4. Anda ingin membuat secangkir air teh panas untuk menemani

Berikut ini adalah pertanyaan dari multilateral008 pada mata pelajaran Fisika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

4. Anda ingin membuat secangkir air teh panas untuk menemani anda belajar Termodinamika. Kebetulan teman anda baru saja memanskan air di dapur sehingga anda dapat turut menggunakan air panas (asumsikan pada kondisi air mendidih). Jika volume cangkir adalah 400 mL, bagaimana cara anda memperkirakan volum air yang perlu ditambahkan agar air the anda bersuhu 60°C. Tuliskan semua asumsi yang relevan dalam menyelesaikan permasalahan ini!​

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Untuk memperkirakan volume air yang perlu ditambahkan agar air teh anda bersuhu 60°C, pertama-tama perlu dilakukan beberapa asumsi:

Jika anda menambahkan air panas yang mendidih ke cangkir, maka suhu awal air teh yang akan dibuat adalah 100°C.

Kondisi awal air panas yang akan ditambahkan adalah pada suhu mendidih (100°C).

Massa air teh yang akan dibuat adalah sama dengan volume cangkir yang akan digunakan, yaitu 400 mL.

Jika volume air panas yang ditambahkan tidak sama dengan volume cangkir, maka perlu diasumsikan bahwa volume air teh akan bertambah.

Asumsi lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa air panas yang ditambahkan tidak mempengaruhi suhu dinding cangkir atau suhu lingkungan di sekitarnya.

Setelah membuat asumsi-asumsi tersebut, anda dapat menggunakan Hukum Ketiga termodinamika untuk menghitung jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu air teh dari suhu awal (100°C) menjadi suhu akhir yang diinginkan (60°C).

Q = mcΔT

dimana:

  • Q = jumlah panas yang diperlukan (dalam Joule)
  • m = massa benda (dalam kilogram)
  • c = kalor jenis benda (dalam J/kg.K)
  • ΔT = perubahan suhu (dalam derajat Kelvin)

Untuk air, kalor jenisnya adalah 4186 J/kg.K. Jadi, dengan menggunakan rumus di atas, anda dapat menghitung jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu air teh dari 100°C menjadi 60°C.

Setelah mengetahui jumlah panas yang diperlukan, anda dapat menggunakan rumus lain untuk menghitung volume air panas yang perlu ditambahkan. Rumus ini adalah:

Q = mL

dimana:

  • Q = jumlah panas yang diperlukan (dalam Joule)
  • m = massa benda (dalam kilogram)
  • L = kalor lebur (dalam J/kg)

Untuk air, kalor lebur adalah 334,000 J/kg. Jadi, dengan menggunakan rumus di atas, anda dapat menghitung volume air panas yang perlu ditambahkan untuk mencapai suhu 60°C.

Semua asumsi yang diperlukan dalam menyelesaikan

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh vampinsm dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Sun, 26 Mar 23