Tabung berisi es sebanyak 0.02 kg dengan suhu -40 F, ditambah air sebanyak 0.05 kg dengan suhu 100 C. berapa suhu campuran?

Untuk mencari suhu campuran, kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi dengan asumsi tidak ada energi yang hilang selama proses pencampuran.

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

1. Menggunakan rumus Q = m * c * ΔT, di mana Q adalah energi, m adalah massa, c adalah kalor spesifik, dan ΔT adalah perubahan suhu.

2. Menghitung energi yang dilepaskan atau diserap oleh es saat mencapai suhu campuran:

Q1 = m1 * c1 * ΔT1

Di sini, m1 adalah massa es (0.02 kg), c1 adalah kalor spesifik es, dan ΔT1 adalah perubahan suhu dari suhu es (-40 F) ke suhu campuran.

Konversi suhu dari F ke C: ΔT1 = (−40 − 32) × 5/9 = -40 × 5/9 = -22.22 C

Jika c1 adalah kalor spesifik es (2.09 J/g·C), maka c1 perlu dikonversi ke J/kg·C:
c1 = 2.09 J/g·C × 1 kg/1000 g = 0.00209 J/kg·C

Menggantikan nilai-nilai ke dalam rumus:
Q1 = 0.02 kg * 0.00209 J/kg·C * (-22.22 C) = -0.000924 J

3. Menghitung energi yang diserap atau dilepaskan oleh air saat mencapai suhu campuran:

Q2 = m2 * c2 * ΔT2

Di sini, m2 adalah massa air (0.05 kg), c2 adalah kalor spesifik air, dan ΔT2 adalah perubahan suhu dari suhu air (100 C) ke suhu campuran.

Jika c2 adalah kalor spesifik air (4.18 J/g·C), maka c2 perlu dikonversi ke J/kg·C:
c2 = 4.18 J/g·C × 1 kg/1000 g = 0.00418 J/kg·C

Menggantikan nilai-nilai ke dalam rumus:
Q2 = 0.05 kg * 0.00418 J/kg·C * (100 C - ΔT2)

4. Karena energi yang dilepaskan oleh es (Q1) harus sama dengan energi yang diserap oleh air (Q2), maka kita dapat menyamakan persamaan:

Q1 = Q2

-0.000924 J = 0.05 kg * 0.00418 J/kg·C * (100 C - ΔT2)

Menyelesaikan persamaan tersebut untuk ΔT2:

ΔT2 = (0.000924 J) / (0.05 kg * 0.00418 J/kg·C)

ΔT2 ≈ 44.08 C

5. Untuk mencari suhu campuran, kita dapat mengurangi perubahan suhu ΔT2 dari suhu awal air (100 C):

Suhu campuran = 100 C - 44.08 C = 55.92 C

Jadi, suhu campuran adalah sekitar 55.92 C.

#SEMOGA MEMBANTU:)