung ke arah lapisan logam besi
3. Bimetal akan merenggang secara simetris membentuk kurva dua arah
4. Bimetal akan tetap lurus namun kedua ujungnya menjadi tajam karena perpanjangan ekstrim

Jawaban: Bimetal akan melengkung ke arah lapisan logam besi

Penjelasan: Prinsip bimetal saat dipanaskan adalah logam dengan koefisien muai panjang lebih besar akan bertambah panjang lebih signifikan, sehingga permukaannya mendesak bimetal untuk melengkung ke arah logam berkoefisien lebih kecil (besi).

 

14. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Setrika listrik komersial mengadopsi elemen pemutus otomatis berbasis lempeng bimetal untuk mengamankan komponennya bila suhu ambang batas operasi dilampaui.

Berdasarkan prinsip pemuaian diferensial, manakah arsitektur komponen bimetal saklar yang memiliki efisiensi pemutusan sirkuit paling mutlak dan cepat dalam merespons kenaikan panas?

1. Sistem yang memakai logam berkoefisien muai identik pada seluruh keping agar daya hantar listrik tetap terjaga saat pelat perlahan melengkung beriringan dengan naiknya temperatur.
2. Sistem yang menggunakan sepasang logam dengan selisih koefisien muai yang paling signifikan, di mana logam berkoefisien lebih besar diletakkan di sisi dalam sehingga saat memuai secara masif lengkungannya memaksa pin saklar terlepas dari kontak listriknya.
3. Sistem bimetal di mana logam berkoefisien muai kecil diletakkan melingkar pada pusat koil, sehingga saat memuai koil tidak bertambah kaku dan menghentikan sirkuit pada titik beku.
4. Sistem tanpa bimetal dengan mengganti komponen utamanya menggunakan cairan raksa yang memiliki massa jenis maksimum agar bisa segera memadamkan induksi sekering secara elektronik.

Jawaban: Sistem yang menggunakan sepasang logam dengan selisih koefisien muai yang paling signifikan, di mana logam berkoefisien lebih besar diletakkan di sisi dalam sehingga saat memuai secara masif lengkungannya memaksa pin saklar terlepas dari kontak listriknya.

Penjelasan: Agar pemutusan responsif, gaya melengkung (bending force) harus kuat dan tajam. Hal ini tercapai jika selisih koefisien muai pita ganda sangat besar. Letak logam berkoefisien besar harus strategis agar arah melengkungnya mekanismenya tepat memisahkan sirkuit listrik searah dengan mekanisme bukaan.

 

15. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Seseorang mengisi panci takaran dapur hingga menyentuh bibir tepi paling atas panci menggunakan air dengan suhu ruangan 25 derajat C.

Ketika direbus hingga mendidih, air tumpah keluar dari bejana. Konsep termal yang paling menjelaskan situasi ini adalah…

1. Nilai pemuaian volume zat cair (air) pada proses pemanasan tersebut jauh melampaui kemampuan muai volume dari zat padat (panci).
2. Air murni menyerap seluruh kalori gas yang dilepaskan di dalam ruang dapur meninggalkan panci tetap di temperatur suhu ruangan aslinya.
3. Koefisien muai luas elemen logam panci bereaksi eksotermik lebih kuat daripada molekul air sehingga panci mengerut dan mengecil secara perlahan.
4. Adanya gaya adhesi ekstrem antara dinding air mendidih dan kaca logam yang secara paksa melemparkan uap secara vertikal ke tepi.

Jawaban: Nilai pemuaian volume zat cair (air) pada proses pemanasan tersebut jauh melampaui kemampuan muai volume dari zat padat (panci).

Penjelasan: Zat cair memiliki koefisien muai volume yang umumnya lebih besar daripada zat padat pembungkusnya. Akibatnya, pada kenaikan suhu yang seragam, volume ruang panci bertambah lebih lambat dibanding ekspansi air, sehingga air meluber keluar.

 

16. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Keajaiban di ekosistem lintang tinggi seperti Rusia dan Kanada dapat terlihat ketika permukaan danau tertutup hamparan es tebal sepanjang puncak musim dingin yang ekstrem, akan tetapi fauna darat maupun ikan laut tawar dan biota tumbuhan di dasarnya tetap lestari hidup normal tanpa ikut mati membeku di dasar air.

