Menghitung Suhu Akhir Campuran Air dengan Suhu yang Berbed

Dalam kehidupan sehari-hari, seringkali kita perlu mencampurkan air dengan suhu yang berbeda untuk mencapai suhu yang diinginkan. Salah satu contoh kasus adalah ketika kita ingin mencampurkan \( 500 \mathrm{~g} \) air yang bersuhu \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) dengan \( 250 \mathrm{~g} \) air yang bersuhu \( 90^{\circ} \mathrm{C} \). Pertanyaannya adalah, berapa suhu akhir campuran air tersebut? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu menggunakan konsep kalor jenis air. Kalor jenis air adalah jumlah energi yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 kilogram air sebesar 1 derajat Celsius. Dalam kasus ini, kalor jenis air adalah \( 4.200 \mathrm{~J} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C} \). Pertama, kita perlu menghitung jumlah kalor yang dilepaskan oleh air yang bersuhu \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) saat mencapai suhu akhir campuran. Kita dapat menggunakan rumus: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \] di mana \( Q \) adalah jumlah kalor yang dilepaskan, \( m \) adalah massa air, \( c \) adalah kalor jenis air, dan \( \Delta T \) adalah perubahan suhu. Dalam kasus ini, massa air yang bersuhu \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) adalah \( 500 \mathrm{~g} \), kalor jenis air adalah \( 4.200 \mathrm{~J} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C} \), dan perubahan suhu adalah suhu akhir campuran dikurangi suhu awal air yang bersuhu \( 60^{\circ} \mathrm{C} \). Karena kita ingin mencari suhu akhir campuran, kita akan menyebut suhu akhir campuran sebagai \( T \). Oleh karena itu, perubahan suhu adalah \( T - 60^{\circ} \mathrm{C} \). Jadi, jumlah kalor yang dilepaskan oleh air yang bersuhu \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) adalah: \[ Q_1 = 500 \mathrm{~g} \cdot 4.200 \mathrm{~J} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C} \cdot (T - 60^{\circ} \mathrm{C}) \] Selanjutnya, kita perlu menghitung jumlah kalor yang diserap oleh air yang bersuhu \( 90^{\circ} \mathrm{C} \) saat mencapai suhu akhir campuran. Kita dapat menggunakan rumus yang sama: \[ Q_2 = 250 \mathrm{~g} \cdot 4.200 \mathrm{~J} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C} \cdot (T - 90^{\circ} \mathrm{C}) \] Karena energi yang dilepaskan oleh air yang bersuhu \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) harus sama dengan energi yang diserap oleh air yang bersuhu \( 90^{\circ} \mathrm{C} \) agar mencapai suhu akhir yang sama, kita dapat menuliskan persamaan: \[ Q_1 = Q_2 \] \[ 500 \mathrm{~g} \cdot 4.200 \mathrm{~J} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C} \cdot (T - 60^{\circ} \mathrm{C}) = 250 \mathrm{~g} \cdot 4.200 \mathrm{~J} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C} \cdot (T - 90^{\circ} \mathrm{C}) \] Kita dapat menyederhanakan persamaan ini: \[ 2(T - 60^{\circ} \mathrm{C}) = T - 90^{\circ} \mathrm{C} \] \[ 2T - 120^{\circ} \mathrm{C} = T - 90^{\circ} \mathrm{C} \] \[ T = 30^{\circ} \mathrm{C} \] Jadi, suhu akhir campuran air tersebut adalah \( 30^{\circ} \mathrm{C} \).