Jawaban:

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi total dalam suatu sistem tertutup selalu konstan. Dalam hal ini, kita dapat mengasumsikan bahwa sistemnya adalah campuran air dingin dan air panas dalam gelas, dan bahwa energi total dalam sistem akan tetap sama setelah dicampurkan.

Pertama-tama, kita perlu menentukan energi yang dimiliki oleh air dingin dan air panas sebelum dicampurkan. Kita dapat menggunakan rumus energi panas yang diberikan oleh:

Q = m * c * ΔT

di mana Q adalah energi panas yang dimiliki oleh suatu benda, m adalah massa benda, c adalah kalor spesifik benda, dan ΔT adalah perubahan suhu benda dari suhu awal hingga suhu akhir.

Untuk air dingin, kita tahu bahwa massa airnya adalah 200 gram dan suhunya adalah 20°C. Kita juga dapat mencari kalor spesifik air dari tabel konstan fisika, yang diberikan sebesar 4,18 J/g°C. Dengan menggunakan rumus energi panas, kita dapat menghitung energi panas yang dimiliki oleh air dingin:

Q1 = m1 * c * ΔT1

= 200 g * 4,18 J/g°C * (20°C - 0°C)

= 16.720 J

Untuk air panas, kita tahu bahwa massa airnya adalah 100 gram dan suhunya adalah 80°C. Dengan menggunakan rumus energi panas dan kalor spesifik air yang sama, kita dapat menghitung energi panas yang dimiliki oleh air panas:

Q2 = m2 * c * ΔT2

= 100 g * 4,18 J/g°C * (80°C - 0°C)

= 33.440 J

Setelah dicampurkan, energi total dalam sistem harus sama dengan Q1 + Q2, sehingga kita dapat menulis:

Q1 + Q2 = (m1 + m2) * c * ΔT

di mana m1 + m2 adalah massa total campuran air dingin dan air panas, dan ΔT adalah perubahan suhu campuran dari suhu awal hingga suhu akhir yang ingin kita cari.

Karena gelas dianggap tidak menerima kalor, maka energi total dalam sistem tetap konstan, sehingga:

Q1 + Q2 = 16.720 J + 33.440 J = 50.160 J

Kita juga dapat menghitung massa total campuran air dingin dan air panas sebagai berikut:

m1 + m2 = 200 g + 100 g = 300 g

Dengan menggabungkan dua persamaan di atas, kita dapat menyelesaikan untuk ΔT:

50.160 J = 300 g * 4,18 J/g°C * ΔT

ΔT = 50.160 J / (300 g * 4,18 J/g°C)

ΔT = 40/3 °C

Jadi, suhu campuran dari air dingin dan air panas adalah:

Suhu akhir = Suhu awal + ΔT

= 20°C + 40/3°C

= 32,22°C

Maka suhu campuran dari air dingin dan air panas adalah sekit