Cara Mencari Suhu Campuran pada Air yang Berbeda Suhu

KOMPAS.com - Kalor adalah salah satu bentuk energi yang mengalir dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Pemberian kalor pada suatu benda dapat menyebabkan benda mengalami kenaikan suhu.

Sedangkan, suatu benda yang melepaskan kalor maka suhunya akan menurun.

Dilansir dari buku Big Bank Fisika SMP/MTs Kelas VII, VIII, IX (2014) oleh Firdaus, besarnya kalor yang diserap atau dilepas dirumuskan:

Q = m.c.ΔT

Keterangan:

Q = Kalor (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis (J/kg°C)
ΔT = perubahan suhu (°C)

Baca juga: Rumus Cara Menghitung Suhu Celcius ke Skala Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin

Contoh soal 1

Air sebanyak 0,2 kg yang suhunya 80°C dituangkan ke dalam bejana bersuhu 20°C dengan kapasitas kalor 168 J/°C. Maka suhu campurannya adalah ...

A. 60°C
B. 70°C
C. 80°C
D. 100°C

Jawab:

Diketahui:

• Massa air () = 0,2 kg
• Suhu awal air () = 80°C
• Suhu awal bejana () = 20°C
• Kalor jenis air () = 4200 J/kg°C
• Kapasitas kalor bejana (C) = 168 J/°C

Ditanya:

• Suhu campuran () = ....?

Pembahasan:

Terdapat dua benda, yaitu air dan bejana. Air melepas kalor karena suhunya lebih tinggi dan bejana menerima kalor karena suhunya lebih rendah.

Maka suhu campurannya adalah:

Q1 (kalor lepas) = Q2 (kalor terima)

Nilai m.c pada ruas kanan bisa diganti dengan C karena C = m.c, sehingga:

Jadi, suhu campurannya adalah 70°C. Jawaban (B).

Baca juga: Cara Menghitung Perubahan Suhu Kota Menggunakan Operasi Hitung Bilangan Bulat

Contoh soal 2

Air sebanyak 0,4 kg pada suhu 100°C dicampur dengan 1,2 kg air pada suhu 20°C. Jika kalor jenis air 1 kal/gr°C, maka suhu campurannya adalah ....

A. 40°C
B.50°C
C. 80°C
D. 100°C

Jawab:

Diketahui:

• Massa air pertama () = 0,4 kg
• Massa air kedua () = 1,2 kg
• Suhu awal air pertama () = 100°C
• Suhu awal air kedua () = 20°C
• Kalor jenis air (c) = 1 kal/gr°C

Ditanya:

• Suhu campuran () = ...?

Pembahasan:

Air yang bersuhu tinggi melepaskan kalor dan air bersuhu rendah menerima kalor. Maka suhu campurannya adalah:

Q1 (kalor lepas) = Q2 (kalor terima)

Karena kedua zat mempunyai jenis yang sama, maka nilai c dapat dicoret, sehingga:

Jadi, suhu campurannya adalah 40°C. Jawaban (A).

Baca juga: Cara Menghitung Suhu Akhir dan Kalor pada Panci Aluminium

Contoh soal 3 

Sepotong es melebur selama 10 menit, jika titik lebur es 0°C, maka suhu es pada detik ke-3 adalah ....

A. 0°C
B. 0,3°C
C. 3°C
D. 5°C

Jawab:

Pada peristiwa perubahan zat padat seperti es menjadi zat cair tidak akan mengalami perubahan suhu, yang terjadi hanyalah perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. 

Jadi, selama 10 menit, suhu es yang melebur akan tetap 0°C sampai menjadi air. Jawaban (A).

Baca juga: Cara Mencari Jumlah Kalor yang Dibutuhkan untuk Menaikkan Suhu