Cara Menghitung Suhu Akhir Campuran

By | June 2, 2020

Sebuah zat cair dengan massa tertentu miliki suhu dan kalor jenis yang dapat menentukan besar kalor. Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat bergerak. Kalor bergerak dari benda dengan suhu tinggi ke benda dengan suhu yang lebih rendah. Ketika dua buah zat dengan suhu berbeda dicampurkan, kedua zat akan memiliki suhu yang sama (kesetimbangan termal). Kondisi ini terjadi karena zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor dan zat yang suhunya lebih rendah akan menerima kalor. Berapa besar suhu akhir campuran yang terbentuk? Apakah hanya perlu mencari rata – rata dari suhu suatu zat yang tercampur? Ternyata tidak demikian, ada faktor lain yang perlu ditimbangkan. Bagaimanakah cara menghitung suhu akhir campuran secara tepat?

Sobat idschool dapat mempelajari cara menghitung suhu akhir campuran melalui halaman ini.

Suhu Campuran

Dua buah larutan yang dicampur bisa memiliki massa yang sama, bisa juga dengan massa berbeda. Selain itu campuran juga memiliki nilai kalor jenis yang berbeda (C). Besar nilai faktor – faktor tersebut mempengaruhi besar suhu akhir campuran. Sebagai contoh, terdapat segelas air dengan massa 50 gram dengan suhu 90oC. Segelas air tersebut dicampurkan dengan segelas air dengan massa 100 gram dengan suhu 30oC. Suhu campurannya tentu tidak akan sama dengan 60oC (rata – rata kedua suhu), bukan? Karena massa kedua air tersebut berbeda. Harusnya, suhu lebih rendah dari 60oC, karena massa air dengan suhu lebih rendah lebih banyak.

Suhu Akhir Campuran

Bahasan menghitung suhu akhir campuran terkait dengan sebuah peristiwa yang dikenal dengan Azas Black. Apa itu Azas Black? Bagaiamana perannya dalam menentukan suhu akhir campuran? Jawaban dari pertanyaan tersebut dapat sobat idschool cari tahu melalui ulasan materi di bawah.

Baca Juga: Suhu dan Pemuaian

Azas Black

Azas Black merupakan sebuah prinsip dalam termodinamika yang menjelaskan hubungan kalor yang dilepas dan diterima. Tokoh dibalik Azas Black ini adalah Joseph Black. Contoh peristiwa Azas Black banyak dijumpai dalam kehidupan sehari – hari, seperti es batu yang mencari ketika disiram air panas. Proses mencairnya air es tersebut disebabkan adanya kalor yang masuk dalam es.

Bunyi Azas Black:  “Jumlah kalor yang dilepas oleh benda yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh benda yang suhunya lebih rendah”.

Azas Black

Besarnya kalor yang terlibat dapat diukur menggunakan sebuah alat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia disebut kalorimeter.

Baca Juga: Perubahan Wujud Benda

Persamaan Untuk Menghitung Suhu Akhir Campuran

Adanya kalor yang diterima dan dilepas oleh suatu benda akan membuat benda memiliki suhu baru. Besarnya suhu ini merupakan suhu campuran yang tercapai pada kesetimbangan termal. Kesetimbangan termal tercapai bila dua benda atau sistem mencapai suhu yang sama dan berhenti untuk bertukar energi melalui panas. Ulasan pada halaman ini bertujuan untuk mengetahui besarnya suhu akhir campuran.

Besarnya suhu akhir campuran dapat diperoleh dari persamaan pada Azas Black. Persamaan untuk menghitung suhu akhir campuran diperoleh melalui persamaan banyak kalor sama dengan banyak kalor yang diterima. Sehingga perlu juga mengetahui cara mencari besar kalor (Q).

Persamaan untuk mencari besar kalor jika terjadi perubahan suhu diberikan seperti berikut.

Q = m × C × ΔT

Keterangan:

  • Q = kalor (J)
  • m = massa benda (kg)
  • C = kalor jenis benda (J/KgoC)
  • ΔT = perubahan suhu (oC)

Jika kalor digunakan untuk mengubah wujud zat maka rumusnya menggunakan persamaan pada kalor laten.