Dari sisi struktur massa jenis, analisislah proses anomali cairan pembentuk danau tersebut yang mengamankan habitat akuatik dari ancaman kristalisasi temperatur nol derajat mutlak!

1. Es yang membeku di dasar akan memiliki massa jenis yang melonjak tajam menjebak panas di pasir danau dan mendorong semua makhluk amfibi ke batas tengah perairan.
2. Zat cair pada batas suhu 0 sampai 4 derajat C memiliki pemuaian geometrik yang menyerap volume garam maksimum di dalam air es melindunginya dari pembekuan radial.
3. Air ber-densitas maksimal terbentuk spesifik di temperatur 4 derajat C, akibatnya massa air terberat tersebut menduduki zona terbawah danau menahan panas bagi ikan, sementara air di atas 0 derajat C ber-densitas lebih renggang dan mengapung menjadi es.
4. Permukaan es secara absolut bersifat konduktor panas mutlak alam semesta di mana saat menyusut es mendistribusikan radiasi internal ke dasar kolam.

Jawaban: Air ber-densitas maksimal terbentuk spesifik di temperatur 4 derajat C, akibatnya massa air terberat tersebut menduduki zona terbawah danau menahan panas bagi ikan, sementara air di atas 0 derajat C ber-densitas lebih renggang dan mengapung menjadi es.

Penjelasan: Mekanisme anomali air: antara 0 sampai 4 derajat C air menyusut volumenya (tidak memuai) sehingga di suhu 4 derajat C densitas air berada pada puncaknya. Sifat fisika ini menjebak air terhangat di dasar, menjaga kehidupan bentik dan ikan tidak membeku biarpun es menutupi permukaan atas danau.

 

17. [Pilihan Ganda] (MOTS)

Stimulus: Dunia medis konvensional banyak menggunakan instrumen termometer yang diselipkan pada lipatan ketiak atau rongga oral untuk mencatat suhu demam tubuh. Di dalam batang kapiler kacanya, disematkan bahan aktif logam cair yang berwarna keperakan mengkilap.

Salah satu keuntungan fundamental mengapa cairan raksa dianggap paling layak sebagai cairan reagen pada alat tersebut, jika dibandingkan dengan air berwarna adalah karena…

1. Massa molekul dari cairan raksa sangat peka mencairkan kaca pada batas batas 40 C untuk menandakan limit panas klinis pasien.
2. Raksa memuai secara sangat linier teratur atas perubahan suhu, serta gaya kohesinya mencegah sisa-sisa cairan membasahi pori mikroskopik dinding pipa kapiler.
3. Elemen air menolak segala penyerapan dari gelombang konveksi panas ketiak sedangkan raksa aktif menerima aliran inframerah dari ruang perawat.
4. Logam raksa bertindak netral menghentikan penyebaran racun medis dalam rongga kulit namun menyusut ke dalam pipa saat terdeteksi suhu demam.

Jawaban: Raksa memuai secara sangat linier teratur atas perubahan suhu, serta gaya kohesinya mencegah sisa-sisa cairan membasahi pori mikroskopik dinding pipa kapiler.

Penjelasan: Air bersifat membasahi kaca dan pemuaiannya tidak murni teratur di setiap rentang suhunya, sementara raksa tidak menempel (tidak membasahi) karena kohesi sangat besar, memberikan pembacaan meniscus yang bersih dan skala teratur.

 

18. [Pilihan Ganda] (LOTS)

Stimulus: Teknologi rumah modern dirancang untuk mengonversi energi aliran elektron (listrik) secara efisien ke dalam bentuk-bentuk energi spesifik lain demi menunjang keperluan harian masyarakat yang beragam.

Peralatan rumah tangga apa dari daftar di bawah ini yang prinsip dominannya tidak diorientasikan sebagai sistem pencipta transformasi energi listrik menjadi output energi kalor panas?

1. Penanak nasi (Rice cooker)
2. Panci ketel pemanas elektrik
3. Solder patri listrik
4. Kipas elektrik (Kipas angin)

Jawaban: Kipas elektrik (Kipas angin)

Penjelasan: Sistem utama kipas angin menggunakan prinsip gaya magnetik motorik yang merevolusi energi listrik primer menjadi energi mekanik/kinetik murni pada bilah pendorong rotasinya.

