Bank Soal IPA SMP Kalor

Diketahui:

Pada soal dinyatakan bahwa timah hitam dimasukkan ke dalam air dengan kondisi suhu timah hitam lebih tinggi daripada suhu air. Karena suhu timah hitam lebih tinggi, maka kalor bergerak dari timah hitam ke air (timah hitam melepaskan kalor, sedangkan air menerima kalor).

Ditanya:

Suhu akhir campuran pada saat kesetimbangan termal (T_akhir)

Dijawab:

Soal di atas dapat diselesaikan dengan azas Black

$Q_{lepas}=Q_{terima}$

$m_{timah}\times c_{timah}\times\Delta T_{timah}=m_{air}\times\text{c}_{air}\times\Delta T_{air}$

$m_{timah}\times c_{timah}\times\left(T_{0,timah}-T_{akhir}\right)=m_{air}\times c_{air}\times\left(T_{akhir}-T_{0,air}\right)$

Keterangan

• Perhatikan bahwa pada persamaan di atas, $T_{akhir}$ tidak dibedakan antara timah dan air. Hal ini dikarenakan pada kondisi kesetimbangan termal, kedua zat tersebut memiliki suhu yang sama (T_akhir timah = T_akhir air).
• Selain itu, perhatikan pula bahwa pada persamaan Q_lepas (timah), $\Delta T=T_{0,timah}-T_{akhir}$ berkebalikan dengan Q_terima (air) dimana $\Delta T=T_{akhir}-T_{0,air}$. Hal ini karena zat yang melepaskan kalor mengalami penurunan suhu (suhu akhir < suhu awal) sedangkan zat yang menerima kalor mengalami peningkatan suhu (suhu akhir > suhu awal).

$Q_{lepas}=Q_{terima}$

$m_{timah}\times c_{timah}\times\Delta T_{timah}=m_{air}\times\text{c}_{air}\times\Delta T_{air}$

$m_{timah}\times c_{timah}\times\left(T_{0,timah}-T_{akhir}\right)=m_{air}\times c_{air}\times\left(T_{akhir}-T_{0,air}\right)$

$0,2\times140\times\left(110-T_{akhir}\right)=0,3\times4.200\times\left(T_{akhir}-18\right)$

$3.080-28T_{akhir}=1.260T_{akhir}-22.680$

$25.760=1.288T_{akhir}$

$T_{akhir}=\frac{25.760}{1.288}$

$T_{akhir}=20$

Jadi suhu akhir campuran adalah 20 ^oC.