Jawaban:

Untuk menyelesaikan masalah ini, perlu dikonversikan suhu air dari Fahrenheit ke Celsius. Dalam hal ini, kita dapat menggunakan rumus konversi:

Celsius = (Fahrenheit - 32) / 1,8

Jadi, suhu air dalam bejana lain adalah:

(54 - 32) / 1,8 = 12,22°C

Kemudian, kita dapat menggunakan rumus kuantitas panas yang diberikan sebagai berikut:

Q = m x c x ΔT

dimana Q adalah kuantitas panas (dalam joule), m adalah massa air (dalam kilogram), c adalah kalor spesifik air (4.186 joule/gram°C), dan ΔT adalah perubahan suhu air (dalam Celsius).

Untuk pertama, suhu air naik 40°C dalam waktu 1 menit. Oleh karena itu, perubahan suhu air adalah 40°C, waktu adalah 60 detik, dan daya pemanas adalah 300 watt. Kita perlu menghitung massa air agar dapat menentukan berapa lama elemen pemanas harus dimasukkan ke dalam bejana lain. Jadi,

Q = m x c x ΔT

300 x 60 = m x 4.186 x 40

m = 1.436 kg

Artinya, elemen pemanas tersebut dapat menaikkan suhu 1,436 kg air sebesar 40°C dalam waktu 1 menit.

Selanjutnya, untuk menaikkan suhu 1,436 kg air dari 12,22°C menjadi 37°C (setara dengan 99°F), perubahan suhu yang dibutuhkan adalah 37 - 12,22 = 24,78°C. Kita dapat menggunakan rumus kuantitas panas lagi untuk mencari waktu yang dibutuhkan untuk mencapai perubahan suhu ini:

Q = m x c x ΔT

300 x t = 1.436 x 4.186 x 24.78

t = 760 detik atau sekitar 12,7 menit

Jadi, elemen pemanas tersebut harus dimasukkan ke dalam bejana lain selama sekitar 12,7 menit untuk menaikkan suhu air dari 54°F menjadi 99°F.