Question

Gelas kimia berisi 400 g air bersuhu 5 0 ∘ C 50 ∘ C dicampur dengan es bermassa 80 g yang suhunya 0 ∘ C 0 ∘ C . Kapasitas kalor gelas kimia sebesar 2 0kal / ∘ C 20 kal/ ∘ C , kalor lebur es 8 0 k a l / g 80 kal/g , dan kalor jenis air sebesar 1 kal / g ∘ C 1 kal/g∘C . Tentukan suhu setimbang yang tercapai lengkap dengan grafik perubahan wujud zatnya !

Answer 1

Jawaban:

Pertama-tama, kita dapat menggunakan rumus kalor yang diperlukan:

Q = m.c.ΔT

Di mana:

- Q adalah kalor (dalam kal atau joule)

- m adalah massa zat yang terlibat (dalam gram atau kilogram)

- c adalah kapasitas kalor/specific heat (dalam kal/g°C atau J/kg°C)

- ΔT adalah perubahan suhu yang terjadi (dalam °C)

Menghitung kalor yang dilepaskan oleh es saat meleleh:

Q1 = m1.Lf

Q1 = 80 g x 80 kal/g

Q1 = 6.400 kal

Menghitung kalor yang diserap oleh air saat suhunya naik dari 0°C menjadi suhu setimbang (T):

Q2 = m2.c2.(T - 0)

Q2 = 400 g x 1 kal/g°C x (T - 0)

Q2 = 400T kal

Menghitung kalor yang dilepaskan oleh air saat suhunya turun dari T°C menjadi suhu setimbang:

Q3 = m2.c2.(50 - T)

Q3 = 400 g x 1 kal/g°C x (50 - T)

Q3 = 20.000 - 400T kal

Menghitung kalor yang diserap oleh gelas kimia saat suhunya naik dari 5°C menjadi suhu setimbang:

Q4 = c3.m3.(T - 5)

Q4 = 20 kal/°C x m3 x (T - 5)

Q4 = 20m3T - 100m3 kal

Ketika mencampurkan es dan air, jumlah kalor yang dilepaskan oleh es harus sama dengan jumlah kalor yang diserap oleh air dan gelas kimia:

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

6.400 kal = 400T kal + (20.000 - 400T) kal + (20m3T - 100m3) kal

Dari sini, kita dapat menyelesaikan untuk T dan m3. Pertama, gabungkan semua istilah T ke satu sisi:

400T + (20.000 - 400T) + 20m3T = 6.400 + 100m3

20.000 + 20m3T = 6.400 + 100m3

13.600 = 80m3T

T = 170°C

Sekarang kita dapat menghitung m3 menggunakan persamaan dari Q4:

Q4 = c3.m3.(T - 5)

-100m3 = 20 kal/°C x m3 x (170 - 5)

m3 = 4,25 gram

Dengan demikian, suhu setimbang yang tercapai adalah 170°C, dan perubahan wujud zatnya dapat diilustrasikan dalam grafik sebagai berikut:

(Titik A) -- Es dingin -->(Titik B) -- Air dingin -->(Titik C) -- Air panas -->(Titik D)