 

19. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Keberlangsungan performa pembakaran internal roda empat bergantung secara kritikal pada sistem sirkuit saluran radiator termal. Radiator wajib diisi dengan fluida kerja guna meredam suhu ledakan busi silinder sebelum terjadi pelelehan bongkahan mesin (overheat).

Mengevaluasi tinjauan rasio kalor jenis material di dunia otomotif, putuskanlah argumentasi mana yang menjadikan cairan H2O murni memiliki profil keunggulan mutlak atas media pendingin minyak atau hidrokarbon sintetis?

1. Profil titik didih absolut pada material air mendesak semua kalor pindah berwujud sublimasi uap, membekukan logam piston dalam sirkuit rotasi radiator.
2. Kapasitas massa molekul air berlipat kali ganda minyak sehingga pelumasan air merambat bersama pembuangan residu kalor buang memulihkan gerak poros.
3. Karakter kalor jenis bawaan air berada dalam skala yang sangat luar biasa tinggi, secara mekanistik air mampu menarik dan mengurung panas mesin masif dalam jumlah fantastis meski cairan tersebut hanya menampakkan kenaikan nilai temperatur di level moderat.
4. Densitas air sangat minim, melancarkan putaran pompa pendingin tanpa hambatan kalor gesekan fluida ke tabung sirkulasi aluminium di kisi-kisinya.

Jawaban: Karakter kalor jenis bawaan air berada dalam skala yang sangat luar biasa tinggi, secara mekanistik air mampu menarik dan mengurung panas mesin masif dalam jumlah fantastis meski cairan tersebut hanya menampakkan kenaikan nilai temperatur di level moderat.

Penjelasan: Air mempunyai titik panas spesifik (kalor jenis) 4.184 J/kg.C yang sangat menonjol melebihi kebanyakan benda cairan lain. Artinya mesin butuh energi raksasa untuk sekedar mengubah suhu air satu derajat, menjadikannya penukar panas/penyimpan radiasi panas (heat sink) idaman.

 

20. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Dalam satu siklus penjemuran laundry di bawah sengatan paparan terik Matahari garis khatulistiwa, kain kaos katun yang telah digosok dengan pewarna hitam legam selalu lebih dulu bebas dari sisa resapan kelembaban basah air cucian mengungguli kemeja katun kain putih meski massa bebannya identik simetris.

Berangkat dari pengamatan diferensiasi waktu pengeringan baju beda warna tersebut, buatlah simpulan kritis mengenai korelasi pigmen pakaian terhadap kemampuan menyerap panas termodinamika alami radiasi termal!

1. Elemen kain katun putih merespons aliran hembusan konveksi gas bebas dengan menolak sentuhan tekanan atmosfer, menyegel pori kain dari gesekan pengeringan alami angin tropis.
2. Benda berpigmen gelap bertindak nyaris menyerupai benda hitam ideal yakni sebagai absorptor radiasi (penyerap kalor) paling prima memanen energi mentari utuh, berbeda telak dari pigmen putih cerah yang membalikkan gelombang bahang kalor kembali memantul berhamburan ke ruang udara terbuka.
3. Kapas gelap mengurai atom kelembaban air lebih efektif sebab getaran warna merangsang ikatan konduksi kapiler baju bersinergi menarik konveksi udara malam agar merembes keluar seutuhnya.
4. Baju hitam mereduksi nilai kalor uap air menjadi titik jenuh nol, mengakselerasi perpindahan zat solid pada lapisan luar sementara baju putih mempertahankan panas jenis absolut di serabut bawahnya.

Jawaban: Benda berpigmen gelap bertindak nyaris menyerupai benda hitam ideal yakni sebagai absorptor radiasi (penyerap kalor) paling prima memanen energi mentari utuh, berbeda telak dari pigmen putih cerah yang membalikkan gelombang bahang kalor kembali memantul berhamburan ke ruang udara terbuka.

Penjelasan: Warna hitam menangkap dan merepresi spektrum cahaya serta inframerah radiasi kalor termal jauh lebih optimal dan membagikannya ke air pakaian agar lebih cepat evaporasi (penguapan). Warna putih berfungsi secara optikal maupun termal menolak/memantulkan mayoritas foton energi panas yang menyentuhnya.

 

21. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Satu eksperimen lab kimia membiarkan satu unit botol sampel bereaksi kuat menciptakan efek vakum yang menyedot mencengkeram tutup segel besi putar di mulut botol gelasnya sehingga asisten kewalahan memutar mengurai baut ulir wadah itu memakai tenaga otot maksimum.

