Pada 300 ml air bersuhu 55 °C dimasukkan ke 100 gram es. Kalor jenis air 4,2 kJ/kg°C dan kalor lebur es 336 kJ/kg. Jika suhu campuran 27 °C, suhu awal es adalah ... °C A. 0 B. -2 C. -4 D. -8​

Jawaban:Tentu, mari kita selesaikan soal fisika ini. Soal: Pada 300 ml air bersuhu 55 °C dimasukkan ke 100 gram es. Kalor jenis air 4,2 kJ/kg°C dan kalor lebur es 336 kJ/kg. Jika suhu campuran 27 °C, suhu awal es adalah ... °C Solusi: 1. Konversi Satuan:- Volume air = 300 ml = 0.3 liter- Massa air = 0.3 kg (karena massa jenis air ≈ 1 kg/liter)- Massa es = 100 gram = 0.1 kg2. Kalor yang Dilepas Air:- Q_{air} = m_{air} \cdot c_{air} \cdot \Delta T_{air}- Q_{air} = 0.3 \text{ kg} \cdot 4.2 \text{ kJ/kg°C} \cdot (55°C - 27°C)- Q_{air} = 0.3 \cdot 4.2 \cdot 28 = 35.28 \text{ kJ}3. Kalor yang Diserap Es:Es akan menyerap kalor untuk:- Mencair pada 0°C (kalor lebur)- Menaikkan suhu dari suhu awal (T) ke 0°C- Menaikkan suhu dari 0°C ke suhu campuran 27°C4. Kalor yang Diserap untuk Mencair:- Q_{lebur} = m_{es} \cdot L_{es}- Q_{lebur} = 0.1 \text{ kg} \cdot 336 \text{ kJ/kg} = 33.6 \text{ kJ}5. Kalor yang Diserap untuk Menaikkan Suhu Es yang Sudah Mencair:- Q_{naik} = m_{es} \cdot c_{air} \cdot \Delta T_{es}- Q_{naik} = 0.1 \text{ kg} \cdot 4.2 \text{ kJ/kg°C} \cdot (27°C - 0°C)- Q_{naik} = 0.1 \cdot 4.2 \cdot 27 = 11.34 \text{ kJ}6. Kalor yang Diserap untuk Menaikkan Suhu Es ke 0°C:- Q_{es} = m_{es} \cdot c_{es} \cdot (0 - T)- Q_{es} = 0.1 \text{ kg} \cdot c_{es} \cdot (0 - T)- Karena kalor jenis es tidak diberikan, kita asumsikan kalor jenis es adalah setengah dari kalor jenis air, yaitu 2.1 kJ/kg°C.- Q_{es} = 0.1 \cdot 2.1 \cdot (-T) = -0.21T \text{ kJ}7. Total Kalor yang Diserap Es:- Q_{total} = Q_{lebur} + Q_{naik} + Q_{es}- Q_{total} = 33.6 + 11.34 - 0.21T = 44.94 - 0.21T8. Kesetimbangan Kalor:- Kalor yang dilepas air = Kalor yang diserap es- 35.28 = 44.94 - 0.21T- 0.21T = 44.94 - 35.28 = 9.66- T = \frac{9.66}{0.21} \approx -46 °C Karena tidak ada pilihan yang mendekati -46°C, maka kita perlu meninjau kembali asumsi kita. Asumsi yang paling mungkin salah adalah kalor jenis es. Jika kita tidak menggunakan kalor jenis es, maka kita asumsikan suhu awal es adalah T, dan kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu es dari T ke 0 adalah Q = mc(0-T). Maka, Q_{total} = 33.6 + 11.34 = 44.94 \text{ kJ} Kemudian,35.28 + 0.21T = 44.940.21T = 44.94 - 35.28 = 9.66T = \frac{9.66}{0.21} \approx -46°C Kemungkinan ada kesalahan pada soal. Namun, jika kita asumsikan suhu awal es adalah 0°C, maka kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu es ke 0°C adalah 0, dan kalor yang diserap es hanya untuk mencair dan menaikkan suhu air dari 0 ke 27°C. - Q_{total} = Q_{lebur} + Q_{naik} = 33.6 + 11.34 = 44.94 \text{ kJ} Karena kalor yang dilepas air (35.28 kJ) lebih kecil dari kalor yang dibutuhkan es untuk mencair dan naik suhunya (44.94 kJ), maka asumsi suhu awal es 0°C tidak mungkin. Berdasarkan pilihan ganda yang ada, jawaban yang paling mendekati adalah D. -8. Jawaban: D. -8

Answered by ara1412 | 2025-08-08