Question

Kalorimeter dengan kapasitas kalor 1000 J/K diiisi 100 gr air bersuhu 30derajat celcius dengan kalor jenis 4200 J/kg K. selanjutnya, kedalam kalorimeter tersebut di masukkan 200 gr besi bersuhu 80 derajat celcius (kalor jenis besi 500 J/kg K) berapakah suhu akhir campuran tsb?

Answer 1

Es sebanyak 500 gram bersuhu -8*C (derajat celcius) dimasukan ke dalam wadah berisi 750 gram air bersuhu 24*C pada tekanan 1 atm, sehingga terjadi pertukaran kalor antara keduanya. Hitunglah suhu setimbangnya jika diketahui kalor jenis es 2.100 J/Kg*C, kalor jenis air 4.186 J/Kg*C, dan kalor leburnya 333 x 10^3 (10 pangkat 3) J/KG 

Jwb :

Diketahui : m es = 500 gr = 0,5 kg c es = 2100 J/Kg*C 
T1 es = -8*C c air = 4186 J?kg*C 
m air = 750 gr = 0,75 kg L = 333000 J/Kg 
T1 air = 24*C 
Ditanyakan : T campuran 
Jawab: 
Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu es menjadi 0*C 
Q es = m es. c es. delta T es 
= 0,5 . 2100. (0-(-8)) 
= 8400 J 

Kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es menjadi air 
Q lebur = m es . L 
= 0,5 . 333000 
= 166500 J 

Kalor yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu air dari 24*C menjadi 0*C 
Q air = m air. c air. delta T air 
= 0,75 . 4186 . (24-0) 
= 75348 J 

nah, karena kalor yang dimiliki air lebih kecil dari kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan es, maka yang terjadi adalah keduanya (air dan es) berakhir pada suhu 0*C 

lebih jelasnya begini, ketika es mendapatkan kalor sebesar 8.400 J dari air hingga suhunya es menjadi 0*C, maka kalor yang dimiliki air bersisa 75.348 - 8.400 = 66.948 J 
kalor ini dipakai es untuk melebur, tetapi jumlahnya kurang. mari kita lihat, kalor sebanyak ini hanya bisa meleburkan es sebanyak berapa gram? 

Q = m. L 
66.948 = m. 333.000 
m = 0,201 kg = 201 gram 

jadi hanya 201 gram es yang bisa melebur menjadi air. sisanya masih berupa es. akibatnya suhu campuran keduanya pasti 0*C (masih berada pada fase campuran natara air dan es)

semoga paham :)