Jawaban:

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita bisa menggunakan persamaan dasar termodinamika:

Q = mcΔT

di mana Q adalah kalor yang diperlukan atau dilepaskan, m adalah massa zat (dalam hal ini air), c adalah kapasitas panas spesifik zat, dan ΔT adalah perubahan suhu zat.

Kita tahu bahwa suhu air di dalam gelas awalnya adalah 15°C, dan kemudian suhu turun 12°C setelah ditambahkan es batu. Oleh karena itu, perubahan suhu ΔT adalah -12°C.

Untuk menentukan suhu air setelah 30 menit dimasukkan es batu, kita perlu menghitung jumlah kalor yang dilepaskan oleh es batu saat mencair selama 30 menit. Kita tahu bahwa air dan es batu mencapai kesetimbangan termal ketika suhu air mencapai suhu leleh es batu (0°C). Jadi, selama es batu mencair, air akan menerima kalor sebesar:

Q = mcΔT

Di mana ΔT adalah selisih suhu antara suhu awal air (15°C) dan suhu leleh es batu (0°C), sehingga ΔT = 15°C.

Kapasitas panas spesifik air adalah sekitar 4,18 J/g°C, sedangkan massa air yang digunakan tidak diketahui. Kita bisa menggunakan anggapan bahwa gelas yang digunakan mampu menampung sekitar 200 ml air, sehingga massa airnya sekitar 200 g.

Jadi, kalor yang dilepaskan oleh es batu saat mencair selama 30 menit adalah:

Q = mcΔT = 200 g x 4,18 J/g°C x 15°C = 12.540 J

Jumlah kalor ini kemudian dibagi menjadi dua, karena suhu air turun 12°C saat setengah dari es batu mencair (setelah 15 menit), sehingga kalor yang diterima oleh air dalam 30 menit adalah:

12.540 J / 2 = 6.270 J

Akhirnya, kita dapat menggunakan persamaan yang sama untuk menentukan perubahan suhu air yang dihasilkan oleh kalor yang diterima:

Q = mcΔT

Di mana Q adalah kalor yang diterima, m adalah massa air (200 g), c adalah kapasitas panas spesifik air (4,18 J/g°C), dan ΔT adalah perubahan suhu yang ingin kita cari.

Jadi,

ΔT = Q / (mc) = 6.270 J / (200 g x 4,18 J/g°C) ≈ 7,5°C

Jadi, suhu air setelah 30 menit dimasukkan es batu adalah:

15°C - 12°C + 7,5°C = 10,5°C

Jadi, suhu air di dalam gelas tersebut setelah 30 menit dimasukkan es batu adalah sekitar 10,5°C.

semoga membantu