Qlebur = m × L atau Quap = m × U

Keterangan:

  • Q = kalor (J)
  • m = massa (kg)
  • L = kalor lebur (J/kg)
  • U = kalor uap (J/kg)

Berikutnya untuk mendapatkan suhu campuran, sobat idschool perlu mengkombinasikan rumus kalor di atas dengan Azas Black.

Sebagai contoh, di sini akan dicari rumus umum untuk pencampuran dua buah zat dengan massa masing – masing m1 dan m2. Kedua zat yang dicampur pada kasus ini adalah sama. Suhu dua zat sebelum tercampur berturut – turut adalah T1 dan T2 (T2 > T1).

Persamaan yang diperoleh menjadi seperti berikut.

Rumus Suhu Campuran

Rumus umum suhu campuran di atas hanya berlaku ketika zat yang dicampur memiliki nilai kalor jenis yang sama.

Baca Juga: Contoh Peristiwa Perpindahan Panas Secara Konveksi

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh soal – soal berikut dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman sobat idschool. Terdapat beberapa buah soal dengan tema menghitung suhu akhir campuran. Setiap contoh soal dilengkapi dengan pembahasan yang dapat dijadikan koreksi. Simak contoh soal – soal cara menghitung suhu akhir campuran berikut.

Contoh 1 – Soal Menghitung Suhu Akhir Campuran

Jika 50 gram logam dengan kalor jenis 0,4 kal/groC yang suhunya 30oC dicampur dengan 100 gram air yang suhunya 90oC dan kalor jenis air 1 kal/groC maka suhu akhir campurannya adalah ….
A. 80oC
B. 76 oC
C. 65oC
D. 54oC

Pembahasan:

Berdasarkan informasi yang diberikan pada soal diketahui,

  • m1 = 50 gram
  • C1 = 0,4 kal/groC
  • T1 = 30oC
  • m2 = 100 gram
  • C2 = 1 kal/groC
  • T2 = 90oC

Ditanyakan: suhu akhir campuran (Tc) …?

Menghitung suhu akhir campuran:

Qlepas = Qterima
m1 × C1 × (Tc – T1) = m2 × C2 ×  (T2 – T)
50 × 0,4 × (Tc – 30) = 100 × 1 ×  (90 – Tc)
20(Tc – 30) = 100(90 – Tc)
20Tc – 600 = 9.000 – 100Tc
20Tc + 100Tc = 9.000 + 600
120Tc = 9.600
Tc = 9.600/120 = 80oC

Jadi, suhu akhir campurannya adalah 80oC.

Jawaban: A

Contoh 2 – Soal Menghitung Suhu Akhir Campuran

Contoh Soal Cara Mencari Suhu Akhir Campuran

Pembahasan:

Diketahui:

  • m1 = 300 gram
  • C1 = C2 (natinya dapat saling coret antara ruas kanan dan ruas kiri, sehingga tidap perlu informasi nilai kalor jenis C)
  • T1 = 90oC
  • m2 = 500 gram
  • C2 = 1 kal/groC
  • T2 = 90oC

Menghitung suhu akhir campuran (Tc): Qlepas = Qterima
m1 × C × ΔT1 = m2 × C × ΔT2
m1 × ΔT1 = m2 × ΔT2
300 (90 – Tc) = 500 (Tc – 40)
3 (90 – Tc) = 5 (Tc – 40)
270 – 3Tc = 5Tc – 200
270 + 200 = 5Tc + 3Tc
470 = 8Tc
Tc = 470/8 = 58,75oC

Suhu akhir campuran kedua cairan tersebut adalah 58,75 oC.

Jawaban: A

Demikianlah tadi ulasan cara menghitung suhu akhir campuran. Meliputi bahasan asas black dan cara membentuk persamaan untuk menghitung suhu akhir campuran. Disertai pula dengan contoh soal dan pembahasan. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Kalor (Rumus, Grafik Perubahan Zat, dan Contoh Soal + Pembahasan)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.