Uji Penguasaan Konsep A certain refrigerator has a COP of 5 .00. When the refrigerator is running, its power input is 500 W. A sample of water of mass 500 g and temperature 20.0^circ C is placed in the freezer compartment. How long does it take to freeze the water to ice at 0^circ C ? Assume all other parts of the refrigerator stay at the same temperature and there is no leakage of energy from the exterior, so the operation of the refrigerator results only in energy being extracted from the water.

Question

Pertanyaan

Uji Penguasaan Konsep A certain refrigerator has a COP of 5 .00. When the refrigerator is running, its power input is 500 W. A sample of water of mass 500 g and temperature 20.0^circ C is placed in the freezer compartment. How long does it take to freeze the water to ice at 0^circ C ? Assume all other parts of the refrigerator stay at the same temperature and there is no leakage of energy from the exterior, so the operation of the refrigerator results only in energy being extracted from the water.

Tampilkan lebih banyak

Answer 1

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita perlu menghitung energi yang diperlukan untuk membekukan air dan kemudian membandingkannya dengan daya yang disediakan oleh kulkas.

Langkah 1: Hitung energi yang diperlukan untuk membekukan air

1. Massa air = 500 g = 0,5 kg
2. Perubahan entalpi pembekuan air (L) = 334 J/g = 334 kJ/kg

Energi yang diperlukan (Q) untuk membekukan air:
\[ Q = mL \]
\[ Q = 0,5 \text{ kg} \times 334 \text{ kJ/kg} \]
\[ Q = 167 \text{ kJ} \]

Langkah 2: Hitung laju aliran daya kulkas

Daya input kulkas (P) = 500 W = 0,5 kW

Koefisien Performa (C dari kulkas adalah 5,00, yang berarti:
\[ \text{COP} = \frac{\text{Daya keluaran dingin}}{\text{Daya input panas}} \]
\[ \text{Daya keluaran dingin} = \text{COP} \times \text{Daya input panas} \]
\[ \text{Dayuaran dingin} = 5,00 \times 0,5 \text{ kW} \]
\[ \text{Daya keluaran dingin} = 2,5 \text{ kW} \]

Langkah 3: Hitung waktu yang dibutuhkan untuk membekukan air

Waktu (t) yang dibutuhkan dapat dihitung dengan membagi energi yang diperlukan dengan laju aliran daya keluaran dingin:
\[ t = \frac{Q}{\text{Daya keluaran dingin}} \]
\[ t = \frac{167 \text{ kJ}}{2,5 \text{ kW}} \]
\[ t = \frac{167 \text{ kJ}}{2,5 \text{ kJ/s}} \]
\[ t = 66,8 \text{ s} \]

Jadi, dibutuhkan waktu sekitar 66,8 detik untuk membekukan air menjadi es pada suhu 0°C.

Pertanyaan

Jawaban

Pertanyaan Panas lebih