Jawaban:

Untuk menentukan jumlah es yang mencair setelah menempuh jarak 20 m, pertama-tama kita perlu menentukan usaha yang dilakukan pada es untuk menempuh jarak tersebut. Usaha yang dilakukan adalah gaya gesek yang bekerja pada es dikali jarak yang ditempuh. Jadi, usaha yang dilakukan adalah:

E = F * d = (0.4 * 50 kg * 9.8 m/s^2) * 20 m = 392 J

Kemudian, kita perlu menentukan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mencairkan es sebanyak E joule. Jumlah kalor yang dibutuhkan adalah:

Q = m * c * ΔT = 50 kg * 80 kal/g * ΔT

Di mana ΔT adalah perubahan suhu yang terjadi pada es. Karena es mencair pada suhu 0°C, maka perubahan suhu yang terjadi adalah ΔT = T - 0°C = T. Jadi, jumlah kalor yang dibutuhkan adalah:

Q = 50 kg * 80 kal/g * T

Kita dapat menyatukan kedua persamaan di atas untuk mendapatkan persamaan yang menyatakan T sebagai fungsi dari E:

Q = E

50 kg * 80 kal/g * T = 392 J

T = 392 J / (50 kg * 80 kal/g) = 0.98°C

Jadi, perubahan suhu yang terjadi pada es setelah menempuh jarak 20 m adalah 0.98°C. Jumlah es yang mencair dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

m = Q / (c * ΔT) = 392 J / (80 kal/g * 0.98°C) = 2.01 g

Jadi, sebanyak 2.01 gram es mencair setelah menempuh jarak 20 m.