Perhitungan Suhu Akhir Campuran Air dan Tembaga dalam Kalorimeter

Dalam masalah ini, kita diminta untuk menghitung suhu akhir campuran air dan tembaga dalam kalorimeter. Kita diberikan informasi bahwa kapasitas kalor kalorimeter adalah $1000J/^{\circ }C$ dan berat air yang dimasukkan adalah 100 gram dengan kalor jenis $4200J/kg^{\circ }C$. Suhu awal air adalah $40^{\circ }C$. Selanjutnya, kita diminta untuk memasukkan 200 gram tembaga dengan kalor jenis $390J/kg^{\circ }C$ dan suhu awal $80^{\circ }C$. Untuk menghitung suhu akhir campuran, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan energi. Energi yang hilang oleh tembaga akan diterima oleh air dalam kalorimeter. Kita dapat menggunakan rumus: $Q_{\text{air}} + Q_{\text{tembaga}} = 0$ Di mana $Q_{\text{air}}$ adalah energi yang diterima oleh air dan $Q_{\text{tembaga}}$ adalah energi yang hilang oleh tembaga. Energi yang diterima oleh air dapat dihitung menggunakan rumus: $Q_{\text{air}} = m_{\text{air}} \cdot c_{\text{air}} \cdot \Delta T_{\text{air}}$ Di mana $m_{\text{air}}$ adalah massa air, $c_{\text{air}}$ adalah kalor jenis air, dan $\Delta T_{\text{air}}$ adalah perubahan suhu air. Energi yang hilang oleh tembaga dapat dihitung menggunakan rumus yang sama: $Q_{\text{tembaga}} = m_{\text{tembaga}} \cdot c_{\text{tembaga}} \cdot \Delta T_{\text{tembaga}}$ Di mana $m_{\text{tembaga}}$ adalah massa tembaga, $c_{\text{tembaga}}$ adalah kalor jenis tembaga, dan $\Delta T_{\text{tembaga}}$ adalah perubahan suhu tembaga. Dalam kasus ini, suhu akhir campuran adalah suhu yang sama untuk air dan tembaga. Oleh karena itu, $\Delta T_{\text{air}} = \Delta T_{\text{tembaga}} = \Delta T$. Dengan menggabungkan rumus-rumus di atas, kita dapat menulis persamaan: $m_{\text{air}} \cdot c_{\text{air}} \cdot \Delta T + m_{\text{tembaga}} \cdot c_{\text{tembaga}} \cdot \Delta T = 0$ Kita dapat menyederhanakan persamaan ini menjadi: $(m_{\text{air}} \cdot c_{\text{air}} + m_{\text{tembaga}} \cdot c_{\text{tembaga}}) \cdot \Delta T = 0$ Dalam kasus ini, kita dapat menggantikan nilai-nilai yang diberikan: $(100 \text{ gram} \cdot 4200J/kg^{\circ }C + 200 \text{ gram} \cdot 390J/kg^{\circ }C) \cdot \Delta T = 0$ $(420000J/^{\circ }C + 78000J/^{\circ }C) \cdot \Delta T = 0$ $498000J/^{\circ }C \cdot \Delta T = 0$ Karena $\Delta T

eq 0$, maka persamaan ini tidak memiliki solusi. Ini berarti bahwa suhu akhir campuran tidak dapat dihitung dengan informasi yang diberikan. Dalam kasus ini, suhu akhir campuran tidak dapat ditentukan karena tidak ada aliran energi antara air dan tembaga dalam kalorimeter.