Sebuah benda massa 2 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Beberapa saat kemudian benda itu bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Usaha total yang dikerjakan pada benda adalah...
Diketahui:
massa benda (m) = 2 kg
kecepatan awal (V1) = 2 m/s
kecepatan akhir (V2) = 5 m/s
Menentukan besar usaha (perubahan energi kinetik)
W = ΔEk
W = ½ .m(V2² − V1²)
W = ½ .2(5² − 2²)
W = 1(25 - 4)
W = 1(21)
W = 21 Joule
Jawaban : D
Sebuah benda bermassa 4 kg mula –mula diam, kemudian benda diberi gaya 12 N sehingga benda berpindah sejauh 6 m .kecepatan gerak benda adalah...
Diketahui
m = 4 kg
Vo = 0
F = 12 N
s = 6m
Disoal ini usaha merupakan perubahan energi kinetik, sehingga:
Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertical dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. bila g = 10 m/s² maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah...
Diketahui
m = 500 g = 0,5 kg
Vo = 10 m/s
Benda bergerak vertikal ke atas sampai ketinggian maksimum benda akan diam maka Vt = 0
Untuk menentukan usaha melalui rumusan berikut:
W = ΔEK
W = ½.M.(Vt- Vo)²
W = ½ × 0,5(0 – 10 )²
W = ½ × 0,5(100)
W = ½ × 50
W = 25 J
Maka usahanya = 25 joule
Jawaban : C
Sebuah benda dengan massa 2,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 3 m terhadap lantai (g = 10 m/s²). Bila benda menumbuk lantai yang tidak lenting sama sekali, maka kalor yang ditimbulkan oleh benda adalah....kalori.
Diketahui:
massa benda (m) = 2,5 kg
ketinggian (h) = 3 m
percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Kalor yang ditimbulkan oleh benda diperoleh dari ubahan energi potensial
Q = Ep
Q = m.g.h
Q = 2,5 × 10 × 3
Q = 75 Joule
Q = 75 J x 0,24 kalori = 18 kalori
Jawaban : B
Di dalam sebuah wadah tertutup terdapat 500 gram es dan 700 gram air pada keadaaan setimbang 0°C, 1 atm. Selanjutnya, es dan air itu dipanaskan bersama-sama selama 160 detik pada tekanan tetap dengan menggunakan pemanas 2.100 watt. Diketahui kalor lebur es 80 kal.g-¹, kalor jenis air 1 kal.g-¹.K-¹, dan 1 kal = 4,2 J. Pada keadaan akhir hanya terdapat air. Jika efisiensi pemanas 80%, suhu akhir air adalah..
Diketahui :
Mes = 500 gram
Mair= 700 gram
t = 160 detik
Pin = 2100 watt
Les = 80 kal/gram
Cair= 1 kal/gram.K
η = 80%
Ditanya:
Suhu campuran Tc ?
Efisiensi adalah perbandingan antara daya keluaran dengan daya masukan
η = (Pout : Pin) x 100%
80% = (Pout : Pin) x 100%
80%/100%= (Pout : Pin)
0,8 = (Pout : Pin)
Pout = 0,8 × Pin
Pout = 0,8 × 2100 watt
Pout = 1680 watt
Daya keluaran ini digunakan untuk memanaskan air dan es
Q = Pout.t
Q = 1680 × 160
Q = 268.800 Joule
Jika 1 Kal = 4,2 J maka 1 J = 1/4,2 kal.
Q = 268.800 : 4,2 = 64.000 Kal
Kalor sebesar ini digunakan untuk memanaskan air dan es pada kondisi 0°C dan P = 1 atm.
Dari data ini posisi es dan air digambarkan pada diagram berikut.
Posisi Es karena padat berada pada posisi B sedangkan Air berada pada posisi C akibatnya untuk menempuh ke posisi Tc, Es menempuh Q1 dan Q2 sedangkan air Q2 saja.
Sebuah kelereng dengan masa 10 gram jatuh dari ketinggian 3 m ke timbunan pasir. Kelereng tembus ke pasir sedalam 3 cm sebelum berhenti. Besar gaya yang dimiliki pasir pada saat berinteraksi dengan kelereng adalah...
Usaha yang terjadi merupakan akibat perubahan energi potensial yang terjadi karena perubahan kedudukan.
