Menentukan Suhu Logam Awal dalam Bejana Kuningan
Dalam sebuah eksperimen, sebanyak 250 gram es dengan suhu 0°C dimasukkan ke dalam bejana yang terbuat dari kuningan. Massa bejana tersebut adalah 200 gram. Selanjutnya, sebuah logam dengan massa 1.880 gram dimasukkan ke dalam bejana tersebut. Hasilnya, semua es dalam bejana berubah menjadi uap air dengan suhu 100°C. Dalam hal ini, kita diminta untuk menentukan suhu awal logam sebelum dimasukkan ke dalam bejana. Untuk menyelesaikan masalah ini, kita perlu memperhatikan beberapa informasi yang telah diberikan. Pertama, kalor jenis logam adalah 0,1 kal/gram°C. Kedua, kalor jenis kuningan adalah 0,4 kal/gram°C. Ketiga, kalor lebur es adalah 80 kal/gram. Terakhir, kalor uap air adalah 540 kal/gram. Pertama-tama, kita bisa menggunakan persamaan kalor yang diberikan: Q = m * c * ΔT. Di sini, Q adalah kalor yang ditransfer, m adalah massa zat, c adalah kalor jenis zat, dan ΔT adalah perubahan suhu. Karena semua es berubah menjadi uap air pada suhu 100°C, kita dapat menggunakan persamaan kalor untuk es dan uap air untuk mencari kalor yang dibutuhkan untuk mengubah es menjadi uap air: Q_es = m_es * c_es * ΔT_es = 250g * 540 kal/g°C * (100°C - 0°C) = 13.500 kal Kemudian, kita dapat menggunakan persamaan kalor untuk kuningan untuk mencari kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan logam dari suhu awal ke suhu 100°C: Q_kuningan = m_kuningan * c_kuningan * ΔT_kuningan = 200g * 0,4 kal/g°C * (100°C - T_awal) = 80(T_awal - 100) kal Selanjutnya, kita dapat menggunakan persamaan kalor untuk logam untuk mencari kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan logam dari suhu awal ke suhu 100°C: Q_logam = m_logam * c_logam * ΔT_logam = 1.880g * 0,1 kal/g°C * (100°C - T_awal) = 188(T_awal - 100) kal Karena kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan logam dan kuningan harus sama dengan kalor yang dibutuhkan untuk mengubah es menjadi uap air, kita dapat menggabungkan persamaan Q_kuningan dan Q_logam: 80(T_awal - 100) + 188(T_awal - 100) = 13.500 268T_awal - 26.800 = 13.500 268T_awal = 40.300 T_awal = 150,37 Jadi, suhu logam mula-mula adalah sekitar 150,37°C sebelum dimasukkan ke dalam bejana kuningan.