Menghadapi problem kemacetan segel botol kedap ini, opsi situasional teknis mana yang secara fundamental menjamin probabilitas keberhasilan tertinggi lewat eksploitasi prinsip beda angka koefisien muai material, dan mengapa instrumen itu bekerja prima?

1. Menggempur tepi logam keras menggunakan sendok pahat supaya tekanan gelombang kejut murni merusak ruang friksi statis udara luar botol dan menarik vakumnya secara instan masuk ke sel rongga tutup.
2. Membenamkan unit tutup kaleng di tangki es glasial membekukan struktur botol total dalam detik konstan. Kontraksi memendek ekstrem kaca botol akan merontokkan gigitan penutup besi lepas seutuhnya menjadi pecahan melar.
3. Menyiram bagian keping paduan logam penyegel botol saja menggunakan aliran air mendidih. Logam akan terekspansi volumenya memuai drastis menyalip ukuran laju ekspansi kaca botol, berimbas merenggangnya radius penampang segel terhadap lekuk leher botol gelas itu.
4. Menempatkan keseluruhan alas botol tepat di mulut kompor gas demi mengamankan ledakan dorong fluida uap termal gas bawah mendorong ke batas atas logam melesat bebas melepas friksinya menjauhi ruang tutupnya.

Jawaban: Menyiram bagian keping paduan logam penyegel botol saja menggunakan aliran air mendidih. Logam akan terekspansi volumenya memuai drastis menyalip ukuran laju ekspansi kaca botol, berimbas merenggangnya radius penampang segel terhadap lekuk leher botol gelas itu.

Penjelasan: Logam merespon sangat lekas atas energi termal untuk mengubah ukuran dimensinya. Dengan menargetkan siraman kalor terpusat semata pada struktur besi tutupnya, logam mengembang dan memuai mencetak radius cincin lebih besar menjauhi penampang mulut wadah kacanya, menjadikan gaya friksi penahan hilang lalu dengan putaran kecil botol akan terbebaskan merenggang sempurna tanpa bahaya benturan hancur.

 

22. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Diagram skematik riwayat perubahan temperatur zat 2 kilogram menggambarkan tren lereng menanjak linear dari 10 celcius lalu mematah kaku membentuk kurva mendatar rata yang stasioner pada batas garis suhu persis 50 celcius dalam rentang tempo 5 menit durasi panjang, usai itu grafik itu perlahan merayap mendaki naik tak terhingga.

Jika di detik transisi mendatar grafik tersebut diamati ada input suplai sebesar 40.000 Joule energi panas yang dihisap total oleh balok padat 2 kg ini, buatlah tafsir analisis akurat atas profil fenomena pergeseran fisiknya!

40. Indikasi lonjakan temperatur benda terhambat oleh konveksi lingkungan secara asimtotik, menjabarkan parameter kalor spesifik padatan itu bernilai mutlak di ambang 40.000 Joule per kilogram murni per derajat.
41. Titik rata mendatar tersebut mewakili kurva titik beku es membalik menjadi kristal beku lebih besar di minus nol dengan menghamburkan 40 kilojoule kalori residu buang menuju udara di luar grafik.
42. Beban pemuaian volumetrik dari balok itu terlampau besar menguras kapasitas kalor di dalam grafiknya memaksa nilai suhu benda itu terkunci pasif sampai molekul benda kembali merapat setelah lima puluhan derajat.
43. Zona datar konstan mendiktekan fasa benda itu bermutasi wujud fisik penuh murni tanpa gejolak penambahan derajat suhu lagi, di mana porsi kalor laten (kalor lebur) material murni dinilai eksak di angka rasio 20.000 Joule per Kilogram beban zat padat mula mula.

Jawaban: Zona datar konstan mendiktekan fasa benda itu bermutasi wujud fisik penuh murni tanpa gejolak penambahan derajat suhu lagi, di mana porsi kalor laten (kalor lebur) material murni dinilai eksak di angka rasio 20.000 Joule per Kilogram beban zat padat mula mula.