Diketahui
h1 = 3 m
h2 = 0 m
Perpindahannya yaitu s = 3 cm = 0,03 m
Massa kelereng = 10 g = 0,01 kg
W = ∆Ep
F.s = m.g.(h1-h2)
F × 0,03 = 0,01 × 10 × (3-0)
F × 0,03 = 0,3
F = 0,3/0.03
F = 10 N
Jawaban : D
Peluru senapan angin bermassa m dan kalor jenis c menumbuk sebuah plat baja dengan kelajuan V. Bila selama tumbukan 50% energi kinetik peluru berubah menjadi energi panas di dalam peluru, maka kenaikan temperatur peluru adalah
Di soal dijelaskan bahwa energi kinetik di ubah menjadi energi kalor, sehingga:
50% × Ek = Q
50%(1/2 m.V²) = m.c.∆T
∆T = 1/4.m.V² / m.C
∆T = V²/4C
Jawaban : B
Benda dengan bobot 40 N diangkat dari permukaan tanah hingga mencapai ketinggian 10 meter kemudian dilepaskan. Energi kinetik benda itu ketika berada pada ketinggian 6 meter dari permukaan tanah bernilai sekitar...
Pada soal ini berlaku hukum kekekalan energi mekanika
EM1 = EM2
Ek1 + EP1 = Ek2 + EP2
Karena dilepaskan dengan kecepatan awal = 0 maka energi kinetik mula-mula
Sebuah mobil dengan massa 1 ton bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 m/s. Besar usaha yang dilakukan mesin mobil tersebut adalah...
Diketahui;
massa mobil (m) = 1 ton = 1.000 kg
kecepatan awal (V1) = 0 m/s (diam)
kecepatan akhir (V2) = 5 m/s
Menentukan besar usaha (perubahan energi kinetik)
W = ΔEk
W = ½.m(V2² − V1²)
W = ½.1.000 (5² − 0²)
W = 500(25)
W = 12.500 Joule
Jawaban : D
Seseorang bermassa 50 kg memanjat sebuah pohon durian hingga ketinggian 4 meter. Untuk mencapai ketinggian itu orang tersebut memerlukan waktu 8 detik, maka daya yang dibutuhkan orang tersebut agar dapat memanjat pohon itu (g = 10 m/s) adalah...
Diketahui
m = 50 kg
h = 4m
t = 8 detik
P = W/t
P = m.g.h/t
P = 50.10.4/8
P = 250 watt
Laju reaksi kimia merupakan bagian dari 'Kinetika kimia', yaitu studi tentang laju reaksi kimia, faktor-faktor yang mempengaruhi laju ini, dan mekanisme reaksi dimana reaksi terjadi.
Laju reaksi sangat bervariasi, ada yang sangat cepat (terbakar) dan ada yang sangat lambat (hancurnya botol plastik di bawah sinar matahari).
Mekanisme reaksi adalah urutan langkah demi langkah dari reaksi dasar dimana proses kimia secara keseluruhan terjadi. Sebuah mekanisme menjelaskan secara rinci apa yang terjadi pada setiap tahap transformasi secara keseluruhan. Ini juga menjelaskan setiap intermediet reaktif, kompleks teraktivasi, dan keadaan transisi, dan ikatan mana yang terputus (dan dalam urutan apa), dan ikatan mana yang terbentuk (dan dalam urutan apa).
Mekanisme yang lengkap juga harus memperhitungkan semua reaktan yang digunakan, fungsi katalis, kimia stereo, semua produk yang terbentuk dan jumlah masing-masing. Ini juga harus menggambarkan laju relatif dari langkah-langkah reaksi dan persamaan laju untuk reaksi keseluruhan.
Mekanisme menggambarkan secara bertahap tumbukan dan peristiwa yang tepat yang diperlukan untuk konversi reaktan menjadi produk. Mekanisme mencapai tujuan itu dengan memecah persamaan kimia seimbang keseluruhan menjadi serangkaian langkah dasar.
Bagaimana konsentrasi, luas permukaan, tekanan, suhu, dan penambahan katalis mempengaruhi laju reaksi?
1. Konsentrasi Reaktan
Menaikkan konsentrasi reaktan membuat reaksi berlangsung lebih cepat. Agar reaksi kimia terjadi, harus ada sejumlah molekul dengan energi yang sama atau lebih besar dari energi aktivasi. Dengan peningkatan konsentrasi, jumlah molekul dengan energi minimum yang dibutuhkan akan meningkat, dan oleh karena itu laju reaksi akan meningkat.
Misalnya, jika satu dari sejuta partikel memiliki energi aktivasi yang cukup, maka dari 100 juta partikel, hanya 100 yang akan bereaksi. Namun, jika Anda memiliki 200 juta partikel dalam volume yang sama, maka 200 di antaranya bereaksi. Dengan menggandakan konsentrasi, laju reaksi juga berlipat ganda.
Interaktif: Konsentrasi dan Laju Reaksi Dalam model ini, dua atom dapat membentuk ikatan untuk membuat molekul. Percobaan dengan mengubah konsentrasi atom untuk melihat bagaimana hal ini mempengaruhi laju reaksi (kecepatan di mana reaksi terjadi).