Penjelasan: Titik stasioner datar pada suatu deret plot pemanasan mengindikasikan fase konversi merubah wujud struktur (pelelehan balok zat padat -> cair) dengan tanpa satupun energi diubahnya buat menaikkan level temperatur termometer. Nilai Konstanta Laten (L) didapat dengan L = Q / Massa balok = 40.000 J / 2 Kg = 20.000 J / kg untuk menyelesaikan seluruh fasa perpindahannya.

 

23. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Kalkulasi keseimbangan termal: Resep minuman menuangkan 200 gram larutan seduh teh hitam di suhu mendidih riak 90 C yang kemudian diguyurkan di atas 50 gram cairan susu padat simpanan bersuhu sejuk 10 C menempati gelas dinding keramik tebal tertutup sempurna dari elemen suhu alam bebas (kalor jenis c kedua fluida 4200 J/Kg C sama persis homogen).

Jika faktor interferensi transfer energi pada bejana pelindung itu nol utuh isolasi mutlak, prediksikan nominal level kesetimbangan suhu perpaduan teh susu hangat tersebut ketika tercampur final homogen!

1. Suhu ekilibrium gabungan campuran jatuh mendingin ke ambang 50 derajat Celsius merata sekeliling gelas.
2. Suhu ekilibrium gabungan campuran berpotongan simetris di skala rata rata 68 derajat Celsius absolut.
3. Suhu ekilibrium gabungan campuran tercapai tepat di skala termal 74 derajat Celsius.
4. Suhu ekilibrium termal campuran nyaris tak bergeser melainkan statis di titik ambang batas tinggi pada 80 derajat Celsius konstan.

Jawaban: Suhu ekilibrium gabungan campuran tercapai tepat di skala termal 74 derajat Celsius.

Penjelasan: Berpijak Asas Black Termodinamika: Energi Lepas sama Energi Terima. Massa m1 = 200, suhu t1 = 90. Massa m2 = 50, suhu t2 = 10. Angka faktor spesifik c setara, rumus inti mereduksi bentuk menjadi: 200 * (90 – Tc) = 50 * (Tc – 10). Mereduksi pembagi 50 hasilkan: 4 * (90 – Tc) = Tc – 10. 360 – 4Tc = Tc – 10. Tambah 10 kiri dan 4Tc kanan: 370 = 5Tc -> Tc = 370 / 5 = 74 Celsius. Angka valid akurat.

 

24. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Ujian kompetensi akhir manajer proyek teknik mesin berhadapan proyek instalasi pilar tegangan jalur kabel bentang konduktor utama yang dibebankan di tanah pasir daratan kering ekstrem gurun Gobi Asia yang bisa memanggang udara di panas puluhan derajat tengah hari lalu membalikkannya hingga merosot ke skala suhu bekunya di puncak gulita malam durasi berhari-hari siklus ini berlangsung repetitif.

Evaluasi dan pilihlah kerangka cetak biru instalasi yang menghadirkan daya tahan keawetan jaringan tertingkat menghindari risiko putus sambungan yang didasarkan pilar teori mekanika kalor!

1. Melapisi permukaan aluminium kawat itu memakai silikon anti refleksi hitam memastikan kabel beresonansi panas secara pasif utuh guna menghentikan efek pemuaian laten material padat saat senja malam memburuk menjanjikan kestabilannya permanen.
2. Memasang dan merakit jalur tembaga itu dalam profil agak sengaja melentur mengendur sedikit toleran di momen kerja terik matahari siang, kelak bila anjlokan temperatur malam melanda menyentakkan kontraksi logam tajam merapat memendek kabel tak akan kelebihan porsi gaya regangan pemutusnya.
3. Menyekrup dan menaut ujung kabel kuat maksimal meregang ditarik paksa sampai lurus di pertengahan titik terpanas matahari zenith hari meminimalisir gelayut berat jatuh gravitasi menghantam padang pasir lembab bawah pylon malam gelapnya.
4. Menggandeng kabel pada suhu apa pun mengacu satu prosedur koefisien kabel besi baja terendah untuk jaminan di jam beku malam baja keras itu meregang panjang otomatis menangkal daya sentak regangan bekunya.

Jawaban: Memasang dan merakit jalur tembaga itu dalam profil agak sengaja melentur mengendur sedikit toleran di momen kerja terik matahari siang, kelak bila anjlokan temperatur malam melanda menyentakkan kontraksi logam tajam merapat memendek kabel tak akan kelebihan porsi gaya regangan pemutusnya.

Penjelasan: Lingkungan bergurun identik di anjlokan variasi rentang termal. Tarikan fisik susut pendingin (saat dingin malam volume struktur mampat menyusut drastis). Bila ditaut membentang rigid saat pemuaian rileks terpanasnya waktu terang, di gelap kelam malam suhu dingin ekstrem memicunya menarik diri kontraksi begitu kokoh berakibat pilar kabel patah rebah akibat tidak mengalokasikan persediaan ruang muai penyusutan sama sekali.

 

25. [Pilihan Ganda] (HOTS)

Stimulus: Tinjauan krisis konsumsi pembakaran efisiensi memasak termodinamis memperhadapkan dua tabung bejana material baja aluminium homogen. Keduanya didekatkan tepat mencium mulut kompor kembar berintensitas daya sama. Panci tungku A memuat 1 Liter curahan genangan Air jernih murni dari filtrasi galon. Panci Pesaing Panci tungku B dibebani tumpukan 1 Liter adonan kaldu sup krim pekat bertabur irisan ubi kentang dan gelondongan daging sapi pejal utuh. Analisis membatasi asumsi tingkat ambang parameter suhu derajat didih mutlak (titik ebullioskopi mendidih zat) adalah setara murni sekelas homogen.

Memperhitungkan faktor kalor jenis, perbedaan bobot volume agregat fluida dan hukum kekekalan panas, konstruksikan analisis logis panci manakah yang lambat mendidih bergejolak dan rumusan asas kalor apa penyokong argumen ini secara riil?

1. Panci berisi cairan mineral murni spesimen A terindikasi mendidih pada jadwal terakhir tertinggal. Kekosongan massa zat padat penahan panas membuat segenap injeksi kalori kompor konveksi melompat lepas menguap instan tanpa tertambat partikel sayur pengikat suhu didih rata rata lambat di air murni spesimen itu.
2. Durasi matang panci air bebas spesimen A tercatat melampaui lambat panci adonan sayur Panci B, murni akibat air murni menyimpan anomali kapasitas volume mutlak pada elevasi mendidih menolak ikatan panas masuk menembus celah konduksinya lebih efisien dibanding kuah lezat bertekstur kental padat komposit material B.
3. Bejana panci resep B tentu dituntut mengonsumsi durasi terlama di kompornya untuk fase didih, penambahan muatan benda padat sayur gizi itu otomatis memompa massa timbangan kuah menjadi berat berlebih di atas sekedar air mineral murni. Pertambahan bobot beban materi zat berimplikasi mutlak diperlukannya pundi debit kalori ekstra raksasa merengkuh nilai derajat T target sesuai korelasi ekuasi Q berbanding lurus massa m.
4. Jeda kematangan mendidih panci identik A maupun B terkalibrasi seragam tak berbeda nol presisi menitnya bersandarkan postulat asas penukar termodinamis bahwa besaran input koefisien kalori semburan burner api sama mutlak menghasilkan daya transfer temperatur selaras konstan pada material stainless pancinya semata tanpa melihat wujud fluida resepnya.

Jawaban: Bejana panci resep B tentu dituntut mengonsumsi durasi terlama di kompornya untuk fase didih, penambahan muatan benda padat sayur gizi itu otomatis memompa massa timbangan kuah menjadi berat berlebih di atas sekedar air mineral murni. Pertambahan bobot beban materi zat berimplikasi mutlak diperlukannya pundi debit kalori ekstra raksasa merengkuh nilai derajat T target sesuai korelasi ekuasi Q berbanding lurus massa m.

Penjelasan: Memasak tak sekedar perihal energi api kompor, melainkan berurusan perihal berapa besar materi partikel terpanaskan. Sebongkah cairan kaldu sarat akan gumpalan partikel daging sayur membuat konsentrasi massa di dimensi rasio 1 liter resep sangat berlimpah beban partikel di atas 1 Kg beban air kosong di Panci A. Massa yang tinggi butuh injeksi energi panas akumulatif total yang jauh lebih lamban untuk diangkut memanaskan menaikkan delta temperatur partikelnya menyentuh elevasi ambang didih fasa.

Semoga bermanfaat. (kangjo)

LINK DOWNLOAD:

1. Soal IPA SMP/MTS Kelas 7 Bab III Suhu, Kalor, dan Pemuaian, SILAHKAN KLIK DISINI!