2. Luas permukaan
Dalam reaksi antara padatan dan cairan, luas permukaan padatan pada akhirnya akan mempengaruhi seberapa cepat reaksi terjadi. Hal ini karena zat cair dan zat padat dapat saling bertumbukan hanya pada antarmuka zat cair-padat, yaitu pada permukaan zat padat. Molekul padat yang terperangkap di dalam tubuh padatan tidak dapat bereaksi. Oleh karena itu, meningkatkan luas permukaan padatan akan memaparkan lebih banyak molekul padat ke cairan, yang memungkinkan reaksi lebih cepat.
Misalnya, pertimbangkan batu bata berukuran 8 x 8 x 3 inci. Luas permukaan bata yang terbuka adalah 4(8 × 3) + 2(8 × 8) = 224 cm2.
Namun, ketika batu bata tersebut dibongkar menjadi sembilan kubus yang lebih kecil, masing-masing kubus memiliki luas permukaan
8(3 × 3)= 72 cm2, jadi luas permukaan kesembilan kubus adalah 16 × 24 = 384 cm2.
Ini menunjukkan bahwa total luas permukaan yang terbuka akan meningkat ketika benda yang lebih besar dibagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Oleh karena itu, karena reaksi terjadi pada permukaan suatu zat, peningkatan luas permukaan harus meningkatkan jumlah zat yang tersedia untuk bereaksi, dan dengan demikian akan meningkatkan laju reaksi juga.
Luas permukaan molekul yang lebih kecil versus molekul yang lebih besar Gambar ini menunjukkan bagaimana membongkar batu bata menjadi kubus yang lebih kecil menyebabkan peningkatan luas permukaan total.
Tekanan
Meningkatkan tekanan untuk reaksi yang melibatkan gas akan meningkatkan laju reaksi. Saat Anda meningkatkan tekanan gas, Anda mengurangi volumenya (PV = nRT; P dan V berbanding terbalik), sedangkan jumlah partikel (n) tetap tidak berubah.
Oleh karena itu, peningkatan tekanan meningkatkan konsentrasi gas (n/V), dan memastikan bahwa molekul-molekul gas lebih sering bertabrakan.
Ingatlah logika ini hanya bekerja untuk gas, yang sangat kompresibel; mengubah tekanan untuk reaksi yang hanya melibatkan padatan atau cairan tidak berpengaruh pada laju reaksi.
Suhu
Telah diamati secara eksperimental bahwa kenaikan suhu 10 °C biasanya dua kali lipat atau tiga kali lipat kecepatan reaksi antar molekul. Energi minimum yang diperlukan agar reaksi dapat berlangsung, dikenal sebagai energi aktivasi, tetap sama dengan meningkatnya suhu.
Namun, peningkatan rata-rata energi kinetik partikel yang disebabkan oleh panas yang diserap berarti bahwa sebagian besar molekul reaktan sekarang memiliki energi minimum yang diperlukan untuk bertumbukan dan bereaksi. Kenaikan suhu menyebabkan kenaikan tingkat energi molekul yang terlibat dalam reaksi, sehingga laju reaksi meningkat. Demikian pula, laju reaksi akan berkurang dengan penurunan suhu.
Interaktif: Suhu dan Laju Reaksi Jelajahi peran suhu terhadap laju reaksi.
Catatan: Dalam model ini setiap panas yang dihasilkan oleh reaksi itu sendiri dihilangkan, menjaga suhu konstan untuk mengisolasi pengaruh suhu lingkungan pada laju reaksi.
Ada atau Tidak Ada Katalis
Katalis adalah zat yang meningkatkan laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi yang diperlukan agar reaksi dapat berlangsung. Katalis tidak dihancurkan atau diubah selama reaksi, sehingga dapat digunakan kembali. Misalnya, pada kondisi biasa, H2 dan O2 tidak bergabung. Namun, mereka bergabung dengan adanya sejumlah kecil platinum, yang bertindak sebagai katalis, dan reaksi kemudian terjadi dengan cepat.
Platinum sebagai katalisator, lawannya inhibitor yaitu zat yang menghambat laju reaksi.
Sifat Reaktan
Zat sangat berbeda dalam laju di mana mereka mengalami perubahan kimia. Perbedaan reaktivitas antara reaksi dapat dikaitkan dengan struktur yang berbeda dari bahan yang terlibat; misalnya, apakah zat itu dalam larutan atau dalam keadaan padat itu penting. Faktor lain berkaitan dengan kekuatan ikatan relatif dalam molekul reaktan.
Misalnya, reaksi antara molekul dengan atom yang terikat oleh ikatan kovalen yang kuat akan berlangsung lebih lambat daripada reaksi antara molekul dengan atom yang terikat oleh ikatan kovalen yang lemah. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dibutuhkan lebih banyak energi untuk memutuskan ikatan molekul yang terikat kuat.
